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建築科技
Tech FUTURE
 
     
  活化建築大腦與中樞神經-智慧環控系統,節能總動員!  
     
     
  環控系統可說是智慧建築的中樞神經,而管理平台則像是大腦,負責分析判斷。目前這些設備進步到什麼程度?為什麼這個產業三句不離「節能」?  
     
  撰文:邱海棠  
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建築「智慧化」向來是與時並進的概念。以往建築內部導入一套完善的大樓自動化(BA)系統,可能已經「堪稱智慧」了。而資通訊發達的今日,建築也得跟上科技的腳步,其智慧增強的關鍵,端看環控系統如何進化了。智慧建築應該像人一樣,其中各項「環控系統」就如同人的手腳;一旦碰到緊急狀況時,可以立即感知,並將訊號傳送到大腦,也就是「管理平台」;由大腦統整分析後,再採取反應措施。原來環控系統的重要性,深切影響到建築「智慧」!綜觀各大品牌環控系統暨解決方案,我們發現到,當前環控系統設計,不約而同增強「節能」目標,就連原本以影音為主流的家庭自動化(HA,Home Automation)市場,也逐漸轉向節能發展了!

環控/節能管理三步驟
這是因為,愈來愈多統計數據指出,一棟建築物的生命週期當中,建置成本只佔25%,另外75%成本耗費在營運階段,其中能源成本佔最大宗!難怪所有系統設計都將矛頭轉向節能。目前有哪些前瞻性的應用規劃呢?

一、能源監控管理 成敗看得見
要做好能源管理的第一步,必須先了解能源使用量,可以隨時監看用電情形;接著,透過能源管理平台進行分析,才知道哪個部份省能、哪個時候超標,讓節能成效「看得見」,才可「對症下藥」,明確改善不足之處。

缺乏資訊分析 錯失節能40%
許多製造業者面對油電雙漲的衝擊,竟然只能降薪裁員,只因為缺乏電費資訊以供分析,所以不了解到底是能源效益不佳、還是生產量成長、或設備老化,而導致電費節節高升。尤其業者進行能耗診斷分析後,發現至少有30~40 %的節能空間!可是業主卻沒有資訊來協助改善。顯而易見,建立一套能源資訊平台有多麼重要。

「多螢一雲」 隨時隨地監測
目前常見的建築能源管理系統(BEMS),包括空調、照明、室溫、用電安全、人員感知、防災、動力等,皆可由觸控式螢幕監看,完全掌握能源使用情況。不僅如此,能源監測也進入「多螢一雲」的時代,可透過雲端能源管理平台(網站),即時觀測能耗量,甚至透過手機、平板電腦都可以上網監看能源狀況了。同樣支援跨螢幕操作,泓格科技的模組可以跟室內各項設備搭配使用。例如右上角的燈打開了,那麼牆上的觸控螢幕、用戶的智慧手機和平板電腦,皆可同步顯示開燈狀態,這樣才能隨時掌控用電狀態。

二、運用感測器 節能效益50%
為了省電,人們愈來愈重視照明及空調,因為這兩大系統的耗電量相當龐大,光是空調就佔了建築物耗能的40~50%,照明系統的耗能也佔了20~25%。因此,以既有建築來說,光是改善空調和照明系統,每年最少可以達到50%節能效益。譬如說,中央大學行政大樓自2010年導入照明空調節能監控系統,以及能源管理系統之後,節能效益每年平均達50%以上。

空調感測 節能效益50%
在空調節能的規劃上,透過很多方式就可以輕鬆提升到50%效益。智慧化居住空間產業聯盟SIG召集人黃國書表示,可依照空調使用時間實施區域規劃,加強室內通風設計,並選用高效率的冰水主機。有些大樓設定空調開啟的權限,有的則是整合了門禁與空調系統,持有門禁卡才可開啟空調,或可透過感測器(Sensor)自動調節空調。這些設計均可透過管理系統進行控制,讓大樓節省至少30~40%耗電量。

照明感測 節能效益54%
而運用「感測器」佈建,同樣可以提升照明的節能效果。龔柏丞舉例說明,茶水間、洗手間、樓梯間等公共區域,可透過紅外線或超音波的感測器,也就是「動作感測」(Motion Sensor)的方式去做時間控制,設定某個時間自動關燈,達到節能效果。台北科技大學所有樓梯間都設置「人員移動感知」照明控制器,而且建築物也改用LED照明控制,部份區域裝設照度感知器,並建立「時程節能控制系統」。節能效率竟高達54%。以既有建築來說,相當不簡單!

