TWI648610B - 小型送風機溫度調節的控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明方法包含：由節能控制模組設定一預設運轉率及一包含溫度低限值與設定溫度值的預設溫度數值；透過溫度感測器取得室內空間的感測溫度值，並將感測溫度值與設定溫度值進行比較後，產生出一風速輸出指令以及一閥體輸出指令；由一風扇與一閥體分別依據風速輸出指令以及閥體輸出指令進行運轉，再計算出風扇與閥體在一設定時間內的實際運轉率；最後，判斷實際運轉率與預設運轉率兩者之間的數值關係，並對設定溫度值進行提升、維持或降低的其中一種數值調整。藉以讓管理者能自行設定預設運轉率與預設溫度數值，並在每隔一段時間後自行檢視實際運轉率與預設運轉率的大小關係進行調整。

Description

小型送風機溫度調節的控制方法

本發明有關於一種適用於不同室內場所並兼顧舒適度與節能要求的溫度調節方法，尤指一種感測室內溫度並對應調整小型送風機(Fan Coil Unit，以下簡稱FCU)內風扇與閥體兩者開啟時間的控制方法。

傳統中央空調系統中，能源消耗主要是來自於室內負載區域一二次側的壓差，而該壓差產生的主要因素，即為室內空間中安裝的各個FCU開啟所導致，因此，如果能夠降低各個FCU閥體的開啟時間，即可有效的減低冰水主機系統的能源消耗。

以製冷空調控制為例，決定FCU開啟的時機，即是當FCU內部的設定溫度小於實際室內的感測溫度，因此一般宣傳的節能減碳方法，就是強迫使用者去調高FCU的設定溫度，或者是減少FUC的開機時間，但無論是調高設定溫度或者是減少開機時間，此等作法皆是犧牲了使用者位在室內空間中的舒適度，且在不同的室內場合條件下，每個不同區域所需要進行的節能調整做法也無法一概而論。

而且在能耗的計算上，傳統控制方法皆僅統計FCU的閥體運轉時間，目前並未有計算FCU的風扇能耗設計以及不同規格風扇之間的能耗差異；此外，傳統中央空調系統的資料收集分析，無法區分該資訊是否為開機狀態下所取得，此將造成後續資料分析的不便。故實為必要設計出一種可應用於不同 室內場所條件的溫度控制方法，讓中央空調系統能夠兼顧舒適度與節能要求，且方便管理者後續能夠取得完整的能耗資料並加以分析。

本發明之主要目的在於提供一種溫度調節的控制方法，讓管理者能自行設定預設運轉率以及預設溫度數值，使得小型送風機每隔一段時間檢視運轉狀態下的實際運轉率是否有超過預設運轉率的設定數值，並針對設定數值的比較結果自行調整預設溫度數值，藉以讓室內舒適度與節能目標取得一控制平衡。

本發明之次要目的在於實際運轉率是採用閥體輸出以及風速輸出的兩種能耗進行計算，可改善傳統中央空調設備在送風狀態下的風扇能耗未被計算加入的缺失。

本發明之另一目的在於方便管理者了解每個位於不同位置的小型送風機持續運作的環境狀態以及能耗比例，並確認以目前設定的能耗目標下，是否有小型送風機產生大幅犧牲舒適度的狀況，從而讓管理者可針對不同室內條件的各個場所，分別設定不同且合理的能耗目標。

為達上述目的，本發明小型送風機溫度調節的控制方法主要是由一小型送風機配合一溫度感測器來取得室內溫度，且上述小型送風機設有一節能控制模組來操作內部一風扇以及一閥體的運作狀態。

上述控制方法包含以下步驟：由上述節能控制模組設定一控制上述風扇與閥體運作時間的預設運轉率以及一預設溫度數值，上述預設溫度數值包含一溫度低限值以及一設定溫度值； 上述節能控制模組透過上述溫度感測器取得室內空間的一感測溫度值，並持續將上述感測溫度值與設定溫度值進行比較後，產生出一風速輸出指令以及一閥體輸出指令；上述風扇與閥體分別依據上述風速輸出指令以及閥體輸出指令進行運轉，且上述節能控制模組計算出上述風扇與閥體在一設定時間內的一實際運轉率；上述節能控制模組判斷上述實際運轉率與預設運轉率兩者之間的數值大小關係，對上述設定溫度值進行提升、維持或降低的其中一種數值調整。

其中，當上述實際運轉率大於上述預設運轉率，上述節能控制模組自動提升上述設定溫度值形成一升溫數值，並再以上述升溫數值與感測溫度值進行比較，重新計算出風速輸出指令、閥體輸出指令以及實際運轉率。

