TWI598549B - Dynamic indoor air quality control and energy saving system and method - Google Patents

Description

動態式室內空氣品質控制與節能系統及方法

本發明係有關於室內空氣品質控制與節能系統及方法，尤指一種以預測的空氣品質資訊進行動態室內空氣品質控制與節能系統及方法。

近來室內空氣品質(Indoor Air Quality)非常受到重視，因為這關係到生活在室內環保中所有人員的工作效率、健康狀況及生命安全，因此有許多的國家或地區對於室內空氣品質訂定了標準規範，以美國冷凍空調協會(American Society of Heating,Refrigerating and Air-Conditioning Engineers，簡稱：ASHRAE)訂定的通風標準(ASHRAE Standard 62-89)而言，其所訂定的標準為室內每人需要的外氣量大約是15~20cfm，並建議二氧化碳濃度值不應超過1000ppm，此標準主要是以二氧化碳為指標，是因為二氧化碳為人體呼吸的代謝產物，當二氧化碳濃度明顯升高時，即顯示出室內換氣量不足，室內通風不足時會導致污染物累積造成健康危害。而我國的室內空氣品質標準有關於二氧化碳濃度值的規定是，指連續八小時各二氧化碳濃度值之算術平均值或八小時累計採樣之二氧化碳濃度值不應超過1000ppm。

那如何改善室內空氣品質呢？安裝新的通風系統或更改現有通風系統是控制室內空氣品質的最直接且重要的方法之一。然而，對於 大量人潮或人流的室內公共空間，因為改善室內空氣品質之需求，需要大量的空調系統和空調設備，用來控制室內空氣品質，以令室內空氣品質符合如前述的通風標準。但使用空調系統和空調設備將會消耗大量的電力，隨著城市建設的發展，此種電力的消耗比例不斷增加。

承上所述，為了兼顧改善室內空氣品質及節省空調系統的用電量，已有業者或研發人員對此提出了一些改善方案，例如：中國公告第CN100587352C號「城市地下空間的空調通風控制方法」發明專利，其控制方法為室內CO₂濃度的偏差量經新風量比例-積分-微分調節器(proportional-integral-derivative controller，簡稱：PID controller))調節，再調整其在設定的新風量上下限範圍內，並與總風量的10%量比較取大者作為新風量輸出，用以解決傳統的空調通風系統無法同時兼顧室內空氣品質和節約電力的問題。

又，中國公開第CN100587352C號發明專利，系一種基於視頻人流統計的新風系統及其節能控制方法，其係利用視頻監測模組採集新風控制區域內的視訊訊號，再利用視頻人數分析模組對視訊訊號進行分析，統計出新風控制區域內的人員數量，並傳遞給新風控制模組，新風控制模組根據收到的人員數量統計值的大小輸出相應的新風控制信號給新風控制執行模組，新風控制執行模組根據收到的新風控制信號大小調整新風供給量，以達到兼顧室內空氣品質和節約電力之目的。

另，台灣公告第I411975號發明專利「顧客流量等級預測方法及應用其之空調溫度控制方法，一種顧客流量等級的預測方法至少包括計數單元計數一時段之造訪人次，若為時段之初，處理單元檢查資料庫中 是否含有該時段之參考人流值，若有該時段之參考人流值，則處理單元根據參考人流值估算該時段之顧客流量等級。

然而，前述的各專利前案忽略一個很重要的問題，室內空間中的CO₂濃度是緩慢的累積而成的，想要降低室內空間中的CO₂濃度也是需要一段時間，若是等待室內CO₂濃度超過通風標準或是等待室內CO₂濃度超過使用者所設定的一預定值後，再進行空調通風控制，CO₂濃度早已超過通風標準或預定值。換言之，前述依即時CO₂濃度控制空調系統的各專利前案，往往會因為CO₂快速累積的特性，而來不及壓低CO₂濃度，而使得室內空氣品質不符合通風標準或預定值。再者，中國公開第CN100587352C號發明專利雖有提到估算人流數量進行新風系統的控制，但仍然是即時性的控制方式，無法預測或解決下一時間可能發生的情況，而仍有CO₂濃度超過通風標準或預定值之風險。另台灣公告第I411975號發明專利，雖提及預測流量而控制溫度，但並未提到有關空氣品質或CO₂濃度等的應用，故目前實需改採用預測未來CO₂濃度的可能變化趨勢，預先控制防範未然，以期真正達到好的室內空氣品質。尤有進者，前述的各專利前案忽略一個很重要的問題，均未考量室外溫度狀態，預先控制仍可有節約電力之功效。