換言之,無論設備功能再好、節能效率再高,如果沒有人關燈,那也是白費力氣。而Sensor的好處,就在於協助「關閉」這項動作。

三、能源異常警示 節能更及時
除了能源監測平台、節能感測裝置之外,當有特殊事件發生時,系統可以隨時警示,更是節能的關鍵!研華林口及昆山園區的中控室,均導入能源管理及維運管理平台,包括設備保養、日常檢修等分析。一旦有不合常理的狀況,系統就會發出工單,主動發送訊息給廠商或總務,提醒他們派員維修。況且,還可以去統計異常次數及成本,透過這些管理機制,讓建築大樓空間跟設備的使用有更高的效率。而且不只是一棟建築、一個園區,而是整個企業集團分部都可以在同個平台管理,達到「節能分散控制」、總部集中管理的目標。

而在居家節能方面,可以從牆壁上的顯示面板,得知用電量的數據。再進階一點的作法,就是異常事件管理,假設有異常狀況,系統就會警報通知,透過3G或GPRS發送簡訊,將資訊傳送給用戶或住戶,這些都是控制器的任務。其中也有專門的控制器,可設定收發訊息的方式。

平台/「開放」勢在必行
智慧建築要提供更多應用服務,其環控系統納入的子系統就會愈來愈多,而由於各項設備都有不同的通訊協定,為了克服這些系統整合的困難,SI和工程商都傾向支持開放式通訊協定(Open Protocol),以建立標準化管理平台。

客戶:可以再簡化嗎?
業主必須接觸非常多種系統,要面對那麼多廠商、簽訂堆積如山的合約。而後續的管理、保養、維修該怎麼分工、責任歸屬怎麼劃分,更是棘手難題。經歷一連串波折之後,客戶忍不住要問:「我可不可以只面對一個窗口就好?能不能給我一套很好管理、方便擴充的系統就好?」

客戶:我不想被綁架!
在沒有標準化的情況下,假設先買了A牌設備,若之後想改用B牌設備,就會產生不相容的情況,導致系統無法運作。因而連帶要把A牌周邊產品一次買齊,或承受高昂的汰換費用,造成使用者莫大的困擾!

因此,愈來愈多業者依循標準化協議,或者透過聯盟合作的方式,建立一套開放式平台。比方說研華科技以WebAccess+BEMS作為開放式資通訊平台,建構一套標準化的智慧建築節能系統,並發起成立WebAccess Plus創新合作產業聯盟,邀集SI及雲端服務廠商加入,促成產業鏈緊密合作。

而風行歐美、近兩年終於進入台灣市場的KNX智慧綠建築解決方案,倡議標準化介面已經行之有年了,只要導入KNX系統架構,也可輕鬆整合各大(歐美)品牌設備。

開關/All-in-one即插即用
為了讓設備開關更方便安裝、維修、汰換,各家廠商紛紛致力於「精巧」設計,將觸控式開關或面板設計得跟傳統壁面式開關一樣大小,只要將傳統開關拿掉,就可以換上「數位面板」。

比方說泓格LC-103系列的燈控開關,可以直接連結燈光的專用控制器,還具有即插即用的接頭,接線相當便利。林勤喻表示,泓格觸控面板的尺寸跟傳統開關一樣,可以完全互相取代,裝潢階段就能直接使用。如果用戶不習慣觸控開關,可以馬上換回傳統開關!KNX也是將設備模組的尺寸,也設計成傳統開關大小,方便抽換重組。

施耐德操控情境模式的觸控面板,可以直接連接電腦進行設定,它既是開關、同時也是控制器,極具智慧便利。而科技城的觸控式開關,本身就是多工遙控器,而且不需要拉線,即可直接取代傳統開關,用戶自己就可以安裝了。



