TW201420970A - 空調系統及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一種空調系統，包括一人體感測器、一空調裝置及一控制器。人體感測器用以偵測人體之位置及/或活動量，並產生一人體感測資料。空調裝置用以依據人體感測資料輸出一氣流。控制器依據人體感測資料及舒適度標準之比較結果，輸出一控制訊號，以調控空調裝置輸出氣流的設定。

Description

空調系統及其控制方法

本發明是有關於一種空調系統及其控制方法，且特別是有關於一種具有舒適度控制策略之空調系統及其控制方法。

全球二氧化碳的排放濃度日益增加，不但破壞生態，而且造成氣候異常。永續經營地球生態環境、節能減碳的觀念日趨重要，使得節能成為許多電子產品的發展趨勢。

傳統空調設備相當耗能，且其出風口往往為固定式的設計，由於出風口不具有回應的功能，無法導引氣流至最需要的地方。因此，使用者在操作傳統的空調設備時，往往不容易在舒適與節能省電之間取得平衡。舉例而言，當使用者在選擇舒適的出風溫度設定時，空調設備可能係以較為耗能的方式作運轉。當選擇較為節能的出風設定時，使用者又容易因空調設備無法有效利用出風之氣流而感到不舒適。

本發明係有關於一種空調系統及其控制方法。空調系統具有的空調裝置或中央空調裝置具有回應功能，可以依據人體感測狀況與舒適度標準，調控輸出氣流的設定。

根據本發明之第一方面，提出一種空調系統，包括一人體感測器、一空調裝置及一控制器。人體感測器用以偵 測人體之位置及/或活動量，並產生一人體感測資料。空調裝置用以依據人體感測資料輸出一氣流。控制器依據人體感測資料及舒適度標準之比較結果，輸出一控制訊號，以調控空調裝置輸出氣流的設定。

根據本發明之第二方面，提出一種空調系統，包括一中央空調裝置、複數個人體感測器及一控制器。中央空調裝置包括複數個送風口。人體感測器用以偵測送風口周邊的人體位置及/或活動量，以產生複數筆人體感測資料，使得送風口依據人體感測資料對應地輸出氣流。控制器依據人體感測資料及舒適度標準之比較結果，輸出一控制訊號，以調整中央空調裝置輸出氣流的設定。

根據本發明之第三方面，提出一種空調系統的控制方法，方法包括以下步驟。提供一空調系統，空調系統包括一空調裝置、至少一人體感測器及一控制器，空調裝置具有至少一送風口。利用至少人體感測器偵測至少一送風口周圍的人體位置及/或活動量，以產生至少一人體感測資料。空調裝置依據至少一人體感測資料，對應地產生一氣流，並透過至少一送風口輸出氣流。控制器依據至少一人體感測資料及一舒適度標準之一比較結果，輸出一控制訊號，以調整空調裝置之輸出氣流的設定。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第一實施例

第1圖繪示依照本發明一實施例之空調系統的示意圖。請參考第1圖，空調系統10包括空調裝置100、控制器120、人體感測器140及資料庫160。第2圖繪示依照本發明一實施例之空調裝置的送風口之局部示意圖。請同時參照第1~2圖，空調裝置100可以包括一熱交換裝置(未繪示出)、一送風口、一環境感測器及一舒適控制器，熱交換裝置用以引導空氣循環流動並對空氣作熱交換，以調節輸出氣流之供風速度。送風口102具有一葉片結構104及一旋轉盤106，葉片結構104可以沿X軸與Y軸構成的平面擺動，以控制輸出氣流之角度，旋轉盤106則可以作轉動以控制輸出氣流之方向。熱交換裝置及送風口102係受控於控制器。

人體感測器140可以包括一紅外線、一超寬頻波(UWB Ultra WideBand)及一都卜勒感測器至少一者，且具有第一通訊單元(例如係一無線通訊單元)。紅外線可用以偵測人體位置，超寬頻波或都卜勒感測器可用以偵測人體活動狀況或活動量。換句話說，人體感測器140可感測環境中人體的位置及/或人體的活動量(例如係感測人體的新陳代謝率)，並依據感測的結果產生一人體感測資料。人體感測器140藉由第一通訊單元傳輸，可以透過TCP/IP或無線通訊等方式與遠端資料庫160溝通，以傳輸人體感測資料至資料庫160。

