TW201205007A - Apparatus and method for controlling flow and thermal condition - Google Patents

Description

201205007

、 I w^yu/KA 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭露是有關於一種熱流情境的控制裝置及方法。 【先前技術】 為因應高科技資訊化時代的來臨，現今建築物已逐步 採用智慧化與自動化的技術，而情境控制為當前智慧建築 所強調的一部份。然而，當前的情境控制技術大都著重在 φ 燈光、聲音或影像的擬真度，而未考量熱流環境的控制。 然而，現今市面上對於熱流環境的控制技術，著重於調節 空氣流動速度及室内溫度以維持人們所感受的熱舒適度 (亦即維持PMV值於0附近）。是故，現行熱流環境控制技 術並不適用於智慧建築或情境擬真遊戲等智慧環境控制 系統中各種擬真環境的熱流控制需求。 【發明内容】 φ 本揭露係有關於一種熱流情境的控制裝置及方法，藉 由簡化的熱舒適度函數並搭配不同場景下的情境指令，可 快速控制環境的溫度與氣流，達到即時且擬真的智慧環境 控制效果。 根據本揭露之第一方面，提出一種熱流情境的控制裝 置，包括一控制器、一冷氣源、一閥件、一加熱器以及一 供氣裝置。控制器用以定義一簡化熱舒適度函數，簡化熱 舒適度函數的可指派參數包括一熱舒適度、一空氣溫度及 一風速。控制器依據一情境指令設定一預設熱舒適度及一 201205007 • j 預設風速，並依據簡化熱舒適度函數、預設熱舒適度及預 设風速得到一期望空氣溫度。冷氣源用以提供一冷空氣。 閥件用以受控於該控制器以控制冷空氣的流量。閥件與供 氣裝置連動並受控於控制器用以供給冷空氣。加熱器用以 受控於控制器將冷空氣加熱為達到期望空氣溫度的空 氣。供氣裝置用以受控於控制器以預設風速從供氣裝置送 出達到期望空氣溫度的空氣。 根據本揭露之第二方面，提出一種熱流情境的控制方 法’包括下列步驟。定義一簡化熱舒適度函數，簡化熱舒 適度函數的可指派參數包括一熱舒適度、一空氣溫度及一 風速。依據一情境指令設定一預設熱舒適度及一預設風 速。依據簡化熱舒適度函數、預設熱舒適度及預設風速得 到一期望空氣溫度。控制一加熱器以將一冷空氣加熱為達 到期望空氣溫度的空氣。 為讓本揭露之上述内容能更明顯易懂，下文特舉/較 佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 本揭露提出一種熱流情境的控制裝置及方法，藉由簡 化的熱舒適度函數並搭配不同場景下的情境指令，可快速 得到期望空氣溫度及預設風速以控制環境的溫度與氣 流，達到即時且擬真的智慧環境控制效果。 請參照第1圖，其繪示依照本揭露較佳實施例之熱流 情況的控制方法之流程圖。要先了解的是，熱舒適度 (Predicted Mean Vote，PMV)係為 ISO 7730 規格下，用以 201205007 > · 1 wjyv/r/\ 進行溫熱情境環境判定的指標。PMV介於-3〜3之間。不 同的PMV代表不同的冷熱環境，例如-3代表寒冷(cold)、 -2代表冰快（cool)、_1代表微涼（slightly cool)、0代表中性 (neutral)、1 代表微暖（siightly warm)、2 代表暖和（warm) 及3代表炎熱（hot)等。 熱舒適度PMV的詳細公式如下： PMV = [〇.3〇3 x eXp(-〇.〇36 · Μ) + 0.028] x (Μ - W) - 3.05 χ 10'3 - [5733 - 6.99 χ (Μ - W) - pj -〇.42[(Μ - W) - 58.15]-1.7 χ 1 (Γ5. Μ. (5867 - pa)-_ 0.0014 · Μ ·(34- ta) -3.96χ 10~8 ·fcl · [(tcl + 273)4 -(tr + 273)4] rfci-hc(tcl-ta) td = 35.7-0.028x {j.96xl〇-8 -fcl\tcl +273)4 +273^+/,,-hc-{tcl -/„)}

