TWI634510B - 應用於建築物能耗分析之電力分析方法 - Google Patents

Abstract

一種電力分析方法，其可用於分析建築物之複數個用電裝置，並可包含下列步驟：提供用電行為資料庫，其可儲存各個用電裝置之歷史開關使用模式；偵測各個用電裝置之目前開關使用模式；將各個用電裝置之目前開關使用模式與用電行為資料庫之該些歷史開關使用模式比對，並提取符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第一用電裝置；以及根據各個第一用電裝置之目前開關使用模式判斷其類別資訊及用電資訊以計算其用電量。

Description

應用於建築物能耗分析之電力分析方法

本發明係有關於一種電力分析方法，特別是一種應用於建築物能耗分析之電力分析方法。

一般而言，應用習知技藝之電力分析方法對一建築物進行能耗分析時，需要利用將建築物的所有用電裝置與電表連結，並利用電表來量測該些用電裝置的用電量。

然而，由於電表的通道的數量有限，故一個電表僅能與數個用電裝置連結，如此一來，若建築物的用電裝置的數量很多時，則需要設置多個電表，而電表的成本高昂，因此應用電表對建築物進行能耗分析會產生極高的硬體成本。

應用電表對建築物進行能耗分析時，該些電表需要透過相應的迴路與此建築物的所有用電裝置連結，因此也會占佔用很大的空間。

又，由於安裝電表需要一定的技術知識，因此一般使用者無法自行安裝電表，而需要請專業的技師來安裝電表，因此應用電表對建築物進行能耗分析也會產生一定的安裝成本。

此外，電表也需要定期請專業的技師來進行維護，因此應用電表對建築物進行能耗分析也會產生一定的維護成本。

另外，在建築物的所有用電設備中，通常有部份的用電設備具有變頻的功能，而應用電表並無法有效地判斷這些具有變頻功能的用電設備的用電量，故電表的精確度還有待提升。

因此，如何提出一種電力分析方法，能夠有效改善習知技藝之電力分析方法成本高昂、使用上受到限制及精確度不佳的情況已成為一個刻不容緩的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種電力分析方法，以解決習知技藝之電力分析方法成本高昂、使用上受到限制及精確度不佳的問題。

根據本發明之其中一目的，提出一種電力分析方法，其可用於分析建築物之複數個用電裝置，並可包含下列步驟：提供一用電行為資料庫，其儲存各個用電裝置之歷史開關使用模式；偵測各個用電裝置之目前開關使用模式；將各個用電裝置之目前開關使用模式與用電行為資料庫之該些歷史開關使用模式比對，並提取符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第一用電裝置；以及根據各個第一用電裝置之目前開關使用模式判斷其類別資訊及用電資訊以計算其用電量。

在一較佳的實施例中，電力分析方法更可包含下列步驟：提取不符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第二用電裝置；以及將各個第二用電裝置之目前開關使用模式輸入建築物之建築能源分析模型以計算其用電量。

在一較佳的實施例中，電力分析方法更可包含下列步驟：將各個用電裝置與感測模組連結。

在一較佳的實施例中，電力分析方法更可包含下列步驟：執行事前量測程序在時間區間內搜集各個用電裝置之歷史開關使用模式以建立用電行為資料庫。

在一較佳的實施例中，電力分析方法更可包含下列步驟：將各個第二用電裝置之目前開關使用模式格式化以產生格式化資訊，使格式化資訊符合建築能源分析模型之格式。

在一較佳的實施例中，電力分析方法更可包含下列步驟：將格式化資訊重組產生重組資訊，使重組資訊對應於建築能源分析模型之格式的複數個欄位。

在一較佳的實施例中，電力分析方法更可包含下列步驟：建立建築能源分析模型，建築能源分析模型包含各個用電裝置之預設開關使用模式及各個第二用電裝置之電壓、電流及功率中之一個或以上。

在一較佳的實施例中，電力分析方法更可包含下列步驟：以重組資訊取代對應的第二用電裝置之預設開關使用模式以計算其用電量。

在一較佳的實施例中，電力分析方法更可包含下列步驟：校正並重組該些第一用電裝置之用電量及該些第二用電裝置之用電量以產生完整用電資訊分析結果。

在一較佳的實施例中，電力分析方法更可包含下列步驟：根據完整用電資訊分析結果執行節電潛力評估及經濟效益(投資回收年限)計算。

在一較佳的實施例中，感測模組可為物聯網感測器。

在一較佳的實施例中，用電資訊可包含各個第一用電裝置之電壓、電流及功率中之一個或以上。

承上所述，依本發明之電力分析方法，其可具有一或多個下述優點：

(1)本發明之一實施例中，電力分析方法可利用物聯網感測器(IoT)偵測 建築物的所有用電裝置的目前開關使用模式，並傳送至智慧電表以計算其用電量，而物聯網感測器成本低廉、安裝容易且不需要定期進行維護，因此可以減少硬體成本、安裝成本及維護成本。

