TWI665412B - 住宅熱平衡系統及使用住宅熱平衡系統之節能空調系統 - Google Patents

住宅熱平衡系統及使用住宅熱平衡系統之節能空調系統 Download PDF

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TWI665412B
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尹衍樑
Samuel Yin
陳武松
Wu-Sung Chen
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潤弘精密工程事業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種住宅熱平衡系統，及利用該熱平衡系統的一種節能空調系統。該住宅熱平衡系統包括第一能源回收設備及第二能源回收設備，其中前者包括一第一儲水箱，一連結於該住宅之一建築結構下方之基樁，一第一熱交換管路，其連接至該第一儲水箱且可與該基樁進行熱交換，藉以將該第一熱交換管路內的水加熱至第一溫度範圍，後者則包括一第二儲水箱，在運作時產生第一熱能之至少一第一家用裝置，一連接至第二儲水箱且可與至少一第一家用裝置進行熱交換之第二熱交換管路，藉以使該第二熱交換管路內的水加熱至第二溫度範圍。

Description

住宅熱平衡系統及使用住宅熱平衡系統之節能空調系統
本發明係有關於一種住宅熱平衡系統以及一種使用該住宅熱平衡系統之節能空調系統，特別關於一種回收基樁吸收之地底熱能以及家用裝置產生之廢熱能源的住宅熱平衡系統。
許多現代建築由於高度以及重量相對於早期建築來的高以及重，深入地底甚或岩盤的基樁，已廣泛的被使用作為支撐建築物的基礎，並維持建築物的穩定性。在地底深度處，基樁周圍的土壤溫度變化，相較於建築物所處的大氣環境溫度變化要恆定許多。此乃由於地底的土壤溫度雖然受所處的地球緯度不同，以及季節的改變而有所變異，但不會如大氣溫度隨緯度變化、季節變化、天氣變化、甚至每日的不同時間有著大幅度的變化。因此，善用熱交換原理，可利用基樁所吸收地底的熱能，用於建築物或住宅，將對節省能源消耗有所助益，並可實現節能減碳的綠能建築。
另外，現代家庭基於日常生活及飲食的需求，多具有許多產生熱能的家用裝置，例如微波爐、烤箱、冰箱、電鍋、電磁爐、蒸鍋、冷氣機、加熱爐等等。傳統上，這些家用裝置在使用或運作時皆會產生廢熱，並大多直接排放至空氣中，而未能對其再加以回收利用，並不環保。
因此，若能回收並利用如上所述樣態的地底熱能或家用裝置之 廢熱，而打造出更為節能的建築或住宅環境，實為現代人所殷盼。
本發明之目的在於提供可利用建築基樁所在處的地底熱能提供建築物或住宅環境控制的一種住宅熱平衡系統。
本發明之另一目的在於提供可回收利用家用裝置所產生廢熱而提供建築物或住宅環境控制的一種住宅熱平衡系統。
本發明之再一目的在於提供一種節能空調系統，其可利用上述住宅熱平衡系統所回收之熱能。
為達上述目的，本發明提供一種住宅熱平衡系統，用於供一住宅配合使用，包括：一第一能源回收設備及一地二能源回收設備。該第一能源回收設備包括：一第一儲水箱；一基樁，連結於該住宅之一建築結構下方；一第一熱交換管路，其連接至該第一儲水箱且可與該基樁進行熱交換，藉以將該第一熱交換管路內的水加熱至一第一溫度範圍；一第一泵浦，設置於該第一儲水箱與該第一熱交換管路之間，用以抽汲該第一儲水箱中的水以在該第一儲水箱及該第一熱交換管路之間循環。該第二能源回收設備包括：一第二儲水箱；至少一第一家用裝置，該至少一第一家用裝置在運作時產生第一熱能；一第二熱交換管路，其連接至該第二儲水箱且可與該至少一第一家用裝置進行熱交換，以吸收該至少一第一家用裝置運作時產生之第一熱能，藉以使該第二熱交換管路內的水加熱至一第二溫度範圍；及一第二泵浦，設置於該第二儲水箱與該第二熱交換管路之間，用以抽汲該第二儲水箱中的水以在該第二儲水箱及該第二熱交換管路之間循環；其中該第二溫度範圍大於該第一溫度範圍。
本發明提供一種住宅熱平衡系統的另一態樣，在於上述住宅熱平衡系統進一步包括一第三泵浦及一第四泵浦。該第三泵浦連接至該第一儲水箱及該第二儲水箱，用以抽汲出該第一儲水箱及該第二儲水箱之至少一者中的水輸出至一室內盤管。該第四泵浦連接該該第一儲水箱及第二儲水箱，用以將該第一儲水箱及該第二儲水箱之至少一者的水抽汲輸出至該至少一第二家用裝置。
為達上述目的，本發明提供一種節能空調系統之態樣，其包含上述之住宅熱平衡系統及一空調箱。該空調箱包含：一進風口，其可自一外部環境及該住宅之一室內空間之至少一者吸入一氣流；一出風口，其可將該氣流輸送至該住宅之該室內空間；一風扇，位於該進風口及該出風口之間，以自該空調箱之該進風口鼓送該氣流至該出風口；一冷卻盤管，位於該進風口及該出風口之間，用以與該氣流進行熱交換以冷卻該氣流，該冷卻盤管連接至一冰水進水管及一冰水出水管；及一加熱盤管，位於該進風口及該出風口之間，用以與該氣流進行熱交換以加熱該氣流，該加熱盤管連接至一熱水進水管及一熱水出水管。其中上述住宅熱平衡系統之第三泵浦可自該第一儲水箱抽汲水經由連接至該冰水進水管之一第一輔助管，以將水輸至該冷卻盤管，且上述住宅熱平衡系統之該第四泵浦可自該第二儲水箱抽汲水經由連接至該熱水進水管之一第二輔助管，以將水輸至該加熱盤管。
為達上述目的，本發明提供一種節能空調系統之另一態樣，其包含上述之住宅熱平衡系統及一空調箱。該空調箱包含：一進風口，其可自一外部環境及該住宅之一室內空間之至少一者吸入一氣流；一出風口，其可將該氣流輸送至該住宅之該室內空間；一風扇，位於該 進風口及該出風口之間，以自該空調箱之該進風口鼓送該氣流至該出風口；一冷卻盤管，位於該進風口及該出風口之間，用以與該氣流進行熱交換以冷卻該氣流，該冷卻盤管連接至一冰水進水管及一冰水出水管；及一加熱盤管，位於該進風口及該出風口之間，用以與該氣流進行熱交換以加熱該氣流，該加熱盤管連接至一熱水進水管及一熱水出水管；一輔助盤管，位於該進風口之後且位於該冷卻盤管及該加熱盤管之前，用以與該氣流進行熱交換以冷卻或加熱該氣流，該輔助盤管連接至一輔助進水管及一輔助出水管；其中該住宅熱平衡系統之該第三泵浦可自該第一儲水箱抽汲水至該輔助進水管，以將水輸至該輔助盤管；其中該住宅熱平衡系統之該第四泵浦可自該第二儲水箱抽汲水至該輔助進水管，以將水輸至該輔助盤管。
1‧‧‧住宅熱平衡系統
10‧‧‧第一能源回收設備
11‧‧‧第一儲水箱
12‧‧‧基樁
13‧‧‧第一熱交換管路
14‧‧‧第一管路
15‧‧‧第三管路
16‧‧‧第一控制閥
17‧‧‧第三控制閥
18‧‧‧第一泵浦
20‧‧‧第二能源回收設備
21‧‧‧第二儲水箱
22‧‧‧第一家用裝置
23‧‧‧第二熱交換管路
24‧‧‧第二管路
25‧‧‧第四管路
26‧‧‧第二控制閥
27‧‧‧第四控制閥
28‧‧‧第二泵浦
30‧‧‧第三泵浦
40‧‧‧第四泵浦
50‧‧‧室內盤管
60‧‧‧第二家用裝置
70‧‧‧第三能源回收設備
71‧‧‧第三家用裝置
73‧‧‧第三熱交換管路
74‧‧‧第五泵浦
80‧‧‧綠能裝置
81‧‧‧太陽能板
82‧‧‧微型風力機
83‧‧‧集電盤
211‧‧‧電熱裝置
300‧‧‧節能空調系統
300'‧‧‧節能空調系統
310‧‧‧空調箱
310'‧‧‧空調箱
320‧‧‧進風口
330‧‧‧出風口
340‧‧‧冷卻盤管
341‧‧‧冰水進水管
342‧‧‧冰水出水管
343‧‧‧第一輔助管
344‧‧‧第七控制閥
345‧‧‧第三輔助管
346‧‧‧第八控制閥
347‧‧‧第九控制閥
348‧‧‧第十控制閥
349‧‧‧第十六控制閥
350‧‧‧加熱盤管
351‧‧‧熱水進水管
352‧‧‧熱水出水管
353‧‧‧第二輔助管
354‧‧‧第十一控制閥
355‧‧‧第四輔助管
356‧‧‧第十二控制閥
357‧‧‧第十三控制閥
358‧‧‧第十四控制閥
359‧‧‧第十八控制閥
360‧‧‧加濕器
370‧‧‧風扇
380‧‧‧濾網層
381‧‧‧初級濾網
382‧‧‧中級濾網
390‧‧‧輔助盤管
391‧‧‧輔助進水管
392‧‧‧輔助出水管
393‧‧‧第五輔助管
