TWI598541B - 空調的空氣側設備的能源最佳化系統及能源最佳化方法 - Google Patents

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Description

空調的空氣側設備的能源最佳化系統及能源最佳化方法
本發明涉及一種能源最佳化系統及能源最佳化方法，尤其涉及一種空調的空氣側設備的能源最佳化系統及能源最佳化方法。
目前市面上已有許多智能空調系統被提出，該些智能空調系統可以依據使用者需求，於需要調整區域中的環境溫度時開啟空調裝置，並於使用者離開，或是已滿足使用者需求後調整或關閉空調裝置。如此，不但使令空調裝置的使用更為便利，也可避免能源的浪費。
為了令一區域中的環境溫度可以符合使用者需求，現有的智能空調系統除了對空調裝置本身進行智能控制之外，還會依據各個區域的狀況，各別調整各個區域所對應的各種空氣側設備，例如冷風機(Fan Coil Unit,FCU)、預冷空調築(Pre-cooling Air Handling unit,PAH)或可變冷媒流量(Variable Refrigerant Volume,VRV)系統等。
如上所述，現有的智能空調系統通常是對各個空氣側設備進行各別控制，但是沒辦法對多個區域進行綜合判斷後，再依據綜合判斷結果同時對所有空氣側設備進行智能控制，以令各個空氣側設備的運作可以互相配合，進而降低耗電量。
舉例來說，PAH與FCU是互相配合的，當PAH的出風溫度夠低時，FCU不一定需要運作在最大風速，一樣可以穩定地發揮空調裝置的效能。反之，當FCU運作在最大風速時，即使PAH的風扇轉速略降，也不會有太大的影響。現有的智能控制系統並沒有考量到上述問題，因此造成該些空氣側設備的能源浪費。
再者，一台PAH通常負責一大樓中的複數區域，即使該複數區域中僅有少部分區域有使用者需求，但於現有的智能空調系統中，該PAH的控制器仍會藉由對該PAH的控制來達成使用者需求，而無法藉由局部調整相關的FCU的運作方式(例如提高有使用者需求的區域的FCU的風速，或是關閉沒有使用者需求的區域的FCU的閥門)來達成使用者需求。如此一來，實相當浪費該些空氣側設備的能源。
本發明的主要目的，在於提供一種空調的空氣側設備的能源最佳化系統及能源最佳化方法，在空氣側設備可協助空調將室內環境改善至使用者所需的目標舒適度的前提下，以最節能的方式控制空氣側設備進行運作。
為了達成上述的目的，本發明提供一種包含一最佳化處理單元及空調的多個空氣側設備的能源最佳化系統，其中該多個空氣側設備包括一預冷空調箱及一或多個冷風機。該系統人員進入一區域時取得一目標舒適度，並計算要令該區域的室內環境達到該目標舒適度所需的一改善需求。
接著，該系統取得負責此該區域的該多個空氣側設備以各個不同運作模式運作時，在目前的室內環境下運作所能提供的一改善能力。最後，該 最佳化處理單元依據該改善需求及各該空氣側設備的該改善能力計算多個可令室內環境符合該目標舒適度的運作組合，並且依據各該空氣側設備的一基本耗電量選擇最省電的一運作組合。
本發明相對於現有技術所能達成的技術功效在於，同時考慮到多個空氣側設備之間的關聯性，及多個空氣側設備各自的耗電量。藉此，在能夠令室內環境達到目標舒適度的前提下，讓多個空氣側設備的總耗電量為最小，進而達到節能的目的。
1‧‧‧最佳化系統
10‧‧‧區域
100‧‧‧大樓
2‧‧‧最佳化處理單元
3‧‧‧冷風機
4‧‧‧預冷空調箱
5‧‧‧感測器
6‧‧‧區域控制器
7‧‧‧冷風機控制單元
8‧‧‧可程式邏輯控制器
9‧‧‧冰水主機
91‧‧‧水管
S10~S28‧‧‧最佳化步驟
S30~S40‧‧‧最佳化步驟
S140~S148‧‧‧需求計算步驟
S180~S200‧‧‧換氣能力計算步驟
圖1為本發明的第一具體實施例的系統方塊圖。
圖2為本發明的第一具體實施例的系統配置示意圖。
圖3為本發明的第一具體實施例的最佳化流程圖。
圖4為本發明的第二具體實施例的最佳化流程圖。
圖5為本發明的第一具體實施例的需求計算流程圖。
圖6為本發明的第一具體實施例的測試示意圖。
圖7為本發明的第一具體實施例的換氣能力計算流程圖。
茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。