此外，當上述實際運轉率小於上述預設運轉率，上述節能控制模組判斷上述設定溫度值與溫度低限值的數值大小關係，再對上述設定溫度值進行維持或降低的其中一種數值調整。

若上述設定溫度值大於溫度低限值，上述節能控制模組自動降低上述設定溫度值形成一降溫數值，並再以上述降溫數值與感測溫度值進行比較，重新計算出風速輸出指令、閥體輸出指令以及實際運轉率。

若上述設定溫度值小於溫度低限值，上述節能控制模組維持上述設定溫度值，並以上述設定溫度值與感測溫度值再次進行比較，重新計算出風速輸出指令、閥體輸出指令以及實際運轉率。

於一較佳實施例中，上述節能控制模組持續地感測一啟動時間內感測溫度值與運轉率的各個數值，並計算產生出一平均感測溫度與一平均運轉 率，再由上述節能控制模組判斷上述預設運轉率所產生的上述平均感測溫度與上述預設溫度值兩者之間的數值大小關係。

於一可行實施例中，當上述平均感測溫度大於上述設定溫度值，上述節能控制模組產生一提示訊息顯示上述預設運轉率過低。於另一可行實施例中，當上述平均感測溫度小於上述設定溫度值，上述節能控制模組判斷上述平均運轉率與上述預設運轉率兩者之間的數值大小關係；其中，當上述平均運轉率大於上述預設運轉率，上述節能控制模組產生一異常訊息提醒控制狀態錯誤。

本發明的特點在於：藉由管理者在小型送風機上設定一控制閥體啟閉時間的預設運轉率以及一室內舒適溫度的預設溫度數值，令小型送風機每隔一段時間自行檢視實際運轉率與預設運轉率之間的數值比較狀態，若是實際運轉率超過預設運轉率，即代表目前預設溫度數值的控制狀態下，無法達到管理者的節能目標，小型送風機將會對預設溫度數值自動的調整控制，讓實際運轉率能夠達到預設運轉率。

此外，在舒適度的考量上，除了有實際的空間溫度，風速也是對於體感溫度是否舒適的重要參考指標，因此，本發明實際運轉率乃是採用持續的溫度感測與動態的風速調整進行運算，藉以讓溫度控制在能夠滿足節能要求的情況下，維持讓使用者感受到較舒適的體感溫度。

再者，在實際的室內環境中，即使在同一個場合下，溫度負載仍會是一個動態變數(如空間人數、外界溫度等影響)，因此，即使預設運轉率在設定條件不變的強況下，小型送風機仍會依據溫度感測器所檢測到空調負載的不同變化，自行以節能目標為前提來達到最舒適的室內溫度設定。

1‧‧‧室內空間

2‧‧‧溫度感測器

3‧‧‧小型送風機

4‧‧‧節能控制模組

40‧‧‧微處理器

5‧‧‧風扇

6‧‧‧閥體

圖1為本發明小型送風機安裝於室內空間配合溫度感測器使用的示意圖；圖2為本發明小型送風機內部控制數值傳輸的示意圖；圖3為本發明控制方法的操作流程圖；以及圖4為本發明控制方法的步驟圖。

茲為便於更進一步對本發明之構造、使用及其特徵有更深一層明確、詳實的認識與瞭解，爰舉出較佳實施例，配合圖式詳細說明如下： 請參照圖1所示，本發明主要是在一室內空間1安裝至少一配合一溫度感測器2使用的小型送風機3，上述小型送風機3設有一節能控制模組4、一風扇5以及一閥體6，其中，上述節能控制模組4電性連接於上述溫度感測器2、風扇5以及閥體6三者之間，並可由上述溫度感測器2取得一感測溫度值(Tsens)，且可產生一風速輸出指令(Fspd)以及一閥體輸出指令(Vout)分別傳輸至上述風扇5與閥體6。

請參閱圖2所示，上述節能控制模組4內部具有一微處理器40，上述微處理器40可讓管理者設定一預設運轉率(OpRset)以及一預設溫度數值，上述預設溫度數值包含一溫度低限值(TsetL)以及一設定溫度值(Tset)。

其中，上述預設運轉率作為是否達到節能目標的參考，微處理器40將依此一設定值來做為智慧型的溫度調控；上述設定溫度值作為溫度控制的標的，其數值與感測溫度值的差值將會直接影響上述閥體輸出指令及風速輸出指令的結果；而上述溫度低限值為自動調節設定溫度時的低限，可因應不同場 合所需舒適度不同而自行調整到的最低溫度，一般主要是輸入該場所最舒適的溫度點。

