TWI401399B - 利用空調系統來控制環境之舒適度的方法 - Google Patents

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利用空調系統來控制環境之舒適度的方法
本發明係有關於一種利用包含有複數個不同的環境因子調整裝置的一空調系統來控制一環境之熱舒適度(thermal comfort level)的方法，尤指一種可以達成節能最佳化之環境熱舒適度控制方法。
目前國際標準ISO 7730與ASHRAE 55都是利用預期平均評價(predicted mean vote，PMV)指標以及預期不滿意百分率(predicted percent dissatisfied，PPD)來描述和評價環境的熱舒適度(thermal comfort level)，其中，預期平均評價指標係代表對於同一環境絕大多數人的冷熱感覺，以及預期不滿意百分率指標係表示了人們對熱環境不滿意的百分率，另外，請注意PMV－PPD指標係綜合考慮了人體活動程度、衣服熱阻、空氣溫度、平均輻射溫度、空氣流動速度以及空氣濕度等六個因素。請參考第1圖，第1圖係為預期平均評價指標與預期不滿意百分率指標之對應關係的示意圖。
以目前的建築來說，大多數室內環境的熱舒適度控制系統主要是針對當下的環境溫度或是濕度個別來做調整，而沒有考慮到熱舒適度綜合評估的問題。由於沒有綜合考量到熱舒適度度整體評量的問題，導致一些其他會影響熱舒適度度的因素並沒有被考慮到，因此有可能產生空氣溫度已經調整到理想的溫度，但是由於沒考慮到空氣流動速度與空氣濕度的影響，使得目前的環境還是會讓人感覺到不夠舒適。
此外，關於傳統的熱舒適度控制系統，由於只對單一因子(例如溫度或濕度)作考量，所以對單一冷氣系統的改進主要只能針對EER來進行，以及對除濕系統的改進只能針對EF來進行。因此，一般而言使用傳統的熱舒適度控制系統需要耗損比較多的能源。
有鑑於此，本發明的目的之一在於提供一種利用包含有複數個不同的環境因子調整裝置的一空調系統來控制一環境之熱舒適度的方法，以解決上述的問題。
依據本發明之申請專利範圍，其係揭露一種利用一空調系統來控制一環境之熱舒適度的方法，其中該空調系統包含有複數個不同的環境因子調整裝置，而該方法包含有：決定是否進入一節能模式；當進入該節能模式，則進行下列步驟：(a)判斷是否有接收到一輸入訊號；(b)當有接收到該輸入訊號，則依據該輸入訊號來產生一目標預期平均評價(predicted mean vote，PMV)數值；(c)偵測目前該環境的複數個環境因子來產生一預期平均評價數值以作為一目前熱舒適度偵測值；(d)依據該目標預期平均評價數值與該目前熱舒適度偵測值之差值來取得該複數個調整裝置所分別對應之複數個能量效率指標(PMV－EER)數值；(e)判斷該複數個環境因子調整裝置中何者具有最大的能量效率指標數值，並且選擇其來進行該環境之熱舒適度的一調整操作；(f)計算該環境在進行該調整操作之後的一預期平均評價數值來更新該目前熱舒適度偵測值；(g)判斷該目前熱舒適度偵測值與該目標預期平均評價數值之差值是否小於一預定之臨界值；以及(h)如果該目前熱舒適度偵測值與該目標預期平均評價數值之差值不小於該預定之臨界值，則重複進行步驟(d)、(e)、(f)與(g)直到該目前熱舒適度偵測值與該目標預期平均評價數值之差值小於該預定之臨界值。
在本說明書與後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的裝置。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個裝置。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分裝置的方式，而是以裝置在功能上的差異來作為區分的準則，此外，在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含有」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含有但不限定於」。
請參考第2圖，第2圖係為依據本發明之一實施例的一種利用一空調系統來控制一環境之熱舒適度的方法之流程圖，其中該空調系統包含有複數個不同的環境因子調整裝置，舉例來說，該複數個環境調整裝置可以包含有一溫度調整裝置、一濕度調整裝置以及一風量調整裝置，此外，如果可以得到實質上相同的結果，則流程中的步驟不一定需要照第2圖所示的順序來執行，也不一定需要是連續的，也就是說，這些步驟之間係可以***其他的步驟。本發明之環境熱舒適度控制方法的一實施例包含有下列步驟：步驟100：開始。
步驟110：決定是否進入一節能模式；如果不進入該節能模式，則進行步驟120；反之，則進行步驟130。
步驟120：進入一傳統空調模式。
步驟130：判斷是否有接收到一輸入訊號；如果有接收到該輸入訊號，則進行步驟140；反之，則進行步驟210。
步驟140：依據該輸入訊號來產生一目標預期平均評價(predicted mean vote，PMV)數值。
步驟150：偵測目前該環境的複數個環境因子來產生一預期平均評價數值以作為一目前熱舒適度偵測值。
步驟160：依據該目標預期平均評價數值與該目前熱舒適度偵測值之差值來取得該複數個調整裝置所分別對應之複數個能量效率指標(PMV-EER)數值。
步驟170：判斷該複數個環境因子調整裝置中何者具有最大的能量效率指標數值，並且選擇其來進行該環境之熱舒適度的一調整操作。
步驟180：計算該環境在進行該調整操作之後的一預期平均評價數值來更新該目前熱舒適度偵測值。
步驟190：判斷該目前熱舒適度偵測值與該目標預期平均評價數值之差值是否小於一預定之臨界值；如果該目前熱舒適度偵測值與該目標預期平均評價數值之差值不小於該預定之臨界值，則回頭再次進行步驟160；反之，則回頭再次進行步驟130。
步驟200：結束。
其中，當該複數個環境調整裝置包含有一溫度調整裝置、一濕度調整裝置以及一風量調整裝置時，則在步驟130中，該輸入訊號包含有一溫度調整訊號、一濕度調整訊號或一風速調整訊號，以及在步驟150中，該複數個環境因子包含有溫度、濕度以及空氣流動速度。
在步驟160中，能量效率指標(PMV-EER)數值係定義為所耗費的單位能量可以對PMV改善多少，亦即PMV-EER=△PMV/△p 。此外，在步驟190中，該預定之臨界值可以設定為不大於0.01或是不大於0.5，然而，在此請注意，上述的實施例僅作為 本發明的舉例說明，而不是本發明的限制條件。
關於冷氣設備的PMV-EER運算方法，先求出△T，再經由以下的方法，即可用EER計算出相對應的耗能狀況。
t ：操作時間(operating time(hr))
△T ：溫度變化(temperature variation(℃))
C p ：特定比熱(the specific heat capacity(kcal/g×℃))
ρ ：空氣密度(air density(g/m3 ))
V ：空氣體積(air bolume(m3 ))
C cap ：冷卻能力(cooling capacity(kcal/hr))
EER ：能源效率比值(kcal/w×hr)
關於除濕設備的PMV-EER運算方法，先求出△h，再經由以下的方法，即可用EF計算出相對應的耗能狀況
t ：操作時間(operating time(hr))
△h ：相對濕度變化(relative humidity variation(%))
ρ w,max ：飽和濕度(saturated humidity(g/m3 ))
V ：空氣體積(air volume(m3 ))
H cap ：除濕能力(humidity capacity(g/hr))
EF ：能源因數((g/hr)/w)
關於送風設備的PMV-EER運算方法，先求出△v，再經由以下的方法，即可用FP計算出相對應的耗能狀況
t ：操作時間(operating time(hr))
△v ：空氣速度變化(air velocity variation(m/s))
V a ：空氣流經區域面積(air through area(m2 ))
A cap ：送風能力(blowing capacity(m3 /s))
AR cap ：空氣流經區域送風能力(blowing air through arca capacity(m3 /s))
FP：風扇功率(fan power(kw))
舉例來說，在溫度為攝氏30度，濕度80%的一環境中，當一使用者針對有應用本發明之方法的一空調系統(其中該空調系統包含有一溫度調整裝置以及一濕度調整裝置)輸入溫度攝氏25度的溫度調整訊號時，該空調系統就會依據該溫度調整訊號來產生一目標預期平均評價數值，並且偵測目前該環境的複數個環境因子來產生一預期平均評價數值以作為一目前熱舒適度偵測值。接著，再依據該目標預期平均評價數值與該目前熱舒適度偵測值之 差值來取得該溫度調整裝置的能量效率指標數值以及該濕度調整裝置的能量效率指標數值，並且判斷該溫度調整裝置以及該濕度調整裝置何者具有最大的能量效率指標數值，然後選擇其來進行該環境之熱舒適度的一調整操作，舉例來說，該空調系統可能會先將溫度調整到攝氏27度，然後再將濕度調整到50%，以達到與該使用者所輸入之溫度攝氏25度相同或相近的預期平均評價數值，並且只需要較少的能源就可以完成上述之目標。
綜上所述，本發明所揭露的方法可以利用一空調系統來改善環境之熱舒適度，並且同時能夠降低該空調系統的能源耗損。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100~200‧‧‧步驟
第1圖係為預期平均評價指標與預期不滿意百分率指標之對應關係的示意圖。
第2圖係為依據本發明之一實施例的一種利用一空調系統來控制一環境之熱舒適度的方法之流程圖。
100~200．．．步驟

