空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法与流程

本发明是关于一种空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法。

背景技术：

为了方便施工或进行建筑的整体规划，中央空调系统在目前的建筑规画中已是不可或缺的一环，除了在商办大楼中随处可见之外，就连家用的中央空调系统也已然面世。虽然中央空调系统在一开始的规画也会考虑到节能省碳的问题，但由于用户的实际操作往往是非理想地或非理性地，而使得中央空调系统在实务上仍然会造成额外的能源耗费。

举例来说，当用户刚进入一个温度不同的空间时，为求快速降温或升温，往往会大幅度地调整设定温度，但却在室温过低或过高之后，又重新调整设定温度。来来回回间，中央空调系统就可能白费额外的功率降低温度，或者必须付出额外的功率将误升的温度再调降。另一方面，用户也可能因为感受到温度的大幅变化而感受到身体不适。

技术实现要素：

本发明在于提供一种空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法，以在节能之余更能克服空调系统因为用户的非理性调整而让室内环境温度大幅度浮动，且让用户感觉不适的问题。

本发明所公开的一种空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法，适用于控制空调机。空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法先每隔第一预设时间，依据利用户外温度(To)、室内环境温度(Ti)以及目标温度补偿量(x)，计算出室内目标舒适温度(Tc)；每隔第二预设时间，依据当前的室内目标舒适温度(Tc)与室内环境温度(Ti)之间的温度调整量，产出空调小型冷风机一新的设定温度(Ts)。传送设定温度至空调机，使室内环境温度接近室内目标舒适温度。其中，当接收到设定指令时，依据设定指令驱动空调机调整室内环境温度，并依据设定指令的类型或重复次数取得室内目标舒适温度补偿量。

综上所述，本发明提供了一种空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法，除了藉由侦测室内环境温度与户外温度以取得适当的室内目标舒适温度来控制空调系统中的空调机，以使空调系统提供舒适的室内环境温度外，更藉由辨识用户对空调系统的手动控制，进一步地依据用户给过的指令调整前述的室内目标舒适温度。使得室内目标舒适温度更可依据用户的期待而变化，并在不丧失舒适感受的前提下，使室内环境温度趋近于舒适的室内目标舒适温度。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。

附图说明

图1A为根据本发明一实施例所绘示的空调机温度节能控制装置的功能方块图。

图1B为根据本发明一实施例所绘示的空调机的设置环境的示意图。

图1C为根据本发明另一实施例所绘示的空调机温度节能控制装置的功能方块图。

图2为根据本发明一实施例的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法的流程图。

图3为根据本发明一实施例中空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法于各使用情境中的各时间点先后顺序的示意图。

图4A为现有技术所对应的温度实验数据图。

图4B为根据本发明一实施例的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法所对应的温度实验数据图。

图5A为现有技术所对应的风速实验数据图。

图5B为根据本发明一实施例的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法所对应的风速实验数据图。

图6A为现有技术所对应的冰水阀开度实验数据图。

图6B为根据本发明一实施例的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法所对应的冰水阀开度实验数据图。

【符号说明】

12 空调机温度节能控制装置

122 处理模块

14、14b 控制装置

16、16a～16e 空调机

18 侦测模块

22、24 第一传输装置

26、28 第一控制装置

30、32、34 第二传输装置

40～48 第二控制装置

a 补偿量

dT 差值

Tc 室内目标舒适温度

Ti 室内环境温度

To 户外温度

Ts 设定温度

Tsa 设定温度调整量

t1、t11、t12、t2、t21、t22、t3、tsm、tsm’ 时间点

x 室内目标舒适温度补偿量

y 额外扣除量

Zia、Zib 室内空间

Zo 室外空间

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求保护范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