(2)本發明之一實施例中，電力分析方法可利用物聯網感測器偵測建築物的所有用電裝置的目前開關使用模式，並傳送至智慧電表以計算其用電量，而物聯網感測器體積小且不需要透過迴路與用電裝置連結，因不會佔用大量空間。

(3)本發明之一實施例中，電力分析方法可透過建築能源分析模型計算具用電裝置的用電量，故即部份使用電裝置具有變頻功能，電力分析方法仍可對這些用電裝置進行精確的能耗分析，使精確度大幅提升。

(4)本發明之一實施例中，電力分析方法更可以進行裝置用電分析、節電潛力評估及經濟效益(投資回收年限)計算等多種加值化功能，故應用上更為廣泛。

1、2‧‧‧電力分析系統

11‧‧‧處理模組

12‧‧‧感測模組

21‧‧‧智慧電表

22‧‧‧物聯網感測器

A1~A5‧‧‧用電裝置

A1’‧‧‧電扇

A2’‧‧‧空調

A3’‧‧‧電視

A4’‧‧‧燈具

A5’‧‧‧冰箱

S21~S27、S41~S45‧‧‧步驟流程

第1圖 係為本發明之電力分析方法之第一實施例之示意圖。

第2圖 係為本發明之電力分析方法之第一實施例之流程圖。

第3圖 係為本發明之電力分析方法之第二實施例之示意圖。

第4圖 係為本發明之電力分析方法之第二實施例之流程圖。

第5A圖 係為本發明之電力分析方法之第三實施例之第一示意圖。

第5B圖 係為本發明之電力分析方法之第三實施例之第二示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之電力分析方法之實施例，為使 便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，其係為本發明之電力分析方法之第一實施例之示意圖。如圖所示，本實施例之電力分析方法可應用於一電力分析系統1以分析一建築物之複數個用電裝置A1~A5，此電力分析系統1可包含處理模組11及複數個感測模組12。

處理模組11可包含用電行為資料庫，其可儲存各個用電裝置A1~A5之歷史開關使用模式(On & Off pattern)；用電行為資料庫可透過事前量測程序建立，即在一時間區間內搜集各個用電裝置A1~A5之在此時間區間內的歷史開關使用模式，並提供對應的類別資訊及用電資訊以建立用電行為資料庫；其中類別資訊表示用電裝置的類別，如燈具、空調或電扇等等，而用電資訊則表示用電裝置的各項用電參數，如電流、電壓及功率中之一個或以上。

該些感測模組12可分別與該些用電裝置A1~A5連結以偵測該些用電裝置A1~A5的目前開關使用模式，並傳送該些用電裝置A1~A5的目前開關使用模式至處理模組11；在較佳的實施例中，感測模組12可為物聯網(IoT)感測器。

處理模組11則可將該些用電裝置A1~A5的目前開關使用模式與用電行為資料庫之該些歷史開關使用模式比對，並可提取符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第一用電裝置。例如，若用電裝置A1符合之目前開關使用模式符合用電行為資料庫之其中一個歷史開關使用模式，處理模組11則可提取用電裝置A1做為第一用電裝置；同樣的，若用電裝置A3、A4符合之目前開關使用模式符合用電行為資料庫，處理模組11則可提取用電裝置A3、A4做為第一用電裝置。

然後，處理模組11則可根據各個第一用電裝置A1、A3、A4之目前開 關使用模式判斷其類別資訊，再根據其類別資訊及其用電資訊，並可根據各個第一用電裝置A1、A3、A4之目前開關使用模式及用電資訊計算其用電量。

此外，處理模組11更可包含建築能源分析模型，此建築能源分析模型可包含對應於該些用電裝置A1~A5的能源模型，且各個能源模型可具有預設開關使用模式及用電資訊，其可包含電壓、電流及功率中之一個或以上，藉此模擬各個用電裝置A1~A5的用電量。

接下來，而由於部份用電裝置可能具有變頻功能，因此容易受到環境因素的影響，使其不具有固定的開關使用模式，因此不會符合用電行為資料庫之該些歷史開關使用模式。而處理模組11則可提取不符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第二用電裝置。例如，若用電裝置A2與用電行為資料庫的所有歷史開關使用模式均不符合，處理模組11則可提取用電裝置A2做為第二用電裝置；同樣的，若用電裝置A5與用電行為資料庫的所有歷史開關使用模式均不符合，處理模組11則可提取用電裝置A5做為第二用電裝置。

