TWI838182B - 能耗設備的節能減排效益評估系統及評估方法 - Google Patents

Abstract

一種能耗設備的節能減排效益評估系統，包括依據複數運轉參數於環境中持續運轉並產生能耗與碳排結果的能耗設備，以及接收並記錄能耗設備的各個運轉參數的對應數值的伺服器。伺服器包括可於複數運轉參數中篩選出與耗電量或碳排量相關的複數能耗因子的能耗因子分析模組、可匯入複數新設備的複數性能係數的新設備係數匯入模組、及可模擬各個新設備於特定歷史時間區間內運轉在相同環境中的能耗模擬結果的模擬模組。其中，伺服器依據能耗設備的能耗與碳排結果以及各個新設備的能耗模擬結果來執行各個新設備的更換效益評估程序。

Description

能耗設備的節能減排效益評估系統及評估方法

本發明涉及一種評估系統以及評估方法，尤其涉及一種用來評估節能減排的效益的評估系統以及評估方法。

目前市面上常見的建築監控系統，一般都會針對與能耗/碳排相關的資料進行收集與分析。例如，這些建築監控系統會統計建築物中設置的各項能耗/碳排設備的用電量、用水量或用氣量等資料，並且進行分析。並且，此類建築監控系統通常會將分析結果儲存至資料庫中，使得使用者能夠依照所需的時間區間來從資料庫中搜尋所需資料。

然而，此類建築監控系統僅能對既有的各項能耗/碳排設備進行耗電量或碳排量的分析，但是無法針對這些能耗/碳排設備提供節能減排的改善效益進行評估。

具體地說，在以淨零排放為終極目標的環境下，使用者需要得知目前建築物中既有的能耗/碳排設備的狀況，並且藉由執行改善方案，或是採購新設備來取代耗電量與碳排量較高的即有設備的方式，來降低整體耗電量與碳排量。然而，若上述建築監控系統無法預估一個設備更換前、後的耗電量與碳排量差異，則使用者要實現節能減排的目標，將會面臨巨大的阻礙。

本發明提供一種能耗設備的節能減排效益評估系統及評估方法，可有效評估使用新設備替換既有的能耗設備後所帶來的節能減排效益。

於一實施例中，本發明的能耗設備的節能減排效益評估系統包括：

一能耗設備，設置於一環境中，依據複數運轉參數持續運轉並產生一能耗與碳排結果；

一輸出輸入模組，連接該能耗設備，於該能耗設備運轉時獲取各該運轉參數的對應數值；

一伺服器，透過一網路通訊設備連接該輸出輸入模組，接收該能耗設備的各該運轉參數以及各該運轉參數的對應數值，並且包括：

一運轉參數儲存模組，依據時間序列儲存各該運轉參數的對應數值；

一能耗因子分析模組，依據該些對應數值來於該複數運轉參數中篩選出在一特定歷史時間區間內與該能耗與碳排結果相關的部分該運轉參數做為複數能耗因子；

一新設備係數匯入模組，匯入複數新設備的複數性能係數，其中該複數新設備與該能耗設備為相同類型的設備；及

一模擬模組，依據各該新設備的該複數性能係數以及該複數能耗因子分別模擬各該新設備於該特定歷史時間區間內運轉在該環境中的一能耗模擬結果；

其中，該伺服器依據該能耗設備於該特定歷史時間區間內的該能耗與碳排結果以及各該新設備的各該能耗模擬結果執行各該新設備的一更換效益評估程序。

於一實施例中，本發明的能耗設備的節能減排效益評估方法係應用於上述評估系統，並且包括下列步驟：

a)選定該能耗設備；

b)匯入該能耗設備的該複數運轉參數；

c)於該複數運轉參數中篩選出在一特定歷史時間區間內與該能耗與碳排結果相關的部分該運轉參數做為複數能耗因子；

d)獲得複數新設備的複數性能係數，其中該複數新設備與該能耗設備為相同類型的設備；

e)依據各該新設備的該複數性能係數以及該複數能耗因子分別模擬各該新設備於該特定歷史時間區間內運轉在該環境中的一能耗模擬結果；及

f)依據該能耗設備於該特定歷史時間區間內的該能耗與碳排結果以及各該新設備的各該能耗模擬結果執行各該新設備的一更換效益評估程序。

與相關技術相比，本發明基於既有的能耗設備在環境中實際運行過的紀錄來預測新設備導入後的能耗與碳排狀況，藉此進行節能減排效益與投資效益的評估。如此一來，能夠協助使用者更精準與快速地規劃對於環境的改善方案，進而加速節能減排的目的之目標時程。

茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。

要針對一個環境(例如一棟建築物)進行節能減排，首先需知道環境中有哪些既有的能耗設備，以及這些能耗設備(例如空調設備、空壓機及照明設備等)的耗電量／碳排量主要受到各個能耗設備的哪些變因數所影響。在得知主要影響耗電量／碳排量的變因數後，使用者就可以在採購新設備前，先利用這些變因數來預估新設備在相同環境中運轉後可能的耗電預估量與碳排預估量。如此一來，使用者可以透過系統來評估節能減排的效益，進而決定要採用哪一種改善方案，或是更換哪些新設備。

首請參閱圖1，為本發明的評估系統的方塊圖的具體實施例。本發明揭露了一種能耗設備的節能減排效益評估系統(下面簡稱為評估系統1)，如圖1所示，評估系統1主要包括了伺服器2以及一或多個能耗設備3，其中各個能耗設備3分別具有對應的輸出輸入模組(下稱IO模組)31。伺服器2藉由網路協定連接網路通訊設備4，並且透過網路通訊設備4連接各個能耗設備3的IO模組31。