本发明提供了一种空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法，所述的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法适用于控制空调机。请先参照图1A以说明空调机的架构，图1A为根据本发明一实施例所绘示的空调机温度节能控制装置的功能方块图。空调机温度节能控制装置12包括侦测模块18、控制模块14与处理模块122，侦测模块18、控制模块14与空调机16。侦测模块18用以侦测室内环境温度Ti与户外温度To。空调机16电性连接控制模块14并依据设定温度Ts调整室内环境温度Ti。空调机温度节能控制装置12包含处理模块122。处理模块122电性连接侦测模块18、控制模块14与空调机16，并依据室内环境温度Ti与户外温度To取得室内目标舒适温度Ts。处理模块122每隔第一预设时间，依据当前利用户外温度(To)、室内环境温度(Ti)以及温度修正量(x)，计算出室内目标舒适温度(Tc)。处理模块122更依据设定温度调整量Tsa调整设定温度Ts，且处理模块122每隔第二预设时间，依据当前的室内环境温度Ti与当前的设定温度调整量室内目标舒适温度Tsa更新设定温度Ts。其中，当控制模块14接收到设定指令时，控制模块14依据设定指令驱动空调机16调整室内环境温度，且处理模块122依据设定指令的类型或重复次数取得设定温度调整量室内目标舒适温度Tsa。

请参照图1B，图1B为根据本发明一实施例所绘示的空调机的设置环境的示意图。如图1B所示，室内可区分为室内空间Zia与室内空间Zib，室内空间Zia与室内空间Zib分别具有室内环境温度Ti1、Ti2。而室外空间Zo对应于户外温度To。空调机16设置于室内空间Zia。在一实施例中，用户可藉由遥控器控制空调机16a的风速或出风温度来选择性地调整室内环境温度Ti。而室内空间Zib例如对应于另一台空调机16b(未图赤)，空调机16b例如位于另一个机房空间，并透过管线出风给室内空间Zib，而不直接暴露于室内空间Zib。在室内空间Zib的用户可藉由操控控制模块14b控制空调机16b的风速或出风温度，进而选择性地调整室内环境温度Ti。控制模块14b例如为设置于墙上的控制面板，但并不以此为限。

请参照图1C，图1C为根据本发明另一实施例所绘示的空调机温度节能控制装置的功能方块图。图1C发明了空调机温度节能控制装置12更包括传输装置。如图1C所示，空调机温度节能控制装置12电性连接于第一传输装置22、24，第一传输装置22、24分别电性连接第一控制模块26、28。第一控制模块26电性连接第二传输装置30、32，而第一控制模块28电性连接第二传输装置34。第二传输装置30电性连接第二控制模块40，第二传输装置32电性连接第二控制模块42，4446，第二传输装置24电性连接第二控制模块48。第二控制模块40，42，44，46，48分别电性连接空调机16a～16e。

空调机16a～16e例如设置于同一室内空间或不同的室内空间。第一控制模块26用以进行区域设定，以对空调机16a～16d进行统一的设定。第二控制模块40，42，44，46用以对空调机16a～16d进行一对一的设定，换句话说，用户可分别藉由第二控制模块40，42，44，46对空调机16a～16d进行个别的设定。第一控制模块26与第二控制模块40，42，44，46可例如是设置于墙上的控制面板，或者是可移动的遥控器，甚或是运行有对应应用程序的智能行装置。上述仅为举例示范，各装置的实际态样以及数量均不以此为限。

在上述的架构下，空调机温度节能控制装置12经由各装置获得关联于空调机16a～16e的相关参数。所述的相关参数例如为空调机16a～16e对应的室内环境温度及其设定温度，或用户给定的设定指令，但并不以此为限。此外，在另一实施例中，空调机温度节能控制装置12电性连接至少一区域服务器，所述的区域服务器分别电性连接第一传输装置22、24。所述的至少一区域服务器自上述的结构取得空调机16a～16e的相关参数，而空调机温度节能控制装置12则自所述的至少一区域服务器取得空调机16a～16e的相关参数。