整合/從硬體走向「軟實力」
近年來,隨著建築應用科技進步飛速,建築業者深知系統整合的重要性,而設備商與SI也竭力強化硬體設備的整合。累積許多實戰經驗,對系統整合已經駕輕就熟之後,眾家設備大廠的研發重心再轉向「全方位解決方案」,藉由提供一條龍服務,為客戶簡化一連串的冗雜程序。由設計、施工、驗收、維運等設備週期當中,讓客戶對應一個窗口即可,如此體貼周全的一站式服務,相信是增加產品價值,提升客戶黏著度的上上策!然而,要提供細微且詳盡的功能,再再考驗各家廠商合縱連橫的智慧,將這股「軟實力」發揮到最好。

環控/節能實務QA
問:有時候Sensor感應不良,是不是裝設方法錯了?
答:建置Sensor確實不易,尤其針對既有的空調或電表,如何以Sensor測量溫度、流量,蒐集資料後再用控制器去做遠端操作,處處都是學問!

像是空調控制有個「眉角」,怎麼佈建Sensor才能讓室內溫度保持均勻?例如在百貨公司美食街,攤位大小不同、人數多寡不一,有些區域較冷、有些較熱,這樣的環境較難調整,「Sensor要擺對地方」就是技術的關鍵。此外,Motion Sensor裝置角度有180度、也有360度的,該怎麼運用得宜,就有賴廠商的專業技術與經驗了。感應不良通常是因為裝設位置不當,像是公司一隅設有360度Sensor,某個角度對著辦公室,但另一個角度則向著洗手間。當員工在辦公區頻繁出入,洗手間那方總不能一直亮燈。很簡單的作法,就是把那個方向遮起來就好,這是工程商的經驗範疇。

問:預算有限的情況下,「節能」要先從哪裡做起?
答:至少先建置一套能源管理平台,才知道能源使用情形,並找出節能效益最大的部份,加以改善,即可事半功倍!
其實有些業主,預算不足以導入全套系統,而是今年做一點、明年再加一點,慢慢建構起來,讓系統更完備。這也證明施耐德具有高度「彈性化」的優勢,可以逐項擴充設備、納入中央監控系統。

問:既然可以慢慢建置,新建築可否循此模式,慢慢擴充設備即可?
答:其實要改善既有建築的系統,難度真的很高,節能效益也相當有限。反觀新建築的節能效益非常顯著,最好能在建造階段就把整套系統納入設計,才不用事後再亡羊補牢。

問:環控系統在規劃、施作的程序上,必須特別哪些事項?
答:擎邦國際科技工程業務部協理沈嘉申表示,規劃階段,SI必須與業主、建築師、電機技師及設備廠商進行充分溝通,納入各方意見加以整合,並協調其中的衝突。進入施作階段後,SI必須與業主、建築師、協力廠商保持密切互動,以確認建置空間沒有衝突,各系統整合無虞,施工順序也安排妥當,並確保日後維修空間的便利性。

問:就商辦和住宅而論,這兩者在環控系統的建置上有哪些難處?
答:通常商辦大樓的環境控制設計比較便於規劃,由於業主產權較為單純,沒有複雜的客製化需求。再者,有一些功能指標在住宅建案較難實行,譬如說節能或安全監控,管委會很難去管制住戶要怎麼用電。然而,商辦大樓通常會建立一套標準。包括在操作跟維護上,辦公大樓可以完全掌控,甚至有一套完整健全的規範,就像台北101有一整個團隊負責維運。但是住宅的維運保養,大多交給管委會,而管委會再委由保全處理,難以周全。

也因此,住宅所用的環控系統,要做得簡單易懂,否則住戶不太使用觸控螢幕,保全或警衛一看到中控室的電腦就頭大,那樣的設備很快就會被棄置淘汰了。

問:環保署積極推動室內空氣品質管理法,綜合考量公私室內場所的公眾聚集量、進出量、空氣污染物危害風險,已制定檢驗評測的管理辦法。對此,該如何透過環控系統的規劃,以增進室內空氣品質?
答:近來愈來愈多大樓出入口設有數位看板,像是台中市政府的惠中樓,入口處就有看板顯示能耗及室內環境品質相關數據,讓市府同仁和賓客都能感受到該棟大樓的智慧化成果,節能、健康、舒適全面提升。
 另一方面,陸續有些建案導入「空氣品質管理控制系統」,最積極的作為是,當空氣中二氧化碳含量過高,系統可以立即採取反應。比方說,控制系統馬上發出警示,並且同步開窗、啟動全熱交換器等,運用科技真正達到服務人群的目的。
 
     
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