所述能耗設備3為設置於特定環境(例如建築物)中的電子設備，例如為空調設備、空壓機、照明設備等，但不加以限定。所述能耗設備3於運轉時除了會產生耗電量外，亦可能會產生碳排量。惟，為了便於理解，此處僅以能耗設備進行稱呼，並且下面將以單一個能耗設備3為例，進行實施例說明。

能耗設備3基於其主要功能而具有複數運轉參數。以空調冰水主機為例，複數運轉參數可例如為水溫、流量、製冷能力等，但不以此為限。此處的運轉參數指的是能耗設備3中與能力相關的變量，並且各個運轉參數會隨著能耗設備3的運轉而產生對應數值(例如運轉參數水溫而對應數值為5℃或10℃，或者運轉參數為流量而對應數值為100CMH或150CMH等)。

當能耗設備3被設置於特定環境中並且被啟動後，即可依據複數運轉參數持續運轉。隨著能耗設備3的運轉，將會產生對應的能耗與碳排結果，此能耗與碳排結果用以表示能耗設備3隨著運轉時間經過所產生的耗電量與碳排量。

所述IO模組31連接能耗設備3，用以於能耗設備3運轉時獲取各個運轉參數的對應數值。於一實施例中，IO模組31為無線傳輸介面，能耗設備3藉由IO模組31與網路通訊設備4進行無線連接。於另一實施例中，IO模組31為有線傳輸介面，能耗設備3藉由IO模組31透過傳輸線與網路通訊設備4連接。

如上所述，隨著能耗設備3的運轉，各個運轉參數可能產生不同的數值。本發明中，IO模組31獲得的各個運轉參數的對應數值具有時間戳記。評估系統1可準確記錄能耗設備3的各個運轉參數於不同時間點時的對應數值，並將這些對應數值記錄為歷史資料。

伺服器2透過網路連接網路通訊設備4，並且透過網路通訊設備4連接能耗設備3。本發明中，伺服器2可透過網路通訊設備4以及IO模組31來持續接收能耗設備3的各個運轉參數以及各個運轉參數的對應數值。

於圖1的實施例中，伺服器2依所要實現的功能劃分為智慧建築系統21以及資料庫22。本實施例中，伺服器2將能耗設備3的各個運轉參數及其對應數值記錄在資料庫22中。具體地，資料庫22依據時間序列儲存能耗設備3的各個運轉參數的對應數值，以供智慧建築系統21於評估節能減排的效益時使用。

智慧建築系統21主要包含能耗因子分析模組211、新設備係數匯入模組212及模擬模組213。於一實施例中，上述模組211-213為以實體元件來實現的硬體模組，例如可由微控制單元(Micro Control Unit, MCU)、中央處理單元(Centrol Process Unit, CPU)、系統單晶片(System on Chip, SoC)或可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)等來分別實現。於另一實施例中，伺服器2中記錄有電腦可執行程式碼。當伺服器2執行電腦可執行程式碼後，可按照所需的功能來創建並運行上述模組211-213。意即，上述模組211-213可為軟體模組，但不加以限定。

能耗因子分析模組211用來對能耗設備3的多個運轉參數進行分析，以篩選出與所在環境中的耗電量或碳排量(例如能耗設備3的能耗與碳排結果)具有高度相關性的一或多個能耗因子。

具體地，要進行能耗因子的分析時，使用者可透過智慧建築系統1的人機介面(圖未標示)輸入欲分析的特定歷史時間區間，此特定歷史時間區間可包括日期及時間。例如，特定歷史時間區間可為十月一日至十月三十日，每個星期一至每個星期五的早上九點至下午五點。於一實施例中，所述特定歷史時間區間必須是欲分析的能耗設備3有運轉的時段，但不以此為限。

於使用者設定了特定歷史時間區間後，能耗因子分析模組211可從資料庫22中讀取能耗設備3的各個運轉參數於特定歷史時間區間內的對應數值，藉此基於這些對應數值來於複數運轉參數中篩選出在特定歷史時間區間內與環境中的耗電量或碳排量相關的部分運轉參數(意即，並非所有的運轉參數皆與耗電量或碳排量高度相關)。

於一實施例中，能耗因子分析模組211在完成上述篩選動作後，將篩選後的部分運轉參數直接做為用來評估節能減排的效益的能耗因子。於另一實施例中，能耗因子分析模組211會對篩選後的部分運轉參數執行第二次甚至第三次的篩選動作，以確定最後保留下來的耗電因子確實與耗電量或碳排量高度相關(容後詳述)。

以往要於環境中替換新設備前，都是以假設的方式來預測新設備的耗電量和碳排量。例如，已知既有的能耗設備平均耗電量為X千瓦，新設備平均耗電量為Y千瓦，則假設一天會使用Z小時，就可以預測更換了新設備一年後總共可以省下多少電量。然而，上述預測結果並非是新設備被安裝後的實際運轉狀況。另外，部分設備的耗電量會受到外界環境的影響(例如環境中人數、戶外溫度或戶外溼度等)，並非固定的，因此僅以固定的耗電量來預測一段時間的總耗電量與總碳排量，其參考性相當地低。

有鑑於此，本發明利用既有的能耗設備3在環境中的工況(即，能耗設備3實際運行過的時間、地點與條件)，找出此類型設備於當前環境中與耗電量或碳排量具有高度相關性的多個運轉參數，並且再利用新設備的相同運轉參數來預估新設備被安裝到此環境後的實際耗電量或碳排量。如此一來，本發明的智慧建築系統21能夠準確地預估新設備對於節能減排的效益。