當空調裝置100運轉時，環境感測器可用以感測環境溫度、濕度及熱輻射至少一者。控制器120可以依據人體 感測資料，或同時依據環境感測值及人體感測資料，控制熱交換裝置的啟動、停止與轉動參數，且控制送風口的出風角度及/或風向，以對應地輸出氣流。

資料庫160例如係一遠端伺服器或基地台，並儲存有國際相關的舒適度標準(例如係ASHRAE 55或ISO7730)。且資料庫160可以選擇性包括一演算單元(例如係處理器)，當資料庫160持續地接收人體感測器140提供的人體感測資料，資料庫160可以比較人體感測資料與舒適度標準，並可選擇性參考環境感測值後作演算後，產生一比較結果，並輸出比較結果至控制器120。

當然，於另一實施例中，控制器120也可以選擇性包括一演算單元(例如係處理器)，此時，控制器120可以接收資料庫160的人體感測資料與舒適度標準的資訊，並選擇性參考環境感測值後，執行演算而產生比較結果。也就是說，依據人體感測資料與舒適度標準作演算以產生比較結果的步驟可執行於資料庫160或控制器120，並不作限制。控制器120包括第二通訊單元(例如係無線通訊單元)，透過如TCP/IP之協定作無線供訊之溝通以接收比較結果或人體感測資料。

接著，控制器120可以依據比較結果輸出一控制訊號，用以調控空調裝置100之輸出氣流的設定，例如係控制熱交換裝置的啟動、停止與轉動參數，且控制送風口的出風角度及/或風向。由於人體感測器140與環境感測器係持續偵測人體位置、人體活動量與環境的溫度狀態，並傳遞目前的人體感測資料至遠端之資料庫160以與舒適度 標準作演算比較。接著，控制器120再依據比較結果產生控制訊號，調控空調裝置100之輸出氣流的設定。因此，於此實施例之空調系統10，可以依據人體的活動狀態與舒適度狀況，即時調整空調裝置100之輸出氣流。

舉例而言，於一實施例中，控制器120首先依據送風口102周圍之人體感測器140所偵測的人體感測資料，判斷對應送風口102周圍是否有人。當判斷送風口102周圍沒有人時，控制器120控制空調裝置100降低此送風口102之輸出氣流量，並允許環境溫度的升高，以達到節能的效果。於此所指之送風口102周圍，可以係設置有送風口102的空間，並不限定空間的範圍。

當控制器120依據送風口102周圍之人體感測器140所偵測的人體感測資料，判斷送風口102周圍有人時，控制器120可以依據舒適度標準、送風口102周圍的人體位置及活動量，判斷人體係剛進入送風口102周圍活動區域，或人體已經進入送風口102周圍活動區域一段時間。接著，控制器120可以選擇性參考環境感測值後，調整送風口102輸出氣流的供風速度、範圍、溫度及輸出氣流量至少一者。

於一實施例中，當控制器120判斷人體剛進入送風口周圍活動區域時，控制器120可以輸出控制訊號以控制空調裝置100的送風口102，藉由控制葉片104的擺動角度與旋轉盤106的旋轉角度，將輸出氣流集中在人體活動範圍，以達到快速降溫的效果，使得人體進入舒適狀態。

當控制器120判斷人體係進入送風口102周圍活動區 域一段時間，控制器120可以輸出控制訊號，控制葉片104的擺動角度與旋轉盤106的旋轉角度，使得空調裝置100的送風口102可以逐漸擴大輸出氣流的範圍，避免人體在靜態時感受過冷的環境，同時降低人體周圍的環境溫度，避免人體再度開始活動時，會因為感受到冷流或較大的溫度梯度而產生不適。

此外，控制器120也可以根據人體的活動量及/或環境的溫度狀態，控制空調裝置100的熱交換裝置以調控氣流的供風速度。當然，使用者也可以預先設定一溫度門檻值，當環境感測器感測室內溫度的趨近於使用者預先設定的狀態時，空調裝置100才開始調整輸出氣流之溫度、風速、風量等設定，以調控室內溫度。

