室內微環境監測系統之開發–｜國立中央大學博碩士論文系統

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	傅家麟 Chia-Lin Fu
論文名稱：	室內微環境監測系統之開發–
指導教授：	王鵬堯 Peng-Yau Wang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 環境工程研究所 Graduate Institute of Environmental Engineering
畢業學年度：	93
語文別：	中文
論文頁數：	117
中文關鍵詞：	室內環境品質、建築物用電、監測系統
外文關鍵詞：	Indoor environmental quality, Electricity use by a building, Monitor system
相關次數：	點閱：5 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

本研究已成功整合網際網路傳輸技術、感測器技術及電子控制技術，開發出一套可應用於室內環境監測系統（Indoor Environment Monitor System，簡稱IEMS），本系統具溫濕度及二氧化碳感測器，能將室內溫度、濕度及二氧化碳，透過網路傳遞至後端伺服器；在電力監測方面，裝置電力監視器記錄用電量（kWh）、時間與日期，瞭解建築物每天每一時刻用電量的變化。
依據實驗室基本性能測試，IEMS之資料傳遞、自動除錯/自我救援及修復機制等功能皆能正確執行。在模擬測試期間IEMS穩定操作時間佔總測試時間之95%以上，平均封包遺失率為0.17%；在現場測定期間平均封包遺失率為0.08%，IEMS穩定操作時間佔總測試時間之98%以上。由現場監測結果可知，調查樓層於上班時間平均溫度為27～28℃；平均濕度為49.5～68.4％間；二氧化碳濃度為400～800ppm間；平均用電量為17kWh，扣除掉開會期間之上班時間，冷氣用電量約為照明與其他耗能設備用電量的2倍，且會因室內人員活動行為及當日氣候狀況而稍有增減。
相互比較分析，可發現在室外溫度上升時，用電量增加，這時主要用電以冷氣用電量為最高，進而使室內溫度、室內濕度呈現下降趨勢；室內二氧化碳濃度增加，用電量也隨之增加，這時與室內人員有關，室內人數增多，各項耗能使用電器頻率增加，因而導致用電量增加。

The purpose of this research is to develop an indoor environment monitor system (called IEMS) to monitor indoor environment. The IEMS can monitor indoor environment such as temperature, humidity and carbon dioxide and then continuously transmitted to the server for storage and calculations. We can use an electricity meter which provides information such as time, date, total electricity (kWh), etc. on electricity use by a building. We can use this information to understand the change of the energy consumption at every moments and every day in a building.
The laboratory test showed that the IEMS can be the correct to carry out all oneself. The IEMS stability operating time had reached 95% of the entire period and the average losing rate of package is 0.17% during mock test. In field situation, the IEMS stability operating time had reached 98% of the entire period and the losing rate of the package is 0.08%.
Field situation test show that the average temperature is 27~28℃, the average humidity is 49.5~68.4％, the thickness of carbon dioxide is among 400- 800ppm and the average energy consumption is 17kWh during working time. The air conditioning consumed two times as much energy as light and other equipment and will slightly increase and decrease because of indoor people activity behavior and climate on the same day.
Relatively analysis each other can find that when temperature rises outside the room, the energy consumption increases. The air conditioning use the highest electricity at this moment and make indoor temperature and humidity lower the trend. The thickness of indoor carbon dioxide increases, the energy consumption increases too. The phenomenon relate to indoor people at this moment. The indoor number of people increases caused equipment use frequency, therefore cause the energy consumption to increase.

