第二章 國內外之 HEMS 發展現況分析
第三節 日本目前 HEMS 之發展現況分析
機構－NEDO（New Energy and Industry Technology Development Organization），
以推進石油替代能源政策體制的實施，且確保核能開發安全、後端處理、宣傳對 策及核能發電廠址之考量。
因此日本之能源政策於住商部門以節約能源之措施為主，如推動高效率熱水 器的配給、降低備用電力消耗、高效率照明設備的技術研發與擴散、推動 HEMS
（Home Energy Management System）等。其中 HEMS 技術發展對於各設備開發 應用以及系統的整合推動、執行等方面有莫大的貢獻。
日本對於 2010 年度將達到實際 CO2減量 3%，也訂出了針對許多產業方向 的減量方針，如下表 2-1 所示。其中，能源管理方面，以 BEMS 和 HEMS 的推 廣普及為主力方向。
表 2-1 CO2減量政策的指導方針
（資料來源：日本 KIKO NETWORK）
在家庭部分的省能，在 HEMS 的導入日本政府估計到 2040 年將達到減量 43%的目標。如下表 2-2 所示。而其中家庭省能設備的內容也大致分類如下表 2-3 所示。
表 2-2 2040 年家庭省能 CO2減量目標
（資料來源：日本 KIKO NETWORK）
表 2-3 家庭省能設備一覽表
（資料來源：日本 KIKO NETWORK）
日本「無所不在的網路社會與環境發展協會」（ユビキタスネット社会の進 展と環境に関する調査研究会），也提出了將網路社會導入各產業，以 CO2排放 減量，也將各種相關產業整合以期達到京都議定書目標，其中在能源利用效率的 改善項目中，家庭部分即是將 HEMS 系統導入。並且以以下三點為目標：
壹. 環境與經濟的相並進行
貳. 環境與生活便利性的向上提升
參. 無義識的居住省能環境政策及實現可能
圖 2-12 無所不在的網路社會對 CO2減量的執行目標
（資料來源：日本無所不在的網路社會與環境發展協會）
此協會也已在網路架構上規劃出 HEMS 系統的基本系統流程圖，如下圖 2-13 所示。
圖 2-13 HEMS 系統架構於無所不在的網路上架構圖
（資料來源：日本無所不在的網路社會與環境發展協會）
圖 2.14 積水房屋株式会社提出的 HEMS 基本架構
（資料來源：日本積水房屋株式会社）
在日本通產省 NEDO（New Energy and Industry Technology Development Organization）所進行的研究是在日本政府的資助下進行，其主要目的為減少日
參. 機器改良、維修、製造事業：
一、設計的更新及創新
二、設備、硬體與軟體的購入、製造、改良及修繕 三、工事(設備系統的導入、架設及撤離)
四、資料的收集及分析
在 NEDO 的帶領下，HEMS 的發展也在許多廠商的加入下有了許多新的創 新發展，如下圖 2-15 所示，為研究廠商的進度表。
圖 2-15 多家廠商參與 NEDO 之研究進度表
（資料來源：日本通產省 NEDO）
在 NEDO 的補助研究方案主導下，各家廠商將發展的設備以及技術導入一 般民間住宅，並進行研究、資料收集並加以改良，再訂定各種未來發展方案，以 此方式進行 HEMS 的導入以及技術最佳化改良。因此也帶動了一般民眾對於 HEMS 的了解以及製造廠商對於設備、系統以及應用軟體方面更向上進步。以下 為各家廠商提出的研究方案以及成果。以玆參考。
壹. EL Quest(EL-Quest Company Incorporated)：
此機構為關西電力株式會社、松下產業機器株式會社以及株式会社日立製作 所三家公司合作成立的研究機構，結合三家廠商的專長進行 HEMS 系統的研究 與導入，並且於關西地區 300 戶的住宅進行全尺度的 HEMS 導入建構與資料取 得分析。其目的為：
一、HEMS 活用於家電系統、電力監控系統的實驗性印證
二、系統導入對於 CO2排放量降低的評估，以及如何持續工作的實施對策 三、家庭內狀態監控的系統印證
四、整體性的調查與分析
EL Quest 導入關西三百家住宅的 HEMS 系統設備如下表 2-4 所示。
表 2-4 EL Quest 導入 HEMS 系統設備表
（資料來源：日本 EL Quest）
並在研究期間持續加入改良以及擴大機能，如下表 2-5 所示
圖 2-16 EL Quest 株式會社建構之 HEMS 系統圖
（資料來源：日本通產省 NEDO）
圖 2-17 EL Quest 針對 HEMS 資料管理系統建構系統，透過既有網路、電力線以 及 PHS 等通訊方式來進行 HEMS 資料傳輸
（資料來源：日本 EL Quest）
在經過了 EL Quest 的導入之後，對於能源使用的資料以及 CO2排放降低的 效果，是非常顯著的，最初 EL Quest 在開始研究計畫前初估的 CO2排放量降低
為 10%，而其成果經過統計之後總平均其降低量為 8.7%，接近理想值，為成功 的 HEMS 導入節能措施。
圖 2-18 CO2排放減量率分布圖
（資料來源：日本通產省 NEDO）
圖 2-19 CO2排放減量實積
（資料來源：日本通產省 NEDO）
圖 2-20 HEMS 系統逐月系統省能比例趨勢圖
（資料來源：日本通產省 NEDO）