接著，處理模組11可將各個第二用電裝置A2、A5之目前開關使用模式輸入至建築能源分析模型，並可取代對應的能源模型的預設開關使用模式，並根據其用電資訊計算各個第二用電裝置A2、A5之用電量。

最後，處理模組11可校正並重組該些第一用電裝置A1、A3、A4之用電量及該些第二用電裝置A2、A5之用電量以產生完整用電資訊分析結果。藉此，使用者即可了解建築物之所有用電裝置A1~A5的用電量。

由上述可知，本實施例之電力分析系統1所採用之電力分析方法可利用感測模組偵測各個用電裝置之目前開關使用模式，並與用電行為資料庫進行比對，再提取符合用電行為資料庫的各個用電裝置以計算其用電量， 而不符合用電行為資料庫的各個用電裝置則可透過建築能源分析模型進行能耗分析以計算其用電量，最後進行校正及重組程序以獲得建築物整體的完整用電資訊分析結果，因此可以不需要使用電表即可有效地對建築物進行能耗分析，確實能夠改善習知技藝之電力分析方法之缺點。

請參閱第2圖，其係為本發明之電力分析方法之第一實施例之流程圖。如圖所示，本實施例之電力分析方法可包含下列步驟：

在步驟S21中，提供一用電行為資料庫，係儲存各個該用電裝置之一歷史開關使用模式。

在步驟S22中，偵測各個用電裝置之目前開關使用模式。

在步驟S23中，將各個用電裝置之目前開關使用模式與用電行為資料庫之該些歷史開關使用模式比對，並提取符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第一用電裝置。

在步驟S24中，根據各個第一用電裝置之目前開關使用模式判斷其類別資訊及用電資訊以計算其用電量。

在步驟S25中，提取不符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第二用電裝置．

在步驟S26中，將各個第二用電裝置之目前開關使用模式輸入建築物之建築能源分析模型以計算各個第二用電裝置之用電量。

在步驟S27中，校正並重組該些第一用電裝置之用電量及該些第二用電裝置之用電量以產生完整用電資訊分析結果。

請參閱第3圖，其係為本發明之電力分析方法之第二實施例之示意圖。如圖所示，本實施例之電力分析方法可應用於一電力分析系統2以分析一建築物之複數個用電裝置，其可包含電扇A1’、空調A2’、電視A3’、燈具A4’、及冰箱A5’，此電力分析系統2可包含智慧電表21及複數個物聯網(IoT) 感測器22。

智慧電表21可包含用電行為資料庫，其可儲存各個用電裝置A1’~A5’之歷史開關使用模式(On & Off pattern)；同樣的，用電行為資料庫可透過事前量測程序建立，即在一時間區間內搜集各個用電裝置A1’~A5’之在此時間區間內的歷史開關使用模式，並提供對應的類別資訊及用電資訊以建立用電行為資料庫。

該些物聯網感測器可分別與複數個用電裝置A1’~A5’連結以偵測該些用電裝置A1’~A5’的目前開關使用模式，並傳送該些用電裝置A1’~A5’的目前開關使用模式至智慧電表21。

智慧電表21則可將該些用電裝置A1’~A5’的目前開關使用模式與用電行為資料庫之該些歷史開關使用模式比對，並可提取符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第一用電裝置。例如，若電扇A1’、電視A3’及燈具A4’之目前開關使用模式符合用電行為資料庫，智慧電表21則可提取電視A3’及燈具A4’做為第一用電裝置。

然後，智慧電表21則可根據各個第一用電裝置，即電扇A1’、電視A3’及燈具A4’，之目前開關使用模式判斷其類別資訊，再根據其類別資訊及其用電資訊，並可根據電扇A1’、電視A3’及燈具A4’之目前開關使用模式及用電資訊計算其用電量。

此外，智慧電表21更可包含建築能源分析模型，此建築能源分析模型可包含對應於該些用電裝置A1’~A5’的能源模型，且各個能源模型可具有預設開關使用模式及用電資訊，其可包含電壓、電流及功率中之一個或以上，藉此模擬各個用電裝置A1’~A5’的用電量。

