HEMS人機介面國產化與省能策略實驗分析
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(3) HEMS 人機介面國產化與省能策 略實驗分析. 成果報告. 內政部建築研究所研究報告 中華民國九十八年十二月.
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(5) HEMS 人機介面國產化與省能策 略實驗分析. 成果報告. 執 行 方 式：■補助研究 □協同研究 □自行研究 執 行 單 位：中華民國建築學會 研 究 主 持 人：楊冠雄 共 同 主 持 人： 研 究 員： 研 究 助 理：洪鑫英、葉琮勤、莊淯鈞、唐士傑. 內政部建築研究所研究報告 中華民國九十八年十二月.
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(7) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 目次. 目次 目 次 ..........................................................................................................I 表 次 ....................................................................................................... III 圖 次 ....................................................................................................... III 第一章. 緒 論 ........................................................................................ 1. 第 一 節 計 畫 緣 起 及 國 內 外 文 獻 分 析 .................................................... 1 第 二 節 計 畫 目 標 及 內 容 ....................................................................... 3 第 三 節 研 究 方 法 及 進 度 說 明 ............................................................... 6 第二章. HEMS 調 控 空 調 設 備 之 本 土 化 與 應 用 分 析 ............................ 10. 第 一 節 空 調 設 備 通 訊 協 定 控 制 介 面 之 建 置 ....................................... 10 第 二 節 空 調 設 備 基 本 運 轉 功 能 測 試 .................................................. 12 第三章. HEMS 調 控 照 明 設 備 之 本 土 化 與 應 用 分 析 ............................ 13. 第 一 節 高 效 率 LED 室 內 照 明 燈 具 配 光 曲 線 量 測 .............................. 13 第 二 節 LED 室 內 照 明 燈 具 之 電 腦 模 擬 分 析 ....................................... 13 第 三 節 LED 照 明 控 制 系 統 異 動 ......................................................... 18 第四章. HEMS 系 統 整 合 與 人 機 介 面 之 應 用 ....................................... 23. 第 一 節 HEMS 系 統 硬 體 設 備 配 置 ...................................................... 23 第 二 節 HEMS 系 統 軟 體 頁 面 撰 寫 ...................................................... 24 第五章. 台 灣 濕 熱 型 氣 候 下 HEMS 智 慧 型 運 轉 策 略 之 建 立 與 應 用 .... 27. 第 一 節 智 慧 型 空 調 運 轉 策 略 之 建 立 .................................................. 27 第 二 節 智 慧 型 燈 控 運 轉 策 略 之 建 立 .................................................. 36 第六章. HEMS 系 統 之 全 尺 度 實 驗 及 效 益 分 析 ................................... 39. 第 一 節 中 山 大 學 之 全 尺 度 實 驗 .......................................................... 39 第 二 節 HEMS 系 統 成 本 效 益 分 析 ...................................................... 61 I.
(8) 目次. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 第 三 節 LIVING3.0 智 慧 化 居 住 空 間 展 示 中 心 之 全 尺 度 實 驗 .............. 64 第七章. 先 進 之 AMI 運 轉 策 略 之 建 構 與 先 期 研 究 分 析 ...................... 71. 第 一 節 先 進 讀 表 基 礎 系 統 (A DVANCED M ETERING I NFRASTRUCTURE ， AMI)簡 介 ............................................................................................ 71 第 二 節 需 量 控 制 策 略 ........................................................................ 72 第 三 節 再 生 能 源 買 賣 電 服 務 機 制 ...................................................... 74 第八章. 結 論 與 建 議 ........................................................................... 76. 第 一 節 結 論 ....................................................................................... 76 第 二 節 建 議 ....................................................................................... 78 參 考 文 獻 ................................................................................................ 79 附 錄 一 ................................................................................................... 80 附 錄 二 ................................................................................................... 89 附 件 三 ................................................................................................... 98 附 錄 四 ................................................................................................. 107. II.
(9) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 表次. 表次 表 1 設 定 溫 度 及 風 速 最 佳 化 之 狀 態 ....................................................... 34 表 2 PMV 熱 舒 適 運 轉 模 式 建 立 之 規 劃 設 計 ........................................... 39 表 3 依 負 載 量 調 配 空 調 機 負 載 控 制 之 規 劃 設 計 ..................................... 39 表 4 智 慧 型 人 感 區 劃 控 制 之 規 劃 設 計 ................................................... 39 表 5 HEMS 系 統 建 置 設 備 費 用 表 （ 1） .................................................. 61 表 6 HEMS 系 統 建 置 設 備 費 用 表 （ 2） .................................................. 61. III.
(10) 圖次. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖次 圖 1 EL Quest 株 式 會 社 建 構 之 HEMS 系 統 圖 ......................................... 1 圖 2 日 本 積 水 房 屋 株 式 会 社 建 構 之 HEMS 基 本 架 構 圖 ........................... 2 圖 3 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 ............. 2 圖 4 本 計 劃 HEMS 系 統 實 驗 印 證 流 程 圖 ................................................. 3 圖 5 HEMS 系 統 國 產 化 與 省 能 策 略 之 建 立 架 構 圖 ................................... 5 圖 6 東元一般窗型冷氣於台灣為極為普遍之機種，具極大之市場占有 率。選 定 作 為 本 研 究 之 主 要 實 驗 對 象。同 時，其 變 頻 冷 氣 MA63VC1 具 備 通 訊 協 定 機 種，亦 考 量 選 定 作 為 本 案 HEMS 控 制 之 實 驗 空 調 設 備 之 一 。 .......................................................................................... 7 圖 7 本 案 HEMS 控 制 設 備 照 明 系 統 架 構 圖 ............................................. 8 圖 8 本 案 HEMS 系 統 整 合 架 構 圖 ............................................................ 8 圖 9 空 調 改 裝 圖 （ 1） ........................................................................... 10 圖 10. 空 調 改 裝 圖 （ 2） ..................................................................... 11. 圖 11. 空 調 改 裝 圖 （ 3） ..................................................................... 11. 圖 12. 空 調 改 裝 圖 （ 4） ..................................................................... 12. 圖 13. 空 調 系 統 控 制 功 能 頁 面 ............................................................ 12. 圖 14. DIALux 軟 體 之 操 作 頁 面 .......................................................... 14. 圖 15. 可 依 實 際 情 況 輸 入 所 需 之 地 板 面 積 及 燈 具 種 類 ....................... 15. 圖 16. 可 依 實 際 情 況 排 列 所 需 之 燈 具 位 置 .......................................... 15. 圖 17. 照 明 燈 具 配 置 圖 ....................................................................... 16. 圖 18. 室 內 家 具 位 置 圖 ....................................................................... 17. 圖 19. 所 建 構 之 實 際 空 間 立 體 圖 ......................................................... 17. 圖 20. 室 內 工 作 面 之 平 均 照 度 分 布 圖 ................................................. 18. 圖 21. 照 明 燈 具 配 置 圖 ....................................................................... 19. IV.
(11) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖次. 圖 22. 室 內 家 具 位 置 圖 ....................................................................... 19. 圖 23. 所 建 構 之 實 際 空 間 立 體 圖 ......................................................... 19. 圖 24. 室 內 工 作 面 之 平 均 照 度 分 布 圖 ................................................. 20. 圖 25. 新 裝 設 之 電 力 盤 面 .................................................................... 20. 圖 26. 新 裝 設 之 DDC 控 制 盤 .............................................................. 21. 圖 27. 新 裝 設 之 LED 燈 具 .................................................................. 21. 圖 28. 新 裝 設 之 紅 外 線 感 知 器 ............................................................ 22. 圖 29. 新 裝 設 之 照 度 感 知 器 ................................................................ 22. 圖 30. 照 明 系 統 架 構 圖 ....................................................................... 23. 圖 31. 空 調 系 統 架 構 圖 ....................................................................... 24. 圖 32 空調系統控制頁面，具備有空調室內機狀態監看、啟停控制等 功 能 ................................................................................................ 25 圖 33. 時 序 控 制 頁 面 ， 設 定 監 控 設 備 之 啟 停 時 間 ............................... 26. 圖 34. 歷 史 資 料 查 詢 頁 面 ， 可 查 詢 室 內 溫 度 等 歷 史 資 料 .................... 26. 圖 35. PMV 指 標 之 冷 暖 等 級 ............................................................... 27. 圖 36. 影 響 PMV 之 六 大 參 數 .............................................................. 28. 圖 37. PMV 及 PPD 之 關 係 圖 .............................................................. 28. 圖 38. 空 調 情 境 模 式 系 統 架 構 圖 ......................................................... 35. 圖 39. RFID 人 感 控 制 情 境 模 式 流 程 圖 ............................................... 35. 圖 40. 休 眠 情 境 電 腦 模 擬 圖 ................................................................ 36. 圖 41. 照 明 區 劃 控 制 示 意 圖 ................................................................ 37. 圖 42. 區 劃 照 明 控 制 之 流 程 圖 ............................................................ 38. 圖 43. 最 舒 適 狀 態 與 最 省 能 狀 態 用 電 需 量 比 較 .................................. 40. 圖 44. 最 舒 適 狀 態 與 最 省 能 狀 態 用 電 度 數 比 較 .................................. 41. 圖 45. 最 舒 適 狀 態 單 週 用 電 需 量 ......................................................... 41 V.