目錄
第一章 前言	1
1.1 研究緣起	1
1.2 研究目的	2
1.3 研究流程與架構	2
第二章 文獻回顧	5
2.1 室內環境概述	5
2.1.1 室內溫熱環境	6
2.1.1.1 影響室內溫熱環境之因素	6
2.1.1.2 室內溫熱環境評估	6
2.1.2 室內空氣品質	9
2.1.2.1 室內空氣污染物	10
2.1.2.2 室內空氣品質標準	12
2.1.2.3 室內空氣品質評估	13
2.2 病態建築物症候群	14
2.2.1 病態建築物症候群與溫度的關係	15
2.3 建築物用電	17
2.3.1 京都議定書	17
2.3.2 建築物用電分析	19
2.3.3 建築物用電評估方法	20
2.3.3.1 建築物耗能指標EUI之耗能因子分析	21
2.3.3.2 建築物耗能指標DUI之耗能因子分析	22
2.4 小結	23
第三章 研究方法與材料	24
3.1 監測系統設計理念	24
3.1.2 嵌入式儀器資料收集系統	25
3.1.3 IEMS功能與架構	26
3.2 系統整合實做	29
3.2.1 資料收集子系統	30
3.2.2 感測器子系統	33
3.2.2.1 溫度感測器	33
3.2.2.2 濕度感測器	35
3.2.2.3 二氧化碳感測模組	36
3.2.4 資料處理解析子系統	38
3.3 系統整合測試	41
3.3.1 系統基本性能測試	41
3.3.1.1 電源中斷測試	41
3.3.1.2 資料傳遞完整性測試	42
3.3.1.3 自動除錯及救援模擬測試	43
3.3.2 感測子系統校正測試	43
3.3.2.1 溫度感測器校正	43
3.3.2.2 濕度感測器校正	44
3.3.2.3 二氧化碳感測器校正	45
3.3.3 IEMS模擬測試	45
3.4 實際現場調查測試	46
第四章 結果與討論	47
4.1 系統整合測試結果與討論	47
4.1.1 系統基本性能測試結果	47
4.1.1.1 電源中斷測試	47
4.1.1.2 資料傳遞完整性測試	47
4.1.1.2 自動除錯及救援模擬測試	48
4.1.2 感測子系統校正測試結果	49
4.1.2.1 溫度感測器校正	49
4.1.2.1 濕度感測器校正	49
4.1.2.1 二氧化碳感測器校正	50
4.1.2 IEMS模擬測試結果	51
4.2 現場環境調查結果	55
4.2.1 現場基本環境介紹	55
4.2.2 室內用電量調查結果	56
4.3 問卷調查	61
4.4 實際現場測試結果	68
4.4.1 IEMS測試結果	69
4.4.2 IEMS監測結果	70
4.4.2.1 第一階段監測結果	71
4.4.2.2 第二階段監測結果	74
4.5 相關性分析	82
第五章 結論與建議	86
5.1 結論	86
5.2 建議	87
參考文獻	88
附錄一?建築物基本資料調查表（A）	91
附錄一?建築物基本資料調查表（B）	92
附錄二   問卷調查	93
附錄三?監測儀器安裝	96
附錄四?110V與220V用電逐時變化	101
圖目錄
圖1-1 研究流程圖	4
圖2-1 ASHRAE Standard 55a-1995中規範之ET*	7
圖2-2 PMV-PPD關係曲線	8
圖2-3 室內溫度對於降低工作效率相關研究	16
圖2-4 建築大樓的典型電力負載型態圖	19
圖3-1 嵌入式儀器資料收集系統資料傳輸流程	25
圖3-2 感測器作用示意圖	27
圖3-3 系統架構圖	28
圖3-4 原型機各單元示意圖	31
圖3-5 資料收集子系統俯視圖	32
圖3-6 資料收集子系統前視圖	32
圖3-7 資料收集子系統後視圖	33
圖3-8 DS1821外觀及腳位示意圖	34
圖3-9 DS1821線路設計圖	34
圖3-10 808H5V5外觀尺寸示意圖	35