首請參閱圖1，為本發明的第一具體實施例的系統方塊圖。本發明揭露一種空調的空氣側設備的能源最佳化系統(下面簡稱為該系統1)，該系統1主要包括一最佳化處理單元2及一空調裝置的複數空氣側設備。本實施例中， 該複數空氣側設備係以一冷風機(Fan Coil Unit,FCU)3及一預冷空調箱(Pre-cooling Air Handling unit,PAH)4為例，於其他實施例中，該複數空氣側設備亦可包含可變冷媒流量(Variable Refrigerant Volume,VRV)系統。
本發明中，該複數空氣側設備主要用於對一大樓中的複數區域10進行換氣作業，將空調裝置輸出的冷空氣/熱空氣傳遞至各該區域10內，與各該區域10內的空氣進行交換，藉此降低/提高各該區域10內的溫度與溼度，並降低各該區域10內的CO2含量。
更具體地，如圖1所示，該系統1可包括複數該冷風機3及複數該預冷空調箱4。一般來說，一台該預冷空調箱4係負責該大樓的一個樓層中的複數個該區域10，而一台該冷風機3僅負責單一個該區域10。然而，當一區域的面積較大時，可由複數台的該冷風機3同時負責同一個區域。
該系統1可進一步包括複數區域控制器(Zone Controller,ZC)6、複數冷風機控制單元7及一可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)8。各該冷風機控制單元7分別設置於不同區域，連接同一個區域10中的該冷風機3，並控制該冷風機3的運作模式(例如風速大小、閥門的開啟與關閉等)。
各該區域控制器6分別設置於不同區域，並連接該最佳化處理單元2及同一區域中的該冷風機控制單元7，以接收該最佳化處理單元2所發佈的指令，並對所連接的該冷風機控制單元7進行控制。該可程式邏輯控制器8則同時連接該最佳化處理單元2及該複數預冷空調箱4，以傳遞該最佳化處理單元2的指令給各該預冷空調箱4。
該系統1還包括複數感測器5，分別設置於不同區域中。其中，每一個區域中皆可配置複數該感測器5，以感測不同的數據。
以單一該區域10(如，一第一區域)為例，該複數感測器5可連接該第一區域中的該冷風機3，以感測該第一區域的複數室內環境參數。再者，該複數感測器5也可連接該第一區域中的該區域控制器6，再經過該區域控制器6將該複數室內環境參數傳送至該冷風機控制單元7，不加以限定。
本實施例中，該複數感測器5可無線連接該最佳化處理單元2，以直接回傳感測所得的該複數室內環境參數給該最佳化處理單元2，或是通過該冷風機3、該冷風機控制單元7及/或該區域控制器6回傳該複數室內環境參數給該最佳化處理單元2，不加以限定。
本實施例中，該複數室內環境參數主要包括該第一區域的一室內溫度、一室內溼度、一室內CO2含量及一室內人數等等，但不以此為限。更具體地，該複數感測器5中至少包含一人員感測器，用以感測是否有人員進入該第一區域。並且，於感測到有人員進入該第一區域時觸發該系統1進行最佳化控制(容後詳述)。
請同時參閱圖2，為本發明的第一具體實施例的系統配置示意圖。如圖2所示，一大樓100的空調系統主要具有一冰水主機9及一水管91等水側設備，以及複數該冷風機3及複數該預冷空調箱4等空氣側設備。該冰水主機9藉由該水管91排出冷卻後的冰水，並回收溫度已提高之冷水或溫水。各該預冷空調箱4吸收外氣，並經過濾處理後將空氣排出。各該預冷空調箱4排出的空氣經過該水管91後，會被該水管91中的冰水冷卻而成為冷風，因而會有較低的出風溫度。並且，若抵達各該冷風機3的冷風的溫度不夠低，則各該冷風機3會在進行內部降溫後，再將二次冷卻後的冷風吹入各個對應的區域之中。
本實施例中，各該預冷空調箱4係分別負責該大樓100的單一樓層中的多個區域，而各該冷風機3則僅負責單一區域。如圖2所示，一預冷空調箱41負責該大樓100的五樓，並配合兩台該冷風機3來調整五樓中的兩個區域的室內環境。一預冷空調箱42負責該大樓100的三樓左側，並配合兩台該冷風機3來調整三樓左側的兩個區域的室內環境。而一預冷空調箱43負責該大樓100的三樓右側，並配合一台該冷風機3來調整三樓右側的一個區域的室內環境。
值得一提的是，圖2僅為本發明的一個示意圖，實際上預冷空調箱的能力非常地強，且一般會搭配數量眾多的冷風機(例如五台或十台)來維護單一個樓層中的環境，而不會只挑配一或兩台的冷風機。