新設備係數匯入模組212藉由智慧建築系統21的人機介面接受使用者的操作，以匯入複數新設備的複數性能係數。具體地，本發明的目的在於評估將既有的能耗設備3替換為新設備後所能達到的節能減排的效益，因此候選的複數新設備與既有的能耗設備3必須為相同類型的設備，例如皆為空調設備或空壓機。於此情況下，複數新設備皆具有與既有的能耗設備3相同的複數運轉參數。智慧建築系統21基於相同的工況以及相同的複數運轉參數分別計算既有的能耗設備3與複數新設備的耗電量或碳排量，進而計算各個新設備相對於能耗設備3的節能減排的效益，並且可進一步對各個新設備的效益進行排序(容後詳述)。

如上所述，本發明透過能耗因子分析模組211獲得能耗設備3於特定歷史時間區間內在環境中運行時，與耗電量或碳排量相關的複數運轉參數(即，能耗因子)，並且透過新設備係數匯入模組212獲得欲更換的複數新設備中與複數運轉參數具有相依性的複數性能係數。藉此，模擬模組213可依據各個新設備的複數性能係數以及複數能耗因子於特定歷史時間區間內的對應數值，分別模擬各個新設備於特定歷史時間區間內運轉在環境中的能耗模擬結果。

本發明中，所述能耗模擬結果顯示若於所述特定歷史時間區間內於環境中使用新設備，新設備可能的耗電量或碳排量。藉此，伺服器2可依據能耗設備3於特定歷史時間區間內運行在環境中的能耗與碳排結果，以及各個新設備於特定歷史時間區間內模擬運行在環境中的能耗模擬結果，執行各個新設備的更換效益評估程序。藉由更換效益評估程序的評估結果，使用者可以判斷要採用什麼改善方案或是更換哪一台新設備，才能快速或有效率地實現節能減排的目的。

請同時參閱圖2，為本發明的伺服器的示意圖的具體實施例。如圖2所示，本發明的資料庫22可進一步包括運轉參數儲存模組221以及投資資料儲存模組222。於一實施例中，運轉參數儲存模組221以及投資資料儲存模組222可為實體分開的兩個儲存部件，例如硬碟或記憶體。於另一實施例中，運轉參數儲存模組221以及投資資料儲存模組222可為邏輯分開的兩個儲存空間。

運轉參數儲存模組221用以在能耗設備3運轉後，依據時間序列儲存能耗設備3的各項運轉參數的對應數值。這些數值供能耗因子分析模組211於後續的相關性分析中使用。投資資料儲存模組222用以儲存使用者匯入的各項成本(例如新設備的更換成本)，以供智慧建築系統21於所述更換效益評估程序中使用。

於圖2的實施例中，智慧建築系統21還包括成本匯入模組214與效益分析模組215。

成本匯入模組214透過智慧建築系統21的人機介面接受使用者的操作，以接收並匯入待評估的複數新設備的複數更換成本。於一實施例中，複數更換成本包括平均用電成本、平均單位碳權成本及總投資成本。值得一提的是，複數新設備可為不同廠牌、規格或型號的相同類型的新設備，故複數新設備具有相同的平均用電成本及平均單位碳權成本，並且具有不同的總投資成本。意即，複數新設備所面臨的電費與碳排放費的基礎是相同的(例如依照所在國家或區域之規定)，但可能會具有不同的售價、運費、安裝費及維修費。

本發明中，智慧建築系統21可透過效益分析模組215來執行所述更換效益評估程序。具體地，效益分析模組215可基於所述更換成本來對各個新設備的能耗模擬結果執行更換效益評估程序，藉此透過智慧建築系統21的人機介面輸出複數新設備的節能最佳排序結果或投資報酬最佳排序結果。

如前文所述，能耗模擬結果可顯示出各個新設備於環境中的模擬耗電量或碳排量，與能耗與碳排結果相比即可評估各個新設備的節能量或減排量。並且，再結合更換成本，效益分析模組215即可依照節能量或減排量對候選的複數新設備進行節能效果的排序(即，節能最佳排序結果)，或是依照投資金額對候選的複數新設備進行回收年限長短的排序(即，投資報酬最佳排序結果)。

續請參閱圖3，為本發明的評估方法的流程圖的具體實施例。本發明進一步揭露了能耗設備的節能減排效益評估方法(下面簡稱為評估方法)，所述評估方法應用於如圖1及圖2所示的評估系統1。

首先，使用者於要利用評估系統1來進行評估程序時，先透過人機介面選定評估系統1中既有的複數能耗設備3的其中之一(步驟S31)。當任一能耗設備3被選定後，評估系統1可匯入被選定的能耗設備3的複數運轉參數(步驟S32)。

如前文所述，能耗設備3依其功能具有做為變量的複數運轉參數，而能耗設備3針對各個運轉參數分別記錄有對應的資料標籤。於一實施例中，評估系統1在任一能耗設備3被選定後，即可基於被選定的能耗設備3的資料標籤來自動匯入能耗設備3的複數運轉參數。於另一實施例中，使用者選定了能耗設備3後，還可依據過往經驗，透過人機介面來手動輸入一或多筆運轉參數。本實施例中，由使用者輸入的運轉參數可能與能耗設備3本身沒有直接相關，而是與能耗設備3所在的環境相關，例如為環境中的人流量以及大氣溫度等。

步驟S32後，智慧建築系統21還可依據使用者的操作來設定特定歷史時間區間(步驟S33)，並且於複數運轉參數中篩選出在特定歷史時間區間內與所在環境中的耗電量或碳排量相關的部分運轉參數，以做為複數能耗因子(步驟S34)。其中，步驟S34中篩選後的部分運轉參數的數量少於或等於能耗設備3的所有運轉參數的數量。