hc = 2.38x|id-/o|0'25 /or 2.38x|/t/ -ia|〇i5 >12.1 12.1x7^ for2.3Hx\td-ta\°25 <12.1 fcl ~ |l.00 + 1.290/c/ for Ic, < 0.078 m2 · K/W {l.05 + 0.645/c/ for Icl > 0.078 m2 · K/W 其中’ M為基礎代謝率，W為對外有效做功，:^為 衣服熱阻隔，fcl為衣服表面積，ta為空氣溫度，L為平均 • 輻射溫度’ Var為風速，Pa為濕度，he為對流熱傳係數，tcl 為衣服表面溫度。由於傳統ISO 7730規格之熱舒適度PMV 的公式過於複雜且為非線性，不易實現應用且所需多個感 測器的成本過高。是故本實施例為了簡化，於步驟S100 中，定義一簡化熱舒適度函數，簡化熱舒適度函敖的可指 派參數(assignable parameter)包括一熱舒適度(PMV)、一空 氣溫度(ta)及一風速(var)。此外，簡化熱舒適度函數還更包 括一濕度(Pa)。 傳統的熱舒適度PMV的公式主要受4個環境參數（空 201205007 平均輻射溫度及風速)及2個人因參數or 者罝及活動量）所影響。 似人u ,數（衣 度，並將人因參數之 、：,溫度相同於空氣溫 可由-濕度感測器量.則…:’舌動里視為定值’而濕度係 熱舒適度函數PMv^ \如此—來，則可以得到簡化 *氣、、®产t及Mi 4 3 Var)。其中，熱舒適度PMV、 度ta及風迷〜為變數，亦即可 請參照第2圖，1絡-分职丄 /數 情境的控制裝置之示；；不：':，露較佳實施例之熱流 7軋/原220、—閥件230、一加熱器 (heater)240、一供氣梦罢 ，、 , 虱凌置250、一濕度感測器260以及一 回饋感測器270。其中， ^ 於步驟sioo中，控制例如為-微處理器。 工削态210疋義間化熱舒適度函數pMv =f(ta，var)。 之後，於步驟SU0中，控制器210依據一情境指令 設定-預設缺i|度及—預賴速。其巾，情境指令例如 來自於y多媒體裝置或其他可提供影音聲光效果的裝 置“、丨並不限制。較特別的是’不同於傳統空氣調節系統 均奴將PMV維持於G附近，上述之預設熱舒適度的範圍 係介於-34。舉例來說，若控制器21〇所接受的情境指令 為關於/)/㈣情境指令，則預設熱舒適度可被設定為3 ; 同理’右控制器210所接受的情境指令為關於北極的情境 指令’則預設熱舒適度可被設定為_3。同樣地，預設風速 亦與情境指令相關。實際上，本實施例中之風速即為風力 等級表示’而風力等級可參考國際慣用之蒲福風級表（The Beaufort Scale) ° 201205007 ’ · 1 vvj^u/r/\ μ於步驟S120中，控制器21〇依據簡化熱舒通度函數、 預没熱舒適度及預設風速得到一期望空氣溫度。其中，忾 化熱舒適度函數中的濕度係由濕度感測器260量測得到。 步驟S120即代表，若當前的熱流環境為預設熱舒適度、 預》又風速及期望空氣溫度，即當前的熱流環境為情境指令 所對應的熱流環境。更進一步地，可以經由多次的人因實 ^以進行人體感受的量化控制，並將上述的多種參數整理 鲁 V到查閱表供控制器210參考，以提升控制器21 〇的工 作效率。請參照表1，其為本實施例之各種參數之對照表 例。 PMV 感覺 var(m/s) Beaufort 濕度 活動 衣著 ta(°C) Scale (%) 量 量， 3 炎熱 0.2 無風 70 1.2 0.5 33.7 '—— (calm) 3 炎熱 1 軟風 70 1.2 0.5 33.67 (light ^---____ air) 3 炎熱 2.5 輕風 70 1.2 0.5 33.65 (light breez) 2 暖和 0.2 無風 70 1.2 0.5 30.8 暖和 1 軟風 70 1.2 0.5 31.42 2 暖和 2.5 輕風 70 1.2 0.5 31.65 1 1--- 微暖 0.2 無風 70 1.2 0.5 28 201205007

表1 此外，若假定·熱舒適度包括_3〜3中整數的7個級 別，而預設風速為部份蒲福風級表中的13個級別，則本 實施例所提供之熱流情境的控制裝置2〇〇可以處理至少Μ 個情境指令。而隨著級別的進一步細分，更可對應至更夕 的情境指令’更刺於現行各種擬真環境的熱流控制需夕 於㈣，兄的控制裝㈣22〇提供 空氣。閥件230控制冷空氣流量。於步驟阳 : 器210控制加熱器240的功率，以將冷办卞 ’控· 201205007