為解決先前技術中室內空氣品質控制方式，無法解決下一時間可能發生CO₂濃度早已超過通風標準或預定值的情況之問題。因此，本發明係由即時監控室內空間中取得預測未來室內空氣品質(如：CO₂濃度、CO、O3、甲醛、懸浮顆粒…等)的可能變化趨勢，並考量室外空氣品質條 件(如：CO₂濃度、溫度、壓力、風速或風向…等)，而對空調系統或空調設備進行階段性動態操控，藉以調整室內空氣品質維持在室內空氣品質標準內及達到節省電力之目的。

為達到上述之目的，本發明係提供一種動態式室內空氣品質控制與節能系統，包括一空氣品質預測單元、複數個室內空氣品質感測器、複數個室外空氣品質感測器、一控制運算單元、一空氣調整系統，其中控制運算單元設有一預控門檻資訊、一室內空氣品質門檻資訊及一室外空氣品質門檻資訊，並接收來自空氣品質預測單元所輸出的預測資訊、各室內空氣品質感測器所感測到的室內空氣品質感測資訊及各室外空氣品質感測器所感測到的室外空氣品質感測資訊，且控制運算單元比對預測資訊與預控門檻資訊而產生一先行比對結果，並根據先行比對結果輸出控制空氣調整系統的先行控制參數，藉以調整室內空氣品質在一先行期待標準內。

其中，控制運算單元更進一步再先比對室內空氣品質感測資訊與室內空氣品質門檻資訊，而後比對室外空氣品質感測資訊與室外空氣品質門檻資訊而產生進階比對結果，再根據進階比對結果輸出控制空氣調整系統的進階控制參數，進一步調整室內空氣品質在一進階期待標準內。

為達到上述之目的，本發明係另提供一種動態式室內空氣品質控制與節能的方法，係應用在如前述的室內空氣品質控制系統，並進行下列步驟，利用空氣品質預測單元產生預測資訊，控制運算單元以預測資訊與預控門檻資訊進行比對，而產生一先行比對結果，並根據先行比對結果輸出控制空氣調整系統的先行控制參數，藉以調整室內空氣品質在一先行期待標準內。

其中，當調整室內空氣品質在一先行期待標準之後，控制運算單元再進一步比對室內空氣品質感測器所感測到的室內空氣品質感測資訊與控制運算單元所預設的室內空氣品質門檻資訊，以及比對室外空氣品質感測器所感測到的室外空氣品質感測資訊與控制運算單元所預設的室外空氣品質門檻資訊，而產生進階比對結果，使得控制運算單元根據進階比對結果輸出控制空氣調整系統的進階控制參數，進一步調整室內空氣品質在一進階期待標準內。

本發明所提供之技術特徵與先前技術相互比較係可知，本發明利用預先獲知的下一時間的人流數量並事先訂定控制空間品質門檻，維護當下的空氣品質，當時間一旦到達預估時間時空氣品質門檻，即刻進行控制系統，以可維持在空氣品質標準內。如此，即可解決先前技術只能改善當下的空氣品質，而無法解未來空氣品質的可能變化趨勢之問題。

1‧‧‧空氣品質預測單元

2‧‧‧室內空氣品質感測器

3‧‧‧室外空氣品質感測器

4‧‧‧控制運算單元

5‧‧‧空氣調整系統

51‧‧‧外氣空調主機

52‧‧‧空調主機

53‧‧‧冰水主機

54‧‧‧排風風車

55‧‧‧全熱交換機

S301~S305‧‧‧步驟流程

S401~S414‧‧‧步驟流程

第1圖係本發明之空氣品質控制與節能系統方塊圖。

第2圖係本發明之一空氣調整系統的第一實施例示意圖。

第3圖係本發明之空氣調整系統的第二實施例示意圖。

第4圖係本發明之又一空氣調整系統的第三實施例示意圖。第5圖係本發明之一動態室內空氣品質控制方法的流程圖。

第6圖係本發明之一動態室內空氣品質控制方法之第一實施例的流程圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，但並不用於限定本發明。以下，結合附圖對本發明進一步說明：請參閱第1圖所示，本發明係一種動態式室內空氣品質控制與節能系統，包括一空氣品質預測單元1、複數個室內空氣品質感測器2(如：CO、CO₂、O₃、甲醛…等氣體感測器；懸浮微粒感測器；溫度感測器；壓力感測器或濕度感測器；風向感測器；風速感測器…等)、複數個室外空氣品質感測器3(如：CO、CO₂、O₃…等室外氣體感測器；室外懸浮微粒感測器；室外溫度感測器；室外壓力感測器；室外濕度感測器；室外風向感測器；室外風速感測器…等)、一控制運算單元4及一空氣調整系統5。其中控制運算單元4設有一預控門檻資訊，並接收來自空氣品質預測單元所輸出的預測資訊，且控制運算單元4先以預測資訊與預控門檻資訊進行比對，用以產生的先行比對結果，並根據先行比對結果輸出控制空氣調整系統的先行控制參數，藉以調整室內空氣品質在一先行期待標準內。