於一實施例中，智慧建築系統21將篩選後的部分運轉參數直接視為與耗電量或碳排量高度相關的複數能耗因子。於其他實施例中，智慧建築系統21會再對篩選後的部分運轉參數進行第二次篩選，以決定所述複數能耗因子(容後詳述)。

於一實施例中，智慧建築系統21在步驟S34中可透過能耗因子分析模組211來執行相關係數分析、變異數膨脹因子或共線性診斷的相關演算法，藉此計算能耗設備3的各個運轉參數與環境中的耗電量或碳排量的相關性指標。基於各個運轉參數的相關性指標，能耗因子分析模組211可以從複數運轉參數中篩選出與耗電量或碳排量高度相關的部分運轉參數來做為複數能耗因子(容後詳述)。其中，複數能耗因子的數量小於或等於複數運轉參數的數量。

如前文所述，本發明的技術手段是將欲更換的新設備的性能係數應用到既有的能耗設備3實際運轉過的工況中，以獲得新設備較精準的能耗／碳排狀況。因此，必須透過特定歷史時間區間的設定來篩選出有效的運轉參數。

如前文所述，本發明的資料庫22依照時間序列儲存了各個能耗設備3的複數運轉參數的對應數值，因此在設定了所述特定歷史時間區間後，智慧建築系統21可從資料庫22中讀取被選定的能耗設備3於特定歷史時間區間內的各個運轉參數的對應數值，進而可計算出能耗設備3於特定歷史時間區間內的能耗與碳排結果(即，耗電量與碳排量)。

透過篩選後的複數能耗因子、各個能耗因子的對應數值以及能耗與碳排結果，智慧建築系統21可為能耗設備3建立一個能耗計算模型(步驟S35)。

接著，智慧建築系統21透過人機介面接受使用者的操作，以匯入欲評估的複數新設備的複數性能係數(步驟S36)。藉此，智慧建築系統21可以依據各個新設備的複數性能係數、篩選後的複數能耗因子以及各個能耗因子於特定歷史時間區間內的對應數值，分別模擬計算各個新設備於特定歷史時間區間內運轉在此環境中的能耗模擬結果(步驟S37)。

於一實施例中，所述性能係數為有理數。智慧建築系統21依據篩選後的複數能耗因子(例如水溫、流量及製冷能力三項)來選定新設備的對應性能係數，以將能耗計算模型更新為符合新設備使用的模型。接著，智慧建築系統21將特定歷史時間區間內的篩選後的複數能耗因子的對應數值(例如5℃、100CMH及30RT)匯入更新後的能耗計算模型中，即可獲得新設備於特定歷史時間區間內的耗電量或碳排量(即能耗模擬結果)。

值得一提的是，不同的設備會具有不同的性能係數，因此智慧建築系統21可針對不同的新設備更新不同的能耗計算模型。因此，當智慧建築系統21將特定歷史時間區間內各個能耗因子的對應數值匯入不同的能耗計算模型後，即可得到各個新設備不同的耗電量或碳排量。藉此，智慧建築系統21可以依據既有的能耗設備3於特定歷史時間區間內的能耗與碳排結果以及各個新設備於特定歷史時間區間內的能耗模擬結果執行更換效益評估程序，以獲得這些新設備的更換效益的評估結果(步驟S38)。

於一實施例中，所述評估結果指出將既有的能耗設備3更換為各個新設備後所能達成的節能量或減排量。於另一實施例中，所述評估結果進一步指出將既有的能耗設備3更換為各個新設備後所能省下的節能費用或減排費用。惟，上述評估結果僅為本發明的其中一個具體實施範例，但並不以此為限。

請同時參閱圖3及圖4，其中圖4為本發明的能耗因子的篩選流程圖的具體實施例。圖4用以具體說明本發明的智慧建築系統21如何從能耗設備3的複數運轉參數中篩選出可被用來建立能耗計算模型的複數能耗因子。

具體地，能耗設備3的耗電量／碳排量與複數運轉參數的關係式如下所示：

於一實施例中，智慧建築系統21基於上述關係式獲取能耗設備3的耗電量，並且再基於第二關係式來將能耗設備3的耗電量轉換為碳排量。於一實施例中，智慧建築系統21基於上述關係式獲取能耗設備3的碳排量，並且再基於第三關係式來將能耗設備3的碳排量轉換為耗電量。

能耗設備3在某些時段進行運轉時，其耗電量／碳排量可能與部分的運轉參數無關。因此於本發明中，智慧建築系統21會在第一階段篩選程序中先剔除掉這些運轉參數。

如圖4所示，在使用者設定了所述特定歷史時間區間後，智慧建築系統21基於特定歷史時間區間於資料庫22中進行條件式查詢，以於能耗設備3的複數運轉參數中篩選出在特定歷史時間區間中與耗電量或碳排量相關的複數篩選後運轉參數(步驟S41)。接著，智慧建築系統21分別對各個篩選後運轉參數執行相關性運算，以獲得各個篩選後運轉參數的相關性指標(步驟S42)。透過相關性指標的計算，智慧建築系統21可以對各個篩選後運轉參數進行第二階段篩選程序。

於一實施例中，智慧建築系統21是透過關係數分析、變異數膨脹因子或共線性診斷執行所述相關性運算，但不加以限定。所述關係數分析、變異數膨脹因子與共線性診斷為相關技術領域中的常用技術手段，於此不再贅述。