圖3-11 TGS-4160 AM-4感測模組外觀示意圖	37
圖3-12 TGS-4160 AM-4感測模組工作示意圖	37
圖3-13 整體外觀圖	38
圖3-14 監測程式介面	39
圖3-15 功能選單、監測地點與查詢介面	40
圖3-16 資料傳遞測試架構圖	42
圖3-17 原廠校正曲線	44
圖4-1 二氧化碳校正曲線	51
圖4-2 七樓（上）與十樓（下）二氧化碳逐時變化量	54
圖4-3 民國93年國鼎館各項耗能比例圖	56
圖4-4 性別（左）和年齡（右）調查分佈圖	61
圖4-5 學歷（左）及身體對冷熱的感受（右）調查分佈圖	62
圖4-6 室內人員冷氣溫度設定分佈圖	62
圖4-7 工作空間周遭音量（左）與噪音發生介意程度（右）調查分佈圖	63
圖4-8 噪音對室內人員是否有影響（左）及影響層面分佈圖（右）	64
圖4-9 工作空間亮度（左）與工作桌面亮度（右）調查分佈圖	64
圖4-10 是否會介意工作空間（左）與工作桌面（右）亮度不均勻	65
圖4-11 室內溫度（左）與濕度（右）調查分佈圖	65
圖4-12 空氣流動速度（左）與輻射熱（右）調查分佈圖	66
圖4-13 室內溫熱環境綜合感受	66
圖4-14 室內空氣新鮮度（左）與落塵量（右）調查分佈圖	67
圖4-15 室內空氣品質滿意程度調查分佈圖	67
圖4-16 5部IEMS架設位置示意圖	68
圖4-17 第一階段室內（上）與室外（下）溫濕度每日逐時變化趨勢	73
圖4-18 第二階段室內（上）與室外（下）溫濕度每日逐時變化趨勢圖	79
圖4-19 二氧化碳每日（左上）、上班時間（右上）、下班＆加班時間（左下）、假日期間（右下）逐時變化趨勢圖	80
圖4-20 用電量每日（左上）、上班時間（右上）、下班＆加班時間（左下）、假日期間（右下）逐時變化趨勢	81
圖4-21 用電量、（左上）、用電量與室內外溫度（右上）、用電量與室內外濕度（左下）及用電量與二氧化碳（右下）擬合圖	84
圖4-22 實際用電量與模擬用電量比較圖	85
表目錄
表2-1 建築物理性環境要素影響舒適性要因	5
表2-2 影響人體冷熱因素	6
表2-3 台灣辦公場所室內溫熱環境舒適範圍	9
表2-4 室內環境中主要之污染物來源及污染物質	11
表2-5 辦公室及公共建築室內空氣品質標準第一、第二階段建議值	12
表2-6 二氧化碳對人體生理的影響	14
表3-1 資料收集子系統規格一覽表	31
表3-2 DS1821規格表	34
表3-3 808H5V5規格表	35
表3-4 TGS-4160 AM4 規格表	36
表3-5 室內基本環境調查表	46
表4-1 資料傳遞完整性測試結果	48
表4-2 當機救援模擬測試結果	49
表4-3 溫度校正結果	49
表4-4 濕度校正結果	50
表4-5 現場實測IEMS操作時間整理結果	53
表4-6 感測子系統現場實測結果	53
表4-7 成功大學監測結果	53
表4-8 調查空間基本資料表	55
表4-9 國鼎圖書資料館5樓耗能設備調查	57
表4-10 窗型冷氣機能源效率比值標準表	59
表4-11 國鼎館5樓EUI110V、EUI220V、EUITotal	59
表4-12 國鼎館5樓冷氣機冷氣能力、EER值	59
表4-13 國鼎館5樓DUI110V、DUI220V、DUITotal	60
表4-14 實際現場測定IEMS操作時間整理結果	70
表4-15 第一階段溫濕度監測結果	72
表4-16 第一階段上班時間溫濕度監測結果	72
表4-17 第二階段溫濕度監測結果	76
表4-18 第二階段上班時間溫濕度監測結果	77
表4-19 上班時間二氧化碳與用電量監測結果	78
表4-20 每日溫濕度、二氧化碳及用電量相關係數矩陣	82