在本發明中，控制運算單元4更設有一室內空氣品質門檻資訊及一室外空氣品質門檻資訊，並接收各室內空氣品質感測器2所感測到的室內空氣品質感測資訊及各室外空氣品質感測器3所感測到的室外空氣品質感測資訊，且比對室內空氣品質感測資訊與室內空氣品質門檻資訊、室外空氣品質感測資訊與室外空氣品質門檻資訊而產生進階比對結果，再根據進階比對結果輸出控制空氣調整系統5的進階控制參數，進一步調整室內 空氣品質在一進階期待標準內。

在本發明中，請參閱第2圖所示，空氣調整系統之第一實施例，係對被即時監控的室內空間設置包括至少一個外氣空調主機51(Primary Air Handling Unit，簡稱：PAH)、至少一個空調主機52(Air Handling Unit，簡稱：AHU)、至少一冰水主機53，其中冰水主機53的冰水管路係經過外氣空調主機51，用以調節外氣的溫度，且外氣空調主機51的外氣係送到空調主機52，再從空調主機52送入冷空氣到室內空間，而控制運算單元4根據先行控制參數控制外氣空調主機51的供氣量、空調主機52的風門開度大小、冰水主機53開度大小，以令適當的冷空氣被提供到室內空間，而室內空間可以自然正壓方式排出室內空氣，使得即時監控的室內空間的室內空氣品質在先行期待標準內。

在本發明中，請參閱第3圖所示，空氣調整系統之第二實施例，係與第一實施例相似，兩者之不同處係在於第二實施例中，並未包括空調主機52，僅由冰水主機53的冰水係經過外氣空調主機51，再由外氣空調主機51送入冷空氣到室內空間，而控制運算單元4根據先行控制參數控制外氣空調主機51的供氣量、冰水主機53開度大小，以令適當的冷空氣被提供到室內空間。

在本發明中，請參閱第4圖所示，空氣調整系統之第三實施例，係對被即時監控的室內空間設置至少一個全熱交換機55(Heat Recovery Ventilator，簡稱：HRV)、至少一個空調主機(Air Handling Unit，AHU)，全熱交換機送入室外空氣到室內空間，且空調主機亦可送入冷空氣到室內空間中，而控制運算單元4根據先行控制參數控制全熱交換機的換氣量、空 調主機的風門開度大小，以令適當的冷空氣被提供到室內空間，而室內空間可以自然正壓方式排出室內空氣，使得即時監控室內空間的室內空氣品質在先行期待標準內。

在本發明中，空氣調整系統的第一實施例~第三實施例中，皆可進一步在室內空間中設有至少一排風風車，當排風風車開啟時，即可加速將室內空間的空氣排到室外，使得即時監控室內空間的室內空氣品質可以加速達到在先行期待標準內。在此需陳明的是，空氣調整系統雖以前述的三個實施例進行說明，但本發明在實際實施時，並不限於此，舉凡可將室外空氣送入到室內空間，而可調整室內空間的空氣品質者，皆屬本發明之空氣調整系統。

在本發明中，控制運算單元4再配合室內空氣品質感測資訊與室內空氣品質門檻資訊、室外空氣品質感測資訊與室外空氣品質門檻資訊的進階比對結果，再調整控制前揭各實施例的空氣調整系統之外氣空調主機51的供氣量、空調主機52的風門開度、冰水主機53開度、排風風車54啟閉及全熱交換機55的換氣量的其中之一或任二者上的組合，使得即時監控室內空間的室內空氣品質在進階期待標準內。

