臺灣博碩士論文加值系統

隨著全球科技快速的發展，對於能源的需求也日益增加，世界各國都面臨資源短缺的問題，因此節約能源已成為近年來的重要課題。其中，以空調消耗用電佔大部分，因此本研究以節省空調用電為主要研究方向。本研究的目的在設計以熱舒適度為基礎減少定頻式空調系統能源消耗，以老舊定頻式空調系統為改善目標，期許能提供中小企業以較低的費用進行老舊、效率不佳的空調系統進行改善。
本系統以商務辦公室每日早上8點至晚上8點共12小時的上班時間為取樣，進行四個月(9~12月)辦公室環境資料收集及實驗測試。利用自動連續測量法(Automatic Sampling Method, ASM)取得熱舒適度之物理因子(室內溫度、相對濕度、風速、平均輻射溫度、二氧化碳濃度)，並與電力空調人員取得辦公室主觀參數(衣著量、熱舒適度感覺、環境滿意感覺)，經相關分析後得知參數與物理因子間之相關性，然後根據這些參數來控制冰水主機之出水溫度並將熱舒適度（Predicted Mean Vote，PMV）維持於+0.5至+1間之控制方式，並使辦公室環境控制在舒適的狀態(不滿意度指標在10％以下)，並使用數位電錶驗證此方式進行空調設備控制之節能成效及實用性。
研究結果顯示以熱舒適度為基礎，設計出定頻式空調設備之控制方式，確實能在辦公室環境中，達成減少空調系統能源消耗之目標。本研究中以熱舒適度控制冰水主機之出水溫度，節能效益可達17.9％，節能效果顯著。該控制方式能幫助國內大多數之中小企業，以較低的工程費用即能完成空調系統之耗能改善，進而達到降低空調能源之使用，並使政府推動節約能源之政策能更快速之推行，達到聚沙成塔之成效。

With the rapid development of global technology, the demand for energy are growing , and evrey country around the world is facing the problem of shortage of resources, so saving energy,especially air-conditioning electricity, has become an important issue in recent years,so saving air-conditioning electricity is the main research direction in the study. The purpose of this study is to design the system based on thermal comfort which can reduce the energy consumption of the old fixed-frequency air-conditioning system, and to help small and medium enterprises to improve the efficiency of their air-conditioning system with lower cost.

The data has been collected in the business office from 8 am to 8 pm everyday for 4 months.We used the method, Automatic Sampling Method (ASM), to obtain the physical factors of thermal comfort (indoor temperature, relative humidity, wind speed, mean radiant temperature, carbon dioxide concentration), and obtained the subjective parameters (the amount of clothing, thermal comfort feeling, feeling satisfied with the environment), and then obtain the correlation between these parameters. We controlled the chiller water temperature to keep the thermal comfort (Predicted Mean Vote, PMV) between +0.5 to +1 (dissatisfaction index below 10％) , and used a digital meter to verify the energy-saving effectiveness and practicality.

Results suggest that the air conditioning equipment based on thermal comfort design can actually achieve the energy consumption in the office environment. We find that the benefit is significant (the energy saving rate is up to 17.9%) by controlling the chiller water temperature to keep the thermal comfort. The system also can help most of the domestic small and medium enterprises improve the energy saving with lower cost, and help the Government's energy conservation policy to be rapidly implemented.

目錄
摘要……………………………………………………………………………………i
Abstract……………………………………………………………………………ii
目錄…………………………………………………………………………………iii
表目錄………………………………………………………………………………iv
圖目錄…………………………………………………………………………………v

第一章 研究動機與目的……………………………………………………………01
第一節 緒論…………………………………………………………………………01
第二節 研究動機……………………………………………………………………01
第三節 研究目的、對象與範圍限制、待答問題…………………………………04
第四節 研究架構與方法……………………………………………………………06
第五節 名詞解釋與參數說明………………………………………………………08
第二章 文獻探討……………………………………………………………………11
第一節 文獻資料回顧………………………………………………………………11
第二節 人體與環境之熱平衡模型…………………………………………………13
第三節 ISO 7730…………………………………………………………………20
第四節 美國冷凍空調學會ASHRAE………………………………………………25
第五節 國際節能績效量測與驗證規範(IPMVP)………………………………26
第三章 熱舒適度導入定頻式空調系統……………………………………………28
第一節 研究環境……………………………………………………………………28
第二節 實驗儀器……………………………………………………………………31
第三節 物理環境因子量測方法……………………………………………………37
第四節 冰水主機控制方式、控制邏輯……………………………………………39
第五節 系統實作……………………………………………………………………42
第六節 冰水主機出水溫度與室內環境溫度關聯性探討…………………………46
第四章 實驗成果與分析比較………………………………………………………47
第一節 物理因子量測結果…………………………………………………………49
第二節 受測者背景資料……………………………………………………………54
第三節 導入熱舒適度指標環境因子量測結果……………………………………55
第四節IPMVP節能效益績效驗證…………………………………………………65
第五章 結論與建議…………………………………………………………………67
第一節 結論與貢獻…………………………………………………………………67
第二節 未來研究方向與建議………………………………………………………69
參考資料……………………………………………………………………………71