接下來，而由於空調A2’及冰箱A5’部份用電裝置可能具有變頻功能，因此容易受到環境因素，如日照及溫度等，的影響，使其不具有固定的開 關使用模式，因此不會符合用電行為資料庫之該些歷史開關使用模式。而智慧電表21則可提取不符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第二用電裝置。例如，若空調A2’及冰箱A5’與用電行為資料庫的所有歷史開關使用模式均不符合，智慧電表21則可提取用電裝置A5做為第二用電裝置。

接著，智慧電表21可將各個第二用電裝置，即空調A2’及冰箱A5’，之目前開關使用模式格式化產生格式化資訊以符合建築能源分析模型之格式，並可將格式化資訊重組產生重組資訊以符合建築能源分析模型之格式的複數個欄位，並可將重組資訊輸入至建築能源分析模型，並可取代對應的能源模型的預設開關使用模式，並根據其用電資訊計算各個空調A2’及冰箱A5’之用電量。

最後，智慧電表21可校正並重組該些第一用電裝置，電扇A1’、電視A3’及燈具A4’，之用電量及該些第二用電裝置，空調A2’及冰箱A5’，之用電量以產生完整用電資訊分析結果。藉此，使用者即可了解建築物之所有用電裝置A1’~A5’的用電量；此外，使用者更可根據完整用電資訊分析結果透過建築能源分析模型執行節電潛力評估及經濟效益(投資回收年限)計算等加值化功能。

由上述可知，本實施例之電力分析系統所採用之電力分析方法可利用物聯網感測器偵測各個用電裝置之目前開關使用模式，並可分別透過智慧電表之用電行為資料庫及建築能源分析模型進行能耗分析以計算各個用電裝置之用電量，最後進行校正及重組程序以獲得建築物整體的完整用電資訊分析結果，因此可以不需要使用電表即可有效地對建築物進行能耗分析，且即使是具有變頻功能的用電裝置也能夠有效地計算其用電量，故具有更佳的精確度，確實能夠改善習知技藝之電力分析方法之缺點。

此外，透過上述電力分析方法更可提供節電潛力評估及計算效益(投資 回收年限)計算等加值化功能，故應用上更廣泛。

請參閱第4圖，其係為本發明之電力分析方法之第二實施例之流程圖。如圖所示，本實施例之電力分析方法可包含下列步驟：

在步驟S41中，將建築物中之各個用電裝置與物聯網感測器連結，以偵測各個用電裝置之目前開關使用模式，並進入步驟S42。

在步驟S42中，將各個用電裝置之目前開關使用模式與用電行為資料庫比對，並判斷各個用電裝置之目前開關使用模式是否符合用電行為資料庫？若符合，則進入步驟S421，若不符合，則進入步驟S43處理。

在步驟S421中，提取符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第一用電裝置，並根據其目前開關使用模式判斷其類別資訊及用電資訊以計算其用電量，並進入步驟S422。

在步驟S422中，暫存各個第一用電裝置之用電量，並進入步驟S43。

在步驟S43中，提取不符合用電行為資料庫的各個用電裝置做為第二用電裝置，並將各個第二用電裝置之目前開關使用模式輸入建築物之建築能源分析模型以計算其用電量，並進入步驟S44。

在步驟S44中，校正並重組該些第一用電裝置之用電量及該些第二用電裝置之用電量，並進入步驟S45。

在步驟S45中，產生建築物之完整用電資訊分析結果。

值得一提的是，習知技藝之電力分析方法需利用多個電表對建築物進行能耗分析，然而，應用電表對建築物進行能耗分析會產生極高的硬體成本、安裝成本及維護成本。相反的，本發明之一實施例中，電力分析方法可利用物聯網感測器偵測建築物的所有用電裝置的目前開關使用模式，並傳送至智慧電表以計算其用電量，而物聯網感測器成本低廉、安裝容易且不需要定期進行維護，因此可以減少硬體成本、安裝成本及維護成本。

習知技藝之電力分析方法需利用多個電表對建築物進行能耗分析，而該些電表需要透過相應的迴路與此建築物的所有用電裝置連結，因此也會占佔用很大的空間。相反的，本發明之一實施例中，電力分析方法可利用物聯網感測器偵測建築物的所有用電裝置的目前開關使用模式，並傳送至智慧電表以計算其用電量，而物聯網感測器體積小且不需要透過迴路與用電裝置連結，因不會佔用大量空間。

又，習知技藝之電力分析方法雖可分析大部份的用電裝置的用電量，但是在建築物的所有用電設備中，通常有部份的用電設備具有變頻的功能，而應用電表並無法有效地判斷這些具有變頻功能的用電設備的用電量，故電表的精確度還有待提升。相反的，本發明之一實施例中，電力分析方法可透過建築能源分析模型計算具用電裝置的用電量，故即使部份用電裝置具有變頻功能，電力分析方法仍可對這些用電裝置進行精確的能耗分析，使精確度大幅提升。