-， ， IWDyU/hW 望空氣溫度的空氣。於步驟S140中，供氣裝置250例如 為一風扇（fan)，閥件230與供氣裝置250連動並受控於控 制器210以預設風速從供氣裝置250送出達到期望空氣溫 度的空氣。如此一來，熱流情境的控制裝置200即可提供 控制器210接收之情境指令所對應的熱流環境。 此外，熱流情境的控制裝置200更可以利用回饋感測 器270量測供氣裝置250的出風口 255附近的空氣溫度， 並將量測到的空氣溫度回饋至控制器210以判斷是否準確 φ 的達到預設熱舒適度。若有些許誤差值，則控制器210可 以控制加熱器240或供氣裝置250以進行微調校主，使得 當前的熱流環境能更符合情境指令所對應的熱流環境。 本揭露上述實施例所揭露之熱流情境的控制裝置及 方法，具有多項優點，以下僅列舉部分優點說明如下： 本揭露之熱流情境的控制裝置及方法，藉由簡化的熱 舒適度函數並搭配不同場景下的情境指令，可設定預設熱 # 舒適度及預設風速，並快速得到期望空氣溫度，如此一來 即可快速控制環境的溫度與氣流，達到即時且擬真的智慧 熱流環境控制效果。更進一步地，藉由回饋感測器量測出 的結果作為回饋控制的依據，提高熱流環境擬真的效果 綜上所述，雖然本揭露已以一較佳實施例揭莽如上， 然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通 常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍内，當可作各種 之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請 專利範圍所界定者為準。 201205007

凰 η ' J 【圖式簡單說明】 第1圖繪示依照本揭露較佳實施例之熱流情況的控 制方法之流程圖。 第2圖繪示依照本揭露較佳實施例之熱流情境的控 制裝置之示意圖。 【主要元件符號說明】 200 :熱流情境的控制裝置 210 :控制器 220 :冷氣源 230 :閥件 240 :加熱器 250 :供氣裝置 255 :出風口 260 :濕度感測器 270 :回饋感測器

Claims (1)

1. 201205007 * , 1 w^yu/KA 七、申請專利範圍： 1. 一種熱流情境的控制裝置，包括. 一控制器’用財義-簡化熱舒^度函數，該簡化敎 舒適度函數的可指派參數包括—熱舒適度、_空氣溫度^ =風速，其中該控制ϋ依據-情境指令設定—預設熱舒適 度及-預設風速，並依據該簡化熱舒適度函數、該預設熱 舒適度及該預設風速得到一期望空氣溫度. 冷氣源’用以提供一冷空氣. 一閥件，用以受控於該控制器以控制該冷空氣的流 π ♦ -加熱器，用以受控於該控制器以將該冷空氣加 達到該期望空氣溫度的空氣；以及 供μΓΓ㈣置’用以受控於該控制11以該預設風速從該 L轧裟置达出達到該期望空氣溫度的空氣。 置 女申明專利範圍第1項所述之熱流情境的控制裝 其中該預設熱舒適度的範圍介於-3〜3。 置 3.如申料利範圍第丨項所述之熱流情境的控制裝 更包括： & 度 1饋感測器’用以量測該供氣裝置出風口的空氣溫 並回饋至該控制器以控制該加熱器或該供氣裝置。 置，1. *申請專利範圍第1項所述之熱流情境的控制裝 更勹=中5亥簡化熱舒適度函數更包括一濕度，該控制裝置 濕度感測器，用以量測該供氣裝置出風口的濕度。 •如申請專利範圍第1項所述之熱流情境的控制農 201205007 境指令係來自_多媒體H •一種熱流情境的控制方法，包括： 函舒適度函數的可 依據一情境指令設定一預4:風速； 依㈣力 預叹熱舒適度及一預設風速； 依據s亥間化熱舒適度函數 風速得到-期望空氣溫度；以及頂3又熱舒適度及該預設 溫度f以將-冷空氣加熱為達到該期望空氣 法 二.如申晴專利範圍第6項所述之熱流情境的控制方 ，、中該預設熱舒適度的範圍介於_3〜3 ^ 法 ^如申請翻|請第6項所述之熱流情境的控制方 更包括： ，制-閥件與—供氣裳置以該預設風速從該供氣裝 置达出達到該期望空氣溫度的空氣。 9·如申請專利範圍第8項所述之熱流情境的控制方 法’更包括： 。里測忒供氣裝置出風口的空氣溫度，以回饋控制該加 熱器或該閥件或該供氣裝置。 、1〇.如申請專利範圍第8項所述之熱流情境的控制方 法二其中該簡化熱舒適度函數更包括一濕度，該控制方法 更量測該供氣裝置出風口的濕度。 11.如申請專利範圍第6項所述之熱流情境的控制方 法，其中該情境指令係來自一多媒體裝置。 12