請參閱第5圖所示，本發明係一種動態式室內空氣品質控制與節能的方法，係應用在一室內空氣品質控制系統，並進行下列步驟：(S301)利用空氣品質預測單元產生預測資訊；(S302)控制運算單元接收預測資訊，並將預測資訊與其所設的預控門檻資訊進行比對，而產生一先行比對結果；(S303)控制運算單元根據先行比對結果輸出控制空氣調整 系統的先行控制參數，藉以調整室內空氣品質在一先行期待標準內；(S304)控制運算單元接收室內空氣品質感測器所感測到的室內空氣品質感測資訊，室外空氣品質感測器所感測到的室外空氣品質感測資訊，並將室內空氣品質感測資訊與控制運算單元所預設的室內空氣品質門檻資訊、室外空氣品質感測資訊與控制運算單元所預設的室外空氣品質門檻資訊進行比對，而產生進階比對結果；(S305)控制運算單元根據進階比對結果輸出控制空氣調整系統的進階控制參數，進一步調整室內空氣品質在一進階期待標準內。

在本發明的系統及方法中，空氣品質預測單元係將被即時監控室內空間當前的空氣品質資訊以及在此室內空間在往後的一預測期間內的一預定環境變化資訊，一併以向量自回歸分析模型(Vector Autoregression model，簡稱VAR模型)進行預測計算而產生預測資訊，在本發明實際實施時以預定環境變化資訊計算產生預測資訊，並非僅限於向量自回歸分析模型，舉凡可對多變量在時間序列進行分析，皆屬於本發明之範疇。

再者，預定環境變化資訊係為預計進入即時監控室內空間的人流數量與每個人需要的外氣量大約是15~20CFM(立方英尺/每分鐘)。室內空氣品質感測器係可為CO₂濃度感測器，室內空氣品質感測資訊即是被即時監控室內空間當前的CO₂濃度值。或者預定環境變化資訊係為即時監控室內空間在某一時段的預測室內溫度與後續每隔一段時間的預測室內溫度。室內空氣品質感測器係可為溫度感測器，室內空氣品質感測資訊即是被即時監控室內空間當前的室內溫度值。本發明在實際實施時，預定環境變化資訊並非僅限於前述兩種，舉凡可對室內空氣品質造成影響之變量，皆屬於 本發明之範疇。

在本發明中，室內空氣品質門檻資訊即是被即時監控室內空間符合空氣品質標準內的一期待空氣品質值，期待空氣品質值係可為CO₂濃度值，期待空氣品質值至少不超過1000ppm的CO₂濃度值，較佳者係小於1000ppm且大於800ppm之間，更佳者係小於800ppm且大於600ppm之間，再更佳者係小於600ppm之間，較佳的期待空氣品質CO₂濃度值介於600~800ppm。先行期待標準可為低於任一國家或標準制定者所訂定之任一室內空氣標準的二分之一者，或先行期待標準係為任一國家或標準制定者所訂定之任一室內空氣標準值的50~60%，例如小於美國冷凍空調協會訂定的通風標準或我國室內空氣標準的500ppmCO₂濃度值。進階期待標準係包括期待空氣品質值及期待室外空氣值低於攝氏25度，較佳者低於攝氏23度，更加者低於攝氏20度，進階期待標準的空氣品質值係為任一國家或標準制定者所訂定之任一室內空氣標準值的大於60小於80%，故在本發明中，室外空氣品質門檻資訊係以期待室外空氣值為例，其溫度亦為低於攝氏25度，較佳者低於攝氏23度，更加者低於攝氏20度。

為讓人更了解本發明，以下茲舉二實施例進行說明，在本發明之第一實施例中，係應用於醫院的甲室內空間及乙室內空間之中，甲室內空間及乙室內空間之中至少包括一外氣空調主機(Primary Air Handling Unit，PAH)、一空調主機(Air Handling Unit，AHU)、至少一冰水主機及一排風風車。且各室內空間皆分別設有二個CO₂濃度感測器，各室內空間的先行期待標準小於500ppmCO₂濃度值，室內空氣品質門檻資訊係具有三種，其一是加強室內空氣品質門檻資訊CO₂濃度值大於800ppm、另一是正常室 內空氣品質門檻資訊CO₂濃度值小於800ppm且大於600ppm之間，再一是良好室內空氣品質門檻資訊CO₂濃度值小於600ppm。期待室外空氣溫度值低於攝氏20度。且控制運算單元可從有線網路或無線網路接收到外氣空調主機的供應量及空調主機的風門開度，控制運算單元輸出控制參數控制外氣空調主機的供氣量、空調主機的風門開度大小、冰水主機的開度大小及排風風車的啟閉，控制運算單元亦可從有線網路或無線網路接收空氣品質預測單元所輸出的預測資訊，各室內空氣品質感測器所感測到的室內空氣品質感測資訊及各室外空氣品質感測器所感測到的室外空氣品質感測資訊。預定環境變化資訊是醫院當天的預計進入各室內空間的人流數量與每個人需要的外氣量大約是15~20CFM。室外空氣品質門檻資訊則以期待室外空氣溫度值為準，其溫度亦為低於攝氏25度，較佳者低於攝氏23度，更加者低於攝氏20度。