                                

[1] 蘇慧貞、江哲銘，室內空氣品質檢測方法之研究，行政院環保署環境檢驗所，2002。
[2] 美國環保署
http://www.epa.gov/iaq/largebldgs/i-beam_html/ch4-iaqe.htm
[3] 台灣電力公司
http://www.taipower.com.tw/
[4] 田中俊六、武田仁、足立哲夫、土屋喬雄共著，簡裕榮、薛寧心譯，最新建築環境工學，六合出版社，2004。
[5] 陳啟中，建築物理概論，詹氏書局，1996，第49-54頁。
[6] 江哲銘、王文安，建築室內環境保健控制綜和指標之研究，內政部建築研究所，1999。
[7] 莊振賢，國人舒適感受調查研究，國立台北科技大學冷凍與低溫科技研究所碩士論文，2001。
[8] 蘇慧貞、江哲銘、李俊璋，室內空氣品質標準草案及管制策略探討，行政院環境保護署研究計劃，1999。
[9] 勞工作業環境空氣中有害物容許濃度標準，勞工安全衛生法。
[10] 勞工安全衛生研究所
http://www.iosh.gov.tw/
[11] 蘇慧貞、江哲銘、李俊璋，空調系統之使用對商業區辦公大樓之影響研究，國科會/環保署科技合作研究計畫，2000。
[12] 李芝珊，公共場所及居家環境室內空氣品質健康危害之評估，行政院環保署專題委託研究計畫，2000。
[13] Fang L, Wyon DP, Clausen G, Fanger PO., Sick Building Syndrome Symptoms and performance in a field laboratory study at different levels of temperature and humidity, Proceedings of Indoor Air 2002. Vol 3, pp.466-471.
[14] Seppänen O, Vuolle M.,Control of Temperature for productivity., Rehva journal.Federation of European Heating and Air-Conditioning Associations., Sept 2003. pp. 8-12.
[15] Seppänen, O., Fisk, W.J., CONTROL OF TEMPERATURE FOR HEALTH AND PRODUCTIVITY IN OFFICES, Accepted for presentation at the ASHRAE annual meeting in Orlando, USA February 2005, 2005.
[16] Seppänen O, Vuolle M., Cost effectiveness of some remedial measures to control summer time temperatures in an office building, Proceedings of Healthy Buildings 2000, 2000.
[17] Seppänen O and Fisk WJ.,A Model to Estimate the Cost Effectiveness of the Indoor Environment Improvements in Office Work. A submitted manuscript to ASHRAE Symposium in Orlando 2005, 2005.
[18] 財團法人台灣環境資訊協會-環境資訊中心
http://e-info.org.tw/
[19] WOW～～～全球暖化！！！好燒的京都議定書
http://green.ngo.org.tw/co2/default.htm
[20] 行政院環境保護署
http://www.epa.gov.tw/main/index.asp
[21] 經濟部能源局
http://www.moeaboe.gov.tw/
[22] 王佑萱，台灣地區旅館類建築之耗能分析與全尺度實驗印證，國立中山大學機械與機電工程學系博士論文，2003。
[23] 顧孝偉，住宅用電量監測與解析之研究，國立成功大學建築研究所，2003。
[24] 林憲德、賴榮平等，建築物節約能源基本教材，內政部建築研究所，1995。
[25] “化學性因子作業環境測定教材Ⅰ、Ⅱ(甲)”, 行政院勞工委員會, 539-564,1997。
[26] 張坤福，嵌入式儀器資料收集系統之設計與實踐-以環保署空氣品質監測站為例，國立中央大學環境工程研究所碩士論文，2003。
[27] 黃炳照、莊睦賢，電化學感測器，化工技術1999年第七卷第二期，1999。
[28] Dallas.INS
http://www.maxim-ic.com/
[29] 錫麟企業有限公司
http://www.sensorelement.com
[30] Figaro Engineering INC.,
http://www.figaro.co.jp/en/top.html

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文