表目錄
表2-1 單位人體表面積的新陳代謝率..................................14
表2-2衣服絕緣值.................................................17
表2-3 ISO 7730建議的環境熱舒適參數...............................21
表2-4 PMV不同數值範圍代表之意義..................................22
表2-5 IPMVP-四種M&V方案.........................................27
表3-1 空調設備清單(實驗組&對照組).................................30
表3-2 控制器指令表..............................................45
表4-1以熱舒適度控制空調設備文獻比較表..............................48
表4-2受測者背景資料說明(實驗組)...................................54
表4-3受測者背景資料說明(對照組)...................................54
表4-4十月冰水主機出水溫度&環境溫度變數分析.........................57
表4-5十一月冰水主機出水溫度&環境溫度變數分析.......................60
表4-6十二月冰水主機出水溫度&環境溫度變數分析.......................63
表4-7空調用電量統計(99.9～99.12).................................65
表4-8空調用每小時平均用電量統計(99.9~99.12).......................66

圖目錄
圖1-1空調系統耗電比重分布情形......................................02
圖1-2研究流程圖..................................................07
圖2-1 人體與環境間之熱平衡關係.....................................13
圖2-2 PMV與PPD值之關係圖.........................................24
圖2-3 ASHRAE Standard 55-2004舒適區域............................26
圖3-1 商務辦公大樓外觀............................................28
圖3-2 商務辦公大樓2樓空調室.......................................28
圖3-3商務辦公大樓2樓平面示意圖.....................................29
圖3-4商務辦公大樓2樓辦公室平面示意圖................................29
圖3-5實驗組辦公室座位圖...........................................30
圖3-6 CQi-FS4伺服器..............................................31
圖3-7 CQi-FM10MAC控制器..........................................32
圖3-8 CQi-FCM14送風機控制器......................................32
圖3-9 CQi-BR14冰水主機控制器.....................................33
圖3-10 HIOKI 3286-20數位勾表.....................................33
圖3-11 FLUKE 561溫度檢測器.......................................34
圖3-12 TSI 8732 二氧化碳檢測器....................................34
圖3-13 祥正HC6600數位電錶.........................................35
圖3-14 CQi-HS01濕度感測器.........................................35
圖 3-15 CQi-TSF-F3溫度感測器......................................36
圖 3-16 TSI風速探測器.............................................36
圖3-17辦公室感測器配置圖...........................................37
圖3-18冰水主機循環系統示意圖.......................................39
圖3-19冰水主機控制器介接示意圖......................................40
圖3-20冰水主機控制邏輯.............................................41
圖3-21系統架構圖..................................................43
圖3-22人體新陳代謝率設定畫面.......................................44
圖3-23衣服絕緣值設定畫面...........................................44
圖3-24熱舒適度參數定義程式.........................................44
圖3-25熱舒適度設定畫面.............................................45
圖4-1 實驗組及對照組室內溫度歷時分佈圖(99.9.1~99.9.30)...............50
圖4-2實驗組及對照組室內溫度歷時分佈圖(99.9.8~99.9.9).................51
圖4-3室內相對濕度及室外相對濕度歷時分佈圖(99.9.1~99.9.30)............52
圖4-4室內平均風速歷時分佈圖(99.9.1~99.9.30).........................52
圖4-5室內二氧化碳歷時分佈圖(99.9.1~99.9.30).........................53
圖4-6室內二氧化碳歷時分佈圖(99.9.13~99.9.19)........................54
圖4-7室內溫度歷時分佈圖(99.10.1~99.10.31)..........................56
圖4-8熱舒適度指標歷時分佈圖(99.10.1~99.10.31).......................56
圖4-9不滿意度指標歷時分佈圖(99.10.1~99.10.31).......................57
圖4-10十月冰水主機出水溫度＆環境溫度迴歸關係圖........................58
圖4-11室內溫度歷時分佈圖(99.11.1~99.11.30) ........................59
圖4-12熱舒適度指標歷時分佈圖(99.11.1~99.11.30)......................59
圖4-13不滿意度指標歷時分佈圖(99.11.1~99.11.30)......................60
圖4-14十一月冰水主機出水溫度&環境溫度迴歸關係圖.......................61
圖4-15室內溫度歷時分佈圖(99.12.1~99.12.31)..........................62
圖4-16熱舒適度指標歷時分佈圖(99.12.1~99.12.31)......................62
圖4-17不滿意度指標歷時分佈圖(99.12.1~99.12.31)......................63
圖4-18十二月冰水主機出水溫度&環境溫度迴歸關係圖.......................64

參考資料

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