於一實施例中，使用者亦可自行調整喜好之送風條件，以更符合使用者的舒適度要求，當然，控制器120或空調裝置100還可以具有記憶單元(例如係記憶體)，具有調整設定及記憶的功能。於一實施例中，記憶單元可依據使用者的操作，儲存使用者的喜好設定，以依據個人舒適感知或喜好設定調整或修正空調裝置100的設定。並且，可以控制空調裝置100依據使用者預先儲存的設定方式運作。此外，本發明上述實施例之空調系統，雖然係以冷氣空調為例作說明，然不限於此，亦可以應用於暖氣空調。

第二實施例

第3圖繪示依照本發明另一實施例之空調系統20。空調系統20包括一中央空調裝置200、控制器220、人體 感測器模組240及資料庫260，中央空調裝置200包括複數個送風口2002、送風口2004及送風口2006。送風口2002~2006的數目僅為舉例說明，並不作限制。送風口2002~2006形式可以如第2圖所繪示，於此不再贅述其細部結構。

人體感測器模組240包括複數個人體感測器，此些人體感測器係與人體感測器140相同，容此不多贅述。人體感測器模組240之人體感測器可對應設置於送風口2002~2006的周圍，用以偵測送風口2002~2006周邊的人體位置及/或活動量，以產生複數筆人體感測資料，使得送風口2002~2006依據人體感測資料對應地輸出氣流。

人體感測器模組240之各個人體感測器具有第一通訊單元，可藉以透過TCP/IP等通訊協定與遠端資料庫260以無線通訊溝通，以傳輸人體感測資料至資料庫260。

資料庫260例如係一遠端伺服器或基地台，並儲存有國際相關的舒適度標準(例如係ASHRAE 55或ISO7730)，資料庫260的運作方式與資料庫160相同，容此不多贅述。

空調系統20的操作方式相似於第1圖之空調系統10，差異在於控制器220係用以控制中央空調裝置200的多個送風口2002、送風口2004及送風口2006。依據人體感測資料與舒適度標準作演算以產生比較結果的步驟可執行於資料庫260或控制器220，並不作限制。控制器220可依據人體感測資料及舒適度標準之比較結果，對應地輸出控制訊號，以調控中央空調裝置200之輸出氣流的設定，例如係控制熱交換裝置的啟動、停止與轉動參數，且 控制送風口2002~2006的出風角度及/或風向，以調整中央空調裝置200輸出氣流的設定。控制器220包括第二通訊單元(例如係無線通訊單元)，透過如TCP/IP之協定作溝通以接收資料庫260提供之比較結果或人體感測資料。

由於人體感測器模組240與環境感測器，可持續偵測送風口2002~2006周圍之人體位置、人體活動量與環境的溫度狀態，並傳遞目前的人體感測資料至遠端之資料庫260以與舒適度標準作演算比較。接著，控制器220再依據比較結果產生控制訊號，調控中央空調裝置200之輸出氣流的設定。因此，於此實施例之空調系統20，可以依據各個送風口2002~2006所在空間內的人體的活動狀態與舒適度狀況，即時調整中央空調裝置200之各個送風口2002~2006的輸出氣流。

值得注意的是，中央空調裝置200可以依據各個送風口2002~2006所在的空間內的人體的活動狀態、舒適度狀況與環境的狀態，調控對應於各個送風口2002~2006的輸出氣流，換句話說，因應各送風口2002~2006的狀況，送風口2002~2006的輸出氣流可以不同。各送風口2002~2006所在空間的人體感測方式、環境感測方式、判斷對應之送風口2002~2006周圍是否有人與判斷對應之送風口2002~2006周圍之人體是否符合舒適度標準的方式與第一實施例相同，且依據判斷結果輸出控制訊號以調整送風口2002~2006輸出氣流的供風速度、範圍、溫度及輸出氣流量至少一者的方式，亦與第一實施例相同，容此不多贅述。

本發明上述實施例之空調系統，藉由至少一個人體感測器感測對應之送風口周圍的人體位置及/或活動量以取得人體感測資料，並可選擇地設置環境感測器以提供所感測的環境感測值，可以提供控制器判斷熱源的位置。經由控制器控制空調裝置之輸出氣流的送風方向、範圍或供風速度，而將氣流導引至熱源區域，以快速且有效地冷卻熱源區域。並且，透過至少一個人體感測器持續地感測人體位置及/或活動量，及選擇性地設置環境感測器感測的環境感測值，可即時偵測人體舒適度狀態，以將送風、冷卻狀況回饋給控制器，以即時調控空調裝置的送風狀態，可以達到速冷、節能、且符合人體舒適度感受之目的。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、20‧‧‧空調系統