上述僅為本發明的一具體實施例，不應以此為限。為了方便說明，下面將僅以單一台該預冷空調箱4配合單一台該冷風機3調整該第一區域中的室內環境來舉例說明。
本發明中，該最佳化處理單元2主要是於需要啟動空調系統時，取得該第一區域的一第一目標舒適度，以及要令該第一區域的室內環境達到該第一目標舒適度所需的一第一改善需求(improving demand)。具體地，該第一目標舒適度可為預設值，或是該第一區域中的人員自行設定(例如通過手機app或遙控器等)。
該系統1主要是藉由該人員感測器感測是否有人員進入該第一區域，並於感測到有人員進入該第一區域時，觸發該最佳化處理單元2取得該第一目標舒適度及該第一改善需求。本實施例中，該第一目標舒適度可包含一目標溫度、一目標溼度及一目標CO2含量等，該第一改善需求可為令該第一區域 的室內溫度達到該目標溫度、室內溼度達到該目標溼度、室內CO2含量達到該目標CO2含量所需的一熱交換量(heat exchanging quantity)及一換氣量。
於偵測到人員進入該第一區域且該系統1啟動後，該第一區域所對應的該預冷空調箱4與該冷風機3係先進行能力測試，並回覆一測試結果給該最佳化處理單元2。更具體地，該預冷空調箱4及該冷風機3係測試以各種不同的運作模式運作時，在該第一區域目前的室內環境下運作所能提供的一第一改善能力(improving capacity)，並回覆該第一改善能力至該最佳化處理單元2。
本實施例中，該第一改善能力主要為該預冷空調箱4與該冷風機3於各種不同的運作模式下，單位時間(例如每分鐘)所能提供給該第一區域的熱交換量與換氣量。
當該最佳化處理單元2取得該第一改善需求及該第一改善能力後，即可依據該第一改善需求及該第一改善能力計算可令該第一區域的室內環境於一預定時間內達到該第一目標舒適度的複數運作組合。本實施例中，各該運作組合分別記錄了不同的控制指令，該些控制指令用於在特定時間(例如1分鐘、3分鐘、10分鐘)內控制該預冷空調箱4在多個運作模式(例如開啟、關閉、降低馬達轉速、提昇馬達轉速、開啟電熱器、關閉電熱器等)之間進行切換，同時在特定時間內控制該冷風機3在多個運作模式(例如開啟閥門、關閉閥門及切換大風、中風、小風等)之間進行切換。
本發明中，該最佳化處理單元2記錄有該預冷空調箱4與該冷風機3於各個運作模式下所需的一基本耗電量，故該最佳化處理單元2可參考該基本耗電量，以從該複數運作組合中選擇最省電的一特定運作組合，並控制該預冷空調箱4及該冷風機3分別依據該特定運作組合來進行運作。如此一來， 該系統1可令該複數空氣側設備運作在最省電的模式下，同時確保該第一區域的室內環境可在該預定時間內達到該第一目標舒適度。
值得一提的是，本實施例中，該系統1主要是藉由該第一區域中的該冷風機控制單元7接收該第一區域中的該複數室內環境參數，並由該冷風機控制單元7依據該第一目標舒適度及該複數室內環境參數計算該第一改善需求。同時，藉由該冷風機控制單元7計算該預冷空調箱4及該冷風機3的該第一改善能力。並且，其他區域亦通過相同的方式來進行改善需求與改善能力的計算。該最佳化處理單元2僅需從該冷風機控制單元7接收該第一改善需求及該第一改善能力，並據以計算該特定運作組合。如此一來，可減輕該最佳化處理單元2的工作負載，進而達到負載分流的技術效果。
本實施例中，該冷風機控制單元7主要是依據複數改善因子來計算該預冷空調箱4與該冷風機3的該第一改善能力。具體地，該複數改善因子可例如為該冷風機3的多個運作模式(如風速大小、閥門是否開啟及閥門開啟程度等)、該預冷空調箱4的多個運作模式(如風速大小、閥門是否開啟及閥門開啟程度等)、室外溫度、該第一區域的區域大小、該室內溫度、該室內溼度、該室內CO2含量、該室內人數、目前時間及該第一區域的一環境歷史資料等的至少其中之一，但不加以限定。
續請參閱圖3，為本發明的第一具體實施例的最佳化流程圖。圖3揭露了本發明的一空調的空氣側設備的能源最佳化方法(下面簡稱為該方法)，圖3同樣以單一個該第一區域來舉例說明。首先，該系統1藉由該複數感測器5感測是否有人員進入該第一區域(步驟S10)，並且於感測到有人員進入該第一區域 時，觸發該最佳化處理單元2取得對應該第一區域的該第一目標舒適度(步驟S12)。