温度节能控制温度节能控制温度节能控制温度节能控制温度节能控制温度节能控制请接着参照图2，图2为根据本发明一实施例的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法的流程图。空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法的各步骤公开如下。在步骤S201中，侦测及收集户外温度(To)与室内环境温度(Ti)。在步骤S203中，每隔第一预设时间，依据定期侦测及收集户外温度(To)与室内环境温度(Ti)以及目标温度补偿量(x)，计算出室内目标舒适温度(Tc)。在步骤S205中，每隔第二预设时间，依据当前的室内目标舒适温度(Tc)与室内环境温度(Ti)之间的温度差(dT)，产生空调小型冷风机一新的设定温度(Ts)。在步骤S207中，传送设定温度至空调机，使室内环境温度接近室内目标舒适温度。在步骤S209中，当接收到设定指令时，依据设定指令驱动空调机调整室内环境温度，并依据设定指令的类型或重复次数取得室内目标舒适温度补偿量。事实上，图2仅简要地列出空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法的步骤，各步骤的详细内容及相对时序请见后续内容，后续以图1A、图1B进行说明。

于前述内容中，空调机16例如用以调整一室内空间的温度。室内环境温度Ti与户外温度To分别为所述室内空间内外的温度，室内目标舒适温度Tc是期望令室内环境温度Ti达到的温度值，设定温度Ts则是空调机14a实际上被设定的温度值。简要地来说，实际上空调机16依据设定温度Ts调整室内环境温度Ti，而在空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法中期待能将室内环境温度Ti调整至室内目标舒适温度Tc，因此藉由室内环境温度Ti与室内目标舒适温度Tc的差值dT产生设定温度调整量Tsa以调整设定温度Ts。

因此，当室内环境温度Ti、户外温度To或用户的操作行为发生变化，室内目标舒适温度Tc会有所增减，进而影响到室内环境温度Ti与室内目标舒适温度Tc的差值dT，并连带影响设定温度调整量Tsa，从而得以依据设定温度调整量Tsa对应地调整设定温度Ts。其中，第一预设时间较长，例如为第一预设时间30分钟，而第二预设时间较短，例如为10分钟，即在第一预设时间30分钟内分三次各10分钟，分别再重新调整设定温度Ts，然实际上并不以此为限。

在一实施例中，空调机温度节能控制装置12及温度节能控制方法藉由回归式来取得室内目标舒适温度Tc或藉由回归式来更新室内目标舒适温度Tc。所述的回归式若以简要地表示的话即为：Tc＝(0.48×Ti+0.14×To+9.22)+x，其中Tc为室内目标舒适温度，Ti为室内环境温度，To为户外温度，x为室内目标舒适温度补偿量。从另一个角度来说，室内目标舒适温度补偿量x亦可表示为：x＝k1×Ti+k2×To+c。因此，上述的回归式可改写为：Tc＝(0.48+k1)Ti+(0.14+k2)+(9.22+c)。换句话说，室内目标舒适温度补偿量x亦可在某种程度上影响到回归式的系数，而改变了室内环境温度Ti或户外温度To于回归式中的权重。

而在一实施例中，以室内环境温度Ti与室内目标舒适温度Tc的差值dT及对比扩展函数取得设定温度调整量Tsa。对比扩展函数若以标号简要地表示的话即为：上述仅为举例示范，所述的回归式与对比扩展函数的形式或系数实际上并不以此为限。

于实务上，更可依据室内环境温度Ti与室内目标舒适温度Tc的差值dT的大小来更精细地以设定温度调整量Tsa控制设定温度Ts。在一实施例中，当室内目标舒适温度Tc与室内环境温度Ti的差值dT大于上限值时，将设定温度Ts加上设定温度调整量Tsa。当室内目标舒适温度Tc与室内环境温度Ti的差值小于下限值时，将设定温度Ts扣除设定温度调整量Tsa。而当室内目标舒适温度Tc与室内环境温度Ti的差值dT不大于上限值也不小于下限值之间时，则以当前的设定温度Ts作为新的设定温度Ts，亦即不改变设定温度Ts。