394‧‧‧第六輔助管
395‧‧‧第七輔助管
396‧‧‧第八輔助管
397‧‧‧第十五控制閥
398‧‧‧第十七控制閥
400‧‧‧室內空間
401‧‧‧回風風門
500‧‧‧外部環境
501‧‧‧外氣風門
600‧‧‧控制器
C1‧‧‧室內CO2濃度感測器
L1‧‧‧第一液位感測器
L2‧‧‧第二液位感測器
M1‧‧‧室內溼度感測器
P1‧‧‧PM2.5感測器
S‧‧‧外部水源
S1‧‧‧第五控制閥
S2‧‧‧第六控制閥
T1‧‧‧第一溫度感測器
T2‧‧‧第二溫度感測器
T3‧‧‧第三溫度感測器
T4‧‧‧第四溫度感測器
T5‧‧‧溫度感測器
T6‧‧‧室內溫度感測器
T7‧‧‧外部環境溫度感測器
U1‧‧‧步驟
U2‧‧‧步驟
U3‧‧‧步驟
U4‧‧‧步驟
U5‧‧‧步驟
U6‧‧‧步驟
U7‧‧‧步驟
U8‧‧‧步驟
V1‧‧‧步驟
V10‧‧‧步驟
V2‧‧‧步驟
V3‧‧‧步驟
V4‧‧‧步驟
V5‧‧‧步驟
V6‧‧‧步驟
V7‧‧‧步驟
V8‧‧‧步驟
V9‧‧‧步驟
W1‧‧‧步驟
W2‧‧‧步驟
W3‧‧‧步驟
W4‧‧‧步驟
W5‧‧‧步驟
W6‧‧‧步驟
W7‧‧‧步驟
X1‧‧‧步驟
X2‧‧‧步驟
X3‧‧‧步驟
X4‧‧‧步驟
X5‧‧‧步驟
X6‧‧‧步驟
X7‧‧‧步驟
Y‧‧‧步驟
Y11‧‧‧步驟
Y12‧‧‧步驟
Y13‧‧‧步驟
Y14‧‧‧步驟
Y15‧‧‧步驟
Y16‧‧‧步驟
Y21‧‧‧步驟
Y22‧‧‧步驟
Y23‧‧‧步驟
Y24‧‧‧步驟
Y25‧‧‧步驟
Y26‧‧‧步驟
圖1係繪示依據本發明之住宅熱平衡系統之一較佳實施例之配置示意圖；圖2係繪示圖1之住宅熱平衡系統之一例示性流程圖；圖3係繪示圖1之住宅熱平衡系統之另一例示性流程圖；圖4係繪示依據本發明之節能空調系統之一較佳實施例之配置示意圖；圖5係繪示圖4之節能空調系統之一例示性冷房運行模式之流程圖；圖6係繪示圖4之節能空調系統之另一例示性暖房運行模式之流程圖；圖7繪示依據本發明之節能空調系統之另一較佳實施例之配置示 意圖； 圖8係繪示圖7之節能空調系統之例示性運行模式之流程圖。
為更清楚了解本發明之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明的申請專利範圍。
以下實施例中所敘述之基樁較佳係應用於樓房建築結構，例如家用住宅、別墅、宿舍、飯店、旅館等建築物，但不限於此。這些基樁亦可應用於如商用大樓、廠房建築、倉儲建築、醫院病房、車站機場等或其他類型之複合式建築結構等。本文中「住宅」一詞並不限定於家用住宅，而可擴及所有具有內部空間可供使用的建築物。
圖1係為本發明一較佳實施例之住宅熱平衡系統之示意圖，其中住宅熱平衡系統1至少包括一第一能源回收設備10、一第二能源回收設備20。第一能源回收設備10包括一第一儲水箱11、一連結於該住宅之一建築結構下方之基樁12，一第一熱交換管路13，以及一第一泵浦18。該第一熱交換管路13以例如埋附或纏繞於基樁等方式而與該基樁進行熱交換。基樁所在住宅下方深處之地下溫度相對恆定，因此與該地下土壤或岩石接觸的基樁12亦具有一相對恆定溫度。在本實施例中，藉由設置於第一儲水箱11與該第一熱交換管路13之間的第一泵浦18，抽汲第一儲水箱中11的水以在第一儲水箱11及第一熱交換管路13之間循環，使得第一熱交換管路13內的水與基樁12進行熱交換，而將第一熱交換管路13內的水加熱至一第一溫度範圍後回送至第一儲水箱 11，使第一儲水箱11中的水亦處於第一溫度範圍中。第一溫度範圍較佳係指介於攝氏20度至30度之間，但不以此為限。例如依據住宅所處緯度以及季節的不同，基樁所在處的恆定地底溫度亦會隨之有所變化。
第二能源回收設備20包括一第二儲水箱21、至少一第一家用裝置22、一第二熱交換管路23及一第二泵浦28。該至少一第一家用裝置21例如可為冰箱、加熱爐(包含瓦斯爐或電爐等)、烤箱等之一或多者，其可在運作時產生第一熱能或可資利用的廢熱。第二熱交換管路23係連接至第二儲水箱21，且係經安裝以連接至該至少一第一家用裝置22而進行熱交換，並吸收該至少一第一家用裝置運作時產生之第一熱能或廢熱。第二泵浦28係設置於第二儲水箱21與第二熱交換管路23之間，用以抽汲該第二儲水箱21中的水以在該第二儲水箱21及該第二熱交換管路23之間循環，藉此可使第二熱交換管路23內的水經由與該至少一第一家用裝置22之熱交換而被加熱至一第二溫度範圍。第二溫度範圍較佳係指介於攝氏30度至40度之間，但不以此為限。例如依據所使用的第一家用裝置的數量、種類及產生的熱能大小之不同，經由第二熱交換管路23所加熱的水溫亦會隨之有所變化。
承上所述，第一能源回收設備10及第二能源回收設備20之回收的熱能分別使第一儲水箱11及第二儲水箱21中的水加熱至第一溫度範圍及第二溫度範圍，以供利用。在本實施例中，另包含一第三泵浦30，其連接至該第一儲水箱11及該第二儲水箱12，用以抽汲出該第一儲水箱11及該第二儲水箱21之至少一者中的水以供輸出使用。在圖1所示的實施例中，第一儲水箱11係經由一第一管路14連接至第三泵浦 30，第二儲水箱21則經由一第二管路24連接至第三泵浦30。值得注意的是，第二管路24係以例如三通管方式，經由第一管路14連接至第三泵浦30。此外，第三泵浦30與第一儲水箱11之間設有一第一控制閥16，第一控制閥16在圖1中係設置於第一管路14與第二管路24相接處之前，以控制該第一儲水箱11之水經由該第三泵浦30供輸出使用。第三泵浦30與第二儲水箱21之間設有一第二控制閥26，其設置於第一管路14與第二管路24相接處之前之第二管路24上，以控制第二儲水箱21之水經由該第三泵浦30輸出以供使用。藉由此等管路結構，使用者可依據需要控制第一控制閥16或第二控制閥26之啟閉，以使第三泵浦30從第一儲水箱11或第二儲水箱21抽汲水以供輸出使用。在操作上，亦可同時開啟第一控制閥16及第二控制閥26，以使第三泵浦30同時從第一儲水箱11及第二儲水箱21抽汲水以供輸出使用。
藉由第三泵浦30自第一儲水箱11或第二儲水箱21所抽汲出的水，例如係可供應至該住宅之一室內盤管以作為該住宅之室內地冷系統(供夏季用)或地暖系統(供冬季用)，亦或例如可作為例如後述之冰水或熱水主機型式之節能空調箱之輔助水源來源。在圖1所示之實施例中，泵浦30所抽汲出的水係供應至室內盤管50以調節住宅之室內溫度。
又，本實施例更包含一第四泵浦40，其亦連接至第一儲水箱11及該第二儲水箱21，用以抽汲出該第一儲水箱及該第二儲水箱之至少一者中的水以供輸出使用。在圖1所示的實施例中，第一儲水箱11係經由一第三管路15連接至第四泵浦40，第二儲水箱21則經由一第四管路25連接至第四泵浦40。值得注意的是，第三管路15係可以例如三通管 方式經由第四管路25連接至第四泵浦40。此外，第四泵浦40與第一儲水箱11之間設有一第三控制閥17，其係設置於第三管路15與第四管路25相接處之前之第三管路15上，以控制該第一儲水箱11之水經由該第四泵浦40供輸出使用。第四泵浦40與第二儲水箱21之間設有一第四控制閥27，其係設置於第三管路15與第四管路25相接處之前之第四管路25上，以控制第二儲水箱21之水經由該第四泵浦40輸出以供使用。藉由此等管路結構，使用者可依據需要控制第三控制閥17或第四控制閥27之啟閉，以使第四泵浦40從第一儲水箱11或第二儲水箱21抽汲水以供輸出使用。操作上，亦可同時開啟第三控制閥17及第四控制閥27，以使第四泵浦40同時從第一儲水箱11及第二儲水箱21抽汲水以供輸出使用。
第四泵浦40自第一儲水箱11或第二儲水箱21所抽汲出的水，可供應至例如該住宅之至少一第二家用裝置60使用。該至少一第二家用裝置60包含：熱水器、熱水瓶、洗衣機、洗碗機或熱水袋等等之家用裝置，其中當該家用裝置需使用較高溫度的水時，利用第四泵浦40所抽汲出已具有一定溫度的水，可減少直接自低於該一定溫度之低溫至高較高溫度所需使用的加熱能量。