接著，該系統1計算要令該第一區域的室內環境達到該第一目標舒適度所需的該第一改善需求(步驟S14)。如前文中所示，該第一改善需求為令該第一區域的該室內溫度達到該目標溫度、該室內溼度達到該目標溼度、該室內CO2含量達到該目標CO2含量所需的熱交換量與換氣量。
該系統1取得該第一改善需求後，即可控制該複數空氣側設備啟動(步驟S16)。本實施例中，該系統1可先啟動該預冷空調箱4或先啟動該冷風機3，或是同時啟動該預冷空調箱4及該冷風機3，不加以限定。值得一提的是，該預冷空調箱4與該冷風機3可預設為關閉(power-off)或是運作在睡眠模式(sleep mode)，並於感測到人員進入該第一區域後，該系統1再令該預冷空調箱4與該冷風機3運作於工作模式。
接著，該系統1測試該預冷空調箱4與該冷風機3以各種不同的運作模式運作時，在該第一區域目前的室內環境下所能提供的該第一改善能力，並將該第一改善能力記錄於一能力清單(步驟S18)。如前文中所示，該第一改善能力為該預冷空調箱4與該冷風機3以各個不同的運作模式運作時，單位時間所能提供給該第一區域的熱交換量與換氣量。並且，該第一改善能力會隨著該第一區域的環境變化而改變(例如當該第一區域的室內溫度下降後，因為改善難度提高，故該第一改善能力也會下降)。
舉例來說，該系統1可經過測試與計算後，得到該第一改善能力並記錄成如下表所示的能力清單：
能力清單
如上表所示，該系統1於測試後，即可計算出各個運作模式於單位時間內所能提供的熱交換量與換氣量(A1至A5)，並記錄於該能力清單。值得一提的是，該能力清單可視為該系統1的一環境歷史資料。當該系統1之後需要再取得該預冷空調箱4及該冷風機3的該第一改善能力時，可即時對該預冷空調箱4及該冷風機3進行測試，並同時參考已建立的該能力清單，以令得到的該第一改善能力更為準確。
該步驟S18後，該系統1判斷是否觸發一最佳化需求(步驟S20)，例如，是否達到一設定時間(例如預設每十分鐘進行一次最佳化處理)，或該能力清單的內容是否有重大改變(例如該預冷空調箱4或該冷風機3於單位時間內可提供的熱交換量大幅下降)。若尚未觸發該最佳化需求，則回到該步驟S18以繼續測試該第一改善能力並持續更新該能力清單。若觸發該最佳化需求，則該系統1將該第一改善需求及該第一改善能力傳送至該最佳化處理單元2(步驟S22)。
值得一提的是，該步驟S22之後，該系統1仍可持續測試該第一改善能力並持續更新該能力清單(例如設定每五分鐘或每半小時更新一次)，直到該系統1被關閉為止，但不加以限定。藉此，可令該能力清單記錄的內容(即該 環境歷史資料)更貼近該預冷空調箱4與該冷風機3針對目前的室內環境所能提供的改善能力。
該最佳化處理單元2接收該第一改善需求及該第一改善能力後，即依據該第一改善需求及該第一改善能力計算可令該第一區域的室內環境於該預定時間內達到該第一目標舒適度的該複數運作組合(步驟S24)。本實施例中，該預定時間可為一系統預設值、一最佳值或人員的設定值(例如5分鐘或10分鐘)。
該複數運作組合計算完成後，該最佳化處理單元2即依據該複數空氣側設備的該基本耗電量，於該複數運作組合中選擇最省電的一組特定運作組合(步驟S26)，並且，控制該預冷空調箱4及該冷風機3分別依據該特定運作組合進行運作(步驟S28)。
值得一提的是，本實施例係僅以該第一區域為例來進行說明，因此該最佳化處理單元2計算該特定運作組合時，僅需考量該第一區域的該第一改善需求。然而，當同一樓層中的其他區域也有改善需求時，該最佳化處理單元2就必須同時考量該樓層中的多個區域的多筆改善需求，以進行對應該樓層的該預冷空調箱4的控制，以及對應各該區域的複數該冷風機3的控制。
請參閱圖4，為本發明的第二具體實施例的最佳化流程圖。如圖4所示，當該系統1正常運作時，該最佳化處理單元2依據前述實施例所選擇的該特定運作組合，控制該第一區域對應的該複數空氣側設備進行運作(步驟S30)。
於該系統1運作同時，該最佳化處理單元2判斷該第一改善需求或該第一改善能力是否改變(步驟S32)，並且，判斷是否接收一第二改善需求及 一第二改善能力(步驟S34)。本實施例中，該第二改善需求係用於令一第二區域的室內環境可達到一第二目標舒適度，而該第二改善能力為對應該第二區域的該預冷空調箱4及一第二冷風機的改善能力。具體地，該第二改善能力為該預冷空調箱4及該第二冷風機以各個運作模式運作時，在單位時間內所能提供給該第二區域的熱交換量與換氣量。