請參閱第6圖所示，在第一實施例中，室內空氣品質控制系統，係下列步驟：(S401)控制運算單元係接收空氣品質預測單元的預測資訊，控制運算單元將被即時監控各室內空間中的各CO₂濃度感測器當中的感測到的其中之一或任二以上之平均的CO₂濃度值(如：最高的CO₂濃度值)，以及在此室內空間在往後的一預測期間內的一預定環境變化資訊，一併以向量自回歸分析模型(Vector Autoregression model，簡稱VAR模型)進行預測計算而產生預測資訊(Y ₀)，係如下列公式；Y ₀=A ₀+A ₁(Y _-1,Y _-2,Y _-3…Y _-n )+ε _t

其中Y ₀在本實施例中為各室內空間內的最高的CO₂濃度值 以及當前預定環境變化資訊(Q _pre )，Q _pre =Q _h ×N _h ×T _h ，Q _h 係為每人需求換氣量、N _h 係為人流數量，在此實施例即為當天開始看診到其後的一段時間內的看診人數、T _h 係為人流加權係數，其中加計人流加權係數的原因是因為到醫院除了看診人數以外，尚有陪伴看診的人數，而有關於陪伴看診的人數則由人流加權係數來加計，而人流加權係數的多寡則可考慮到看診的科別、性別、年齡等原因，Y _-1,Y _-2,Y _-3…Y _-n 是前一個、前兩個、前三個…前n-1個的預測資訊，A ₀、A ₁為常數，ε _t 為隨機誤差。

(S402)控制運算單元比較預測資訊與預控門檻資訊，而產生先行比對結果，當先行比對結果為預測資訊將超出預控門檻資訊進行步驟(S403)，當先行比對結果為預測資訊將未超出預控門檻資訊進行步驟(S404)； (S403)控制運算單元根據先行比對結果輸出控制空氣調整系統的先行控制參數，藉以調整室內空氣品質在先行期待標準內，再進行步驟(S405)，其中先行控制參數係包括： 1. 2. 3. 4. 控制冰水主機的開度：使用比例-積分-微分調節器控制維持設定溫度；5. 排風風車開啟。

其中，D _甲係為甲室內空間的風門開度，Q _D,甲係為甲室內空間的需求換氣量，且Q _D,甲=Y ₀×Tq，Tq係為換氣量轉換係數，D _乙係為乙室內空間的風 門開度，Q _D,乙係為乙室內空間的需求換氣量，且Q _D,乙=Y ₀×Tq，T _D 係為距離折減係數，f _PAH 係為外氣空調主機的運作頻率(單位：赫茲(Hz))，Q _S,PAH 係為外氣空調主機的供應量，且Q _S,PAH =(D _甲+D _乙)×T _s ，T _s 係為供氣量轉換係數，Q _max,PAH 係為外氣空調主機最大供氣量，f _max,PAH 係為外氣空調主機最大工作頻率，Q _S,AH 係為空調主機的供氣量。由於，室內的空氣品質及溫度被預測為不足以應付即將來到的人流數量，因此藉由此方式可以預先將室內空氣品質及溫度先行調整，如此，當到達預估的人流數量時，仍可以維持好室內空氣品質及溫度。

(S404)控制運算單元根據先行比對結果可知室內空氣品質將會在先行期待標準內，而暫不需要輸出控制空氣調整系統的先行控制參數，維持在現狀即可，再進行步驟(S405)；(S405)控制運算單元各CO₂濃度感測器的CO₂濃度值，並分別以各室內空間內的最高的CO₂濃度值與加強室內空氣品質門檻資訊、正常室內空氣品質門檻資訊及良好室內空氣品質門檻資訊進行比較，而產生進階比對結果，以辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合加強室內空氣品質門檻資訊則進行步驟(S406)、正常室內空氣品質門檻資訊則進行步驟(S409)或良好室內空氣品質門檻資訊則進行(S412)；(S406)控制運算單元接收室外空氣品質感測器所感測到的室外空氣品質感測資訊是否低於室外空氣品質門檻資訊，若是進行步驟(S407)，否則進行步驟(S408)。其中室外空氣品質感測資訊係為室外溫度感測器所感測到的室外溫度資訊，而室外空氣品質門檻資訊係為室外溫度門檻值； (S407)當辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合加強室內空氣品質門檻資訊，且室外空氣品質感測資訊低於室外空氣品質門檻資訊，則輸出控制空氣調整系統的進階控制參數如下：1. f _PAH =f _max,PAH ；2. D _甲=100%×T _D ；3. D _乙=100%×T _D ；4. 冰水主機關閉；及5. 排風風車開啟。