本發明中，相關性指標為絕對值大於零且小於或等於一的有理數。相關性指標的絕對值越大，代表與耗電量／碳排量越相關。

於步驟S42後，智慧建築系統21判斷當前分析的運轉參數的相關性指標的絕對值是否大於第一預設值(步驟S43)。若運轉參數的相關性指標的絕對值不大於第一預設值(例如0.4)，則智慧建築系統21剔除這個運轉參數(步驟S44)；若運轉參數的相關性指標的絕對值大於第一預設值，則智慧建築系統21保留這個運轉參數，並將這個運轉參數記錄為候選因子(步驟S45)。

步驟S45後，智慧建築系統21判斷是否所有的篩選後運轉參數皆已分析完畢(步驟S46)，並且於所有篩選後運轉參數皆分析完畢前持續執行步驟S42至步驟S45，以透過相關性指標的計算來判斷要剔除或保留各個篩選後運轉參數。

於一實施例中，各個運轉參數的相關性指標可例如為下表所示：

	耗電量／碳排量
耗電量／碳排量	1
運轉參數1	-0.592413002
運轉參數2	-0.276284147
運轉參數3	-0.39215308
運轉參數4	-0.424438169
……	……
運轉參數n	0.524864973

於上表的實施例中，運轉參數1、運轉參數4及運轉參數n的相關性指標的絕對值大於第一預設值(以0.4為例)，因此智慧建築系統21會將運轉參數1、運轉參數4及運轉參數n做記錄為候選因子。

於一實施例中，智慧建築系統21可以透過相關性指標及第一預設值對複數運轉參數進行上述的第二階段篩選程序，並且將第二階段篩選程序所得的複數候選因子直接做為用來建立能耗計算模型的能耗因子。

於另一實施例中，智慧建築系統21可對第二階段篩選程序所得的複數候選因子進行第三階段篩選程序，以確保最終使用的能耗因子與能耗設備3於特定歷史時間區間內在環境中的耗電量／碳排量高度相關。

具體地，在所述第二階段篩選程序結束後，智慧建築系統21可獲得複數候選因子。此時，智慧建築系統21進一步將複數候選因子兩兩做為一個組別進行比較，以分別產生第二相關性指標(步驟S47)。本發明中，第二相關性指標代表了進行比較的兩個候選因子的重複性，第二相關性指標的絕對值越大，代表進行比較的兩個候選因子的重複性越高。

由於能耗設備3的某些運轉參數可能具有重複性(例如有兩種不同態樣的水溫，如進水口的水溫與出水口的水溫)，因此本發明將複數候選因子兩兩做為一個組別進行比較。若比較後發現某個組別中的兩個候選因子的重複性不高，則智慧建築系統21將這個組別中的兩個候選因子皆保留做為能耗因子；若比較後發現某個組別中的兩個候選因子具有高度重複性，則智慧建築系統21僅保留這個組別中的兩個候選因子的其中之一做為能耗因子。

值得一提的是，在比較後僅保留組別中的兩個候選因子的其中之一時，智慧建築系統21可參考這兩個候選因子於第二階段篩選程序中的相關性指標，並且保留兩個候選因子中與能耗的相關性較高(即，相關性指標的絕對值較大)的候選因子，做為能耗因子。

本實施例中，智慧建築系統21將進行比較的兩個候選因子的第二相關性指標的絕對值與第二預設值(例如0.6)進行比較，找出第二相關性指標的絕對值不大於第二預設值的組別中的兩個候選因子，並且保留第二相關性指標的絕對值大於第二預設值的組別中的兩筆候選因子的其中之一，以獲得複數能耗因子(步驟S48)。

所述第二相關性指標可例如下表所示：

	運轉參數1	運轉參數5	運轉參數8	運轉參數9	運轉參數16
運轉參數1	1
運轉參數5	-0.433581154	1
運轉參數8	0.413021492	0.286898806	1
運轉參數9	-0.22926352	-0.232506729	-0.649273065	1
運轉參數16	-0.252388217	0.715404181	0.258374563	0.012831605	1

於上表的實施例中，智慧建築系統21保留運轉參數1、運轉參數5、運轉參數8、運轉參數9及運轉參數16做為複數候選因子，並且將複數候選因子兩兩做為一個組別進行比較，並分別計算各個組別的因子的第二相關性指標。如上表所示，運轉參數1與其他候選因子相比較所產生的第二相關性指標的絕對值皆不大於第二預設值(以0.6為例)，因此智慧建築系統21直接將運轉參數1記錄為能耗因子。

運轉參數5與運轉參數16相比較所產生的第二相關性指標的絕對值大於第二預設值(以0.6為例)，因此智慧建築系統21僅記錄運轉參數16為能耗因子，並剔除運轉參數5。當然，智慧建築系統21亦可記錄運轉參數5為能耗因子，並剔除運轉參數16。

運轉參數8與運轉參數9相比所產生的第二相關性指標的絕對值大於第二預設值(以0.6為例)，因此智慧建築系統21僅記錄運轉參數9為能耗因子，並剔除運轉參數8。當然，智慧建築系統21亦可記錄運轉參數8為能耗因子，並剔除運轉參數9。

惟，上述僅為本發明的其中一個具體實施範例，但並不以此為限。

於步驟S48後，智慧建築系統21即獲得了能耗設備3在特定歷史時間區間內於環境中運轉時，與耗電量／碳排量最具相關性的多個能耗因子。藉此，智慧建築系統21可依據複數能耗因子的對應數值以及能耗設備3於特定歷史時間區間內的耗電量來建立一個能耗計算模型。以上述保留運轉參數1、運轉參數9及運轉參數16做為能耗因子為例，所述能耗計算模型可呈現為如下方程式：