圖1中所示之實施例進一步包括一第三能源回收熱設備70，其包括至少一第三家用裝置71、一第三熱交換管路73，及一第五泵浦74。 該至少一第三家用裝置71，可例如為一冷氣裝置，其在運作時產生一第二熱能。第三熱交換管路73係連接至第二儲水箱21，且經安裝以連接至該至少一第三家用裝置71而可與後者進行熱交換吸收其在運作時產生之第二熱能。第五泵浦74則設置於該第二儲水箱21與該第三熱交 換管路73之間，用以抽汲該第二儲水箱21中的水以在第二儲水箱21及第三熱交換管路73之間循環，以吸收該至少一第三家用裝置71運作時產生之第二熱能，藉以加熱第三熱交換管路73內的水至一第三溫度範圍，該第三溫度範圍與該第二溫度範圍大致接近或超出該第二溫度範圍之上限。
值得注意的是，圖1所示之住宅熱平衡系統，更包括一可產生電能之綠能裝置80，其連接至該第二儲水箱21中之一電熱裝置211，以加熱該第二儲水箱21中之水。綠能裝置80可為例如安裝於該住宅上之太陽能板81、微型風力機82及/或相關集電盤83。第二儲水箱21中之電熱裝置211並不限於上述綠能裝置80所產生之電能，其亦可連接至其他電源，以在額外需要進一步加熱第二儲水箱21中之水至特定溫度時，且上述綠能裝置80不足以供應所需之電能的情況下，另外彌補不足之電能。
由上述內容可知，第一儲水箱11及第二儲水箱21之水係可經第三泵浦30或第四泵浦40抽汲出而供使用，因此在某些情況下，第一儲水箱11及第二儲水箱21中之水可能因水量的減少而不敷其他使用用途。 為補充第一儲水箱11及第二儲水箱21中之水，圖1中所示之實施例進一步包括一外部水源S、一第五控制閥S1以及一第六控制閥S2，該外部水源S連接至第一儲水箱11及第二儲水箱12，以供補充第一儲水箱及該第二儲水箱中之水量，其中第五控制閥S1控制外部水源S補充該第一儲水箱11之水量，第六控制閥S2控制外部水源S補充該第二儲水箱12之水量。
為了監測及控制圖1中所示之住宅熱平衡系統1，在系統中的儲 水箱或管路上設有許多感測器，以供量測住宅熱平衡系統1中各管路中的水溫狀況及儲水箱中的水量狀況，並藉以判斷執行不同的住宅熱平衡系統運作模式。上述感測器應包括在設置於第一儲水箱11中之一第一溫度感測器T1及一第一液位感測器L1，且第二儲水箱21設有一第二溫度感測器T2及第二液位感測器L2，又在第三泵浦30輸出水之管路上設有一第三溫度感測器T3以量測自該第三泵浦輸出之水溫，且在第四泵浦40輸出水之管路上設有一第四溫度感測器T4以量測自該第四泵浦輸出之水溫。在本發明的其他實施例中，住宅熱平衡系統1可進一步在例如第一熱交換管路13、第二熱交換管路23、外部水源S管路處設置溫度感測器以進一步監測住宅熱平衡系統1各管路之水溫狀態，而獲取更完整的系統資訊。
本發明圖1中所示之住宅熱平衡系統，具有不同的運作模式。例如，在一般使用模式下，第一能源回收系統設備10之第一儲水箱11中的水係藉由第一熱交換管13與基樁12進行熱交換達到第一溫度範圍，而直接由第三泵浦30抽汲以供應至室內盤管50作為住宅室內中間之地冷或地暖系統使用。此時，第一控制閥16係開啟而第二控制閥26係關閉，第二儲水箱22的水並不提供第三泵浦30抽汲使用。同樣地，第二能源回收系統設備20之第二儲水箱21中的水係藉由第二熱交換管23與至少一家用裝置22進行熱交換達到第二溫度範圍，而直接由第四泵浦40抽汲以供應至至少一第二家用裝置60以供使用。此時，第四控制閥27係開啟而第三控制閥17係關閉，第一儲水箱11的水並不提供第四泵浦40抽汲使用。
然而在某些況下，若經由住宅熱平衡系統1所回收的熱能大於所 使用的熱能，例如經由第二能源回收設備20所回收之在第二儲水箱21內之具有一第二溫度範圍的水量完全足以供給至少一第二家用裝置60之用水量的狀況下(亦即至少一第二家用裝置60之用水量並不大之狀況)，則第二儲水箱21中的水可藉由開啟第二控制閥26而經由第三泵浦30供應至室內盤管50。請參考圖2所繪示之一例示性流程圖，在步驟U1中，住宅熱平衡系統1開始啟動而隨後進入步驟U2中。在步驟U2中，將先判定第四溫度感測器T4所測得之自第四泵浦40輸出之水溫是否大於攝氏30度。若判定結果為是，則進入步驟U4中，住宅熱平衡系統將進一步判定第二溫度感測器T2所測得之第二儲水箱21中的水溫是否大於攝氏30度。若判定結果為是，則進入步驟U5中，住宅熱平衡系統將進一步判定第二儲水箱21中的第二液位感測器L2偵測得之水位高度是否大於最低容許液位(如20%之容量)。若是判定結果為是，則表示在第二儲水箱21內之具有一第二溫度範圍的水量足以供給至少一第二家用裝置60之用水量。此時，將進入步驟U6，而住宅熱平衡系統將進一步偵測使用者是否開啟一地暖模式，即第三泵浦30是否正由第一儲水箱抽汲水以供應至室內盤管50。若偵測結果為是，則進入步驟U7中，住宅熱平衡系統將會打開第二控制閥26並且關閉第一控制閥16，接著進入步驟U8中，第三泵浦30將改由第二儲水箱21抽汲水以供應室內盤管50，而藉此運行地暖模式。當然，如圖2中所示，若步驟U2、U4、U5及U6其中任一偵測步驟的判定結果為否，則系統將進入步驟U3，而維持先前所述一般使用模式下各個能源回收設備維持獨立熱回收及使用之狀態(即第一能源回收設備10之第一儲水箱11供水至室內盤管50，第二能源回收設備20之第二儲水箱21供水至至 少一第二家用裝置60之一般模式)。
在某些情狀況下，若供應水有瞬時大用量的狀況，導致所回收的熱能不敷使用時，例如經由第二能源回收設備20所回收之在第二儲水箱21內之具有一第二溫度範圍的水量不足以供給至少一第二家用裝置60之用水量的狀況下，則第一儲水箱11中的水可藉由開啟第三控制閥17而經由第四泵浦40供應至少一第二家用裝置60。例如圖3所繪示之一例示性流程圖中，在步驟V1中，住宅熱平衡系統1啟動而隨後進入步驟V2中，住宅熱平衡系統將判定第二液位感測器L2偵測得第二儲水箱21之水位高度是否小於最低容許液位(如20%之容量)之高度。若偵測結果為是，則將進入步驟V4中，系統將進一步判定第四溫度感測器T4量測得自該第四泵浦40輸出之水溫是否小於攝氏30度。此時若自該第四泵浦40輸出之水溫小於攝氏30度，系統進入步驟V5中，進一步判定第一溫度感測器T1量測得第一儲水箱11中之溫度是否大於攝氏25度。若判定結果為是，則進入步驟V6中，系統將再判定第一液位感測器L1偵測得第一儲水箱11之水位高度是否大於最低容許液位(如20%之容量)之高度。若判定結果為是，表示第一儲水箱11之水位高度大於最低容許液位之高度，則將進入步驟V7中，系統將開啟第三控制閥17，以允許第四泵浦40同時自第一儲水箱11中抽汲水增加供水量，以供至少一第二家用裝置60之使用。當然，如圖3中所示，若步驟V1、V2、V4、V5及V6中任一步驟的判定結果為否，則將進入步驟V3中，而住宅熱平衡系統將維持一般使用模式下各個能源回收設備維持獨立熱回收及使用之狀態(即第一能源回收設備10之第一儲水箱11供水至室內盤管50，第二能源回收設備20之第二儲水箱21供水至 至少一第二家用裝置60之一般模式)。此外，在步驟V7中，當系統允許第四泵浦40同時自第一儲水箱11中抽汲水以增加供水量供至少一第二家用裝置60使用時，由於來自第一儲水箱11之具有第一溫度範圍之水溫較來自第二儲水箱21之第二溫度範圍之水溫為低之故，而拉低混合後整體供水之水溫。此時，系統將進入步驟V8，住宅熱平衡系統1會進一步判定第二溫度感測器T2測得之第二儲水箱21中之水溫是否小於攝氏35度。若判定結果為是，則將進入步驟V9，住宅熱平衡系統1將進一步啟動第二儲水箱21之電熱裝置211以將第二儲水箱21中之水加熱至至少攝氏35度，以提高經由第四泵浦40輸出之水溫進而提高整體供水水溫。反之，若步驟V8之判定結果為否，表示第二儲水箱21中之水溫仍大於攝氏35度，則進入步驟V10，住宅平衡系統1並不啟動電熱裝置211以節省能源。值得注意的是，步驟V9或步驟V10作動後，都將例如在一定時間間隔後再回到步驟V8重新判定第二儲水箱21中之水溫是否小於攝氏35度作為回授控制之機制，以維持整體供水水溫的穩定性。
如前所述，藉由住宅熱平衡系統1之第三泵浦30自第一儲水箱11或第四泵浦40自第二儲水箱21所抽汲出的水，除可供應至該住宅之一室內盤管以作為該住宅之室內地冷系統(供夏季用)或地暖系統(供冬季用)。然而，本發明之住宅熱平衡系統1之第一儲水箱11及第二儲水箱21中所儲存之水，亦可作為之習知冰水或熱水主系統型式之空調系統之輔助水源，以節省主系統之冰水或熱水之用水量及能源消耗量。