由上述可知，因為室內空氣品質太差(CO₂濃度值大於800ppm)，且室外空氣低於攝氏20度，因此，只要快速的引入室外的新鮮空氣，即可達到降低CO₂濃度值及維持室內溫度的效果，進而可達到節省電力，並達到維護室內空氣品質之目的。

(S408)當辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合加強室內空氣品質門檻資訊，且室外空氣品質感測資訊高於室外空氣品質門檻資訊，則輸出控制空氣調整系統的進階控制參數如下：

1. f _PAH =f _max,PAH ；

2. D _甲=100%×T _D ；

3. D _乙=100%×T _D

4. 冰水主機開度：PID公式控制，維持設定溫度；及

5. 排風風車開啟。

由上述可知，因為室內空氣品質太差(CO₂濃度值大於800ppm)，且室外空氣低於攝氏20度，因此，只要快速的引入室外的新鮮空氣，即可達 到降低CO₂濃度值及維持室內溫度的效果，進而可達到節省電力，並達到維護室內空氣品質之目的。

(S409)控制運算單元接收室外空氣品質感測器所感測到的室外空氣品質感測資訊是否低於室外空氣品質門檻資訊，若是進行步驟(S410)，否則進行步驟(S411)；(S410)當辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合正常室內空氣品質門檻資訊，且室外空氣品質感測資訊低於室外空氣品質門檻資訊，則輸出控制空氣調整系統的進階控制參數如下：1. 2. 3. 4. 冰水主機關閉；及5. 排風風車關閉。

以達到維護室內溫度及室內空氣品質之目的。

(S411)當辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合正常室內空氣品質門檻資訊，且室外空氣品質感測資訊高於室外空氣品質門檻資訊，則輸出控制空氣調整系統的進階控制參數如下：1. 2. 3. 4. 控制冰水主機的開度：使用比例-積分-微分調節器控制維持設定溫度；及 5. 排風風車關閉。

(S412)控制運算單元接收室外空氣品質感測器所感測到的室外空氣品質感測資訊是否超出室外空氣品質門檻資訊，若是進行步驟(S413)，否則進行步驟(S414)；(S413)當辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合良好室內空氣品質門檻資訊，且室外空氣品質感測資訊低於室外空氣品質門檻資訊，則輸出控制空氣調整系統的進階控制參數如下：1. 2. 3. f _PAH =f _min,PAH ；4. 冰水主機關閉；及5. 排風風車關閉。

其中，f _min,PAH 係為外氣空調主機最小工作頻率，由於，室內空氣品質CO₂濃度值低於600ppm，意即，此時室內空氣品質優於美國冷凍空調協會訂定的通風標準或我國室內空氣標準，且室外溫度低於溫度門檻值，故，此時的空調主機的風門開度極小，且外氣空調主機的供應量最小，同時又關閉冰水主機及排風風車，維護室內溫度及室內空氣品質所需之電量最小，意即將可以達到最佳的省電目的。

(S414)當辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合良好室內空氣品質門檻資訊，且室外空氣品質感測資訊高於室外空氣品質門檻資訊，則輸出控制空氣調整系統的進階控制參數如下：1. 2. 3. f _PAH =f _min,PAH ；4. 控制冰水主機的開度：使用比例-積分-微分調節器控制維持設定溫度；及5. 排風風車關閉。

由於，室內空氣品質CO₂濃度值低於600ppm，而室外的溫度高於溫度門檻值，故，此時的空調主機的風門開度極小，且外氣空調主機的供應量最小，同時又關閉排風風車，只有冰水主機需要依照使用比例-積分-微分調節器控制，維持設定溫度，因此，在此狀態下也是有減少用電量，達到省電的目的。