於上述能耗計算模型中，P代表能耗設備3於特定歷史時間區間內的瞬時耗電量(單位為千瓦)，為已知資訊；X為做為能耗因子的其中之一的運轉參數1於特定歷史時間區間內的對應數值(例如水溫為5℃)，為已知資訊；Y為做為能耗因子的其中之一的運轉參數9於特定歷史時間區間內的對應數值(例如流量為100CMH)，為已知資訊；Z為做為能耗因子的其中之一的運轉參數16於特定歷史時間區間內的對應數值(例如製冷能力為30RT)，為已知資訊；a0~a9為能耗設備3相對於各個能耗因子的性能係數，必須經過計算獲得。

如上所述，使用者可透過智慧建築系統21的能耗因子分析模組211對既有的能耗設備3進行分析，以確認此類設備的耗電量／碳排量受到哪些能耗因子的影響最大。因此，在選擇新設備時，使用者可以基於這些能耗因子來進行選擇。

更具體地，使用者在採購新設備時，可以請各個廠商提供這些能耗因子對於各個新設備的響應變化的真實數據。或者，使用者可把上述能耗計算模型提供給各個廠商，由各個廠商將新設備的實際工況匯入能耗計算模型後，獲得各個新設備對應至各個能耗因子的性能係數。

本發明中，智慧建築系統21可以將新設備的性能係數匯入所述能耗計算模型，並且將各個能耗因子於特定歷史時間區間內的對應數值匯入能耗計算模型，藉此模擬計算此新設備於特定歷史時間區間內依據相同工況於環境中運轉所產生的耗電量或碳排量。進而，智慧建築系統21可以將既有的能耗設備3與欲更換的新設備的能耗／碳排狀況進行比對。

具體地，智慧建築系統21可依據下列方程式模擬計算新設備的耗電量：

於上述方程式中，P _b代表新設備於特定歷史時間區間內的瞬時耗電量，為未知資訊；X、Y及Z分別為各個能耗因子於特定歷史時間區間內的對應數值(例如水溫為5℃、流量為100CMH、製冷能力為30RT)，為已知資訊；b0~b9為新設備相對於各個能耗因子的性能係數。本實施例中，b0~b9可由新設備的廠商於實際測試後提供，X、Y及Z可從資料庫22的中獲得。因此，智慧建築系統21可以迅速地模擬計算新設備的耗電量或碳排量。

並且，透過上述方程式，智慧建築系統21還可模擬計算第二新設備(具有性能係數c0~c9)的耗電量(Pc)、第三新設備(具有性能係數d0~d9)的耗電量(Pd)及第四新設備(具有性能係數e0~e9)的耗電量(Pe)等等，端看使用者的實際需求而定。

於一實施例中，智慧建築系統21可透過能耗因子分析模組211執行線性迴歸分析、類神經建模程序或是多變量迴歸分析，以依據複數能耗因子以及能耗設備3於特定歷史時間區間的耗電量建立所述能耗計算模型。藉此，於圖3的實施例的步驟S37中，智慧建築系統21即可將各個新設備的複數性能係數以及複數能耗因子於特定歷史時間區間內的對應數值匯入能耗計算模型中，藉此分別計算各個新設備於特定歷史時間區間內在環境中的能耗模擬結果。在獲得了各個新設備的能耗模擬結果後，智慧建築系統21即可在同一個基礎上(即，相同工況)為既有的能耗設備3與欲更換的多個新設備的耗電量/碳排量進行比對。

參閱圖5，為本發明的投資效益比對流程圖的具體實施例。當使用者欲評估環境中的任一種類的能耗設備3的更換效益時，首先可透過評估系統1的人機介面選擇環境中既有的複數能耗設備3的其中之一(步驟S51)。此時，評估系統1可透過如圖3及圖4的各步驟來篩選複數能耗因子並建立能耗計算模型。使用者可基於複數能耗因子及／或能耗計算模型詢問各個廠商有關於多個新設備的性能係數，並且透過人機介面將各個新設備的性能係數輸入評估系統1中(步驟S52)。

為了讓既有的能耗設備3與新設備具有相同的比對基礎，使用者可進一步透過人機介面輸入特定歷史時間區間(步驟S53)。步驟S53後，評估系統1可基於特定歷史時間區間來查詢資料庫22，以獲得各個能耗因子於特定歷史時間區間內的對應數值。

接著，評估系統1可透過人機介面進一步接收使用者輸入的各個新設備的複數更換成本(步驟S54)。於一實施例中，所述更換成本可例如為所在的國家或地理區域的平均用電成本(例如每千瓦小時的費用($/kWh))、電力排放係數(例如每千瓦小時的排放量(kg CO ₂e/kWh))、平均單位碳權成本($/tCO ₂e)，以及各個新設備的總投資成本($)。

步驟S54後，評估系統1可模擬計算各個新設備於特定歷史時間區間內運轉於環境中的耗電量及／或碳排量，進而可以計算各個新設備相對於能耗設備3的節能量及／或減排量，並且還可基於所述更換成本來計算各個新設備相對於能耗設備3的節能費、減排費及投資回收年限(步驟S55)。

於一實施例中，評估系統1可透過人機介面顯示所述節能量(即，節能效益)、減排量(即，減排效益)、節能費(即，電費效益)、減排費(即，碳權效益)及投資回收年限(即，總節費效益)的至少其中之一，以令使用者判斷如何選擇所需的新設備及改善方案。

值得一提的是，本發明中，使用者還可透過人機介面輸入想要查看的分析結果。基於使用者的選擇，評估系統1可以對應輸出複數新設備的節能最佳排序結果或投資報酬最佳排序結果(步驟S56)。