举例来说，上限值例如为摄氏0.5度，下限值例如为摄氏0度。亦即，当差值dT大于摄氏0.5度时，新的设定温度Ts为温度调整量Tsa与当前的设定温度Ts相加的结果。而当差值dT小于摄氏0度时，新的设定温度Ts为从当前的设定温度Ts减去温度调整量Tsa的温度值。而当差值dT不大于摄氏0.5度也不小于摄氏0度时，则不改变设定温度Ts。此外，在另一实施例中，当室内目标舒适温度Tc与室内环境温度Ti的差值小于下限值时，更将设定温度Ts扣除额外扣除量y。额外扣除量y例如为摄氏0.5度。举例来说，而当差值dT小于摄氏0度时，新的设定温度Ts为从当前的设定温度Ts减去设定温度调整量Tsa并减去额外扣除量y后的温度值。上述的各数值仅为举例示范，并不以上述示范例为限制。

其中，室内目标舒适温度补偿量x关联于用户如何手动设定空调机。更详细地来说，当用户以一设定指令手动设定空调机16时，区域服务器12a会依据设定指令的类型或重复次数产生一补偿量a，并将补偿量a迭加进室内目标舒适温度补偿量x，以更新室内目标舒适温度补偿量x的数值。如前述地，由于室内目标舒适温度Tc关联于室内环境温度Ti、户外温度To与室内目标舒适温度补偿量x，此时室内目标舒适温度Tc会对应地有所增减。

所述的设定指令例如为调升设定温度Ts、调降设定温度Ts、调升风速或调降风速，但并不以此为限。因此设定指令的类型或重复次数会反应出用户的行为，并反应出用户对于室内环境温度Ti的期望。例如，当用户以设定指令调降设定温度Ts或调升风速时，代表用户认为当前的室内环境温度太高需要调降，而当用户以设定指令调降越多次的设定温度Ts即代表用户希望调降室内环境温度Ti的期望相对地较为强烈。

在一实施例中空调机温度节能控制装置12以查找表的方式连结用户的操作行为与补偿量的数值的关系。所述的查找表例如为下表所示：

如上表所述共有六种用户行为，每一种用户行为都有对应的补偿量a的数值。当补偿量a的数值为正，则迭加此补偿量a后的室内目标舒适温度补偿量x会因此增加。反过来说，当补偿量a的数值为负，则迭加此补偿量a后的室内目标舒适温度补偿量x会因此减少。在此实施例中，以手动调低风速与手动调高风速两种用户行为来看，手动调低风速对应的补偿量a的绝对值会小于手动调逼风速对应的补偿量a的绝对值。这是因为，当用户调高风速时也代表着用户觉得室内环境温度Ti较预期中来得高，此时就用户的心理角度来说会期待能让室内环境温度Ti尽快地下降。因此，藉由较大的补偿量a能暂时以较大的调整幅度调整室内目标舒适温度Tc而使室内环境温度Ti尽快的下降，以给予用户舒适感。

同样的道理，对于第3、4种用户行为所对应的补偿值a的数值也有相同于第1、2种用户行为的考虑。而对于第5、6种用户行为所对应的补偿值a的数值来说，则更考虑了用户行为重复次数所代表的意义。例如以第3种用户行为与第5种用户行为来说，两者的差别在于用户手动调升设定温度的次数是否超过第一门坎次数。当用户手动调升设定温度的次数大于所预设的第一门坎值时，可能代表用户亟欲调升室内环境温度Ti。因此，相对于第3种用户行为，第5种用户行为所对应的补偿值a的绝对值会较大，因此将第5种用户行为所对应的补偿值a迭加进室内目标舒适温度调整量x时，能以更大的幅度地提高室内目标舒适温度调整量x，以期能快速地调升室内环境温度Ti。所属技术领域具有通常知识者当能从上述内容推得第4种用户行为与第6种用户行为的对应补偿值a的数值意义，于此不再予以赘述。上述的第一门坎值与第二门坎值例如为1次，但并不以此为限。