(12) 圖次. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖 46. 最 省 能 狀 態 單 週 用 電 需 量 ......................................................... 42. 圖 47. 最 舒 適 狀 態 與 最 省 能 狀 態 單 週 用 電 度 數 比 較 ........................... 42. 圖 48. 依 人 數 調 配 空 調 機 負 載 控 制 之 耗 電 量 ...................................... 43. 圖 49. 依 人 數 調 配 空 調 機 負 載 控 制 之 單 週 耗 電 量 ............................... 43. 圖 50. 使 用 控 制 策 略 與 不 使 用 控 制 策 略 之 單 週 用 電 度 數 比 較 ............ 44. 圖 51. 外 氣 溫 度 由 30 度 上 升 至 32 度 之 空 調 耗 電 量 ........................... 44. 圖 52. 外 氣 溫 度 由 30 度 下 降 至 28 度 之 空 調 耗 電 量 ........................... 45. 圖 53. 依 溫 度 高 低 調 配 空 調 機 負 載 控 制 單 週 耗 電 量 ........................... 45. 圖 54. 使 用 控 制 策 略 與 不 使 用 控 制 策 略 之 單 週 用 電 度 數 比 較 ............ 46. 圖 55. LED 燈 具 及 T5 燈 具 之 耗 電 量 比 較 圖 ....................................... 46. 圖 56. LED 燈 具 及 T5 燈 具 之 單 週 耗 電 量 比 較 圖 ................................ 47. 圖 57. 燈 具 休 眠 運 轉 模 式 電 腦 模 擬 圖 ................................................. 48. 圖 58. 燈 具 休 眠 運 轉 模 式 照 度 分 布 圖 ................................................. 48. 圖 59. 燈 具 休 眠 運 轉 模 式 前 後 耗 電 量 比 較 圖 ...................................... 49. 圖 60. LED 燈 具 及 T5 燈 具 休 眠 運 轉 模 式 之 耗 電 量 比 較 圖 ................. 49. 圖 61. 電 視 區 區 劃 控 制 電 腦 模 擬 圖 ..................................................... 50. 圖 62. 電 視 區 區 劃 控 制 照 度 分 布 圖 ..................................................... 51. 圖 63. 電 視 區 區 劃 控 制 前 後 耗 電 量 比 較 圖 .......................................... 51. 圖 64. 電 視 區 區 劃 控 制 前 後 單 週 耗 電 量 比 較 圖 .................................. 52. 圖 65. 閱 讀 區 區 劃 控 制 電 腦 模 擬 圖 ..................................................... 52. 圖 66. 閱 讀 區 區 劃 控 制 照 度 分 布 圖 ..................................................... 53. 圖 67. 閱 讀 區 區 劃 控 制 前 後 耗 電 量 比 較 圖 .......................................... 53. 圖 68. 閱 讀 區 區 劃 控 制 前 後 單 週 耗 電 量 比 較 圖 .................................. 54. 圖 69. 其 他 用 途 區 區 劃 控 制 電 腦 模 擬 圖 ............................................. 54. 圖 70. 其 他 用 途 區 區 劃 控 制 照 度 分 布 圖 ............................................. 55 VI.
(13) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖次. 圖 71. 其 他 用 途 區 區 劃 控 制 前 後 耗 電 量 比 較 圖 .................................. 55. 圖 72. 其 他 用 途 區 區 劃 控 制 前 後 單 週 耗 電 量 比 較 圖 ........................... 56. 圖 73. 工 作 區 1 區 劃 控 制 電 腦 模 擬 圖 ................................................. 56. 圖 74. 工 作 區 1 區 劃 控 制 照 度 分 布 圖 ................................................. 57. 圖 75. 工 作 區 1 區 劃 控 制 前 後 單 週 耗 電 量 比 較 圖 ............................... 57. 圖 76. 工 作 區 2 區 劃 控 制 電 腦 模 擬 圖 ................................................. 58. 圖 77. 工 作 區 2 區 劃 控 制 照 度 分 布 圖 ................................................. 58. 圖 78. 工 作 區 2 區 劃 控 制 前 後 單 週 耗 電 量 比 較 圖 ............................... 59. 圖 79. 走 道 區 區 劃 控 制 電 腦 模 擬 圖 ..................................................... 59. 圖 80. 走 道 區 區 劃 控 制 照 度 分 布 圖 ..................................................... 60. 圖 81. 走 道 區 區 劃 控 制 前 後 單 週 耗 電 量 比 較 圖 .................................. 60. 圖 82. 一 般 家 庭 空 調 單 月 用 電 度 數 ..................................................... 62. 圖 83. LED 燈 具 與 T8 燈 具 單 月 用 電 度 數 ........................................... 63. 圖 84. 智 慧 化 居 住 空 間 展 示 中 心 1 樓 平 面 圖 ...................................... 64. 圖 85. 智 慧 化 居 住 空 間 展 示 中 心 2 樓 平 面 圖 ...................................... 64. 圖 86. 東 元 MS63VC1 VRV 變 頻 式 空 調 機 實 際 照 片 ........................... 65. 圖 87. 2 樓 辦 公 室 空 間 空 調 機 實 際 安 裝 位 置 ....................................... 65. 圖 88. 紅 外 線 感 知 器 於 一 樓 展 示 空 間 安 裝 位 置 .................................. 66. 圖 89. 空 調 控 制 系 統 於 二 樓 展 示 空 間 安 裝 位 置 .................................. 66. 圖 90. 展 示 空 間 室 內 外 溫 度 分 佈 圖 ..................................................... 67. 圖 91. 本 團 隊 所 建 制 之 空 調 系 統 架 構 圖 ............................................. 67. 圖 92. 新 設 之 東 元 變 頻 冷 氣 機 ............................................................ 68. 圖 93. 新 設 之 數 位 電 錶 及 控 制 盤 ......................................................... 68. 圖 94. 新 設 之 紅 外 線 感 知 器 ................................................................ 68. 圖 95. 新 設 之 溫 度 及 二 氧 化 碳 感 知 器 ................................................. 69 VII.
(14) 圖次. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖 96. 新 設 之 觸 控 電 腦 ....................................................................... 69. 圖 97. 紅 外 線 人 感 空 調 控 制 系 統 之 控 制 流 程 圖 .................................. 70. 圖 98. 紅 外 線 人 感 空 調 控 制 系 統 之 監 控 頁 面 ...................................... 70. 圖 99. AMI 先 進 讀 錶 基 礎 系 統 之 統 架 構 圖 ......................................... 71. 圖 100. 預 測 明 天 溫 度 上 升 ， 空 調 負 荷 加 大 ， 電 力 尖 峰 負 載 之 吃 緊 。 72. 圖 101 社區資料中心透過媒體通知用戶明日用電吃緊，將有優惠電 價 方 案 ， 邀 集 有 興 趣 之 用 戶 參 加 。 ................................................ 72 圖 102. 社 區 資 料 中 心 ㄏ 透 過 網 路 設 定 參 加 之 用 戶 。 ........................ 73. 圖 103 用戶之空調照明等用電設備接受此智慧電表之通訊訊息，及 預 設 之 調 控 模 式 (HEMS)。 ............................................................. 73 圖 104 於 12:30 電 力 尖 峰 負 載 發 生，用 戶 端 之 空 調 機 自 動，升 高 室 內 設 定 溫 度 ， 進 入 送 風 模 式 或 間 歇 空 調 模 式 (HEMS)。 .................... 74 圖 105. 區 域 之 電 力 尖 峰 負 載 終 於 被 控 制 住 ， 危 機 暫 時 解 除 。 ......... 74. 圖 106. 國 外 太 陽 能 監 控 系 統 管 理 頁 面 .............................................. 75. VIII.