在本發明之第二實施例中，係與第一實施例雷同，二者之差異處在於，控制運算單元係以各室內空間的最高的CO₂濃度值與各室內空氣品質門檻資訊比較後，除當辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合加強室內空氣品質門檻資訊時的進階控制參數與第一實施例相同外，其餘的狀況的進階控制參數分別如下所示：(1)當辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合正常室內空氣品質門檻資訊，且室外空氣品質感測器低於室外空氣品質門檻資訊，則輸出控制空氣調整系統的進階控制參數如下：1. 2. 3. 4. 冰水主機關閉；及 5. 排風風車關閉。

(2)當辨別出各室內空間內的最高的CO2濃度值是符合正常室內空氣品質門檻資訊，且室外空氣品質感測器高於室外空氣品質門檻資訊，則輸出控制空氣調整系統的進階控制參數如下：1. 2. 3. 4. 控制冰水主機的開度：使用比例-積分-微分調節器控制維持設定溫度；及5. 排風風車關閉。

(3)當辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合良好室內空氣品質門檻資訊，且室外空氣品質感測器低於室外空氣品質門檻資訊，則輸出控制空氣調整系統的進階控制參數如下：1. 2. 3. 4. 冰水主機關閉；及5. 排風風車關閉。

(4)當辨別出各室內空間內的最高的CO₂濃度值是符合良好室內空氣品質門檻資訊，且室外空氣品質感測器高於室外空氣品質門檻資訊，則輸出控制空氣調整系統的進階控制參數如下：1. 2. 3. 4. 控制冰水主機的開度：使用比例-積分-微分調節器控制維持設定溫度；及5. 排風風車關閉。

在本發明第一實施例及第二實施例中，室外空氣品質感測資訊係為室外溫度感測器所感測到的室外溫度資訊，而室外空氣品質門檻資訊係為室外溫度門檻值，但本發明在實際實施時，並不以此為限，室外空氣品質感測資訊係可為CO、CO₂、O₃…等室外氣體感測資訊；室外懸浮微粒感測資訊；室外壓力感測資訊或室外濕度感測資訊；室外風向感測資訊；室外風速感測資訊…等其中之一或任二者以上之組合。而室外空氣品質門檻資訊係可為CO、CO₂、O₃…等室外氣體感測門檻資訊；室外懸浮微粒感測門檻資訊；室外溫度感測門檻資訊；室外壓力感測門檻資訊；室外濕度感測門檻資訊；室外風向感測門檻資訊；室外風速感測門檻資訊…等其中之一或任二者以上之組合。如此，本發明若更進一步地根據多元的感測資訊與感測門檻資訊比較，進而可對空氣調整系統作更精確地操作，而令室內空間的空氣品質可作更精確地調整，並更加地省電。

承上所述，第一實施例及第二實施例皆可以利用預先獲知的下一時間的人流數量，維護當下的空氣品質，當時間一旦到達預估時間時空氣品質仍可維持在空氣品質標準內，且當室外溫度低於溫度門檻值時，引入室外新鮮空氣，只有在室外溫度高於溫度門檻值時，才令冰水主機開度依使用比例-積分-微分調節器控制維持設定溫度，如此，不僅可以維持室 內空氣品質及溫度，又可以達到省電的目的。

再以發明人所實際實驗的某一場所而言，該場所未實施本發明以前，八小時的CO₂濃度平均值為1009.3ppm，當實施本發明以後，八小時的CO₂濃度平均值為749.2ppm，其降幅達到25.77%。

上列詳細說明乃針對本發明之實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。又，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1‧‧‧空氣品質預測單元

2‧‧‧室內空氣品質感測器

3‧‧‧室外空氣品質感測器

4‧‧‧控制運算單元

5‧‧‧空氣調整系統

Claims (8)