本實施例中，該第二區域與該第一區域位於該大樓100的同一樓層，並對應至同一台該預冷空調箱4。並且，該最佳化處理單元2係於人員進入該第二區域時取得該第二目標舒適度、該第二改善需求及該第二改善能力。該第一目標舒適度、該第二改善需求及該第二改善能力的取得方法與計算方法與該第一目標舒適度、該第一改善需求及該第一改善能力相同，於此不再贅述。
若該第一改善需求與該第一改善能力沒有改變，表示該第一區域的室內環境沒有劇烈變化(例如室內人數劇增、窗戶被打開或室內溫度急速下降)；若沒有接收該第二改善需求及該第二改善能力，表示沒有人員進入該第二區域。因此，該系統1回到該步驟S30，該最佳化處理單元2持續依據該特定運作組合控制該第一區域對應的該預冷空調箱4及該冷風機3(即，一第一冷風機)。值得一提的是，該步驟S32與該步驟S34並沒有執行上的先後次序，並且可同時執行。
若該第一改善需求或該第一改善能力改變，或是接收了該第二改善需求及該第二改善能力，則該最佳化處理單元2重新計算可令所有具有改善需求的區域於該預定時間內同時達到目標舒適度的複數運作組合(步驟S36)。
具體地，以接收該第二改善需求及該第二改善能力為例，該最佳化處理單元2係依據該第一改善需求、該第一改善能力、該第二改善需求及該 第二改善能力重新計算可令該第一區域與該第二區域的室內環境於該預定時間內同時達到該第一目標舒適度及該第二目標舒適度的複數運作組合。
接著，該最佳化處理單元2再依據該複數空氣側設備(該預冷空調箱4、對應該第一區域的該第一冷風機及對應該第二區域的該第二冷風機)的該基本耗電量重新選擇該特定運作組合(步驟S38)。最後，該最佳化處理單元2控制該預冷空調箱、該第一冷風機及該第二冷風機分別依據重新選擇的該特定運作組合進行運作(步驟S40)。
值得一提的是，於該步驟S38中，該最佳化處理單元2可依據下列計算公式計算各該運作組合的耗電量：
其中，FCUi為該冷風機3，PAHj為該預冷空調箱4，M為需要被控制的該冷風機3的數量(對應至具有改善需求的所有區域)，N為需要被控制的該預冷空調箱4的數量(對應至具有改善需求的所有區域)，P為總耗電量。通過上述公式，該最佳化處理單元2可輕易算出哪一種運作組合可令總耗電量達到最小。
參閱圖5，為本發明的第一具體實施例的需求計算流程圖。圖5係用於進一步說明圖3中的該步驟S14，具體說明如下。
如圖5所示，當該系統1要計算該第一區域的該第一改善需求時，需先取得該第一區域的該複數室內環境參數。具體地，該系統1先後取得該第一區域的該室內人數(步驟S140)、該第一區域的該室內溫度(步驟S142)、該第一區域的該室內溼度(步驟S144)及該第一區域的該室內CO2含量(步驟S146)。並且， 該步驟S140至該步驟S146是分別通過該第一區域中的該複數感測器5所同時執行，彼此沒有執行上的順序關係。
該系統1取得該複數室內環境參數後，即依據該複數室內環境參數計算要令該第一區域的室內環境達到該第一目標舒適度所需的該第一改善需求(步驟S148)。如前文中所述，該第一改善需求為令該第一區域的該室內溫度達到該目標溫度、該室內溼度達到該目標溼度、該室內CO2含量達到該目標CO2含量所需的熱交換量(heat exchanging quantity)與換氣量。
續請參閱圖6，為本發明的第一具體實施例的測試示意圖。本實施例中，該複數空氣側設備主要是藉由剛啟動的一小段時間進行該第一改善能力的測試。具體地，圖6以該第一區域中的該第一冷風機為例，舉例說明。
如圖6所示，若該預定時間為10分鐘，則該第一冷風機啟動後，會在第一個30秒先以第一運作模式運作(例如風速為大風)，在第二個30秒切換為第二運作模式(例如風速為中風)，在第三個30秒切換為第三運作模式(例如風速為小風)，並且於運作的同時，測試該第一冷風機可以為該第一區域提供的熱交換量與換氣量。
若該第一冷風機只有上述三種運作模式，則於1分30秒經過後，該系統1即可依據所得的測試資料，計算該第一冷風機以各該運作模式運作時，於該第一區域目前的室內環境下所能提供的該第一改善能力。
值得一提的是，如前文中所述，該系統1主要是同時依據該複數改善因子來計算該第一改善能力。其中，該第一改善能力可例如為該第一冷風機的運作模式(例如風速大小、閥門是否開啟及閥門開啟程度)、該預冷空調箱4的運作模式(例如風速大小、閥門是否開啟及閥門開啟程度)、室外溫度、該第一 區域的區域大小、該室內溫度、該室內溼度、該室內CO2含量、該室內人數、目前時間及該第一區域的環境歷史資料的至少其中之一。