此外，上述微處理器40在接收上述感測溫度值後，將把上述設定溫度值以及與感測溫度值兩者進行比較，並且運算取得此一溫差狀態下對應的上述風速輸出指令以及閥體輸出指令，上述風速輸出指令將傳輸至上述風扇5，而上述閥體輸出指令將傳輸至上述閥體6，最後，上述微處理器40將會在一設定時間內參考上述閥體輸出指令與風速輸出指令去計算取得一實際運轉率。

於一較佳實施例中，上述預設時間為15分鐘，因此，每15分鐘的間隔時間都會重新計算出當下的實際運轉率，且上述實際運轉率的運算過程中，將會同時考慮由上述管理者設定不同規格的閥體6與風扇5的能耗比(Erat)，使上述微處理器40能夠更加精確的運轉出上述實際運轉率，藉以讓管理者在進行資料分析時，能夠比較出複數不同位置的小型送風機3之間的能耗差異。

上述能耗比並非實際的物理量，而是參照上述閥體6開啟時帶給冰水系統的能耗比值，該能耗比值與上述風扇5開啟時的另一能耗比值合併運算為上述實際運轉率，因此，不會產生因上述閥體6未開啟，但在送風狀態下的風扇5能耗未被計算的問題。

如圖2所示，上述微處理器40另可在開機時間內將所有接收到的各時段感測溫度值進行運算，並取得一平均感測溫度(Tavg)供管理者進行資料分析使用。除此之外，上述微處理器40亦會在開機時間內將所有接收到的各時段實際運轉率進行運算，並取得一平均運轉率(OpRavg)同樣供管理者進行後續的資料分析使用。

請參閱圖3及圖4所示，首先，管理者能夠事先在上述節能控制模組4中設定控制上述風扇5與閥體6運作時間的上述預設運轉率以及節能用的上述溫度低限值，後續當使用者要使用中央空調設備時，只須針對上述設定溫度值進行設定，並透過上述節能控制模組4來啟動上述小型送風機3。

當上述小型送風機3受到啟動後，上述節能控制模組4將會透過上述溫度感測器2取得上述室內空間1目前的一感測溫度值，並對上述感測溫度值與設定溫度值之間的溫度數值進行比較後，計算出對應該溫度差所需的一風速輸出指令以及一閥體輸出指令，並將上述風速輸出指令傳輸至上述風扇5，另把上述閥體輸出指令傳輸至上述閥體6。

上述風扇5與閥體6分別依據上述風速輸出指令以及閥體輸出指令進行運轉，並且在經過15分鐘的設定時間後，上述節能控制模組4將會計算出上述風扇5與閥體6在這15分鐘的實際運轉率；然而，此一設定時間僅為方便舉例說明之用，並非加以限制，亦即上述設定時間亦可設定為較短的10分鐘或是較長的30分鐘。

再來，上述節能控制模組4判斷上述實際運轉率與預設運轉率兩者之間的數值大小關係，並將對上述設定溫度值進行提升、維持或降低的其中一種數值調整，藉以達到智慧型自動調整溫度的功效。

如圖3所示，當在上述實際運轉率大於上述預設運轉率的情況下，上述節能控制模組4自動提升上述設定溫度值形成一升溫數值，並再重新以上述升溫數值與目前的感測溫度值進行比較，並重新計算出一不同於初始狀態下的風速輸出指令、閥體輸出指令以及實際運轉率。

然而，當在上述實際運轉率小於上述預設運轉率的情況下，上述節能控制模組4將會進一步判斷上述設定溫度值與溫度低限值的數值大小關係，再對上述設定溫度值進行維持或降低的其中一種數值調整。

於一可行實施例中，若上述設定溫度值在大於溫度低限值的情況下，上述節能控制模組4會自動降低上述設定溫度值形成一降溫數值，並再重新以上述降溫數值與目前的感測溫度值進行比較，重新計算出一不同於初始狀態下的風速輸出指令、閥體輸出指令以及實際運轉率。

於另一實施例中，若上述設定溫度值在小於溫度低限值的情況下，上述節能控制模組4維持上述設定溫度值，並重新以上述設定溫度值與目前的感測溫度值再次進行比較，重新計算出一不同於初始狀態下的風速輸出指令、閥體輸出指令以及實際運轉率。

再者，為了讓管理者能夠了解上述室內空間1的空調狀態，上述節能控制模組4除了會自動進行上述設定溫度值的調整之外，另將持續地感測啟動時間內每個不同時段的感測溫度值與實際運轉率，用以計算產生一平均感測溫度與一平均運轉率，再由上述節能控制模組4判斷上述預設運轉率所產生的上述平均感測溫度與上述預設溫度值兩者之間的數值大小關係。