1. 一種動態式室內空氣品質控制與節能系統，包括：一空氣品質預測單元，係將被即時監控的至少一室內空間當前的空氣品質資訊，與該室內空間在往後的一預測期間內的一預定環境變化資訊，進行預測計算而產生一預測資訊；一控制運算單元，係設有一預控門檻資訊，並連接該空氣品質預測單元，且接收該預測資訊，該控制運算單元以該預測資訊與預控門檻資訊比對產生一先行比對結果，並根據該先行比對結果輸出一先行控制參數，且該控制運算單元連接一空氣調整系統，並根據該先行控制參數控制空氣調整系統調整該室內空間的室內空氣品質在一先行期待標準內；複數個室內空氣品質感測器，係連接到該控制運算單元，各該室內空氣品質感測器係被設在該室內空間內，並感測該室內空間空氣品質現況而產生一室內空氣品質感測資訊；至少一個室外空氣品質感測器，係連接到該控制運算單元，該室外空氣品質感測器係感測室外空間的即時溫度，並作為一室外空氣品質感測資訊；該控制運算單元更設有一室內空氣品質門檻資訊及一室外空氣品質門檻資訊，並接收各該室內空氣品質感測資訊及該室外空氣品質感測資訊，且將該等室內空氣品質感測資訊的之一或任二以上之平均與該室內空氣品質門檻資訊比對，及該室外空氣品質感測資訊與該室外空氣品質門檻資訊而產生一進階比對結果，再根據該進階比對結果輸出控制該空氣調整系統的一進階控制參數，進一步調整室內空氣品質在一進階期待標準 內；其中該空氣調整系統更包括：至少一個空調主機，係連接到該控制運算單元，各該空調主機係依可被調整其風門開度大小，而調整該空調主機提供該室內空間的空氣量，且該外氣空調主機所提供的外部空氣經過該空調主機再送到該室內空間；至少一個外氣空調主機，係連接到該控制運算單元，並提供該室外空間的外部空氣量到該室內空間；及至少一冰水主機，係連接到該控制運算單元，並將其冰水管路經過該外氣空調主機，以調整該外氣空調主機所提供的外部空氣的溫度；該控制運算單元係根據該進階比對結果輸出控制該空氣調整系統的該進階控制參數，藉以調整控制該外氣空調主機的供氣量及該空調主機的風門開度、該冰水主機開度，使得即時監控室內空間的室內空氣品質在該進階期待標準內。
2. 如申請專利範圍第1項所述的動態式室內空氣品質控制與節能系統，其中該先行期待標準係為任一國家或標準制定者所訂定之任一室內空氣標準值的50~60%。
3. 如申請專利範圍第2項所述的動態式室內空氣品質控制與節能系統，其中該進階期待標準係為任一國家或標準制定者所訂定之任一室內空氣標準值的大於60小於80%。
4. 如申請專利範圍第1項所述的動態式室內空氣品質控制與節能系統，其中該空氣調整系統更包括：至少一排風風車，係設在室內空間中，並連接到該控制運算單元，且在 該排風風車開啟時，係將該室內空間的空氣強制排到室外；該控制運算單元再根據該進階比對結果輸出控制該空氣調整系統的進階控制參數，藉以調整控制該外氣空調主機的供氣量、該空調主機的風門開度、該冰水主機開度及該排風風車啟閉，使得即時監控室內空間的室內空氣品質在進階期待標準內。
5. 如申請專利範圍第1項所述的動態式室內空氣品質控制與節能系統，其中該空氣品質預測單元係將該室內空間當前的該空氣品質資訊，與該室內空間在往後的一預測期間內的一預定環境變化資訊，一併以向量自回歸分析模型進行預測計算而產生該預測資訊。
6. 一種動態式室內空氣品質控制與節能的方法，係應用在一室內空氣品質控制系統，該室內空氣品質控制系統包括一空氣品質預測單元、一控制運算單元，並依照下列步驟進行處理：利用該空氣品質預測單元係將一室內空間當前的一空氣品質資訊，與該室內空間在往後的一預測期間內的一預定環境變化資訊，一併以向量自回歸分析模型進行預測計算產生一預測資訊；經由該控制運算單元接收該預測資訊，且該控制運算單元將該預測資訊與該控制運算單元所設的一預控門檻資訊進行比對，而產生一先行比對結果；以及該控制運算單元根據該先行比對結果輸出針對控制一空氣調整系統的一先行控制參數，藉以控制該空氣調整系統調整室內空氣品質在一先行期待標準內。
7. 如申請專利範圍第6項所述的動態式室內空氣品質控制與節能的方法， 其中在該控制運算單元輸出該先行控制參數後，更包括下列步驟：該控制運算單元接收複數個室內空氣品質感測器所感測到的室內空氣品質感測資訊；該控制運算單元接收至少一個室外空氣品質感測器所感測到的室外空氣品質感測資訊；該控制運算單元將該室內空氣品質感測資訊與該控制運算單元所預設的一室內空氣品質門檻資訊、該室外空氣品質感測資訊與該控制運算單元所預設的一室外空氣品質門檻資訊進行比對而產生一進階比對結果；以及該控制運算單元根據該進階比對結果輸出控制該空氣調整系統的一進階控制參數，進一步控制該空氣調整系統調整室內空氣品質在一進階期待標準內。
8. 如申請專利範圍第6項所述的動態式室內空氣品質控制與節能的方法，其中該預定環境變化資訊係為預計進入該室內空間的人流數量與每個人需要的外氣量的乘積。