上述藉由查找表连结用户行为与补偿值a的数值的方式仅为举例示范，但实际上是否使用查找表，或是查找表内所储存的用户行为与补偿值a的数值的对应关系，亦或是用户行为对应的补偿值a的数值的大小，都并不以上述示范例为限制。

请参照图3以进行各种使用情境的说明，图3为根据本发明一实施例中空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法于各使用情境中的各时间点先后顺序的示意图。请先参照图3中的(a)所示的时间轴。如图3中的(a)所示，时间点t1、t2、t3间隔时间为第一预设时间，而时间点t11、t12之间间隔时间与时间点t21、t22之间间隔时间为第二预设时间。在一使用情境中，原本在时间点t1的室内目标舒适温度Tc是26度，设定温度Ts与室内环境温度Ti会接近于室内目标舒适温度Tc，但由于空调机16实际使用的机组或者是空调机16所在环境的影响，设定温度Ts与室内环境温度Ti并不会直接等同于室内目标舒适温度Tc。

在此实施例中，第一预设时间为30分钟，第二预设时间为10分钟。且如图3所示，时间点t11、t12将时间点t1与时间点t2之间三等份，时间点t21、t22将时间点t2与时间点t3之间三等份。此举隐含着，设定温度调整量Tsa与设定温度Ts除了在时间点t11、t12、t21、t22被调整之外，当室内目标舒适温度Tc于时间点t1、t2、t3被更新的时候，设定温度调整量Tsa与设定温度Ts也一并地被调整。

请再参照图3中的(b)所示的时间轴。在一使用情境中，当用户进到所述的室内空间，此时用户觉得室内环境温度Ti太高而感到燥热，因此用户于时间点tsm手动将设定温度Ts调降为摄氏23度。此时，空调机16会将室内环境温度Ti调降至用户手动调整的设定温度Ts。但由于实务上的限制，在此并不限定空调机16必须在多长的时间内调降设定温度。而在时间点t12，空调机温度节能控制装置12会依据当下的室内目标舒适温度Tc与室内环境温度Ti调整设定温度Ts。此外，如前述地，室内目标舒适温度Tc会在时间点t2进行更新，此时空调机温度节能控制装置12会先依据当前的室内环境温度Ti与室内目标舒适温度补偿量x更新室内目标舒适温度Tc，再依据新的室内目标舒适温度Tc与当前室内环境温度Ti的差值取得设定温度调整量Tsa以更新设定温度Ts。故在时间点t2，新的设定温度Ts为用户手动调整后的设定温度Ts加上设定温度调整量Tsa。此外，在时间点t21、t22，空调机温度节能控制装置12会再依据室内目标舒适温度Tc与时间点t21、t22当下的室内环境温度Ti产生对应的设定温度调整量Tsa来调整设定温度Ts。亦即，当用户在时间点tsm手动调整完设定温度Ts后，在时间点t12、t2、t21、t22，空调机温度节能控制装置12会依据时间点t12、t2、t21、t22当下的室内环境温度Ti与室内目标舒适温度Tc再调整设定温度Ts。

请接着参照图3中的(c)所示的时间轴。在另一使用情境中，用户于时间点tsm’手动调整了设定温度Ts。如前述地，区域服务器12a会在时间点t2再依据室内目标舒适温度Tc与室内环境温度Ti调整设定温度Ts。但如图3中的(c)所示，由于时间点tsm相当靠近时间点t2，因此当用户设定完后，空调机16只依据用户手动调整的设定温度Ts工作一段很短的时间，设定温度Ts即又被调离用户所欲的温度值。空调机16在达到稳态时还是可以符合用户所预期的温度，但是由于达到稳态的时间可能跟用户预期的时间有落差，而让用户可能要经历一段不舒适的时间。