100‧‧‧空調裝置

102‧‧‧送風口

104‧‧‧葉片

106‧‧‧旋轉盤

120、220‧‧‧控制器

140‧‧‧人體感測器

160、260‧‧‧資料庫

200‧‧‧中央空調裝置

240‧‧‧人體感測器模組

X、Y‧‧‧軸

第1圖繪示依照本發明第一實施例之空調系統的示意圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例之空調裝置的送風口之示意圖。

第3圖繪示依照本發明第二實施例之空調系統的示意圖。

10‧‧‧空調系統

100‧‧‧空調裝置

120‧‧‧控制器

140‧‧‧人體感測器

160‧‧‧資料庫

Claims (23)

1. 一種空調系統，包括：一人體感測器，用以偵測人體之位置及/或活動量，並產生一人體感測資料；一空調裝置，用以依據該人體感測資料輸出一氣流；一控制器，依據該人體感測資料及一舒適度標準之一比較結果輸出一控制訊號，以調控該空調裝置輸出該氣流的設定。
2. 如申請專利範圍第1項所述之空調系統，其中該人體感測器包括一紅外線、一超寬頻波及一都卜勒感測器至少一者，該紅外線用以偵測人體位置，該超寬頻波及該都卜勒感測器用以偵測人體的活動狀況或活動量。
3. 如申請專利範圍第1項所述之空調系統，更包括：一資料庫，用以將舒適度標準係儲存於該資料庫中，且該比較結果係由該資料庫或該控制器比較該人體感測資料與該舒適度標準所產生。
4. 如申請專利範圍第3項所述之空調系統，其中該人體感測器包括一第一通訊單元，該人體感測器係藉由該第一通訊單元傳輸該人體感測資料至該資料庫，該控制器包括一第二通訊單元，且該控制器係透過該第二通訊單元接收該比較結果或該人體感測資料。
5. 如申請專利範圍第3或第4項所述之空調系統，其中該資料庫係一遠端伺服器，且該第一通訊單元及該第二通訊單元係無線通訊單元。
6. 如申請專利範圍第1項所述之空調系統，更包括： 一環境感測器，用以感測環境的溫度、溼度及熱輻射至少一者，以提供一環境感測值，且該控制器係依據該人體感測資料、該環境感測值及該舒適度標準，調控該空調裝置輸出該氣流的設定。
7. 如申請專利範圍第1項所述之空調系統，其中該空調裝置包括：一熱交換裝置，用以引導空氣循環流動並對空氣作熱交換，以調節輸出該氣流之供風速度；以及一送風口，具有一葉片結構及一旋轉盤，用以控制輸出該氣流之角度及方向，其中，該熱交換裝置及該送風口係受控於該控制器。
8. 如申請專利範圍第1項所述之空調系統，更包括：一記憶單元，依據使用者的操作儲存使用者的一喜好設定，並依據該喜好設定判斷使用者的個人舒適感知，以調整或修正該空調裝置的設定。
9. 一種空調系統，包括：一中央空調裝置，包括複數個送風口；複數個人體感測器，用以偵測該些送風口周邊的人體位置及/或活動量，以產生複數筆人體感測資料，使得該些送風口依據該些人體感測資料對應地輸出氣流；以及一控制器，依據該些人體感測資料及一舒適度標準之一比較結果輸出一控制訊號，以調整該中央空調裝置輸出氣流的設定。
10. 如申請專利範圍第9項所述之空調系統，其中每該人體感測器包括一紅外線、一超寬頻波及一都卜勒感測 器至少一者，該紅外線用以偵測人體位置，該超寬頻波及該都卜勒感測器用以偵測人體的活動狀況或活動量。
11. 如申請專利範圍第9項所述之空調系統，更包括：一資料庫，用以將舒適度標準係儲存於該資料庫中，且該比較結果係由該資料庫或該控制器比較該些人體感測資料與該舒適度標準所產生。
12. 如申請專利範圍第11項所述之空調系統，其中每該人體感測器包括一第一通訊單元，該些人體感測器藉由該些第一通訊單元傳輸該些人體感測資料至該資料庫，該控制器包括一第二通訊單元，且該控制器係透過該第二通訊單元接收該比較結果或該些人體感測資料。