圖4繪示使用本發明之住宅熱平衡系統之節能空調系統之一實施例之配置示意圖。應注意者，為求圖示簡潔之故，在圖4中僅將住宅 熱平衡系統1之第一儲水箱11、第二儲水箱12、第三泵浦30及第四泵浦40繪出，而未繪示出住宅熱平衡系統之其餘元件。
在圖4中，節能空調系統300通常係安裝於獨立於所欲調控室內環境品質的一室內空間400及處於住宅或建築物之一外部環境500之間一空間中，例如為室內空間之天花板與上方樓層板之間的空間或者類似的安置空間。節能空調系統300具有一空調箱310，其係具有一進風口320及一出風口330，且圖4中例示之空調箱310沿進風口320至出風口330之橫向方向上依序具有一濾網層380、一用以冷卻氣流之冷卻盤管340、一用以加熱氣流之加熱盤管350、一用以對氣流加濕之加濕器360、及一風扇370。進風口320可自外部環境500及該室內空間400之至少一者吸入一氣流，出風口330則可將氣流輸送至住宅之室內空間400，而風扇370係位於進風口320及出風口330之間，以自該空調箱310之進風口320鼓送氣流至該出風口330。換言之，當風扇370啟動時，氣流將自外部環境500及室內空間400之至少一者從進風口320進入空調箱310，並穿過濾網層380、冷卻盤管340、加熱盤管350及加濕器360後藉由風扇370鼓送從出風口330進入室內空間400。當然，風扇370之位置不限於圖4中所示之位置，例如在本發明一實施例中，風扇370係設於濾網層380與冷卻盤管340之間。又，由於冷卻盤管340及加熱盤管350僅有一者會啟動用於冷房模式或暖房模式而不會有兩者均啟動之情況，故圖4中之冷卻盤管340及加熱盤管350之位置亦可對調，端視空調結構或管路安排所需。濾網層380並不只限於單一濾網層，複數個濾網層亦可使用以增進氣流過濾效果，例如圖4中所示之初級濾網381及中級濾網382。
承上所述，圖4中所示之較佳實施例中，節能空調系統300具有安裝於或連接至室內空間400之一開口上之一回風風門401，以及一安裝於或連接至住宅與外部環境500之另一開口上之一外氣風門501。當空調箱310之風扇330啟動時，進風口320係可回風風門401及外氣風門501之至少一者吸取空氣形成氣流。藉由此等回風風門401及外氣風門501之結構，節能空調系統300可自外部環境500抽取空氣以對室內空間400換氣，或者可自室內空間400抽取空氣以進行空氣循環，或者藉由一控制器600調控回風風門401及外氣風門501之個別開度以調整抽取空氣之混合比例。
冷卻盤管340係在冷房模式下用以與氣流進行熱交換以冷卻氣流。在本實施例中，冷卻盤管340連接至一冰水進水管341及一冰水出水管342，冰水進水管341及冰水出水管342主要係連接至一習知可提供冷卻盤管用冰水之主系統(未圖示)，且冰水進水管341另具有一第一輔助管343，其連接至住宅熱平衡系統的第三泵浦30，而第三泵浦30藉此可自第一儲水箱11抽汲水經由連接至該冰水進水管341之第一輔助管343，以將水輸至該冷卻盤管340。加熱盤管350係暖房模式下用以與氣流進行熱交換以加熱氣流，其連接至一熱水進水管351及一熱水出水管352，其中熱水進水管351及熱水出水管352係連接至一習知可提供加熱盤管用熱水之主系統(未圖示)，另熱水進水管351係具有一第二輔助管353，其連接至住宅熱平衡系統的第四泵浦40，而第四泵浦40藉此可自第二儲水箱21抽汲水經由連接至該熱水進水管351之第二輔助管353，以將水輸至該加熱盤管350。
如圖4中所示，連接至冷卻盤管340之冰水進水管341之第一輔助 管343具有一第七控制閥344，以控制第一儲水箱11經由該第一輔助管343輸入冰水進水管341之水量，冰水出水管342與第一儲水箱11之間更可具有一第三輔助管345，使該冷卻盤管340之水可自冰水出水管342經由第三輔助管345輸回第一儲水箱11，第三輔助管345上可具有一第八控制閥346，以控制冰水出水管342經由第三輔助管345輸回第一儲水箱11之水量。
又，冰水進水管341另具有一第九控制閥347，以控制主系統送至該冰水進水管341之主要進水量，且第一輔助管343位於第九控制閥347與冷卻盤管340之間，另冰水出水管342具有一第十控制閥348，以控制冰水出水管342之主要出水量，且第三輔助管345位於第十控制閥348與冷卻盤管340之間。
同樣地，連接至加熱盤管350之熱水進水管351之第二輔助管353具有一第十一控制閥354，以控制第二儲水箱21經由該第二輔助管353輸入熱水進水管351之水量，熱水出水管352與第二儲水箱21之間更可具有一第四輔助管355，使該加熱盤管350之水可自熱水出水管352經由第四輔助管355輸回第二儲水箱21，第四輔助管355上可具有一第十二控制閥356，以控制熱水出水管352經由第四輔助管355輸回第二儲水箱21之水量。
又，熱水進水管351另具有一第十三控制閥357，以控制主系統送至該熱水進水管351之主要進水量，且第二輔助管353位於第十三控制閥357與加熱盤管350之間，另熱水出水管352具有一第十四控制閥358，以控制熱水出水管352之主要出水量，且第四輔助管355位於第十四控制閥358與加熱盤管340之間。
值得注意的是，為了實現室內空間的空氣及環境品質控制，節能空調系統300於空調箱300中，較佳在冷卻盤管340及加熱盤管350之後設有一溫度感測器T5，以量測氣流經冷卻盤管340或加熱盤管350熱交換處理後的該空調箱300吹送出之氣流溫度。在室內空間400內，可設有一室內溫度感測器T6、一室內濕度感測器M1以及一室內CO2濃度感測器C1。另外，在住宅外部環境500處，則可設有一外部環境溫度感測器T7以及一PM2.5感測器P1。又，上述圖4中所有感測器係將感測訊號傳送至控制器600，且上述圖4中之回風風門401、外氣風門501、前述圖4中所有控制閥之開度、以及空調箱301中之加濕器360係可受控制器600之控制，以調整個別風門或個別控制閥之開度，以及加濕器360之作動。藉由此等感測器、開度可調整之控制閥及風門結構、與加濕器之控制等，可達成控制室內空間400的空氣及環境品質之目的。
例如，當室內濕度感測器M1測得該室內空間之濕度低於一預設濕度值時，則控制器600將啟動該加濕器360以對該空調箱中之氣流加濕直到達到該預設濕度值為止。另外，由於外氣風門501及回風風門401之開度係可控制之故，當室內CO2濃度感測器C1測得室內空間400之CO2濃度高於一預設CO2濃度值時，則可控制外氣風門501及該回風風門401之個別開度以控制空調箱310抽取空氣時，外部環境500之空氣與室內空間400之空氣之混合比例，以達到該預設CO2濃度值。 又例如，在一冷房模式下，當外部環境溫度感測器T7測得外部環境之溫度小於一預設室內溫度值時，可增加外氣風門501之開度以增加自外部環境吸取之空氣量來調節室內空間400之溫度，而若當PM2.5感 測器P1測得知該外部環境PM2.5值高於一預設PM2.5限值時，則以室內空間400之一預設CO2濃度值作為控制器600控制外氣風門501及回風風門401之個別開度之標準，以避免過多之PM2.5懸浮微粒流入室內空間400影響室內空氣品質。