舉例來說，使用者可以選擇節能量優先的分析結果。於此實施例中，評估系統1可輸出複數新設備的節能最佳排序結果，例如第四新設備＞第一新設備＞第三新設備＞第二新設備。意即，第四新設備的節能減排量大於第一新設備的節能減排量，第一新設備的節能減排量大於第三新設備的節能減排量，以此類推。若使用者希望達到最大的節能減排效果，則可採購第四新設備來取代即有的能耗設備3。

再例如，使用者可以選擇投資報酬優先的分析結果。於此實施例中，評估系統1可輸出複數新設備的投資報酬排序結果，例如第二新設備＞第一新設備＞第四新設備＞第三新設備。意即，第二新設備的投資回收年限小於於第一新設備的投資回收年限，第一新設備的投資回收年限小於第四新設備的投資回收年限，以此類推。若使用者希望能在最短時間內回收投資成本(即，累積的節能費與減排費達到更換新設備的成本)，則可採購第二新設備來取代即有的能耗設備3。

值得一提的是，投資報酬最高的新設備，並不一定是節能減排效果最好的新設備。若使用者輸入多個新設備的資訊至評估系統1中進行分析，則可能會得到多種不同的改善方案。

本發明是基於已經發生過的條件來預測新設備在所在環境中實際運行後可能產生的耗電量與碳排量，因此可以達到較準確的節能減排效益與投資效益的評估。

以上所述僅為本發明之較佳具體實例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。

1:評估系統 2:伺服器 21:智慧建築系統 211:能耗因子分析模組 212:新設備係數匯入模組 213:模擬模組 214:成本匯入模組 215:效益分析模組 22:資料庫 221:運轉參數儲存模組 222:投資資料儲存模組 3:能耗設備 31:IO模組 4:網路通訊設備 S31~S38:評估步驟 S41~S48:篩選步驟 S51~S56:比對步驟

圖1為本發明的評估系統的方塊圖的具體實施例。

圖2為本發明的伺服器的示意圖的具體實施例。

圖3為本發明的評估方法的流程圖的具體實施例。

圖4為本發明的能耗因子的篩選流程圖的具體實施例。

圖5為本發明的投資效益比對流程圖的具體實施例。

1:評估系統

2:伺服器

21:智慧建築系統

211:能耗因子分析模組

212:新設備係數匯入模組

213:模擬模組

22:資料庫

3:能耗設備

31:IO模組

4:網路通訊設備

Claims (19)