13. 如申請專利範圍第第11或12項所述之空調系統，其中該資料庫係一遠端伺服器，且該些第一通訊單元及該第二通訊單元係無線通訊單元。
14. 如申請專利範圍第9項所述之空調系統，更包括：一環境感測器，用以感測環境的溫度、溼度及熱輻射至少一者，以提供一環境感測值，且該控制器係依據該些人體感測資料、該環境感測值及該舒適度標準，調控該空調裝置輸出氣流的設定。
15. 如申請專利範圍第9項所述之空調系統，其中每該送風口具有一葉片結構及一旋轉盤，用以控制輸出氣流的角度及方向，且該中央空調裝置更包括一熱交換裝置，用以引導空氣循環流動並對空氣作熱交換輸出該氣流之，其中，該熱交換裝置及該些送風口係受控於該控制器。
16. 如申請專利範圍第9項所述之空調系統，更包括： 一記憶單元，依據使用者的操作儲存使用者的一喜好設定，並依據該喜好設定判斷使用者的個人舒適感知，以調整或修正該中央空調裝置的設定。
17. 一種空調系統的控制方法，包括：提供一空調系統，該空調系統包括一空調裝置、至少一人體感測器及一控制器，該空調裝置具有至少一送風口；利用該至少人體感測器偵測該至少一送風口周圍的人體位置及/或活動量，以產生至少一人體感測資料；該空調裝置依據該至少一人體感測資料，對應地產生一氣流，並透過該至少一送風口輸出該氣流；以及該控制器依據該至少一人體感測資料及一舒適度標準之一比較結果，輸出一控制訊號，以調整該空調裝置之輸出氣流的設定。
18. 如申請專利範圍第17項所述之空調系統的控制方法，其中調整該空調裝置之輸出氣流的設定之步驟包括：該控制器依據該至少一人體感測資料判斷對應之該至少一送風口周圍是否有人；當判斷該至少一送風口周圍沒有人時，降低該至少一送風口之一輸出氣流量；當判斷該至少一送風口周圍有人時，依據該舒適度標準、該至少一送風口周圍的人體位置及活動量，調整該至少一送風口輸出氣流的供風速度、範圍、溫度及該輸出氣流量至少一者。
19. 如申請專利範圍第17項所述之空調系統的控制方法，其中該舒適度標準係儲存於一資料庫中，且該方法更包括：利用該資料庫或該控制器，比較該至少一人體感測資料與該舒適度標準，以產生該比較結果。
20. 如申請專利範圍第19項所述之空調系統的控制方法，其中該人體感測器包括一第一通訊單元，該控制器包括一第二通訊單元，該空調系統的控制方法更包括：該人體感測器藉由該第一通訊單元，傳輸該至少一人體感測資料至該資料庫；以及該控制器透過該第二通訊單元，接收該比較結果或該至少一人體感測資料。
21. 如申請專利範圍第17項所述之空調系統的控制方法，其中該舒適度標準係儲存於一資料庫中，且該空調系統更包括至少一環境感測器，且該空調系統的控制方法更包括：利用該至少一環境感測器感測該至少一送風口周圍環境的溫度、溼度及熱輻射至少一者，以提供一環境感測值至該控制器，使該控制器依據該至少一人體感測資料、該環境感測值與該舒適度標準產生之該比較結果，調整該空調裝置之輸出氣流的設定。
22. 如申請專利範圍第17項所述之空調系統的控制方法，其中該空調裝置包括一熱交換裝置及該至少一送風口，該至少一送風口具有一葉片結構及一旋轉盤，且調整該至少一送風口的輸出設定之步驟包括： 利用該控制器控制該熱交換裝置的啟動、停止與轉動參數，以調整輸出氣流的供風速度；以及利用該控制器控制該葉片結構的方向及/或該旋轉盤的轉動，以控制輸出氣流的角度及/或風向。
23. 如申請專利範圍第17項所述之空調系統的控制方法，其中，該空調裝置更包括一記憶單元，且該空調系統的控制方法更包括：依據使用者的操作，儲存使用者的一喜好設定於該記憶單元；以及依據該喜好設定，判斷使用者的個人舒適感知，以調整或修正該空調裝置的設定。