節能空調系統300至少可運行一冷房模式或一暖房模式。如在運行冷房模式下僅運行冷卻盤管340，而加熱盤管350並不運行且第十一控制閥354、第十二控制閥356、第十三控制閥357及十四控制閥358皆成關閉狀態。圖5係表示一例示性冷房運行模式之步驟。在步驟W1中，節能空調系統300開始啟動，並且控制器600打開冰水進水管341之第九控制閥347及冰水出水管342之第十控制閥348，以使用主要冰水主機之冰水在冷卻盤管340中流動運行，對空調箱300中的氣流進行熱交換而降溫後而吹送至室內空間400中，當氣流經過冷卻盤管340進行熱交換後，在步驟W2中，空調箱310中的溫度感測器T5將量測經降溫後所送出之氣流溫度，並且將判定其是否小於或等於一預設氣流溫度值。若判定為否，則將進入步驟W3中，繼續維持使用主系統之冰水在冷卻盤管340中流動運行，對空調箱300中的氣流持續進行降溫，並且步驟回到步驟W2中，如此直至步驟W2判定結果為是。當步驟W2之判定結果為是，則進入步驟W4中確認冰水進水管341之第九控制閥347及冰水出水管342之第十控制閥348是否小於或等於20%之開度。若判定結果為否，則表示室內空間400的熱負荷仍為高負荷狀態，則將再回到步驟W3中，繼續維持使用主系統之冰水在冷卻盤管340中流動運行，對空調箱300中的氣流持續進行降溫。若判定結果為是，則表示室內空間400的熱負荷為低負荷狀態，此時將進入步驟 W5，控制器600將開啟第一輔助管343之第七控制閥344及第三輔助管345之第八控制閥346，使第三泵浦30自住宅熱平衡系統之第一儲水箱11抽汲水作為輔助水源，以經由第一輔助管343與主系統自該冰水進水管341送入之冰水混合，以供應至該冷卻盤管340。在步驟W5中開始使用輔助水源，可降低主系統之能源使用量。隨後，在步驟W6中將判定從步驟W5開始使用輔助水源後進行節能降溫後，溫度感測器T5所偵測到的氣流溫度是否大於預設溫度值。若判定結果為否表示小於或維持該預設溫度值，而將回到步驟W5中維持使用第一儲水箱11之輔助水源及主系統冰水之混合比例以進行節能降溫。若判定結果為是，表示空調箱300吹送出之氣流溫度大於該預設溫度值，而將進入步驟W7中，調整第一輔助管343之第七控制閥344及第三輔助管345之第八控制閥346之個別開度以改變輔助水源及主系統冰水之混合比例，或是直接關閉第一輔助管343之第七控制閥344及第三輔助管345之第八控制閥346以停止輸送輔助水源而僅採用主系統冰水供應冷卻盤管340。隨後再回到步驟W6中重新判斷溫度感測器T5所偵測到的氣流溫度是否大於預設溫度值。藉由如上述之回授控制機制，可有效調整第一儲水箱11之輔助水源搭配主系統冰水之使用比例，而達到最佳化以節省能源之目的。
類似地，如節能空調系統300在運行暖房模式下，則僅運行加熱盤管350，而冷卻盤管340並不運行且第七控制閥344、第八控制閥346、第九控制閥347及第十控制閥348接成關閉狀態。圖6係表示一例示性暖房運行模式之步驟。在步驟X1中，節能空調系統300開始啟動，並且控制器600打開熱水進水管351之第十三閥357及熱水出水管 352之第十四閥358，以使用主系統之熱水在加熱盤管350中流動運行，對空調箱300中的氣流進行熱交換而加熱後吹送至室內空間400中，當氣流經過加熱盤管350進行熱交換後，在步驟X2中，空調箱310中的溫度感測器T5將量測經加熱後空調箱300吹送出之氣流溫度，並且將判定其是否小於或等於一預設氣流溫度值。若判定為否，則將進入步驟X3中，繼續維持使用主系統之熱水在加熱盤管340中流動運行，對空調箱300中的氣流持續進行加熱，並且步驟回到步驟X2中，如此直至步驟X2判定結果為是。當步驟X2之判定結果為是，則進入步驟X4中確認熱水進水管351之第十三控制閥357及熱水出水管352之第十四控制閥358之個別開度是否小於或等於20%之開度。若判定結果為否，則表示室內空間400的冷負荷仍為高負荷狀態，則將再回到步驟X3中，繼續維持使用主系統之熱水在加熱盤管350中流動運行，對空調箱300中的氣流持續進行加熱。若判定結果為是，則表示室內空間400的冷負荷為低負荷狀態，此時將進入步驟X5，控制器600將開啟第二輔助管353之第十一控制閥354及第四輔助管355之第十二控制閥356，使第四泵浦40自住宅熱平衡系統之第二儲水箱21抽汲水作為輔助水源，以經由第二輔助管353與主系統自該熱水進水管351送入之熱水混合，以供應至該加熱盤管。在步驟X5中開始使用輔助水源，可降低主系統之能源使用量。隨後，在步驟X6中將判定從步驟X5開始使用輔助水源後進行節能加熱後，溫度感測器T5所偵測到的空調箱300吹送之氣流溫度是否小於預設溫度值。若判定結果為否則表示空調箱300吹送之氣流溫度大於或維持該預設溫度值，且系統將回到步驟X5中維持使用第二儲水箱21之輔助水源及主系統熱水之混 合比例以進行節能加熱。若判定結果為是，則表示空調箱300吹送之氣流溫度小於該預設溫度值，而進入步驟X7中，調整第二輔助管353之第十一控制閥354及第四輔助管355之第十二控制閥356之開度以改變輔助水源及主系統熱水之混合比例，或是直接關閉第二輔助管353之第十一控制閥354及第四輔助管355之第十二控制閥356以停止輸送輔助水源而僅採用主系統熱水供應加熱盤管350。隨後再回到步驟X6中重新判斷溫度感測器T5所偵測到的氣流溫度是否小於該預設溫度值。藉由如上述之回授控制機制，可有效調整第二儲水箱21之輔助水源搭配主系統熱水之使用比例，而達到最佳化以節省能源之目的。
圖7繪示使用本發明之住宅熱平衡系統之節能空調系統之另一實施例之結構示意圖。圖7所示之實施例結構大部分與圖4中所示之實施例結構類似。應注意者，為求圖示簡潔之故，在圖7中亦僅將住宅熱平衡系統1之第一儲水箱11、第二儲水箱12、第三泵浦30及第四泵浦40繪出，而未繪示出住宅熱平衡系統之其餘元件。
圖7之節能空調系統300'亦通常係安裝於獨立於一室內空間400及一外部環境500之間之一空間中。節能空調系統300具有一空調箱310'，空調箱310'係具有一進風口320及一出風口330，然而圖7中例示之空調箱310'沿進風口320至出風口330之橫向方向上依序具有一濾網層380、一作為對氣流預冷或預熱的輔助盤管390、一用以進一步冷卻氣流之冷卻盤管340、一用以進一步加熱氣流之加熱盤管350、一用以對氣流加濕之加濕器360、及一風扇370。如同前述，進風口320可自外部環境500及該室內空間400之至少一者吸入一氣流，出風口330則可氣流輸送至住宅之室內空間400，而風扇370係位於進風口320及出 風口330之間，以自該空調箱310'之進風口320鼓送氣流至該出風口330。當風扇370啟動時，氣流將自外部環境500及室內空間400之至少一者從進風口320進入空調箱310'，並穿過濾網層380、輔助盤管390、冷卻盤管340、加熱盤管350及加濕器360後藉由風扇370鼓送從出風口330進入室內空間400。風扇370之位置不限於圖7中所示之位置，例如在本發明一實施例中，風扇370係設置於濾網層380與輔助盤管390之間。此外，冷卻盤管340及加熱盤管350之位置亦可對調，端視結構或管路安排所需。濾網層380並不只限於單一濾網層，複數個濾網層亦可使用以增進氣流過濾效果，例如圖7中所示之初級濾網381及中級濾網382。
圖7中所示之較佳實施例中，節能空調系統300'同樣具有安裝於或連接至室內空間400之一開口上之一回風風門401，以及一安裝於或連接至住宅與外部環境500之另一開口上之一外氣風門501。當空調箱310'之風扇330啟動時，進風口320係可回風風門401及外氣風門501之至少一者吸取空氣形成氣流。藉由此等回風風門401及外氣風門501之結構，節能空調系統300'可自外部環境500抽取空氣以對室內空間400換氣，或者可自室內空間400抽取空氣以進行空氣循環，更可藉由一控制器600調控回風風門401及外氣風門501之個別開度以調整抽取空氣之混合比例。
圖7中之輔助盤管390，係用以在冷房模式下或暖房模式下對空調箱300'中之氣流進行預冷或預熱。輔助盤管390連接至一輔助進水管391及一輔助出水管392。其中，第一儲水箱11與輔助進水管391之間具有一第五輔助管393，且第一儲水箱11與輔助出水管392之間具有 一第六輔助管394，藉此結構第一儲水箱中之水可由第三泵浦30抽汲出經由第五輔助管393進入輔助進水管391後，再進入輔助盤管390運行流動，隨後經由輔助出水管392及第六輔助管394回到第一儲水箱中。第五輔助管393及第六輔助管394之一者具有一第十五控制閥397，以控制第一儲水箱11抽汲出進入輔助進水管391之水量。藉此，可控制空調箱301中之氣流經過輔助盤管390的預冷程度。
圖7中之冷卻盤管340係在冷房模式下用以與氣流進行熱交換以冷卻氣流，其連接至一冰水進水管341及一冰水出水管342。本實施例中之冰水進水管341及冰水出水管342主要係連接至一習知可提供冷卻盤管用冰水之主系統(未圖示)，且冰水進水管341與冰水出水管342之其中一者具有一第十六控制閥349，以控制主系統送至該冰水進水管341之主要進水量。