(15) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 緒論. 第一章 第一節. 緒論. 計畫緣起及國內外文獻分析. 台灣地區自產能源十分缺乏，百分之九十七以上仰賴國外進口，而於我國之 用電情形中，家庭及商業所消耗之電力約佔總用電百分之三十，為非工業生產中 最主要的耗能。於現階段省能方法中，有效使用能源管理系統已被國際能源署 IEA 視為最有效節能之方法。因此，國外先進國家如歐、美、日本等，無不大力 推廣發展建築能源管理系統相關之技術與設備。 隨著 ICT 產業及資通訊技術之進步，目前國內家電產品皆已朝向智慧化方向 進行，並具備微電子之控制能力，因此若能將節能策略導入其設備中，必能產生 龐大之節約能源效果。. 圖1 EL Quest 株式會社建構之 HEMS 系統圖 資料來源：EL Quest. 1.
(16) 緒論. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖2 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. 圖3 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. 本計畫之主旨將整合國產化空調及照明設備，進行智慧型調控，並於台灣本 土化氣候條件下，開發智慧型之運轉策略以進行 HEMS 系統之省能效益評估， 並經由全尺度實驗加以印證。 其中，主要之工作內容共分為五大項： 1. HEMS 調控空調設備之本土化與應用分析 2. HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析 3. HEMS 系統整合與人機介面之應用 2.
(17) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 緒論. 4. 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用 5. HEMS 系統之全尺度實驗印證及效益分析 本計劃上述五大工作項目將依下圖 4 之工作流程進行 HEMS 系統最佳化系 統分析. 圖4 本計劃 HEMS 系統實驗印證流程圖 預期經由本計畫之執行，將因導入國產化設備使 HEMS 技術軟硬體系統整 合建立一重要之里程碑，並對於大量之住宅類建築及社區進行智慧化及省能化之 改善工作邁出重要的一大步。並且提出適合台灣本土氣候下之家庭居住空間的省 能策略，形成深遠的影響，並成為呼應行政院科技顧問組 SRB 政策之最有力工 具之一。. 第二節. 計畫目標及內容. 本年度計畫與全程計畫目標說明： 全程計畫目標： 本全程計畫之目標為於本省之濕熱型氣候下建立 HEMS 之省能策略並進行 全尺度實驗印證，後續再進行推廣應用。 本計畫之重點有三： 1. 為盡量開發適用於目前已大量普遍使用之國產家電設備，以形成設備之本土 化，擴大推廣之效應。 3.
(18) 緒論. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 2. 為在本省濕熱型氣候下建立之 HEMS 省能策略，使工程應用上具體可行。 3. 進行全尺度實驗印證，以確認其省能效果與經濟效益評估。 第一期計畫目標及內容： 第一期計劃之主要工作內容為，分析我國、韓國以及日本目前的 HEMS 發 展現況，針對其應用技術以及推廣方式進行資料收集及研究。 並利用無線以及有線之技術分別進行居住化智慧空間的實驗印證，無線技術 的部份為美國 X-10 家庭智慧控制系統以及 ZigBee 無線通訊技術的應用。有線技 術的部份針對 BACnet、LonWorks 以及 Sensor-Based 的應用進行實驗。 第二期計畫目標及內容： 第二期計畫之主要工作內容為，選取目前已大量商用化之空調系統進行初步 與所建立之 HEMS 節能策略整合，以評估其可行性。因此所選取為國外 LG 之變 頻式空調機種，並獲得 5%~10%之節能效益。 於照明系統方面，則為將傳統之 T9 燈管置換為 T5 燈管，並配合發展出不 同之情境應用，而獲得 18%以上之節能效益。 總之，第二期計畫為著重於省能策略之建立並確認以其進行空調照明設備控 制之可行性，而獲得良好之成果。然而，由於當時我國之一般居家空調及照明設 備仍未能開發出可普遍化接受監控之系統，因此只能採用國外之先進國家設備。 最近，隨著我國建築物節約能源觀念之普及化，及如遠雄建設等大型民間建設業 開始有系統的導入 HEMS 且逐步獲得消費者之青睞與重視，而蔚為一股新的潮 流。因此導致國內家電大廠如東元公司等亦開始競相投入此一領域，使一般住家 之家電產品自動控制更為簡單易行，時機已逐漸成熟。 因此，第三期計畫進一步推進，將 HEMS 與國內空調及照明產品進行整合； 同時持續發展居住空間智慧型省能策略之建立並加以實驗印證。. 4.
(19) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 緒論. 本年度(第三期)計畫之主旨與目標： 第三期計畫主要將選取國內空調知名大廠之設備，如東元冷氣等，作為 HEMS 調控之主要載具，發展人機介面，以便使第一、二期計畫之成果可以在地 生根，以便對未來大量推廣應用建立重要基礎。 照明系統方面則挑選具創新性 LED 室內照明，透過全尺度實驗印證以分析 其優劣點，並對其性能進行數量化之應用評估。因此，本計畫之主要工作流程可 由下圖 5 所示：. 圖5 HEMS 系統國產化與省能策略之建立架構圖 第四期研究計畫目標： 第四期研究計畫將把第一、二、三年期計畫之成果加以推廣，並選取於台灣 北、中、南區域不同氣候型態下之典型案例進行安裝實測；再經由網際網路之 ICT 技術之連結，以進行較大區域型 HEMS 系統實際運轉資料庫之建立，同時進行 即時線上(Real time Online)之系統診斷(System Diagnostics)。本項工作之成功將具. 5.
(20) 緒論. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 體建立一廣用之 HEMS 資訊能源管理平台，將為落實 SRB 科技顧問會議之推廣 智慧居家空間政策奠定良好之基礎。. 第三節. 研究方法及進度說明. 本年度(第三期)計畫之主旨將整合國產之空調及照明設備，開發於台灣本土 化氣候條件下之智慧型運轉策略，並經由全尺度實驗加以印證。 其主要之工作內容共分為五大項： 1. HEMS 控制空調設備之本土化與應用分析 傳統之國內空調設備，如窗型或分離型冷氣機等，並無設置通訊介面，因此 皆自成一獨立系統而以遙控器進行簡單之啟停操作，無法操作具體之節能模式。 因此，即使有良好之智慧型運轉策略亦無法施行。 隨著國際先進國家，如歐美、日本等大型家電製造廠開始生產具通訊介面之 設備，才逐步打破此一僵局。HEMS 先期研究所控制之空調設備乃選取韓國及日 本產品為之，此僵局亟待進一步改善。本計畫之主要工作項目之一，即為選取國 內空調設備大廠如東元公司等產品，作為實驗平台進行 HEMS 之相關實驗。利 用國內電器產品品質良好且價位較為低廉之優勢，降低 HEMS 系統之建置費用， 並透過大幅應用國內之產品，刺激我國智慧家電產業之發展。尤其，這些大廠皆 具有龐大之國內銷售通路，因此後續具備廣大之應用潛力。. 6.
(21) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 緒論. 圖6 東元一般窗型冷氣於台灣為極為普遍之機種，具極大之市場占有率。選定 作為本研究之主要實驗對象。同時，其變頻冷氣 MA63VC1 具備通訊協定 機種，亦考量選定作為本案 HEMS 控制之實驗空調設備之一。 2. HEMS 控制照明設備之本土化與應用分析 LED 照明是新一代固態照明光源，具有節能、高效率、壽命長、綠色環保、 安全性高、無熱輻射等特點。但由於其演色性不如傳統螢光燈管與白熾燈泡，及 亮度過亮或散熱之問題，故鮮少人使用於室內空間。有鑑於此，本計畫將進一步 研究採用高效率之 LED 照明應用於家庭室內照明之可行性。並搭配其適用之運 轉策略，再經由全尺度實驗加以印證。 其具體之作法乃將傳統之燈具及先進之 LED 燈加以整合，並經由實際照度 及耗電量之量測以驗證最佳之組合方式，形成照度適當，演色性仍維持良好，而 具備最節約能源之 HEMS 複式(Hybrid)照明系統運轉策略。. 7.
(22) 緒論. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖7 本案 HEMS 控制設備照明系統架構圖 3. HEMS 系統整合與人機介面之應用 本項工作將上述第 1，2 項工作內容加以整合，以形成一個完全國產化之空 調及照明系統，再經由人性化之人機介面進行遠端遙控，並可執行智慧型運轉策 略，將使得 HEMS 系統之智慧性往前跨一大步。. 圖8 本案 HEMS 系統整合架構圖. 8.