Claims (5)

  1. 一種利用一空調系統來控制一環境之熱舒適度(thermal comfort level)的方法，該空調系統包含有複數個不同的環境因子調整裝置，該方法包含有：決定是否進入一節能模式；當進入該節能模式，則進行下列步驟：(a)依據一輸入訊號來產生一目標預期平均評價(predicted mean vote，PMV)數值；(b)偵測目前該環境的複數個環境因子來產生一預期平均評價數值以作為一目前熱舒適度偵測值；(c)依據該目標預期平均評價數值與該目前熱舒適度偵測值之差值以及每一環境因子調整裝置相對應之耗能狀況來取得每一環境因子調整裝置所對應之一能量效率指標(PMV-EER)數值；(d)判斷該複數個環境因子調整裝置中何者具有最大的能量效率指標數值，並且選擇其來進行該環境之熱舒適度的一調整操作；(e)計算該環境在進行該調整操作之後的一預期平均評價數值來更新該目前熱舒適度偵測值；(f)判斷該目前熱舒適度偵測值與該目標預期平均評價數值之差值是否小於一預定之臨界值；以及(g)如果該目前熱舒適度偵測值與該目標預期平均評價數值之差值不小於該預定之臨界值，則重複進行步驟(c)、 (d)、(e)與(f)直到該目前熱舒適度偵測值與該目標預期平均評價數值之差值小於該預定之臨界值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該複數個環境調整裝置包含有一溫度調整裝置、一濕度調整裝置以及一風速調整裝置，以及該複數個環境因子包含有溫度、濕度以及空氣流動速度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該輸入訊號包含有一溫度調整訊號、一濕度調整訊號或一風速調整訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其另包含有：(h)如果該目前熱舒適度偵測值與該目標預期平均評價數值之差值小於該預定之臨界值，則判斷是否有接收到另一輸入訊號；(i)如果有接收到另一輸入訊號，則重複進行步驟(a)、(b)、(c)、(d)、(e)與(f)。(j)如果沒有接收到另一輸入訊號，則結束操作。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該預定之臨界值係不大於0.01。
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