又，在圖7中，第二儲水箱21與輔助進水管391之間具有一第七輔助管395，且第二儲水箱21與輔助出水管392之間具有一第八輔助管396，藉此結構第二儲水箱中之水可由第四泵浦40抽汲出經由第七輔助管395進入輔助進水管391後，再進入輔助盤管390運行流動，隨後經由輔助出水管392及第八輔助管396回到第二儲水箱中。第七輔助管395及第八輔助管396之一者具有一第十七控制閥398，以控制第二儲水箱21抽汲出進入輔助進水管391之水量。藉此，可控制空調箱301中之氣流經過輔助盤管390的預熱程度。
此外，圖7中之加熱盤管350係暖房模式下用以與氣流進行熱交換以加熱氣流，加熱盤管350連接至一熱水進水管351及一熱水出水管352，熱水進水管351及熱水出水管352亦主要係連接至一習知可提供 加熱盤管用熱水之主系統(未圖示)，且熱水進水管351與熱水出水管352之其中一者具有一第十八控制閥349，以控制主系統送至該熱水進水管351之主要進水量。
圖7所示之實施例中，為了實現室內空間的空氣及環境品質控制，節能空調系統300'同樣於空調箱310'中，較佳在冷卻盤管340及加熱盤管350之後設有一溫度感測器T5，以量測氣流經冷卻盤管340或加熱盤管350熱交換處理後的吹送出之溫度。在室內空間400內，同樣可設有一室內溫度感測器T6、一室內濕度感測器M1以及一室內CO2濃度感測器C1。另外，在住宅外部環境500處，則同樣可設有一外部環境溫度感測器T7以及一PM2.5感測器P1。又，上述圖7中所有感測器係將感測訊號傳送至一控制器600，且上述圖7中之回風風門401、外氣風門501、圖7中所有控制閥之個別開度、以及空調箱301'中之加濕器360係可受控制器600之控制，以調整個別風門或控制閥之開度，以及加濕器360之作動。藉由此等感測器、開度可調整之控制閥及風門結構、與加濕器之控制等，可達成控制室內空間400的空氣及環境品質之目的。
例如，當室內濕度感測器M1測得該室內空間之濕度低於一預設濕度值時，則控制器600將啟動該加濕器360以對該空調箱中之氣流加濕直到達到該預設濕度值為止。另外，由於外氣風門501及回風風門401之開度係可控制之故，當室內CO2濃度感測器C1測得室內空間400之CO2濃度高於一預設CO2濃度值時，則可控制外氣風門501及該回風風門401之個別開度以控制空調箱310抽取空氣時，外部環境500之空氣與室內空間400之空氣之混合比例，以達到該預設CO2濃度值。 又例如，當PM2.5感測器P1測得知該外部環境PM2.5值高於一預設PM2.5限值時，則以室內空間400之一預設CO2濃度值作為控制器600控制外氣風門501及回風風門401之個別開度之標準，以避免過多之PM2.5懸浮微粒流入室內空間400影響室內空氣品質。
節能空調系統300'可運行一冷房模式或一暖房模式。如在運行冷房模式下僅會運行輔助盤管390及冷卻盤管340，而加熱盤管350並不運行且第十七控制閥398及第十八控制閥359皆成關閉狀態。在冷房模式之一運行模式下，節能空調箱301'之溫度感測器T5將量測節能空調箱301'送出之氣流溫度，當溫度感測器T5測得之氣流溫度達到一預設氣流溫度值時，則控制器600將開啟該第十五控制閥397，以使住宅熱平衡系統之第三泵浦30自該第一儲水箱11抽汲水經由輔助管進水管391供應至輔助盤管390對空調箱300'中之氣流進行預冷，並減小該第十六控制閥349之開度以減小主系統自冰水進水管341送至冷卻盤管340之進水量，藉以節省能源消耗。另外，當溫度感測器T5測得之氣流溫度維持預設氣流溫度值時，則控制器將維持第十五控制閥397及第十六控制閥349之個別開度，且當溫度感測器T5測得之氣流溫度無法維持預設氣流溫度值時，則控制器600將調整第十五控制閥397及第十六控制閥349之個別開度，以調整第一儲水箱11之水進入輔助盤管390之水量與主系統之冰水進水管341進入之該冷卻盤管340之水量，直至溫度感測器測得之氣流溫度維持該預設氣流溫度。藉由上述之冷房模式下之一運行模式，可有效利用住宅熱平衡系統回收之熱能並減小空調主系統之能源消耗。
如在運行暖房模式下則節能空調系統300'僅會運行輔助盤管390 及加熱盤管350，而冷卻盤管340並不運行且第十五控制閥397及第十六控制閥349皆成關閉狀態。在暖房模式之一運行模式下，節能空調箱301'之溫度感測器T5將量測節能空調箱301'送出之氣流溫度，當溫度感測器T5測得之氣流溫度一預設氣流溫度值時，則控制器600將開啟該第十七控制閥398，以使住宅熱平衡系統之第四泵浦40自該第二儲水箱21抽汲水經由輔助管進水管391供應至輔助盤管390對空調箱300'中之氣流進行預熱，並減小該第十八控制閥359之開度以減小主系統自熱水進水管351送至加熱盤管350之進水量，藉以節省能源消耗。另外，當溫度感測器T5測得之氣流溫度維持預設氣流溫度值時，則控制器將維持第十七控制閥398及第十八控制閥359之個別開度，且當溫度感測器T5測得之氣流溫度無法維持預設氣流溫度值時，則控制器600將調整第十七控制閥398及第十八控制閥359之個別開度，以調整第二儲水箱21之水進入輔助盤管390之水量與主系統自熱水進水管351進入加熱盤管350之水量，直至溫度感測器測得之氣流溫度維持該預設氣流溫度值。藉由上述之暖房模式下之一運行模式，可有效利用住宅熱平衡系統回收之熱能並減小空調主系統之能源消耗。
圖8係表示圖7之節能空調系統300'之另一例示性運行模式之步驟。在步驟Y中，節能空調系統300'開始啟動並進入步驟Y11中，判定外部環境溫度感測器T7測得之室外溫度是否大於室內溫度感測器T6測得之室內溫度。若步驟Y11中之判定結果為是，則判定為冷房模式而進入步驟Y12中，而控制器600將開啟第十五控制閥397，以使第三泵浦30自第一儲水箱11抽汲水供應至輔助盤管390以對空調箱301'中的氣流進行預冷。當輔助盤管390開始進行預冷後則進入步驟Y13， 判定空調箱301'中之溫度感測器T5量測得之氣流溫度是否小於或等於一預設氣流溫度值。若步驟Y13之判定結果為是，則將進入步驟Y14，節能空調系統300'將維持使用以第三泵浦30自第一儲水箱11抽汲水供應至輔助盤管390以對空調箱301'中的氣流進行預冷的方式，進行對室內空間400的溫度調節。若步驟Y13之判定結果為否，則表示節能空調箱301'吹送出之氣流溫度大於該預設氣流溫度值，而將進入步驟Y15，節能空調系統300'之控制器600將開啟第十六控制閥349，並且將主系統之冰水送入冷卻盤管340中以進一步冷卻空調箱301'中已經過輔助盤管390預冷的氣流。隨後將進入步驟Y16，節能空調系統300'之控制器將調整第十五控制閥397及第十六控制閥349之個別開度大小，使得空調箱301'中的溫度感測器T5量得之氣流溫度達到預設氣流溫度值。
另外，當步驟Y11中之判定結果為否，則判定為一暖房模式而進入步驟Y21中，再次確認外部環境溫度感測器T7測得之室外溫度是否小於室內溫度感測器T6測得之室內溫度。若步驟Y21中之判定結果為是，則進入步驟Y22中，而控制器600將開啟第十七控制閥398，以使第四泵浦40自第二儲水箱21抽汲水供應至輔助盤管390以對空調箱301'中的氣流進行預熱。當輔助盤管390開始進行預熱後則進入步驟Y23，判定空調箱301'中之溫度感測器T5量測得之氣流溫度是否大於或等於一預設氣流溫度值。若步驟Y23之判定結果為是，則將進入步驟Y24，節能空調系統300'將維持使用以第四泵浦40自第二儲水箱21抽汲水供應至輔助盤管390以對空調箱301'中的氣流進行預熱的方式，進行對室內空間400的溫度調節。若步驟Y23之判定結果為否， 則表示空調箱301'吹送出之氣流溫度小於該預設氣流溫度值，而將進入步驟Y25，節能空調系統300'之控制器600將開啟第十八控制閥359，並且將主系統之熱水送入加熱盤管350中以進一步加熱空調箱301'中已經過輔助盤管390預熱的氣流。隨後將進入步驟Y26，節能空調系統300'之控制器600將調整第十七控制閥398及第十八控制閥359之個別開度大小，使得空調箱301'中的溫度感測器T5量得之氣流溫度達到預設氣流溫度值。藉由圖8所示之節能空調系統300'之運行模式，可充分利用本發明之住宅熱平衡系統之第一儲水箱11及第二儲水箱21中所回收的熱能，用以作為節能空調系統的輔助能源，達到節省能源消耗之功效。