(23) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 緒論. 4. 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用 依據台灣地區之氣候型態，可建立各種本土氣候條件下可行之 HEMS 節能 策略，包含： z. z. 隨外氣溫度調變之室內空調運轉模式 (AC Control) . 間歇空調(Intermittent AC)模式之建立. . 風扇輔助之空調運轉模式與 PMV 分析. . 隨著室內人員及負荷變動，調變送風溫度與風量之運轉模式. HEMS 系統照明控制策略應用(Lighting Control) . 人員改變工作狀態與照度需求之自動調變(Lighting On demand). . 隨環境改變之局部照明之應用(Task Lighting). . 配合時序控制器：可於預定的時間自動地對照明環境作模式切換， 或燈具的明滅控制，避免因忘記關燈而浪費電能。例如上班、下班、 午休時間之照明自動點滅。. 5. HEMS 系統之省能策略實驗印證及效益分析 上述策略將於高雄地區國立中山大學及/或實際家庭進行全尺度實驗，架設 上述之 HEMS 設備。進行長時間實驗並監控其節約能源情形，透過圖表化分析 加以印證各種運轉策略之節能效益，以作為後續全面推廣之重要參考依據。並建 立於我國本土氣候下以國產空調照明設備之居住空間 HEMS 系統最佳運轉策略。. 9.
(24) HEMS 調控空調設備之本土化與應用分析. 第二章. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 調控空調設備之本土化與應用分析. 為求電腦與設備端之控制連結，本計畫於此階段之重點在於找出電腦與設備 間共通之通訊協定，藉此通訊協定進行連結，以建構設備間溝通之橋樑。 本計畫於此階段分為兩項工作項目，一為進行既有空調設備加裝廣用之通訊 協定控制介面，二為改裝後之空調設備基本運轉功能測試，其工作內容如下所示：. 第一節. 空調設備通訊協定控制介面之建置. 傳統之空調設備，由於並無設置任何通訊介面，無法以電腦進行控制，僅能 利用既有之儀錶面板或遙控器進行調控，故常因人為之不當操作，而導致大量之 耗能。 本計畫之重點在於本土氣候下節能策略之建立，並進行電腦自動化之調控。 為達此一目標，需進行既有空調設備之改裝，將未具通訊協定之窗型冷氣，加裝 廣用之 SAANet 及 ModBus 通訊協定控制模組，利用通訊協定控制模組與電腦進 行連結，進行進一步之控制應用。其改裝之工作流程如下： 1. 拆除窗型之面板. 圖9 空調改裝圖（1）. 10.
(25) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 調控空調設備之本土化與應用分析. 2. 加裝通訊協定控制模組. 圖10 空調改裝圖（2） 3. 置換控制面板. 圖11 空調改裝圖（3）. 11.
(26) HEMS 調控空調設備之本土化與應用分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 4. 加裝資料擷取器與單板電腦. 圖12 空調改裝圖（4）. 第二節. 空調設備基本運轉功能測試. 改裝後之窗型機由於原有之控制板已被置換，故需進行窗型機基本功能運轉 測試，如系統之開關啟停、溫度風速之設定、及運轉模式之選擇等，以確保改裝 後窗型機之基本功能與原系統無異。其可控制之功能如下圖所示. 圖13 空調系統控制功能頁面 12.
(27) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 第三章. HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. 於九十七年度「台灣地區 HEMS 省能策略之建立及應用分析計畫」中，本 團隊採用 T5 高效率燈具進行照明控制應用，節省約 30％不等之電力，成果相當 豐碩。於本年度計畫中，本團隊將採用較先進之 LED 室內照明燈具，應用於家 庭照明中，在相同照度條件下，預計可較上一年度之 T5 燈具減少約 40％以上之 耗電，並經由電腦模擬分析及全尺度實驗印證此結果。 本計劃於此階段可分為兩項工作項目，一為高效率 LED 室內照明燈具配光 曲線量測，二為應用此量測結果進行電腦模擬分析，其工作內容如下所示：. 第一節. 高 效 率 LED 室 內 照 明 燈 具 配 光 曲 線 量 測. 由於 LED 照明屬於較先進之照明技術，與傳統燈具之發光特性不太相同， 需進行燈具之配光曲線量測，藉此了解其特性。 配光曲線之量測方法是利用配光曲線儀進行發光特性的量測，當燈具置於配 光曲線儀上時，配光曲線儀會進行一圓周之掃測，量測於圓周上各點之發光強 度，將此圓周上每一點之量測數據連接起來，即為此燈具之配光曲線。一般來說， 配光曲線會依燈具內燈管之排列方向，而量測燈具之 0°~180°及 90°~270°兩個平 面，藉此定義一較完整之配光曲線。 本團隊於此一階段之量測中，由於實驗室無量測配光曲線之相關儀器，故委 託內政部建築研究所性能實驗中心進行相關量測，其試驗報告如附錄一所示。. 第二節. LED 室 內 照 明 燈 具 之 電 腦 模 擬 分 析. DIALux 為目前市面上廣泛應用之免付費照明模擬軟體，其本身具備有操作 簡單及圖形化呈現等優點。將上述之配光曲線量測結果及建築物相關資料輸入軟 體內，即可準確模擬出室內照度、輝度等照明參數。其使用方法及模擬結果如下 所示：. 13.
(28) HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 壹、軟體簡介 DIALux 軟體是由德國燈具製造工廠所投資開發的軟體，現在主要通用於歐 洲國家，但由於是免付費軟體，且介面操作容易，目前有許多廠商陸續加入 DIALux 燈具資料庫的行列。 市售之燈具五花八門，每家廠商都有自己的規格，有不一樣的造型、光源與 反射板，所以所呈現的光線、亮度、角度也會有所不同，所以一個好的燈具設計 軟體必須具備有想當多的燈具資料庫，才能做出精準的運算。目前在歐洲的許多 大廠網站上皆以提供相對應之燈具資料供人下載，而這些資料皆是各家廠商經過 一定測試才可提供 DIALux 軟體做計算使用，但由於台灣燈具廠商並無此項技 術，所以 DIALux 軟體燈具庫內並無由國內開發之燈具資料。 在台灣大部分的照明計算軟體皆是採用數學算式所計算出來的，其實這樣並 不能讓我們了解實際的照明效果，也不精確。DIALux 這套軟體並無這樣的問題， DIALux 可依據所輸入設計圖的燈具配置，繪出空間的照度分布圖及灰階等照圖 等，透過這些圖形化的呈現，可以讓我們更了解實際的結果。. 圖14 DIALux 軟體之操作頁面 14.
(29) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. 圖15 可依實際情況輸入所需之地板面積及燈具種類. 圖16 可依實際情況排列所需之燈具位置. 15.
(30) HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 貳、建築物介紹 本實驗居住空間之建築物居住類型空間地點位於高雄市，量測空間位於 4 樓 層數建築物的 4 樓位置，為一小型實驗空間，樓地板面積為 58.2 m²，居住總人 數為 6 人，週一至週五之時段使用情形較為頻繁，於週六、周日及非辦公時段使 用較少。 參、模擬與分析 開啟一個新的設計案，將實驗空間的室內條件、燈具種類及擺設位置、家具 種類及擺設位置輸入軟體，繪製出實驗空間之立體圖，並進行相關模擬。. 圖17 照明燈具配置圖. 16.
(31) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. 圖18 室內家具位置圖. 圖19 所建構之實際空間立體圖. 上圖為所建構之實際空間立體圖。由於光線是直線進行的，任何的家具或遮 蔽物都有可能遮蔽光的行進，造成模擬上的誤差，而繪製出空間的立體圖來進行 17.
(32) HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 模擬，可以使模擬結果更接近實際的照明情況，減少模擬的不可靠性。其模擬結 果如下所示：. 圖20 室內工作面之平均照度分布圖. 第三節. LED 照 明 控 制 系 統 異 動. 於本研究期末階段，由於學校內部實驗室搬遷，故將原先設置之 LED 燈具， 改建置於另一間實驗空間，其建置工作內容及模擬結果如下所示： 壹、建築物介紹 本實驗居住空間之建築物居住類型空間地點位於高雄市，量測空間位於 4 樓 層數建築物的 4 樓位置，為一小型實驗空間，樓地板面積為 36.8m²，居住總人數 為 3 人，週一至週五之時段使用情形較為頻繁，於週六、周日及非辦公時段使用 較少。 貳、電腦模擬分析 下圖為本研究運用模擬軟體進行電腦模擬分析，模擬建置後之照明效果，其 模擬結果如下圖所示： 18.
(33) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. 圖21 照明燈具配置圖. 圖22 室內家具位置圖. 圖23 所建構之實際空間立體圖. 19.