如圖所示，當在上述平均感測溫度大於上述設定溫度值的情況下，上述節能控制模組4將產生一提示訊息顯示上述預設運轉率過低，上述小型送風機3無法在此一過低的預設運轉率下，讓使用者在上述室內空間1感受舒適。

反之，當在上述平均感測溫度小於上述設定溫度值的請況下，上述節能控制模組4判斷上述平均運轉率與上述預設運轉率兩者之間的數值大小關係。

若是上述平均運轉率小於上述預設運轉率，則表示上述小型送風機3的使用狀態正常，但若是上述平均運轉率大於上述預設運轉率，上述節能控制模組4將產生一異常訊息，用以提醒管理者出現控制狀態錯誤。

以上所舉實施例僅用為降低溫度的製冷狀況，然而，只要將前述溫度低限值改為溫度上限值，且數值關係的控制邏輯作相對應的調整，本發明方法亦可套用至提升溫度的加熱狀況，因此，熟悉此一行業技藝人士依本發明申請專利範圍及創作說明所作之各種簡易變形與修飾，均仍應含括於本發明的保護範圍。

Claims (10)

1. 一種小型送風機溫度調節的控制方法，上述小型送風機配合一溫度感測器來取得室內溫度，並設有一節能控制模組來操作內部一風扇以及一閥體的運作狀態，上述控制方法包含：由上述節能控制模組設定一控制上述風扇與閥體運作時間的預設運轉率以及一預設溫度數值，上述預設溫度數值包含一溫度低限值以及一設定溫度值；上述節能控制模組透過上述溫度感測器取得一室內空間的一感測溫度值，並持續將上述感測溫度值與設定溫度值進行比較後，產生出一風速輸出指令以及一閥體輸出指令；上述風扇與閥體分別依據上述風速輸出指令以及閥體輸出指令進行運轉，且上述節能控制模組計算出上述風扇與閥體在一設定時間內的一實際運轉率；上述節能控制模組判斷上述實際運轉率與預設運轉率兩者之間的數值大小關係，對上述設定溫度值進行提升、維持或降低的其中一種數值調整。
2. 如申請專利範圍第1項所述小型送風機溫度調節的控制方法，其中，當上述實際運轉率大於上述預設運轉率，上述節能控制模組自動提升上述設定溫度值形成一升溫數值，並再以上述升溫數值與感測溫度值進行比較，重新計算出風速輸出指令、閥體輸出指令以及實際運轉率。
3. 如申請專利範圍第1項所述小型送風機溫度調節的控制方法，其中，當上述實際運轉率小於上述預設運轉率，上述節能控制模組判斷上述設定溫度值與溫度低限值的數值大小關係，再對上述設定溫度值進行維持或降低的其中一種數值調整。
4. 如申請專利範圍第3項所述小型送風機溫度調節的控制方法，其中，若上述設定溫度值大於溫度低限值，上述節能控制模組自動降低上述設定溫度值形成一降溫數值，並再以上述降溫數值與感測溫度值進行比較，重新計算出風速輸出指令、閥體輸出指令以及實際運轉率。
5. 如申請專利範圍第3項所述小型送風機溫度調節的控制方法，其中，若上述設定溫度值小於溫度低限值，上述節能控制模組維持上述設定溫度值，並以上述設定溫度值與感測溫度值再次進行比較，重新計算出風速輸出指令、閥體輸出指令以及實際運轉率。
6. 如申請專利範圍第1項所述小型送風機溫度調節的控制方法，其中，上述節能控制模組持續地感測一啟動時間內的感測溫度值與運轉率的各個數值，並計算產生出一平均感測溫度與一平均運轉率。
7. 如申請專利範圍第6項所述小型送風機溫度調節的控制方法，其中，上述節能控制模組判斷由上述預設運轉率所產生的上述平均感測溫度與上述預設溫度值兩者之間的數值大小關係。
8. 如申請專利範圍第7項所述小型送風機溫度調節的控制方法，其中，當上述平均感測溫度大於上述設定溫度值，上述節能控制模組產生一提示訊息顯示上述預設運轉率過低。
9. 如申請專利範圍第7項所述小型送風機溫度調節的控制方法，其中，當上述平均感測溫度小於上述設定溫度值，上述節能控制模組判斷上述平均運轉率與上述預設運轉率兩者之間的數值大小關係。
10. 如申請專利範圍第9項所述小型送風機溫度調節的控制方法，其中，當上述平均運轉率大於上述預設運轉率，上述節能控制模組產生一異常訊息提醒控制狀態錯誤。