綜上所述，本發明所提出之住宅熱平衡系統及其運作模式，以及使用該住宅熱平衡系統回收之熱能的節能空調系統及其運作模式，確實可有效利用地底熱能、家用裝置廢熱以及綠能裝置產生之能源，而達到節省能源消耗之目的，並同時維持室內空氣品質之功效。此外，即使當實際能量的消耗超過上述實施例所揭示系統之負荷而需啟動主系統時，上述實施例仍可作為輔助系統減少能源的消耗。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本創作之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

Claims (36)

  1. 一種住宅熱平衡系統，用於供一住宅配合使用，包括：一第一能源回收設備，包括：一第一儲水箱；一基樁，連結於該住宅之一建築結構下方；一第一熱交換管路，其連接至該第一儲水箱且可與該基樁進行熱交換，藉以將該第一熱交換管路內的水加熱至一第一溫度範圍；一第一泵浦，設置於該第一儲水箱與該第一熱交換管路之間，用以抽汲該第一儲水箱中的水以在該第一儲水箱及該第一熱交換管路之間循環；一第二能源回收設備，包括：一第二儲水箱；至少一第一家用裝置，該至少一第一家用裝置在運作時產生第一熱能；一第二熱交換管路，其連接至該第二儲水箱且可與該至少一第一家用裝置進行熱交換，以吸收該至少一第一家用裝置運作時產生之第一熱能，藉以使該第二熱交換管路內的水加熱至一第二溫度範圍；及一第二泵浦，設置於該第二儲水箱與該第二熱交換管路之間，用以抽汲該第二儲水箱中的水以在該第二儲水箱及該第二熱交換管路之間循環；其中該第二溫度範圍大於該第一溫度範圍；及一第三泵浦，其連接至該第一儲水箱及該第二儲水箱，用以抽汲出該第一儲水箱及該第二儲水箱之至少一者中的水輸出以供輸出使用。
  2. 如請求項1之住宅熱平衡系統，其中該第三泵浦抽汲該第一儲水箱及該第二儲水箱之至少一者中的水以輸出至一室內盤管，且該住宅熱平衡系統進一步包括一第四泵浦，其連接該該第一儲水箱及第二儲水箱，用以將該第一儲水箱及該第二儲水箱之至少一者的水抽汲輸出至該至少一第二家用裝置。
  3. 如請求項2之住宅熱平衡系統，其中該第三泵浦與該第一儲水箱之間設有一第一控制閥，以控制該第一儲水箱之水經由該第三泵浦輸出，且該第三泵浦與該第二儲水箱之間設有一第二控制閥，以控制該第二儲水箱之水經由該第三泵浦輸出，其中該第四泵浦與該第一儲水箱之間設有一第三控制閥，以控制該第一儲水箱之水經由該第四泵浦輸出，且該第四泵浦與該第二儲水箱之間設有一第四控制閥，以控制該第二儲水箱之水經由該第四泵浦輸出。
  4. 如請求項2或3之住宅熱平衡系統，其中該第一儲水箱設有一第一溫度感測器及第一液位感測器，且該第二儲水箱設有一第二溫度感測器及第二液位感測器，且該住宅熱平衡系統進一步設有一第三溫度感測器以量測自該第三泵浦輸出之水溫以及一第四溫度感測器以量測自該第四泵浦輸出之水溫。
  5. 如請求項4之住宅熱平衡系統，其中當該第四溫度感測器測得之自該第四泵浦輸出之水溫大於30℃，該第二溫度感測器測得之該第二儲水箱之水溫大於30℃，且當該第二液位感測器測得該第二儲水箱之液位大於該第二儲水箱之20%液位高度時，關閉該第一控制閥且開啟該第二控制閥以使該第三泵浦僅自該第二儲水箱抽汲水輸出至該室內盤管。
  6. 如請求項4之住宅熱平衡系統，其中當該第二液位感測器測得該第二儲水箱之液位小於該第二儲水箱之20%液位高度，該第四溫度感測器測得該第四泵浦輸出之水溫小於30℃，且當第一溫度感測器測得之該第一儲水箱之水溫大於25℃，該第一液位感測器測得該第一儲水箱之液位大於該第一儲水箱之20%液位高度時，開啟該第三控制閥以使該第四泵浦自該第一儲水箱抽汲水以供使用或輸出至該至少一第二家用裝置。
  7. 如請求項6之住宅熱平衡系統，其中該第二儲水箱進一步包含一電熱裝置，其中當開啟該第三控制閥以使該第四泵浦自該第一儲水箱抽汲水以供使用或輸出至該至少一第二家用裝置時，啟動該電熱裝置以將該第二儲水箱中之水加熱至大於或等於35℃。
  8. 如請求項1之住宅熱平衡系統，其進一步包括一外部水源、一第五控制閥以及一第六控制閥，該外部水源分別連接至該第一儲水箱及該第二儲水箱，以補充該第一儲水箱及該第二儲水箱之水量，其中該第五控制閥控制該外部水源補充該第一儲水箱之水量，該第六控制閥控制該外部水源補充該第二儲水箱之水量。
  9. 如請求項1之住宅熱平衡系統，其中該至少一第一家用裝置包含冰箱、加熱爐或烤箱，該至少一第二家用裝置包含熱水器、熱水瓶、洗衣機、洗碗機或熱水袋。
  10. 如請求項1之住宅熱平衡系統，進一步包括一第三能源回收熱設備，該第三能源回收設備包括：至少一第三家用裝置，該至少一第三家用裝置在運作時產生第二熱能；一第三熱交換管路，其連接至該第二儲水箱且可與該至少一第二家用裝置進行熱交換，以吸收該至少一第二家用裝置運作時產生之第二熱能，藉以使該第三熱交換管路內的水加熱至一第三溫度範圍；一第五泵浦，設置於該第二儲水箱與該第三熱交換管路之間，用以抽汲該第二儲水箱中的水以在該第二儲水箱及該第三熱交換管路之間循環，其中該第二溫度範圍與該第三溫度範圍大致接近。
  11. 如請求項10之住宅熱平衡系統，進一步包括一綠能裝置，該綠能裝置可產生電能且連接至該第二儲水箱中之一電熱裝置，以加熱該第二儲水箱中之水，其中該綠能裝置包含安裝於該住宅上之太陽能板或微型風力機，且其中該至少一第三家用裝置包含冷氣。
  12. 一種節能空調系統，其包含：如請求項2之住宅熱平衡系統；一空調箱，其包含：一進風口，其可自一外部環境及該住宅之一室內空間之至少一者吸入一氣流；一出風口，其可將該氣流輸送至該住宅之該室內空間；一風扇，位於該進風口及該出風口之間，以自該空調箱之該進風口鼓送該氣流至該出風口；一冷卻盤管，位於該進風口及該出風口之間，用以與該氣流進行熱交換以冷卻該氣流，該冷卻盤管連接至一冰水進水管及一冰水出水管；及一加熱盤管，位於該進風口及該出風口之間，用以與該氣流進行熱交換以加熱該氣流，該加熱盤管連接至一熱水進水管及一熱水出水管；其中該住宅熱平衡系統之該第三泵浦可自該第一儲水箱抽汲水經由連接至該冰水進水管之一第一輔助管，以將水輸至該冷卻盤管；其中該住宅熱平衡系統之該第四泵浦可自該第二儲水箱抽汲水經由連接至該熱水進水管之一第二輔助管，以將水輸至該加熱盤管。
  13. 如請求項12之節能空調系統，其中該第一輔助管具有一第七控制閥，以控制該第一儲水箱經由該第一輔助管輸入該冰水進水管之水量，其中該冰水出水管與該第一儲水箱之間具有一第三輔助管，使該冷卻盤管之水可自該冰水出水管經由該第三輔助管輸至該第一儲水箱，且其中該第三輔助管具有一第八控制閥，以控制該冰水出水管輸回該第一儲水箱之水量。
  14. 如請求項13之節能空調系統，其中該冰水進水管具有一第九控制閥，以控制該冰水進水管之進水量，且該第一輔助管位於該第九控制閥與該冷卻盤管之間，其中該冰水出水管具有一第十控制閥，以控制該冰水出水管之出水量，且該第三輔助管位於該第十控制閥與該冷卻盤管之間。
  15. 如請求項14之節能空調系統，其中該空調箱具有一溫度感測器，以量測該空調箱送出之氣流溫度，其中當該溫度感測器測得之氣流溫度達到一預設氣流溫度值時，且當該第九控制閥及該第十控制閥之個別開度小於20%時，開啟第七控制閥及該第八控制閥，以使該住宅熱平衡系統之該第三泵浦自該第一儲水箱抽汲水以經由該第一輔助管與自該冰水進水管進入之冰水混合，以供應至該冷卻盤管。
  16. 如請求項15之節能空調系統，其中當該溫度感測器測得之氣流溫度維持該預設氣流溫度值時，則維持該第七控制閥及該第八控制閥之個別開度以維持該第一儲水箱之水與該冰水進水管之冰水的混合比例，且當該溫度感測器測得之氣流溫度無法維持該預設氣流溫度值時，則調整該第七控制閥及該第八控制閥之個別開度以調整該第一儲水箱之水與該冰水進水管之冰水的混合比例，直至該溫度感測器測得之氣流溫度維持該預設氣流溫度值。