EL Quest 除了針對電力能源的監控、CO2排放的減量努力外，此外也針對電 器用品的使用情形，例如，電力傳輸的品質、產品的使用便利性、產品的使用年 限、系統導入的難易度、系統的回收年限與金額制定接受度以及居住者的舒適程 度與接受度等與生活密切相關的資料，皆有全面性的調查以及針對各細項進行改 良，並在後續繼續改進，並持續調查，以期將 HEMS 全面推廣並實用化、及生 活化。如下圖 2-21 所示，為人性化的操作介面，並計算建議使用時程，以達最 省能最有之能源使用情形。
圖 2-21 松下電器發展人性化操控介面
（資料來源：日本松下電器）
貳. 日本積水房屋株式会社：
日本積水房屋株式会社針對家庭住戶的使用時程、以及人員使用不在連動裝 置以及居住者在無義識下的 PMV 舒適度控制，來進行對於空調以及照明的最佳 化控制來達到 HEMS 系統的節能措施。其工作項目包括：
一、廣島縣 100 戶住家導入 HEMS 系統來進行人感啟停控制的功能以及效能的 正確性、精確性、安全性及舒適調查。
二、透過專業配線，將電力線與傳輸線合一，並討論其實用性與安全性的調查。
三、HEMS 系統導入的實用性、舒適性以及其附加價值之調查
圖 2-22 日本積水房屋株式会社建構之 HEMS 基本架構圖
（資料來源：日本積水房屋株式会社）
圖 2.23 積水房屋株式会社對於實驗住戶進行用電情形調查趨勢圖
（資料來源：日本積水房屋株式会社）
透過用電情形趨勢圖，可發現照明以及冷暖房是為家庭用電最容易下手進行
節能措施的部份。於是日本積水房屋株式会社提出了人感控制系統（人員感應啟 停控制），以及透過在室內人員不察覺的狀況下，減少冷暖房的使用，但是仍保 持室內舒適度，仍使使用人員感到舒適。如下圖 2-24、2-25 所示。
圖 2-24 積水房屋株式会社之 HEMS 對暖房進行不在控制的控制示意圖
（資料來源：日本積水房屋株式会社）
圖 2-25 積水房屋株式会社之 HEMS 進行住戶實驗暖房不在控制省能趨勢圖
（資料來源：日本積水房屋株式会社）
圖 2-26 積水房屋株式会社之 HEMS 機器構成圖
（資料來源：日本通產省 NEDO）
日本積水房屋株式会社之 HEMS 系統的實驗結果，暖房約可節約 1.7%的能 源，而冷房可節省 5.6%的能源使用。如下圖 2-27 所示。
圖 2-27 積水房屋株式会社之省能比較圖
（資料來源：日本通產省 NEDO）
參. 三菱電機株式会社：
三菱電機在關東地區，對 40 棟住宅進行 HEMS 矽統導入的測試與比較實 驗，將其中 20 棟家庭建築物建構 HEMS 系統，是為實驗組。而其他 20 棟未增 設 HEMS 系統的家庭是為比較組，進行 HEMS 系統省能比較實驗。而三菱電機 進行的 HEMS 系統控制包括了：
一、一般家庭的空調與照明系統等用電設備的自動控制與自動省能試驗 二、電力與瓦斯的監控以及使用量與使用金額監控
三、透過 VPN(Virtual Private Network)遠端監控系統進行遠端監控、資料回報系 統控制
四、NYP(Network Time Protocol)系統提供家庭以及 HEMS 系統各區域之外氣條 件以及氣象資料等生活相關資訊
其系統架構圖如下圖 2-28 所示。
圖 2-28 三菱電機建構之 HEMS 系統架構圖
（資料來源：日本三菱電機株式会社）
三菱電機進行的空調自動控制，是以人感舒適度與外氣溫度比較的最適化運 轉來進行自動控制（溫度與風量的自動控制）包括下列各項：
一、室內快感舒適度的維持控制
二、人員使用在不在自動控制(減少人員不在房間時的耗能損失) 三、配合外氣溫度，自動控制室內的溫度與風量、風速設定 四、暖房最佳控制化
其空調自動控制的省能成果，冷房可達到 13%，暖房省能更可高達 35%。
表 2-6 三菱電機 HEMS 空調自動控制系統導入省能比較表
（資料來源：日本三菱電機株式会社）
圖 2-29 2002、2003 年度三菱電機 HEMS 空調自動控制系統導入省能趨勢圖
（資料來源：日本三菱電機株式会社）
而在照明設備自動點燈、自動熄燈控制下，也有不錯的省能成果，如下表 2-7 所示。
表 2-7 照明自動開關控制省能比較表
（資料來源：日本三菱電機株式会社）
除了空調與照明的自動控制節能措施以外，三菱電機對於電熱水器以及瓦斯 的使用也進行了節能控制以及設備的效能提升。電熱器的效能提升與有控制達到 的省能效果如下表 2-8 所示。
表 2-8 電熱水器效能提昇及節能措施實施省能比較表
（資料來源：日本三菱電機株式会社）
表 2-9 節能措施導入之後電熱水器省能趨勢圖
（資料來源：日本三菱電機株式会社）
三菱電機的 HEMS 系統在經過了實驗印證之後，也提出了整體能源節約效 比例，在自動控制以及情報資訊提供協助之下，HEMS 系統的導入將可謂一般家 庭帶來 4%~6%的省能效益。也可將家庭控制數位化、便利化，提供更舒適的數
位省能家庭。
表 2-10 三菱電機 HEMS 系統整體節約能源比較圖
（資料來源：日本通產省 NEDO）
未來三菱將朝，家電的自動控制系統、情報資訊的提供以及技術的開發(電 力與資料的低功率高品質傳輸、省能報表的自動產生等方面)發展。
未來三菱將朝，家電的自動控制系統、情報資訊的提供以及技術的開發(電 力與資料的低功率高品質傳輸、省能報表的自動產生等方面)發展。