因此，在另一实施例中，区域服务器12a会令空调机16依据设定指令工作一段指定控制区间。以图3中的(c)来说的话，指定控制区间可以从时间点tsm’开始而涵盖时间点t2。亦即，在时间点t2并不调整设定温度Ts。视实际所需，指定控制区间还可以涵盖时间点t21、时间点t22或时间点t3，但并不以此为限。举例来说，指定控制区间从时间点tsm’开始，结束于时间点t21与时间点t22之间，因此指定控制区间涵盖了时间点t2、t21。在此示范例中，直到时间点t22、时间点t3或者是指定控制区间后的一个另设的时间点，空调机温度节能控制装置12才又依据前述的方法调整设定温度Ts。

请参照图4A～图6B，图4A为现有技术所对应的温度实验数据图，图4B为根据本发明一实施例的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法所对应的温度实验数据图，图5A为现有技术所对应的风速实验数据图，图5B为根据本发明一实施例的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法所对应的风速实验数据图，图6A为现有技术所对应的冰水阀开度实验数据图，图6B为根据本发明一实施例的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法所对应的冰水阀开度实验数据图。图4A～图6B为某两个礼拜间分别在某个办公室中实验现有技术以及本发明所提供的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法所取得知相关参数的实验数据的示意图。

如图4A与图4B所示，在现有技术所对应的温度分布图中，室内环境温度Ti在大部分的时间上都与设定温度Ts具有一段差距，而未能更贴近于设定温度Ts。且室内目标舒适温度Tc更是始终都与室内环境温度即设定温度有一段明显的差距，而未能忠实地预期用户的期待。而如图4B所示，藉由本发明所提供的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法能使室内环境温度Ti、室内目标舒适温度Tc与设定温度Ts更加贴近，以使室内环境温度Ti依据用户的期待而变化。此外，图4A与图4B的统计数据系列表如下：

而如图5A～图5B所示，其中132被定义为高风速，130被定义为中等风速，而129被定义为低风速。在现有技术中，风速几乎都维持在高风速或中等风速，仅在某些时刻被调整成小风速，因此相当地耗费能源。而藉由本发明所提供的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法，风速更加均匀地调整于高风速、中等风速与低风速之间，而得以节能。图5A与图5B的统计资料系列表如下：

再如图6A～图6B所示，在现有技术中，冰水阀开度几乎都维持在3，仅在某些时刻被调整成1。其中，冰水阀开度为3代表冰水阀被打开，而冰水阀开度为1代表冰水阀被打开。换句话中，在现有技术中，冰水阀几乎是持续地被打开，而让冰水主机必须持续地运转。藉由本发明所提供的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法，冰水阀依实际所需而动态地被开启或关闭。由于冰水阀被关闭的时间增加，也降低了冰水主机的耗能。图6A与图6B的统计资料系列表如下：

而综合各统计数据，本发明所提供的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法能较以往降低约百分之五十的冰水阀开启时间，而风机耗能则节省了约百分之十二。整体来说，由于冰水阀开启时间大幅降低，本所提供的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法较以往的作法能降低约百分之五十的耗能。换句话说，在考虑到用户行为以提供用户舒适感的同时，本发明所提供的空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法还能较以往的作法节省了较多的耗能。

综合以上所述，本发明提供一种空调机温度节能控制装置及温度节能控制方法，除了藉由侦测室内环境温度与户外温度以取得适当的室内目标舒适温度来使空调系统提供舒适的室内环境温度外，更藉由辨识用户对空调系统的手动控制，进一步地依据用户给过的指令以及一回归式调整前述的室内目标舒适温度。其中，更依据对比扩展涵数并以分次分段的方式，将空调系统的设定温度逐渐地调整至室内目标舒适温度，使得室内目标舒适温度更可逐渐地依据用户的期待而和缓地变化。因此，前述步骤更藉由考虑了用户的操作以及部分的心理状态，不再只是制式地调升或调降是内温度，而得以在不丧失舒适感受的前提下，使室内环境温度趋近于舒适的室内目标舒适温度。