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綠色將為智慧建築劃下第一道標準
節能概念當道
[作者 王明德]   2016年12月07日 星期三 瀏覽人次: [8139]

雖然在智慧建築的想像上,多數人想像其自動化的導入多針對「舒適」面向發展,但其實自動化廠商在設計智慧建築的應用設備,多以「節能」為其出發點,尤其在透過控制層面的節能機制,更是自動化廠商關注的焦點。在全球亟欲發展新能源等替代方案的同時,在台灣房市發展快速的現在,不論是商辦樓宇或住宅建築,都更重視節能、環保與安全等議題。



圖一
圖一

評估智慧建築的效率標準,可以以LEED綠建築標準來觀察。LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)「能源與環境先導設計」為一定義高效能綠建築之市場導向式自願性評估系統,用以鼓勵永續性建築的發展與實行,並提供業界作為設計更健康、更環保與更有利潤的建築物之準則;LEED由美國綠建築協會於1994年制訂,1999年正式公佈第一版本並接受評估申請。近年來LEED更廣為全世界其他先進國家所採用,或當作該國制定綠建築評估系統之範本。


經過評估,LEED驗證的基準,包括永續性基地開發、用水效率及能源與大氣的提升、材料與資源、室內環境品質,以及創新與設計過程等相關標準;其中的必要項目,包括用水效率項目中的「降低日常用水20%減量」、能源與大氣項目中的「最低能源效率需求」與「基本冷媒控管」、室內環境品質項目中的「最低空氣品質要求」等標準,基本上均可透過自動化設備達成目標,陳進興認為,這是達成智慧建築績效最佳化的武器之一。


透過自動化設備,專家分析可進行包括「選用高效率設備」、「降低設備用電量」、「規劃外氣自然冷卻功能」、「VAV變風量空調箱系統」、「EMS能源管理系統」及「涉至其他節能系統」等策略規劃;但其中最重要的,則是規劃「中央監控自動控制系統」。


監控設備 自動化強化節能成效


對於建築的智慧化,最基礎與最重要的重點,就是必須讓所有的設備與系統可以直接監控,監控所有的設備,並使它智慧化,這絕對是自動化廠商的強項。


以最基本層面的自動化控制,是以PLC為控制中心的基礎架構。透過現場端的感測設備經由I/O埠連結至PLC,再將資訊與後端資料庫連結分析,由PLC進行系統運轉的規劃,讓設備得以最佳化模式運轉,以避免系統超載等問題,其他在公共照明或消防設備的管理,都可以透過自動化設備來全面管控,在現場端可以是對溫濕度的環境感測,或是集合式數位電表,透過資訊整合協助控制設備規化操控,這是自動化設備節能技術的中心


此外,利用變頻器執行節能規劃,也成為智慧建築的一項趨勢。


變頻器最初用途是速度控制,隨著技術的發展和社會對能源運用效率要求,跟著日益提高;變頻調速具有調速精度高、啟動能耗低、可實現無級調速、操作簡便、通用性強等特點,被認為是交流電動機最理想的調速方案。在沒有變頻器調速的情況下,一般傳統通過閥門等設備調節輸出功率,以滿足負載變化要求,但如此輸出的能量,將被大量浪費在閥門和風門擋板上;使用變頻器,這些設備可以根據實際負載需要,通過調整設備轉速來進行輸出功率調整,使設備的輸出能量得到高效利用,工業企業在使用變頻器後,有助於調整設備的運行速度,達到顯著的節能效果,事實證明,變頻調速系統的節能技術,的確存在經濟價值。


資訊呈現 可視化協助決策完備


用電資訊可視化


另外,以供電系統規劃來看,最基礎的部分就是電力狀態的監視,透過集合式多功能數位電表並以通訊整合於中央監控系統,以進行電力的全面監控,用以分析及統計公共用電,來規劃管理營運應用;此外,亦可透過用電資訊與業主的客觀評估,提供「需量控制設備」來進行設備的運轉管控,甚至依據預先設定的條件或取得的參考信號,來解除或投入電量附載。


因此,用電資訊的「可視化」,也被自動化產業視為智慧建築節能技術之一。近年來雲端及IoT議題發燒延燒,隨之而來的許多雲端應用,也如雨後春筍般的出現,自動化設備也逐步邁向雲端運算之流,而雲端整合資訊的功能,也成為自動化產業邁入雲端的切入點,節能可視化就是選項之一。


因為工廠端的感測及控制元件,多為傳統的的工控程式系統,這些資訊雲端的前提,就必須要依賴資訊轉換的設備,以及由內部中控主機及內部系統管理軟體處理,如此架構不但整合過程繁複,而且硬體投資成本過高,對於大多數的企業主來說,絕對是昂貴的投資成本。


因此,為了解決這樣的困擾,市場上也推出整合性裝置,來解決前端資訊「上雲端」的問題,透過簡單的裝置,不須利用固定IP進行連線,或者是專用的電腦或軟體,透過直接設定就可將前端資訊透過I/O連接轉換,直接登上雲端資料庫。


此外,由於使用者的「求知慾」日益旺盛,雲端架構也會進入目前的M2M系統,透過IoT架構的連結,提供使用單位快速而簡單的解決方案;此外,由於手持裝置應用也因智慧手機的蓬勃發展而增加需求,可透過App Store下載Watch Sensor App,即可隨時隨地掌握現場環境資訊,輕鬆達到雲端物聯整合之解決方案。


隨著聯網等技術的不斷發展,大樓建築可能同時具備相當多不同的終端需求,智慧建築所扮演的角色就是將這些需求加以整合,將大樓內個別的消防、門禁、冷凍空調、能源供應等子系統整合為智慧型連線網絡,各個系統在同一平台中共同運作,智慧網路管理系統便能以最佳化的方式將能源供應分配到各子系統,協同整合性運用,除了能達到智慧安全的管理,同時也發揮節能的最大效益


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