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绿色将为智慧建筑划下第一道标准
节能概念当道

【作者: 王明德】2016年12月07日 星期三

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虽然在智慧建筑的想像上,多数人想像其自动化的导入多针对「舒适」面向发展,但其实自动化厂商在设计智慧建筑的应用设备,多以「节能」为其出发点,尤其在透过控制层面的节能机制,更是自动化厂商关注的焦点。在全球亟欲发展新能源等替代方案的同时,在台湾房市发展快速的现在,不论是商办楼宇或住宅建筑,都更重视节能、环保与安全等议题。



图一
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评估智慧建筑的效率标准,可以以L​​EED绿建筑标准来观察。 LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)「能源与环境先导设计」为一定义高效能绿建筑之市场导向式自愿性评估系统,用以鼓励永续性建筑的发展与实行,并提供业界作为设计更健康、更环保与更有利润的建筑物之准则;LEED由美国绿建筑协会于1994年制订,1999年正式公布第一版本并接受评估申请。近年来LEED更广为全世界其他先进国家所采用,或当作该国制定绿建筑评估系统之范本。


经过评估,LEED验证的基准,包括永续性基地开发、用水效率及能源与大气的提升、材料与资源、室内环境品质,以及创新与设计过程等相关标准;其中的必要项目,包括用水效率项目中的「降低日常用水20%减量」、能源与大气项目中的「最低能源效率需求」与「基本冷媒控管」、室内环境品质项目中的「最低空气品质要求」等标准,基本上均可透过自动化设备达成目标,陈进兴认为,这是达成智慧建筑绩效最佳化的武器之一。


透过自动化设备,专家分析可进行包括「选用高效率设备」、「降低设备用电量」、「规划外气自然冷却功能」、「VAV变风量空调箱系统」、「EMS能源管理系统」及「涉至其他节能系统」等策略规划;但其中最重要的,则是规划「中央监控自动控制系统」。


监控设备 自动化强化节能成效


对于建筑的智慧化,最基础与最重要的重点,就是必须让所有的设备与系统可以直接监控,监控所有的设备,并使它智慧化,这绝对是自动化厂商的强项。


以最基本层面的自动化控制,是以PLC为控制中心的基础架构。透过现场端的感测设备经由I/O埠连结至PLC,再将资讯与后端资料库连结分析,由PLC进行系统运转的规划,让设备得以最佳化模式运转,以避免系统超载等问题,其他在公共照明或消防设备的管理,都可以透过自动化设备来全面管控,在现场端可以是对温湿度的环境感测,或是集合式数位电表,透过资讯整合协助控制设备规化操控,这是自动化设备节能技术的中心


此外,利用变频器执行节能规划,也成为智慧建筑的一项趋势。


变频器最初用途是速度控制,随着技术的发展和社会对能源运用效率要求,跟着日益提高;变频调速具有调速精度高、启动能耗低、可实现无级调速、操作简便、通用性强等特点,被认为是交流电动机最理想的调速方案。在没有变频器调速的情况下,一般传统通过阀门等设备调节输出功率,以满足负载变化要求,但如此输出的能量,将被大量浪费在阀门和风门挡板上;使用变频器,这些设备可以根据实际负载需要,通过调整设备转速来进行输出功率调整,使设备的输出能量得到高效利用,工业企业在使用变频器后,有助于调整设备的运行速度,达到显著的节能效果,事实证明,变频调速系统的节能技术,的确存在经济价值。


资讯呈现 可视化协助决策完备


用电资讯可视化


另外,以供电系统规划来看,最基础的部分就是电力状态的监视,透过集合式多功能数位电表并以通讯整合于中央监控系统,以进行电力的全面监控,用以分析及统计公共用电,来规划管理营运应用;此外,亦可透过用电资讯与业主的客观评估,提供「需量控制设备」来进行设备的运转管控,甚至依据预先设定的条件或取得的参考信号,来解除或投入电量附载。


因此,用电资讯的「可视化」,也被自动化产业视为智慧建筑节能技术之一。近年来云端及IoT议题发烧延烧,随之而来的许多云端应用,也如雨后春笋般的出现,自动化设备也逐步迈向云端运算之流,而云端整合资讯的功能,也成为自动化产业迈入云端的切入点,节能可视化就是选项之一。


因为工厂端的感测及控制元件,多为传统的的工控程式系统,这些资讯云端的前提,就必须要依赖资讯转换的设备,以及由内部中控主机及内部系统管理软体处理,如此架构不但整合过程繁复,而且硬体投资成本过高,对于大多数的企业主来说,绝对是昂贵的投资成本。


因此,为了解决这样的困扰,市场上也推出整合性装置,来解决前端资讯「上云端」的问题,透过简单的装置,不须利用固定IP进行连线,或者是专用的电脑或软体,透过直接设定就可将前端资讯透过I/O连接转换,直接登上云端资料库。


此外,由于使用者的「求知欲」日益旺盛,云端架构也会进入目前的M2M系统,透过IoT架构的连结,提供使用单位快速而简单的解决方案;此外,由于手持装置应用也因智慧手机的蓬勃发展而增加需求,可透过App Store下载Watch Sensor App,即可随时随地掌握现场环境资讯,轻松达到云端物联整合之解决方案。


随着联网等技术的不断发展,大楼建筑可能同时具备相当多不同的终端需求,智慧建筑所扮演的角色就是将这些需求加以整合,将大楼内个别的消防、门禁、冷冻空调、能源供应等子系统整合为智慧型连线网络,各个系统在同一平台中共同运作,智慧网路管理系统便能以最佳化的方式将能源供应分配到各子系统,协同整合性运用,除了能达到智慧安全的管理,同时也发挥节能的最大效益


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