最上述的該最佳化需求被觸發後，該第一冷風機即將該第一改善能力傳送給該最佳化處理單元2，並接收該最佳化處理單元2的控制。於圖6的實施例中，該第一冷風機於測試完成後即接受該最佳化處理單元2的控制，以第一運作模式運作3分30秒，接著切換成第二運作模式運作3分鐘，最後切換成第三運作模式運作2分鐘。藉此，該第一區域可在10分鐘(即，該預定時間)經過後達到該第一目標舒適度。並且，因為該第一冷風機並非一直運作在最耗電的第一運作模式，因此可有效節省該第一冷風機的耗電量，進而達到節能的目的。
於圖6的實施例中，係以每一個運作模式測試30秒為例，但不加以限定。再者，30秒的測試時間實有所不足，因而可能導致依據該測試資料所計算的該第一改善能力不準確。因此，該系統1還可同時採用該第一區域的環境歷史資料(例如昨天、前天或上週的同一時間的測試資料及該複數改善因子)，並經過加權計算後得出該第一改善能力。並且，於該第一冷風機的運作過程中，將會持續測試該第一改善能力並更新該能力清單。
請同時參閱圖7，為本發明的第一具體實施例的換氣能力計算流程圖。圖7係用於進一步說明圖3中的該步驟S18，具體說明如下。
如圖7所示，於計算該第一改善能力時，首先令該複數空氣側設備持續運作(步驟S180)。接著，計算該第一冷風機以目前的運作模式在該第一區域目前的室內環境下所能提供的平均熱交換量與平均換氣量(步驟S182)，並且， 以該平均熱交換量與平均換氣量做為該測試資料。接著，判斷該預冷空調箱4的運作模式是否全部測試完畢(步驟S184)。
於該預冷空調箱4的運作模式還沒全部測試完畢前，該系統1控制該預冷空調箱4進行運作模式的切換(步驟S186)，並重新執行該步驟S180至該步驟S184。
於該預冷空調箱4的運作模式已全部測試完畢後，該系統1進一步判斷該第一冷風機的運作模式是否全部測試完畢(步驟S188)。若該第一冷風機的運作模式還沒有全部測試完畢，則該系統1控制該第一冷風機進行運作模式的切換(步驟S190)，並重新執行該步驟S180至該步驟S188。
於該第一冷風機的運作模式已全部測試完畢後，該系統1即可記錄測試所得的複數該測試資料(步驟S192)。於一較佳實施例中，該系統1係直接將該複數測試資料做為該第一改善能力並記錄於該能力清單。於該步驟S192後，該最佳化處理單元2可依據該第一改善能力來計算該特定運作組合。
惟，為了避免上述測試時間太短，而造成該第一改善能力不準確的問題，於該步驟S192後，該系統1還可進一步取得該第一區域的該環境歷史資料，並且將該複數測試資料與該環境歷史資料進行一加權計算(步驟S194)，藉此，較為客觀地計算出該第一改善能力。
上述該環境歷史資料除了可協助該系統1更精確地計算該第一改善能力之外，還可用於判斷該第一區域的室內環境或該些空氣側設備是否有異常現象發生。
具體地，該系統1將該複數測試資料與該環境歷史資料進行比對，並判斷該複數測試資料與該環境歷史資料的一差異是否超出一門檻值(步驟 S196)。若該差異超出該門檻值，表示有異常現象發生(例如該第一區域的窗戶未關、室內人數過多、該預冷空調箱4或該第一冷風機老舊或故障等)，因此，該系統1可發出一警示訊號(步驟S198)。
於有異常現象發生的情況下，無論該些空氣側設備如何運作，可能都無法令該第一區域的室內環境達到該第一目標舒適度。因此，該系統1可直接捨棄該第一區域對應的該第一改善需求(步驟S200)。換句話說，該系統1可直接請工作人員至現場處理，而不浪費電力控制該些空氣側設備進行沒有改善效果的運作。
通過本發明的系統與方法，則於最佳的狀況下，各個空氣側設備可運作在所需的最小風速(空氣側設備最省電)，且非必要的閥門可被關閉或調整至最小開啟程度(冰水不流進空氣側設備，故冰水主機最省電)。如此一來，可確地通過對各個空氣側設備的調整來達到省電的目的。
以上所述僅為本發明之較佳具體實例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。
S10~S28‧‧‧最佳化步驟

Claims (17)