1. 一種能耗設備的節能減排效益評估系統，包括：一能耗設備，設置於一環境中，依據複數運轉參數持續運轉並產生一能耗與碳排結果；一輸出輸入模組，連接該能耗設備，於該能耗設備運轉時獲取各該運轉參數的對應數值；一伺服器，透過一網路通訊設備連接該輸出輸入模組，接收該能耗設備的各該運轉參數以及各該運轉參數的對應數值，並且包括：一運轉參數儲存模組，依據時間序列儲存各該運轉參數的對應數值；一能耗因子分析模組，依據該些對應數值來於該複數運轉參數中篩選出在一特定歷史時間區間內與該能耗與碳排結果相關的部分該運轉參數做為複數能耗因子；一新設備係數匯入模組，匯入複數新設備的複數性能係數，其中該複數新設備與該能耗設備為相同類型的設備；及一模擬模組，依據各該新設備的該複數性能係數以及該複數能耗因子分別模擬計算各該新設備於該特定歷史時間區間內運轉在該環境中的一能耗模擬結果；其中，該伺服器依據該能耗設備於該特定歷史時間區間內的該能耗與碳排結果以及各該新設備的各該能耗模擬結果執行各該新設備的一更換效益評估程序。
2. 如請求項1所述的能耗設備的節能減排效益評估系統，其中該伺服器更包括：一成本匯入模組，接收各該新設備的複數更換成本；一投資資料儲存模組，儲存該複數更換成本；及一效益分析模組，基於該複數更換成本對各該能耗模擬結果執行該更換效益評估程序，並且該更換效益評估程序輸出該複數新設備的一節能最佳排序結果或一投資報酬最佳排序結果。
3. 如請求項2所述的能耗設備的節能減排效益評估系統，其中該複數更換成本包括一平均用電成本、一平均單位碳權成本或一總投資成本，其中該複數新設備具有相同的該平均用電成本及該平均單位碳權成本，並具有不同的該總投資成本。
4. 如請求項1所述的能耗設備的節能減排效益評估系統，其中該能耗因子分析模組被配置來透過一相關係數分析、一變異數膨脹因子或一共線性診斷計算該能耗設備的該複數運轉參數與該環境中的耗電量或碳排量的一相關性指標，並基於該相關性指標從該複數運轉參數中篩選該複數能耗因子。
5. 如請求項1所述的能耗設備的節能減排效益評估系統，其中該能耗因子分析模組被配置來執行下列程序以決定該複數能耗因子：選定要評估的該能耗設備；匯入該能耗設備的該複數運轉參數；設定該特定歷史時間區間，以於該複數運轉參數中篩選出在該特定歷史時間區間中與耗電量或碳排量相關的複數篩選後運轉參數； 對該複數篩選後運轉參數執行一相關性運算以獲得各該篩選後運轉參數的一相關性指標；及保留該相關性指標大於一第一預設值的複數該篩選後運轉參數做為複數候選因子，並將該複數候選因子做為該複數能耗因子。
6. 如請求項5所述的能耗設備的節能減排效益評估系統，其中匯入該能耗設備的該複數運轉參數的程序包括由該伺服器依據該能耗設備的一資料標籤自動匯入該複數運轉參數，以及接收使用者自行輸入一或多筆該運轉參數。
7. 如請求項5所述的能耗設備的節能減排效益評估系統，其中該能耗因子分析模組被配置來透過一相關係數分析、一變異數膨脹因子或一共線性診斷執行該相關性運算。
8. 如請求項1所述的能耗設備的節能減排效益評估系統，其中該能耗因子分析模組被配置來執行下列程序以決定該複數能耗因子：選定要評估的該能耗設備；匯入該能耗設備的該複數運轉參數；設定該特定歷史時間區間，以於該複數運轉參數中篩選出在該特定歷史時間區間中與耗電量或碳排量相關的複數篩選後運轉參數；對該複數篩選後運轉參數執行一相關性運算以獲得各該篩選後運轉參數的一相關性指標；保留該相關性指標大於一第一預設值的複數該篩選後運轉參數做為複數候選因子； 將該複數候選因子兩兩做為一個組別進行比較以分別產生一第二相關性指標；及找出該第二相關性指標不大於一第二預設值的組別中的多個該候選因子，並且保留該第二相關性指標大於該第二預設值的組別中的兩個該候選因子的其中之一，以做為複數該能耗因子。
9. 如請求項8所述的能耗設備的節能減排效益評估系統，其中該能耗因子分析模組還被配置來執行下列程序：透過一線性迴歸分析、一類神經建模程序或一多變量迴歸分析來依據該複數能耗因子於該特定歷史時間區間的對應數值以及該能耗設備於該特定歷史時間區間的耗電量建立一能耗計算模型。
10. 如請求項9所述的建物設備的節能減排效益評估系統，其中該模擬模組被配置來將各該新設備的該複數性能係數匯入該能耗計算模型，以分別計算各該新設備於該特定歷史時間區間內在該環境中的該能耗模擬結果。
11. 一種能耗設備的節能減排效益評估方法，應用於一評估系統，該評估系統至少包括依據複數運轉參數於一環境中持續運轉並產生一能耗與碳排結果的一能耗設備、接收該能耗設備的該複數運轉參數以及各該運轉參數的對應數值的一伺服器，以及依據時間序列儲存各該運轉參數的對應數值的一資料庫，並且該評估方法包括：a)由該伺服器選定該能耗設備；b)由該伺服器匯入該能耗設備的該複數運轉參數；c)由該伺服器於該複數運轉參數中篩選出在一特定歷史時間區間內與該能耗與碳排結果相關的部分該運轉參數做為複數能耗因子； d)由該伺服器獲得複數新設備的複數性能係數，其中該複數新設備與該能耗設備為相同類型的設備；e)由該伺服器依據各該新設備的該複數性能係數以及該複數能耗因子分別模擬各該新設備於該特定歷史時間區間內運轉在該環境中的一能耗模擬結果；及f)由該伺服器依據該能耗設備於該特定歷史時間區間內的該能耗與碳排結果以及各該新設備的各該能耗模擬結果執行各該新設備的一更換效益評估程序。
12. 如請求項11所述的評估方法，其中該步驟b)包括基於該能耗設備的一資料標籤自動匯入該複數運轉參數，以及接收使用者自行輸入一或多筆該運轉參數。
13. 如請求項11所述的評估方法，其中該更換效益評估程序包括：f1)接收各該新設備的複數更換成本；f2)計算各該新設備相對於該能耗設備的一節能量及一減排量，並基於該複數更換成本計算各該新設備相對於該能耗設備的一節能費、一減排費及一投資回收年限；及f3)輸出該複數新設備的一節能最佳排序結果或一投資報酬最佳排序結果。
14. 如請求項13所述的評估方法，其中該複數更換成本包括一平均用電成本、一平均單位碳權成本或一總投資成本，其中該複數新設備具有相同的該平均用電成本及該平均單位碳權成本，並具有不同的該總投資成本。
15. 如請求項11所述的評估方法，其中該步驟c)包括： c1)於該複數運轉參數中篩選出在該特定歷史時間區間中與耗電量或碳排量相關的複數篩選後運轉參數；c2)對該複數篩選後運轉參數執行一相關性運算，以獲得各該篩選後運轉參數的一相關性指標；c3)判斷該相關性指標是否大於一第一預設值；c4)剔除該相關性指標不大於該第一預設值的一或多筆該篩選後運轉參數；及c5)保留該相關性指標大於該第一預設值的複數該篩選後運轉參數做為複數候選因子，並將該複數候選因子做為該複數能耗因子。
16. 如請求項15所述的評估方法，其中該步驟c2)是透過一相關係數分析、一變異數膨脹因子或一共線性診斷執行該相關性運算。
17. 如請求項15所述的評估方法，其中該步驟c5)包括：c51)將該複數候選因子兩兩做為一個組別進行比較以分別產生一第二相關性指標；c52)找出該第二相關性指標不大於一第二預設值的組別中的該複數候選因子做為複數該能耗因子的一部分；及c53)保留該第二相關性指標大於該第二預設值的組別中的兩筆該候選因子的其中之一做為複數該能耗因子的一部分。
18. 如請求項17所述的評估方法，其中更包括一步驟g)：依據該複數能耗因子於該特定歷史時間區間內的對應數值以及該能耗設備於該特定歷史時間區間的耗電量建立一能耗計算模型；其中該步驟e)包括將各該新設備的 該複數性能係數匯入該能耗計算模型，以分別計算各該新設備於該特定歷史時間區間內在該環境中的該能耗模擬結果。
19. 如請求項18所述的評估方法，其中該步驟g)是透過一線性迴歸分析、一類神經建模程序或一多變量迴歸分析來建立該能耗計算模型。

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