  17. 如請求項12之節能空調系統，其中該熱水出水管與該第二儲水箱之間具有一第四輔助管，使該加熱盤管之水可自該熱水出水管經由該第四輔助管輸至該第二儲水箱，且其中該第二輔助管具有一第十一控制閥，以控制該第二儲水箱經由該第二輔助管輸入該熱水進水管之水量，該第四輔助管具有一第十二控制閥，以控制該熱水出水管輸回該第二儲水箱之水量。
  18. 如請求項17之節能空調系統，其中該熱水進水管具有一第十三控制閥，以控制該熱水進水管之進水量，且該第二輔助管位於該第十三控制閥與該加熱盤管之間，且其中該熱水出水管具有一第十四控制閥，以控制該熱水出水管之出水量，且該第四輔助管位於該第十四控制閥與該加熱盤管之間。
  19. 如請求項18之節能空調系統，其中當該溫度感測器測得之氣流溫度達到一預設氣流溫度值時，且當該第十三控制閥及該第十四控制閥之個別開度小於20%時，則開啟第十一控制閥及該第十二控制閥，以使該住宅熱平衡系統之該第四泵浦自該第二儲水箱抽汲水以經由該第二輔助管與自該熱水進水管進入之熱水混合，以供應該加熱盤管。
  20. 如請求項19之節能空調系統，其中當該溫度感測器測得之氣流溫度維持該預設氣流溫度值時，則維持該第十一控制閥及該第十二控制閥之個別開度以維持該第二儲水箱之水與該熱水進水管之冰熱的混合比例，且當該溫度感測器測得之氣流溫度無法維持該預設氣流溫度值時，則調整該第十一控制閥及該第十二控制閥之個別開度以調整該第二儲水箱之水與該熱水進水管之熱水的混合比例，直至該溫度感測器測得之氣流溫度值維持該預設氣流溫度。
  21. 如請求項12之節能空調系統，其中該空調箱內鄰近該進風口處具有一初級濾網及一中級濾網之至少一者，且其中該住宅之該室內空間具有一室內溫度感測器、一室內溼度感測器及一室內CO2濃度感測器至少一者。
  22. 如請求項21之節能空調系統，其中該空調箱具有一加濕器，且當該室內溼度感測器測得該室內空間之濕度低於一預設濕度值時，啟動該加濕器以對該空調箱中之該氣流加濕。
  23. 如請求項21之節能空調系統，其中該節能空調系統具有一外氣風門及一回風風門，該外氣風門使該空調箱之該進風口可自該外部環境吸取空氣，且該回風風門使該空調箱之該進風口可自該室內空間吸取空氣，其中當該室內CO2濃度感測器測得該室內空間之CO2濃度高於一預設CO2濃度值時，則控制該外氣風門及該回風風門之個別開度以控制該外部環境之空氣與該室內空間之空氣之混合比例，以達到該預設CO2濃度值。
  24. 如請求項22之節能空調系統，其進一步包含一外部環境溫度感測器以及一偵測該外部環境之PM2.5感測器，當該外環境溫度感測器測得該外部環境之溫度小於一預設室內溫度值時，則增加該外氣風門之開度以增加自該外部環境吸取之空氣量，當該PM2.5感測器測得之該外部環境PM2.5值高於一預設PM2.5限值時，則以該室內空間之一預設CO2濃度值作為控制該外氣風門及該回風風門之個別開度之標準。
  25. 一種節能空調系統，其包含：如請求項2之住宅熱平衡系統；一空調箱，其包含：一進風口，其可自一外部環境及該住宅之一室內空間之至少一者吸入一氣流；一出風口，其可將該氣流輸送至該住宅之該室內空間；一風扇，位於該進風口及該出風口之間，以自該空調箱之該進風口鼓送該氣流至該出風口；一冷卻盤管，位於該進風口及該出風口之間，用以與該氣流進行熱交換以冷卻該氣流，該冷卻盤管連接至一冰水進水管及一冰水出水管；及一加熱盤管，位於該進風口及該出風口之間，用以與該氣流進行熱交換以加熱該氣流，該加熱盤管連接至一熱水進水管及一熱水出水管；一輔助盤管，位於該進風口之後且位於該冷卻盤管及該加熱盤管之前，用以與該氣流進行熱交換以冷卻或加熱該氣流，該輔助盤管連接至一輔助進水管及一輔助出水管；其中該住宅熱平衡系統之該第三泵浦可自該第一儲水箱抽汲水至該輔助進水管，以將水輸至該輔助盤管；其中該住宅熱平衡系統之該第四泵浦可自該第二儲水箱抽汲水至該輔助進水管，以將水輸至該輔助盤管。
  26. 如請求項25之節能空調系統，其中該第一儲水箱與該輔助進水管之間具有一第十五控制閥，以控制該第一儲水箱輸入該輔助進水管之水量，其中該冰水進水管與該冰水出水管之一者具有一第十六控制閥，以控制經由該冰水進水管進入該冷卻盤管之水量，其中該第二儲水箱與該輔助進水管之間具有一第十七控制閥，以控制該第二儲水箱輸入該輔助進水管之水量，其中該熱水進水管與該熱水出水管之一者具有一第十八控制閥，以控制經由該熱水進水管進入該加熱盤管之水量。
  27. 如請求項26之節能空調系統，其中該空調箱具有一溫度感測器，以量測該空調箱送出之氣流溫度，其中在一冷房模式下，當該溫度感測器測得之氣流溫度達到一預設氣流溫度值時，開啟該第十五控制閥，以使該住宅熱平衡系統之該第三泵浦自該第一儲水箱抽汲水經由該輔助管進水管供應至該輔助盤管對該氣流進行預冷，並減小該第十六控制閥之開度以減小該冰水進水管至該冷卻盤管之進水量。
  28. 如請求項27之節能空調系統，其中當該溫度感測器測得之氣流溫度維持該預設氣流溫度值時，則維持該第十五控制閥及該第十六控制閥之個別開度，且當該溫度感測器測得之氣流溫度無法維持該預設氣流溫度值時，則調整該第十五控制閥及該第十六控制閥之個別開度，以調整該第一儲水箱之水進入該輔助盤管之水量與該冰水進水管進入之該冷卻盤管之水量，直至該溫度感測器測得之氣流溫度維持該預設氣流溫度值。
  29. 如請求項26之節能空調系統，其中該空調箱具有一溫度感測器，以量測該空調箱送出之氣流溫度，其中在一暖房模式下，當該溫度感測器測得之氣流溫度達到一預設氣流溫度值時，開啟該第十七控制閥，以使該住宅熱平衡系統之該第四泵浦自該第二儲水箱抽汲水經由該輔助管進水管供應至該輔助盤管對該氣流進行預熱，並減小該第十八控制閥之開度以減小該熱水進水管至該加熱盤管之進水量。
  30. 如請求項29之節能空調系統，其中當該溫度感測器測得之氣流溫度維持該預設氣流溫度值時，則維持該第十七控制閥及該第十八控制閥之個別開度，且當該溫度感測器測得之氣流溫度無法維持該預設氣流溫度值時，則調整該第十七控制閥及該第十八控制閥之個別開度，以調整該第二儲水箱之水進入該輔助盤管之水量與該熱水進水管進入之該加熱盤管之水量，直至該溫度感測器測得之氣流溫度維持該預設氣流溫度值。
  31. 如請求項26之節能空調系統，其中該住宅之該室內空間具有一室內溫度感測器、一室內溼度感測器及一室內CO2濃度感測器至少一者，並進一步包含一外部環境溫度感測器，其中該節能空調系統具有一外氣風門及一回風風門，該外氣風門使該空調箱之該進風口可自該外部環境吸取空氣，且該回風風門使該空調箱之該進風口可自該室內空間吸取空氣。
  32. 如請求項31之節能空調系統，其中在一冷房模式下，當該外部環境溫度感測器測得之外部環境溫度大於該室內溫度感測器測得之該室內空間之溫度時，則開啟該第十五控制閥以自該第一儲水箱經由該輔助管進水管供應水至該輔助盤管對該氣流進行預冷。
  33. 如請求項32之節能空調系統，其中該空調箱具有一溫度感測器，以量測該空調箱送出之氣流溫度，當該溫度感測器測得該空調箱送出之該氣流溫度大於一預設氣流溫度值時，開啟第十六控制閥以使該冰水進水管對該冷卻盤管供應水以進一步冷卻該氣流至該預設氣流溫度值。
  34. 如請求項31之節能空調系統，其中在一暖房模式下，當該外部環境溫度感測器測得之外部環境溫度小於該室內溫度感測器測得之該室內空間之溫度時，則開啟該第十七控制閥以自該第二儲水箱經由該輔助管進水管供應水至該輔助盤管對該氣流進行預熱。
  35. 如請求項34之節能空調系統，其中該空調箱具有一溫度感測器，以量測該空調箱送出之氣流溫度，當該溫度感測器測得該空調箱送出之該氣流溫度小於一預設氣流溫度值時，開啟第十八控制閥以使該熱水進水管對該加熱盤管供應水以進一步加熱該氣流至該預設氣流溫度值。
  36. 如請求項31至35任一項之節能空調系統，其中該空調箱具有一加濕器，且當該室內濕度感測器測得該室內空間之濕度低於一預設濕度值時，啟動該加濕器以對該空調箱中之該氣流加濕，且其中該空調箱內鄰近該進風口處具有一初級濾網及一中級濾網之至少一者。
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