(34) HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖24 室內工作面之平均照度分布圖 參 、 LED 照 明 控 制 系 統 之 建 置 由於此實驗空間內部電力線路混亂，且舊有燈具區劃控制設計不良，造成控 制及電力量測上的困難，因此進行了以下改善項目： z. 電力重新佈線，並加裝總控電盤. 圖25 新裝設之電力盤面. 20.
(35) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. z. HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. 加裝數位電錶，及 DDC 控制盤. 圖26 新裝設之 DDC 控制盤 z. 加裝 LED 燈具. 圖27 新裝設之 LED 燈具. 21.
(36) HEMS 調控照明設備之本土化與應用分析. z. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 加裝紅外線感知器及照度感知器. 圖28 新裝設之紅外線感知器. 圖29 新裝設之照度感知器. 22.
(37) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 第四章. HEMS 系統整合與人機介面之應用. HEMS 系統整合與人機介面之應用. HEMS 的應用範圍，包含建築物的自然通風、空調及照明系統控制、光電動 力的發電等新技術，而各設備所需之控制參數是相當多且複雜，因此，如何設計 一較友善之控制頁面供使用者操作使用，是此階段的目標所在。 本計畫於此階段可分為兩項工作項目，一為 HEMS 系統硬體設備配置，二 為 HEMS 系統軟體頁面撰寫，其工作內容如下所示：. 第一節. HEMS 系 統 硬 體 設 備 配 置. 本計畫於 HEMS 系統硬體配置可分為照明及空調系統兩大架構，期架構說 明如下所示： 1. 照明系統部分：由於照明系統本身並無通訊協定之問題，只需輸出入簡單之 0V~10V 及 4mA ~20mA 等 I/O 訊號即可進行控制應用，但由於電腦本身無法 提供上述之訊號，因此，必需加裝一 DDC 控制模組作為訊號輸出介面，以 便進行控制，其架構示意圖如下所示：. 圖30 照明系統架構圖 23.
(38) HEMS 系統整合與人機介面之應用. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 2. 空調系統部分：本團隊所用之空調系統採用 ModBus 協定，且採用 RS485 通 訊埠口進行連結，因此，必須加裝一具備 ModBus 協定及 RS485 通訊埠口之 單板電腦，作為空調系統之 Gateway 與電腦進行溝通連結，以進行後續之控 制應用，其架構示意圖如下所示：. 圖31 空調系統架構圖. 第二節. HEMS 系 統 軟 體 頁 面 撰 寫. 本團隊目前所建構之 HEMS 系統控制頁面具備控制、紀錄兩大功能，其簡 介如下所示： 壹、系統架構說明： 此 HEMS 系統大致可分成三個軟體的劃分： ㄧ、空調系統啟停控制軟體，並可進行溫度、風速、運轉模式等參數設定。 24.
(39) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統整合與人機介面之應用. 二、建築電力監測軟體，紀錄耗能歷史資料及曲線圖。 貳、特色： ㄧ、系統支援遠端網路連線，可隨時藉由網路功能進行室內空調之開關、調 整及時程控制。 二、電力需量分析軟體可按月作用電比例分析和電度之查詢，每日用電度數 亦可查詢，並記錄當日最高用電需量。 三、自動化的空調避免無謂的能源浪費。 參 、 HEMS 系 統 控 制 頁 面 介 紹 ： 1.空調監控頁面. 圖32 空調系統控制頁面，具備有空調室內機狀態監看、啟停控制等功能. 25.
(40) HEMS 系統整合與人機介面之應用. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 2.時序控制頁面. 圖33 時序控制頁面，設定監控設備之啟停時間 3.歷史資料頁面. 圖34 歷史資料查詢頁面，可查詢室內溫度等歷史資料. 26.
(41) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 第五章. 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立 與應用. HEMS 系統於國外施行多年，其運轉策略之應用皆獲得不錯之成效，但由於 台灣地區屬於高熱高濕型之氣候，並不適用國外所建立之運轉策略，且此氣候環 境對於空調設備易造成極大之負荷，因此，如何建立一適合台灣之智慧型運轉策 略，為此階段的最大目標所在。 本計畫於此 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用可分為兩大方向，一為濕 熱型氣候下智慧型空調運轉策略之建立，二為隨人員變動智慧型燈控運轉策略之 建立，其所建立之策略內容如下所示：. 第一節. 智慧型空調運轉策略之建立. 壹 、 PMV 熱 舒 適 運 轉 模 式 之 建 立 在 70 年代初期 Nevins 等人針對 1600 名大專學生調查，將溫度、濕度、性 別、熱暴露長度與舒適度之間建立其相關性。該調查將冷暖分為七個等級，被調 查者則依照主觀感覺選擇在當下環境中的冷暖等級，並可得到一平均值，此即為 PMV（Predicted Mean Vote）指標。. 圖35 PMV 指標之冷暖等級. 27.
(42) 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. Fanger 更進一步研究將熱舒適度建立一套完整的理論模式，明確指出熱舒適 度是受到溫度、濕度、風速、平均熱輻射溫度、人體著衣量及人體活動量等六大 參數所影響，並找出其關係式。其中評估方法包含有預測平均投票數（PMV） 及不滿意百分率〈PPD；Predicted Percentage of Dissatisfied〉。此模式為國際標 準組織（International Organization for Standardization, ISO）之熱舒適評估指標。. 圖36 影響 PMV 之六大參數. 圖37 PMV 及 PPD 之關係圖 Fanger 的理論模式係建立於人體生理與能量傳輸關係。據此觀點，人體只 有在與外界的熱量進出達到平衡才會感到舒適。當熱量無法達到平衡時即形成熱 負荷，此熱負荷與人體及其周圍環境的熱交換關係為：. 28.
(43) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. 其中 Ld 為熱負荷，H 為人體內部產生的熱量，Ed 為皮膚表面水蒸氣擴散 所損失的熱量，Esw 為皮膚表面水份蒸發所損失的熱量，Ere 為呼吸作用的潛熱 損失，S 為呼吸作用的顯熱損失，K 為人體經由衣服傳導至外界的熱量，R 為 衣著表面輻射熱傳損失，C 為衣著表面對流熱傳損失。上式顯示，假設衣著不 積存熱量，由人體透過衣著傳導出的熱量（K）亦等於衣著表面經由對流與輻射 （R + C）對環境所傳遞的熱量。亦即：. 其中各個進出熱源的計算方法如下： 人體內部產熱量 H： 人體由於新陳代謝會產生熱量（M），此熱量主要是用來維持身體的溫度 （H），另一部份則做為人體活動時的動力來源（W）：. 若定義熱效率. 可得：. 皮膚表面水蒸氣擴散所損失的熱量 Ed：. 29.
(44) 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 此熱量損失與皮膚溫度飽和水蒸氣壓與周圍空氣水蒸氣分壓間的差值成比 例關係，經過化簡可得：. 其中 ADu 為人體表面積（m2），pa 為大氣中水蒸氣分壓（mmHg），tS 為 皮膚表面平均溫度（℃），根據實驗：. 皮膚表面水份蒸發熱量損失 ESW： 根據實驗，此熱量損失為：. 呼吸作用的潛熱損失 Ere： 此熱量損失是呼吸量與空氣進出水蒸氣含量差值的函數，化簡後可以得：. 其中 ta 為大氣平均溫度（℃）。 人體經由衣物傳導至外界的熱量 K： 皮膚傳至衣物表面熱量的計算需考慮皮膚與衣物間的熱對流、熱輻射效應以 及衣物本身的熱傳導，因此頗為複雜。Gagge et al.提出以下的關係式： 30.
(45) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. 其中 tcl 為衣物表面之平均溫度（℃），. 其中 Rcl 為皮膚至衣物表面間的總體熱阻，1 clo = 0.18 ℃-m2-hr/Kcal。 輻射熱傳損失 R： 人體與周圍環境間會進行輻射熱交換，其熱交換量與人體及周圍物體的溫度 以及相對應的幾何形狀有關，可以下式表示：. 其中 fcl 為人體衣物表面積與皮膚表面積之比， tmrt 為平均輻射溫度（mean radiant temperature）。 對流熱傳損失 C： 衣物表面的對流熱傳損失可由下式得到：. 其中對流熱傳係數. 31.
(46) 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 其中 V 為風速（m/s）。 熱平衡方程式： 將式（A-3）至（A-12）代入式（1）第一行中可得：. 又根據式（2）可得. 式（A-14）與（A-15）所包含的變數計有： （1）與衣物有關的函數（Ｉcl、fcl）。 （2）與人體活動程度有關的函數（ M/ADu、η）。 （3）與環境有關的變數（Ｖ、ta、pa、tmrt）。. 32.