  1. 一種空調的空氣側設備的能源最佳化系統，包括：複數感測器，設置於一第一區域中，感測該第一區域的複數室內環境參數，其中該複數室內環境參數包括一室內溫度、一室內溼度、一室內CO2含量及一室內人數；一最佳化處理單元，取得該第一區域的一第一目標舒適度，及要令該第一區域的室內環境達到該第一目標舒適度所需的一第一改善需求，其中該第一目標舒適度包含一目標溫度、一目標溼度及一目標CO2含量，該第一改善需求為令該室內溫度達到該目標溫度、該室內溼度達到該目標溼度、該室內CO2含量達到該目標CO2含量所需的一熱交換量(heat exchanging quantity)與一換氣量；複數空氣側設備，對該第一區域進行換氣作業，包括一預冷空調箱(Pre-cooling Air Handling unit,PAH)及一第一冷風機(Fan Coil Unit,FCU)，該預冷空調箱及該第一冷風機記錄以各個運作模式運作時，在該第一區域目前的室內環境下運作所能提供的一第一改善能力，並回覆該第一改善能力至該最佳化處理單元，其中該第一改善能力為該預冷空調箱與該第一冷風機以各該運作模式運作時，在單位時間內能提供給該第一區域的熱交換量與換氣量；一冷風機控制單元，設置於該第一區域並連接該冷風機，控制該冷風機的各該運作模式；一區域控制器，設置於該第一區域，連接該最佳化處理單元及該冷風機控制單元，對該冷風機控制單元進行控制；及一可程式邏輯控制器，連接該最佳化處理單元及該預冷空調箱； 其中，該最佳化處理單元依據該第一改善需求及該第一改善能力計算可令該第一區域的室內環境於一預定時間內達到該第一目標舒適度的複數運作組合，再依據該複數空氣側設備的一基本耗電量選擇最省電的一特定運作組合，並控制該預冷空調箱及該第一冷風機分別依據該特定運作組合進行運作。
  2. 如請求項1所述的空調的空氣側設備的能源最佳化系統，其中該複數感測器包含一人員感測器，感測是否有人員進入該第一區域，並於人員進入該第一區域時觸發該最佳化處理單元取得該第一目標舒適度。
  3. 如請求項1所述的空調的空氣側設備的能源最佳化系統，其中該冷風機控制單元依據該第一目標舒適度及該第一區域的該複數室內環境參數計算該第一改善需求，計算該預冷空調箱與該冷風機的該第一改善能力，並回覆該第一改善需求與該第一改善能力至該最佳化處理單元。
  4. 如請求項3所述的空調的空氣側設備的能源最佳化系統，其中該冷風機控制單元依據複數改善因子計算該第一改善能力，其中該複數改善因子包括該冷風機的風速大小、該冷風機的閥門的開啟狀態、該預冷空調箱的風速大小、該預冷空調箱的閥門的開啟狀態、室外溫度、該第一區域的區域大小、該室內溫度、該室內溼度、該室內CO2含量、該室內人數、目前時間及該第一區域的環境歷史資料的至少其中之一。
  5. 如請求項1所述的空調的空氣側設備的能源最佳化系統，其中該複數空氣側設備更包括一第二冷風機，該第二冷風機配合該預冷空調箱對一第二區域進行換氣作業，其中該第二區域與該第一區域位於一大樓的同一樓層，該最佳化處理單元於人員進入該第二區域時取得該第二區域的一第二目標舒適 度，以及要令該第二區域的室內環境達到該第二目標舒適度所需的一第二改善需求。
  6. 如請求項5所述的空調的空氣側設備的能源最佳化系統，其中該預冷空調箱及該第二冷風機記錄以各個運作模式運作時，在該第二區域目前的室內環境下運作所能提供的一第二改善能力，該最佳化處理單元依據該第一改善需求、該第一改善能力、該第二改善需求及該第二改善能力重後計算可令該第一區域與該第二區域的室內環境於該預定時間內同時達到該第一目標舒適度及該第二目標舒適度的複數運作組合，依據該基本耗電量重新選擇該特定運作組合，並控制該預冷空調箱、該第一冷風機及該第二冷風機分別依據重新選擇的該特定運作組合進行運作。
  7. 一種空調的空氣側設備的能源最佳化方法，運用於複數空氣側設備，其中該複數空氣側設備包括用於對一第一區域進行換氣作業的一預冷空調箱及一第一冷風機，該能源最佳化方法包括：a)計算要令該第一區域的室內環境達到一第一目標舒適度所需的一第一改善需求；b)記錄該預冷空調箱與該第一冷風機以各個運作模式運作時，在該第一區域目前的室內環境下運作所能提供的一第一改善能力；c)回覆該第一改善需求與該第一改善能力至一最佳化處理單元；d)該最佳化處理單元依據該第一改善需求及該第一改善能力計算可令該第一區域的室內環境於一預定時間內達到該第一目標舒適度的複數運作組合； e)該最佳化處理單元依據該複數空氣側設備的一基本耗電量於該複數運作組合中選擇最省電的一特定運作組合；及f)該最佳化處理單元控制該預冷空調箱及該第一冷風機分別依據該特定運作組合進行運作。