此外，本發明之一實施例中，電力分析方法更可以進行節電潛力評估及經濟效益(投資回收年限)計算等多種加值化功能，故應用上更為廣泛。由上述可知，本發明實具進步性之專利要件。

請參閱第5A圖及第5B圖，其係為本發明之電力分析方法之第三實施例之第一示意圖及第二示意圖，本實施例舉例說明了本發明之電力分析方法之其中一種較佳的使用情境。

如第5A圖所示，使用者可將建築物之所有用電裝置與物聯網感測器22連結，並可利用物聯網感測器22偵測各個用電裝置之目前開關使用模式。

第5B圖所示，智慧電表可接收各個用電裝置之目前開關使用模式，並可分別透過智慧電表之用電行為資料庫及建築能源分析模型進行能耗分析 以計算各個用電裝置之用電量，最後進行校正及重組程序以獲得建築物整體的完整用電資訊分析結果。

綜上所述，本發明之一實施例中，電力分析方法可利用物聯網感測器偵測建築物的所有用電裝置的目前開關使用模式，並傳送至智慧電表以計算其用電量，而物聯網感測器成本低廉、安裝容易且不需要定期進行維護，因此可以減少硬體成本、安裝成本及維護成本。

又，本發明之一實施例中，電力分析方法可利用物聯網感測器偵測建築物的所有用電裝置的目前開關使用模式，並傳送至智慧電表以計算其用電量，而物聯網感測器體積小且不需要透過迴路與用電裝置連結，因不會佔用大量空間。

此外，本發明之一實施例中，電力分析方法可透過建築能源分析模型計算具用電裝置的用電量，故即使部份用電裝置具有變頻功能，電力分析方法仍可以對這些用電裝置進行精確的能耗分析，使精確度大幅提升。

再者，本發明之一實施例中，電力分析方法更可進行節電潛力評估及經濟效益(投資回收年限)計算等多種加值化功能，故應用上更為廣泛。

可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

Claims (12)

1. 一種電力分析方法，係用於分析一建築物之複數個用電裝置，並包含下列步驟：提供一用電行為資料庫，係儲存各個該用電裝置之一歷史開關使用模式；偵測各個該用電裝置之一目前開關使用模式；將各個該用電裝置之該目前開關使用模式與該用電行為資料庫之該些歷史開關使用模式比對，並提取符合該用電行為資料庫的各個該用電裝置做為一第一用電裝置；以及根據各個該第一用電裝置之該目前開關使用模式判斷其一類別資訊及一用電資訊以計算其用電量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電力分析方法，更包含下列步驟：提取不符合該用電行為資料庫的各個該用電裝置做為一第二用電裝置；以及將各個該第二用電裝置之一目前開關使用模式輸入該建築物之一建築能源分析模型以計算其用電量。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電力分析方法，更包含下列步驟：將各個該用電裝置與一感測模組連結。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電力分析方法，更包含下列步驟：執行一事前量測程序在一時間區間內搜集各個該用電裝置之該歷史開關使用模式以建立該用電行為資料庫。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電力分析方法，其中該感測模組為一物聯網感測器。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電力分析方法，其中該用電資訊係包含 各個該第一用電裝置之一電壓、一電流及一功率中之一個或以上。
7. 如申請專利範圍第2項所述之電力分析方法，更包含下列步驟：將各個該第二用電裝置之一目前開關使用模式格式化以產生一格式化資訊，使該格式化資訊符合該建築能源分析模型之一格式。
8. 如申請專利範圍第2項所述之電力分析方法，更包含下列步驟：校正並重組該些第一用電裝置之用電量及該些第二用電裝置之用電量以產生一完整用電資訊分析結果。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電力分析方法，更包含下列步驟：將該格式化資訊重組產生一重組資訊，使該重組資訊對應於該建築能源分析模型之該格式的複數個欄位。
10. 如申請專利範圍第7項所述之電力分析方法，更包含下列步驟：建立該建築能源分析模型，該建築能源分析模型包含各個該用電裝置之一預設開關使用模式及各個該第二用電裝置之一電壓、一電流及一功率中之一個或以上。
11. 如申請專利範圍第8項所述之電力分析方法，更包含下列步驟：根據該完整用電資訊分析結果執行一節電潛力評估及一經濟效益計算。
12. 如申請專利範圍第9項所述之電力分析方法，更包含下列步驟：以該重組資訊取代對應的該第二用電裝置之該預設開關使用模式以計算其用電量。