(47) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. 若一狀況之各變數恰好使式（A-14）中之 Ld = 0，則此狀況就能提供人體最 佳的舒適性。Fanger 由實驗得到身體熱負荷與人體活動量的關係，並導出計算 PMV. 值的完整公式：. 將式（A-14）代入上式可得：. 至此已有一完整之 PMV 值計算方法，若可以得到式（3）中之變數值，即 可得到在某一狀況下的 PMV 值，可依此瞭解在此一狀況下人體的熱舒適性，並 可利用不同的方法（改變衣著量、調整風溫、風速等）加以改善，以達到舒適的 目的。 但對於台灣濕熱型氣候而言，上述 Fanger 所提出之 PMV 理論並不完全適 用。因此為求實驗之準確性，必須將六大參數因子所構成之 PMV 公式加以修正 及簡化，使其適合材用。此稱為熱調適行為之熱舒適模式，其修正之公式及參數 如下所示：下表則為利用修正後之 PMV 公式所計算出之最佳化溫度及風速。. 上式為 PMV 修正簡化後所導出之不滿意度公式即 APD 公式，其中μ為平 均值、ai 溫度的影響參數、bj 濕度的影響參數、ck 風速的影響參數、dl 平均輻射 溫度的影響參數、abij 溫度與濕度交互作用的影響參數、acik 溫度與風速交互作 33.
(48) 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 用的影響參數、adil 溫度與平均輻射溫度交互作用的影響參數。下表則為利用修 正後之 PMV 公式所計算出之最佳化溫度及風速： 表1 設定溫度及風速最佳化之狀態 溫度 ℃. 風速 m/s. 省能. 25. 0.2. 舒適. 25. 0.5. 省能. 26. 0.2. 舒適. 26. 0.5. 省能. 27. 0.3. 舒適. 27. 0.8. 省能. 28. 0.3. 舒適. 28. 0.8. 貳、依負荷量調配空調機負載之情境模式應用 此運轉策略是利用空調室內機並搭配 RFID 進行控制，利用 RFID 來偵測進 出實驗空間之人員數量，人員數多時，空調負荷變大，提高室內機之風速，降低 其設定溫度；反之，空調負荷減少，降低室內機之風速，升高其設定溫度，藉此 達到室外機加卸載之功能。 此外，此模式還可利用溫度 sensor 感測室外溫度之高低來進行空調機負載量 之調配。. 34.
(49) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. 其系統架構及控制流程如下圖所示：. 圖38 空調情境模式系統架構圖. 變多. 空調負荷增加. 空調量加大. 變少. 空調負荷減少. 空調量減小. 變高. 空調負荷增加. 空調量加大. 變低. 空調負荷減少. 空調量減小. 人數. 外氣溫度. 關閉空調. 人員全數離開. 圖39 RFID 人感控制情境模式流程圖. 35.
(50) 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. 第二節. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 智慧型燈控運轉策略之建立. 壹、燈具休眠運轉模式之建立 照明燈具在不使用時，將燈具關閉是最為省能之方法，但對於家庭走道或時 常有人經過之區域，此種方式可能會造成一些危險發生。舉例說明：今天使用者 於出門前將室內所有燈具關閉，當回家時打開門所見到必定是一片昏暗的空間， 而使用者必須在此昏暗空間摸索，找出開關來啟動燈具，但他在摸索中可能會踢 到家具或被家具絆倒等等。且出門前將燈具全數關閉易吸引宵小入侵。 因此，基於以上之考量，本團隊控制照明燈具在不使用時，能調光至低照度 的狀態下運轉，且人在此低照度環境還進下一然可分辨家中物品之擺設，避免上 述之危險。而出門時運轉此模式，由於室內尚有為若燈光，故可避免吸引宵小入 侵。休眠運轉模式之電腦模擬圖，如下圖所示：. 圖40 休眠情境電腦模擬圖. 36.
(51) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. 貳、智慧型人感區劃控制之建立 傳統照明設計時，常以施工方便為考量，故在設計上常忽略區劃之概念，同 一空間常只設置一區劃，所以當使用者於此空間的某處角落做事時，也必須開啟 所有燈具，造成多餘之耗能。 區劃控制之設計主要是以空間各區域功能性而定，如下圖所示，假設 A、B、 C 三區分別為三種不同功能性之區域，如電視區、閱讀區等等，那在設計上就應 設計出三個區劃，以避免當只有單一區域在使用時，全區域都需開啟燈具所造成 之耗能問題。但傳統區域控制之開關往往都只裝設在同一位置，這也是傳統區域 控制之詬病，因為此種開關設計方式易造成使用者使用上之不便，導致使用者使 用意願下降，一樣採取全區域照明燈具開啟之方式，而喪失區域控制之意義。. 圖41 照明區劃控制示意圖. 37.
(52) 台灣濕熱型氣候下 HEMS 智慧型運轉策略之建立與應用. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 本團隊採取較人性化之區劃控制技術，利用區域人感 sensor 代替傳統開關設 計，當人員進入此區域時，則開啟此區域之燈光，反之則關閉，利用控制此一方 式來增加區域控制之方便性。此區劃控制之控制流程，如下圖所示：. 圖42 區劃照明控制之流程圖. 38.
(53) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 第六章. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 本計畫之實驗可分為兩階段，一為位於中山大學之實驗空間進行初步之實 驗，二為將設備建置於建築研究所萬隆 LIVING3.0 智慧化展示空間之全尺度實 驗。. 第一節. 中山大學之全尺度實驗. 壹、建築物簡介 本研究之實驗地點位於高雄市，為一地上 4 樓地下 1 樓之建築物，本實驗空 間位於此棟建築 4 樓，樓地板面積為 58.2 m²，居住總人數為 8 人，週一至週五 之時段使用情形較為頻繁，於週六、周日及非辦公時段使用較少。 貳、實驗規劃設計 本研究所建置之實驗規劃設計如下表所示： 1. 空調控制系統 實驗名稱： 實驗規劃設計： 實驗應用限制： 實驗假設條件： 實驗相關變數：. 表2 PMV 熱舒適運轉模式建立之規劃設計 PMV 熱舒適運轉模式之建立。 應用 PMV 公式設計最佳化空調運轉模式，藉此達到節能且 舒適之空調效果。 密閉空間。 假設溫度、風速均勻傳播。 室內溫度、人體周圍風速。. 表3 依負載量調配空調機負載控制之規劃設計 實驗名稱： 依負載量調配空調機負載控制。 實驗規劃設計： 應用溫度及 RFID 感知器，感應室外溫度及室內人數之變 動，調配空調機負載控制。 實驗應用限制： 密閉空間。 實驗假設條件： 假設溫度、風速均勻傳播。 實驗相關變數： 室外溫度、進入空間人數。 2. 照明控制系統 實驗名稱： 實驗規劃設計：. 表4 智慧型人感區劃控制之規劃設計 智慧型人感區劃控制。 應用紅外線感知器，感應室內人員位置，進行照明區劃開 關、調光控制。 39.
(54) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 實驗應用限制： 實驗假設條件： 實驗相關變數：. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 人員需於紅外線感知器感應範圍。 無。 進入空間人員位置。. 參、實驗結果及效益評估 於此階段的實驗中，將進行空調策略及 LED 照明策略之全尺度實驗，其實 驗結果及效益分析如下所示： 一、空調部分 1.PMV 熱舒適運轉模式之建立 下列圖示為使用 PMV 情境模式之耗能情形。透過 PMV 修正後之公式可計 算出各種設定溫度下最舒適及最省能之狀態，其計算結果如表 1 所示。其中最省 能狀態較最舒適狀態約可減少 17％之耗能。. 圖43 最舒適狀態與最省能狀態用電需量比較. 40.
(55) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 圖44 最舒適狀態與最省能狀態用電度數比較. 圖45 最舒適狀態單週用電需量. 41.
(56) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖46 最省能狀態單週用電需量. 減少 17%之耗能. 圖47 最舒適狀態與最省能狀態單週用電度數比較 2.依負荷量調配空調機負載之情境模式應用 z. 依人數調配空調機負載控制. 下圖為依人數調配空調機負載控制之耗電量。時間為下午 1 點，室內人數 2 人，其空調設定溫度為 26℃，風速自動；約 1 點 30 分左右，實驗室進入 3 人， 室內人數變為 5 人，故必須空調機加載，自動將設定溫度調整至 25℃，風速大； 到了 1 點 50 分後，實驗室離開 4 人，總人數變為 1 人，故必須空調機卸載，自. 42.