  8. 如請求項7所述的空調的空氣側設備的能源最佳化方法，其中該步驟a之前更包括下列步驟：a01)感測是否有人員進入該第一區域；a02)於感測到人員進入該第一區域時觸發該最佳化處理單元取得該第一目標舒適度。
  9. 如請求項7所述的空調的空氣側設備的能源最佳化方法，其中該第一目標舒適度包含一目標溫度、一目標溼度及一目標CO2含量，並且該步驟a包括下列步驟：a1)取得該第一區域的一室內溫度；a2)取得該第一區域的一室內溼度；a3)取得該第一區域的一室內CO2含量；及a4)計算該第一改善需求，其中該第一改善需求為令該室內溫度達到該目標溫度、該室內溼度達到該目標溼度、該室內CO2含量達到該目標CO2含量所需的一熱交換量與一換氣量。
  10. 如請求項9所述的空調的空氣側設備的能源最佳化方法，其中該第一改善能力為該預冷空調箱與該第一冷風機以各個運作模式運作時，在單位時間內所能提供給該第一區域的熱交換量與換氣量。
  11. 如請求項10所述的空調的空氣側設備的能源最佳化方法，其中該步驟b係依據複數改善因子計算該第一改善能力，其中該複數改善因子包括該冷風機的風速大小、該冷風機的閥門的啟閉狀態、該預冷空調箱的風速大小、該預冷空調箱的閥門的啟閉狀態、室外溫度、該第一區域的區域大小、該室內溫度、該室內溼度、該室內CO2含量、該室內人數、目前時間及該第一區域的環境歷史資料的至少其中之一。
  12. 如請求項10所述的空調的空氣側設備的能源最佳化方法，其中該步驟b包括下列步驟：b1)測試該第一冷風機以目前的運作模式在該第一區域目前的室內環境下能提供的平均熱交換量與平均換氣量，並做為一測試資料；b2)於該預冷空調箱的運作模式還沒全部測試完畢前，切換該預冷空調箱的運作模式並重新執行步驟b1；b3)於該預冷空調箱的運作模式全部測試完畢後，判斷該第一冷風機的運作模式是否全部測試完畢；b4)於該第一冷風機的運作模式還沒全部測試完畢前，切換該第一冷風機的運作模式並重新執行步驟b1至b3；b5)於該第一冷風機的運作模式全部測試完畢後，將複數該測試資料記錄為該第一改善能力。
  13. 如請求項12所述的空調的空氣側設備的能源最佳化方法，其中該步驟b5包括下列步驟：b51)取得該第一區域的環境歷史資料； b52)將複數該測試資料與該環境歷史資料進行加權計算，以得出該第一改善能力。
  14. 如請求項13所述的空調的空氣側設備的能源最佳化方法，其中該步驟b還包括下列步驟：b6)判斷複數該測試資料與該環境歷史資料的一差異是否超出一門檻值；b7)於該差異超出該門檻值時發出一警示訊號；及b8)於該差異超出該門檻值時捨棄該第一改善需求。
  15. 如請求項7所述的空調的空氣側設備的能源最佳化方法，其中更包括下列步驟：g)判斷是否接收一第二改善需求及一第二改善能力，其中該第二改善需求用於令一第二區域的室內環境達到一第二目標舒適度，該第二改善能力為與該第二區域對應的一第二冷風機及該預冷空調箱以各個運作模式運作時，在單位時間內所能提供給該第二區域的熱交換量與換氣量；h)於接收該第二改善需求及該第二改善能力時，依據該第一改善需求、該第一改善能力、該第二改善需求及該第二改善能力重後計算可令該第一區域與該第二區域的室內環境於該預定時間內同時達到該第一目標舒適度及該第二目標舒適度的複數運作組合；及i)依據該基本耗電量重新選擇該特定運作組合，並控制該預冷空調箱、該第一冷風機及該第二冷風機分別依據重新選擇的該特定運作組合進行運作。
  16. 如請求項15所述的空調的空氣側設備的能源最佳化系統，其中該第二區域與該第一區域位於一大樓的同一樓層，該最佳化處理單元於人員進入該第二區域時取得該第二目標舒適度、該第二改善需求及該第二改善能力。
  17. 如請求項15所述的空調的空氣側設備的能源最佳化系統，其中更包括一步驟j：判斷該第一改善需求或該第一改善能力是否改變；其中，該步驟h是於該第一改善需求或該第一改善能力改變，或是接收該第二改善需求及該第二改善能力時，重後計算該複數運作組合。
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