(57) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 動將設定溫度調整至 27℃，風速大；2 點 15 分左右，最後一人離開實驗室，則 將空調全數關閉。. 人數降低，負載降低。 人數增加，負載增加。. 人員全數離開，關閉空調。 圖48 依人數調配空調機負載控制之耗電量. 圖49 依人數調配空調機負載控制之單週耗電量. 43.
(58) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 減少 15%之耗能. 圖50 使用控制策略與不使用控制策略之單週用電度數比較 z. 依溫度高低調配空調機負載控制. 下圖為依溫度高低調配空調機負載控制之耗電量。當外氣溫度由 30 度上升 至 32 度時，空調負荷將會變大，故將設定溫度調低，風速加大，造成耗電量上 升；而當溫度由外氣溫度 30 度下降至 28 度時，空調負荷變小，故將設定溫度調 高，風速關小，而造成耗電量下降。. 因設定溫度調低，風速 加大，所造成之耗能上升。. 圖51 外氣溫度由 30 度上升至 32 度之空調耗電量. 44.
(59) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 因設定溫度調高，風速 關小，所造成之耗能下降。. 圖52 外氣溫度由 30 度下降至 28 度之空調耗電量. 圖53 依溫度高低調配空調機負載控制單週耗電量. 45.
(60) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 減少 13%之耗能. 圖54 使用控制策略與不使用控制策略之單週用電度數比較 二、照明部分 1.LED 燈具及 T5 燈具耗能比較 下圖為 LED 燈具及 T5 燈具之耗電量比較圖，由實際量測結果得知，LED 燈具耗電量極低，約可較 T5 燈具減少 50%之耗能。. 減少 50%之耗能. 圖55 LED 燈具及 T5 燈具之耗電量比較圖. 46.
(61) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 圖56 LED 燈具及 T5 燈具之單週耗電量比較圖 2.燈具休眠運轉模式 下圖為燈具休眠運轉模式之電腦模擬圖與導入燈具休眠運轉模式前後之耗 電量，由量測結果可知，導入運轉模式後將會上升些許耗電量，但由於此模式之 最初構想為以安全為考量，且所造成之耗電量相當微小，因此，此模式所造成之 些微耗電是可以被接受的。. 47.
(62) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖57 燈具休眠運轉模式電腦模擬圖. 圖58 燈具休眠運轉模式照度分布圖. 48.
(63) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 圖59 燈具休眠運轉模式前後耗電量比較圖 若此模式改以 T5 燈具進行建置，則 LED 燈具將可比 T5 等具節省約 48%之 耗能。. 減少 48%之耗能. 圖60 LED 燈具及 T5 燈具休眠運轉模式之耗電量比較圖 3.智慧型人感區劃控制 下圖為各區劃控制之電腦模擬圖與導入智慧型人感區劃控制前後之耗電 量，由於導入區劃控制後可節省部份區域之耗電量，因此，可節省約 55%~62% 之耗電。 49.
(64) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. z. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 電視區區劃控制. 圖61 電視區區劃控制電腦模擬圖. 50.
(65) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 圖62 電視區區劃控制照度分布圖. 減少 62%之耗能. 圖63 電視區區劃控制前後耗電量比較圖. 51.
(66) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖64 電視區區劃控制前後單週耗電量比較圖 z. 閱讀區區劃控制. 圖65 閱讀區區劃控制電腦模擬圖. 52.
(67) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 圖66 閱讀區區劃控制照度分布圖. 減少 55%之耗能. 圖67 閱讀區區劃控制前後耗電量比較圖. 53.
(68) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖68 閱讀區區劃控制前後單週耗電量比較圖 z. 其他用途區區劃控制. 圖69 其他用途區區劃控制電腦模擬圖. 54.
(69) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 圖70 其他用途區區劃控制照度分布圖. 減少 62%之耗能. 圖71 其他用途區區劃控制前後耗電量比較圖. 55.
(70) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖72 其他用途區區劃控制前後單週耗電量比較圖 4.實驗室異動後之智慧型人感區劃控制 下圖為實驗室異動後各區劃控制之電腦模擬圖與導入智慧型人感區劃控制 前後之耗電量，由於導入區劃控制後可節省部份區域之耗電量，因此，可節省約 66%之耗電。 z. 工作區 1 區劃控制. 圖73 工作區 1 區劃控制電腦模擬圖 56.
(71) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 圖74 工作區 1 區劃控制照度分布圖. 減少 66％之耗能. 圖75 工作區 1 區劃控制前後單週耗電量比較圖. 57.
(72) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. z. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 工作區 2 區劃控制. 圖76 工作區 2 區劃控制電腦模擬圖. 圖77 工作區 2 區劃控制照度分布圖. 58.
(73) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 減少 66％之耗能. 圖78 工作區 2 區劃控制前後單週耗電量比較圖. z. 走道區區控制. 圖79 走道區區劃控制電腦模擬圖. 59.
(74) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖80 走道區區劃控制照度分布圖. 減少 66%之耗能. 圖81 走道區區劃控制前後單週耗電量比較圖. 60.
(75) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 第二節. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 系 統 成 本 效 益 分 析. 壹 、 HEMS 系 統 之 建 置 費 用 本研究目前所建置 HEMS 系統之設備與成本如下表所示； 表5 HEMS 系統建置設備費用表（1）. 空調控制設備. HEMS 系統建置設備. 費用. SAANet 東元冷氣機. 36000. RFID 感應器. 3500. LED 照明燈具. 33600. LED 調光器. 13000. 紅外線感知器. 2700. RB 網頁伺服器. 25000. DDC 控制器. 5000. 照明控制設備. 118800 若直接將一般家庭室內空調機加裝 SAANet，則只需計算 SAANet 通訊模組 之費用，其建置費用如下表所示： 表6 HEMS 系統建置設備費用表（2）. 空調控制設備 照明控制設備. HEMS 系統建置設備. 費用. SAANet 通訊模組. 500. RFID 感應器. 3500. LED 照明燈具. 33600. LED 調光器. 13000. 紅外線感知器. 2700. RB 網頁伺服器. 25000. DDC 控制器. 5000 83300. 貳、空調節能策略每月減少之電費 假設一般家庭於週一至週五，每天開啟冷氣 4 小時，於假日，每天開啟冷氣 8 小時，則單月之用電度數如下所示：. 61.
(76) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖82 一般家庭空調單月用電度數 若 1 度電為 3 元，則採用本研究之 PMV 空調控制策略可節省約 17％之耗能， 其每月節省之費用如下所示：. 參、照明策略每月減少之電費 假設一般家庭之照明燈具為傳統 T8 燈具，與本研究 LED 照明燈具數量相 同，12 盞燈具，於週一至週五，每天開燈 6 小時，於假日，每天開燈 8 小時， 則 LED 燈具與 T8 燈具單月用電度數如下所示：. 62.
(77) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 圖83 LED 燈具與 T8 燈具單月用電度數 若 1 度電為 3 元，則採用本研究之智慧型人感照明控制策略可節省約 60％ 之耗能，其每月節省之費用如下所示：. 肆、回收年限 根據表 3 之 HEMS 系統設備建置費用為 83300 元，以空調及照明減少之電 費計算回收年限，其結果如下所示：. 結果顯示，所計算出之回收年限超過 10 年，投入資金根本無法回收，其最 大原因在於，本研究處於實驗階段，所使用之設備皆為市面上較為新式之產品， 在造價上也相對的較昂貴，而造成無法回收之情形，待其產品量化普及後，其費 用勢必可在短期間回收。. 63.
(78) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 第三節. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. LIVING3.0 智 慧 化 居 住 空 間 展 示 中 心 之 全 尺 度 實 驗. 壹、實驗規劃 本實驗於內政部建築研究所萬隆 LIVING3.0 智慧化居住空間展示中心進 行，其平面配置如圖 6.2.1 及圖 6.2.2 所示：. 圖84 智慧化居住空間展示中心 1 樓平面圖. 圖85 智慧化居住空間展示中心 2 樓平面圖 64.
(79) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 由於一樓之智慧居家空間乃採用固定式之內裝，其空調及照明設備皆已就定 位，無法以外加之方式再進行增加。因此，本次實驗所擬外加之一台東元 MS63VC1 VRV 變頻式空調機，如圖 55 所示：. 圖86 東元 MS63VC1 VRV 變頻式空調機實際照片 其相關之控制設備選取設置於 2 樓之辦公室空間，藉由其正常之使用狀況進 行調控。後續再陸續擴展至 2 樓之展示空間，進行更大規模之測試與實驗。 本次實驗之空調安裝位置如下圖所示：. 空調機安裝位置. 圖87 2 樓辦公室空間空調機實際安裝位置 65.
(80) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 貳、紅外線人感空調控制系統之建置 為符合展示中心之展場規劃需求，經過雙方討論後，將原先所規劃之實驗地 點，更改於進入展示中心之二樓展場前之玄關處，其位置如下圖所示：. 圖88 紅外線感知器於一樓展示空間安裝位置. 空調控制系統裝設位置. 圖89 空調控制系統於二樓展示空間安裝位置 此空間內有裝設一扇大窗，易受外界熱負荷而造成室內溫度上升之現象，且 於改善前此空間無加裝任何之空調通風設備，因此，無法有效的將室內熱負荷排. 66.
(81) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 除，曾經發生在此展示門禁系統時，參觀民眾因室內溫度過高而發生疑似中暑之 現象。. 圖90 展示空間室內外溫度分佈圖 有鑑於此，本團隊將空調控制系統導入此空間內，並導入適用之空調策略， 藉此改善上述之問題，其系統架構圖與實際改善內容如下所示：. 圖91 本團隊所建制之空調系統架構圖. 67.
(82) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖92 新設之東元變頻冷氣機. 圖93 新設之數位電錶及控制盤. 圖94 新設之紅外線感知器 68.
(83) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. 圖95 新設之溫度及二氧化碳感知器. 圖96 新設之觸控電腦 於策略制定方面，由於此安裝地點有一門禁系統，其展示解說時間約 3～5 分鐘，如果人員進入此空間後再開啟冷氣，可能還是會因降溫不夠而感到不舒 適，因此，本系統於展示中心一樓展場之走廊，安裝紅外線感知器，感應進入展 場之人數，當人數累計到某一設定值（可自行設定）時，即開啟空調進行預冷， 排除二樓展場之蓄熱，使參觀民眾在到達二樓展場時能感到舒適。其系統之控制 流程及監控頁面如下所示：. 69.
(84) HEMS 系統之全尺度實驗及效益分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 圖97 紅外線人感空調控制系統之控制流程圖. 圖98 紅外線人感空調控制系統之監控頁面. 70.
(85) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 第七章 第一節. 先進之 AMI 運轉策略之建構與先期研究分析. 先進之 AMI 運轉策略之建構與先期研究分析 先 進 讀 表 基 礎 系 統 (Advanced Metering Infrastructure， AMI)簡 介. AMI 系統由於可結合電力供應端與使用端進行雙向溝通，而大幅提升能源 使用效率與方便性，後續並可發展成為全國大規模之智能電網系統(Smart grid)， 為國際間未來智慧化居住空間與電網之主要發展趨勢與潮流所在，因此，本計畫 特別進行先期研究。 先進讀表基礎系統並非單一技術，而是由多種技術整合成的複合技術，是一 種具有消費者與電力公司雙向溝通功能的讀錶技術，其基礎架構需包含有：智慧 電錶（Smart Meter）、家庭（區域）網路系統、連結與家庭（建築物）相關設備 之控制介面、電錶資料至區域數據集中器之連接網路、資料中心回程通信網路系 統、儀錶數據管理中心（meter data management systems，MDMS）、軟體整合應 用平台，其系統架構圖，如下所示：. 圖99 AMI 先進讀錶基礎系統之統架構圖 於消費者層面，AMI 使消費者能更瞭解他們的用電情形，並依據可接受的 電費進行室內設備之需量控制；若消費者有一些如太陽能發電，小型發電廠等分 散式能（distributed energy resources，DER）設備，更可透過 AMI 進行集中管理； 此外，透過 AMI 與電力公司互動服務功能，使消費者有更多電費消費方式，如 使用預付卡進行預繳電費之功能等。 71.
(86) 先進之 AMI 運轉策略之建構與先期研究分析. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 於電力供應端層面，AMI 可以回授消費者端之電力輸送耗損及品質訊號， 使供應端可以迅速解決電網之缺陷；並且 AMI 之雙向通訊可支援自動化車站與 鐵路系統；大量的數據資料經過 AMI 蒐集，可改善管理公共資產，更有效的規 劃資產的維護、增加及替換；由此產生更有效率及可靠的電力網路是 AMI 的諸 多好處之一。. 第二節. 需量控制策略. 未來，台灣電力公司若進行大規模之 AMI 系統建置，首要之具體可行方案 將為結合大電力用戶及區域型集合住宅之需量控制策略，簡稱 DSM (Demand Side Management) 。其具體作法為. 圖100. 預測明天溫度上升，空調負荷加大，電力尖峰負載之吃緊。 資料來源：http://www.itron.com. 圖101. 社區資料中心透過媒體通知用戶明日用電吃緊，將有優惠電價方案，邀 集有興趣之用戶參加。 72.
(87) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 先進之 AMI 運轉策略之建構與先期研究分析. 資料來源：http://www.itron.com. 圖102. 社區資料中心ㄏ透過網路設定參加之用戶。 資料來源：http://www.itron.com. 圖103. 用戶之空調照明等用電設備接受此智慧電表之通訊訊息，及預設之調控 模式(HEMS)。 資料來源：http://www.itron.com. 73.
(88) 先進之 AMI 運轉策略之建構與先期研究分析. 圖104. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 於 12:30 電力尖峰負載發生，用戶端之空調機自動，升高室內設定溫度， 進入送風模式或間歇空調模式(HEMS)。 資料來源：http://www.itron.com. 圖105. 區域之電力尖峰負載終於被控制住，危機暫時解除。 資料來源：http://www.itron.com. 第三節. 再生能源買賣電服務機制. 因應已通過之再生能源法之需求，本團隊預計於未來建構一套小型太陽能供 電系統，並搭配 AMI 設備，以進行 AMI 系統之可行性實驗分析。預計未來太陽 能每發 1 度電，經台灣電力公司買回之價錢約可達 10 餘元，而台電公司可透過 AMI 設備向更多發電戶收購電力，將這些分散式能源買回後，積少成多，形成 一股龐大之能源，藉此彌補尖峰用電時間發電量不足之問題。. 74.
(89) HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 先進之 AMI 運轉策略之建構與先期研究分析. 為了此買賣電機制能在一公平客觀的情況下進行，本團隊利用 AMI 電錶雙 向溝通之功能，使買賣雙方皆可看到所賣出或買入之度數。其監控示意圖如下所 示：. 圖106. 國外太陽能監控系統管理頁面. 資料來源：http://view2.fatspaniel.net/AppliedMaterials/xian/index.html. 75.
(90) 結論與建議. HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析. 第八章. 結論與建議. HEMS 及 ESCO 為國際能源署 IEA 所認定之 21 世紀最具節能效益與大的發 展潛力之兩項明星產業。隨著 ICT 產業之進步，國內家電皆已朝向智慧化方向 發展，具微電子控制之能力。本研究為我國首度針對 HEMS 系統與國產智慧家 電設備進行之系統化研究。其主旨為應用 HEMS 系統整合國內生產之智慧型家 電，並開發導入適用與我國溼熱型氣候下之省能策略，經由電腦模擬及全尺度實 驗加以印證並分析其省能效果。結果顯示針對空調及照明兩大系統之省能策略， 皆可獲得 5％~30％不等之省能效果，結果相當豐碩。. 第一節. 結論. 本綜合本研究「HEMS 人機介面國產化與省能策略實驗分析」，得到以下之 成果： 壹、針對我國智慧型家電設備與通訊協定進行系統化整合分析研究 本研究率先採用由工研院開發完成之 SAANet 通訊協定，並與國產冷氣大廠 東元電機公司所生產之智慧型空調設備進行系統化之整合，經實際運轉測試結果 發現，上述之設備於控制上皆具一定之穩定性，可與國外之智慧型家電設備比 擬，極具發展之潛力。 貳 、 PMV 熱 舒 適 運 轉 模 式 之 建 立 近年來國內吹起一股節能減碳之風潮，提倡提高空調設定溫度來達到節能之 效果，但若單單只是提高溫度易造成舒適度下降，使人感覺不適。本研究針對 Fanger 所提出之 PMV 理論進行分析並推導出適合我國濕熱型氣候之 APD 公式。 經計算結果顯示，在提高溫度同時若相對提高風速，也可維持一定之舒適度，並 可獲得 17％之節能效果。進一步之全尺度實驗量測亦充分顯示印證此結果。 由於本研究於期中階段，PMV 熱舒適運轉模式之全尺度實驗時間設定過 短，導致建築物之熱質量效應未完全反應，而獲致 49％之節能效果；為修正此 結果，本研究將全尺度實驗時間延長至一週，使熱質量效應能夠完全反應，增加 實驗之準確性，實驗結果顯示節能效果為 17％。. 76.
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