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環境監控系統的設計與規劃
 
撰編:周滋靜 最後更新時間:7月 | 30日 , 2022
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iBT數位建築雜誌-編輯部
環控的極致就是要做到「預防」與有效的「即時」反應。先做「監」才能「控」,環境監控的定義很廣,較精準的說法為「針對某特殊環境及特定對象做監視與控制」。在物聯網的技術架構下,很多事情都變得簡單,萬物皆可連,透過系統軟體達到控制與連動反應。然而物聯網卻也成了市場上,包裝萬物的手段之一。
 


做好環境控制,必須先搞清楚其對象與目的
環境監控照字面上的意思來說,便是依照環境可能存在的變數去做監看與控制。做監控的對象可以分為人與設備,可透過參數的設定或監控對象本身的行為與狀態去做監控。簡單來說,要做好監控要先搞清楚「對象」與「目的」,以現行技術發展的狀況來說,只要是業主能提出來的需求,沒有做不到的,但能做好特殊環境的監控需要具備專業的知識與技術,就像是植物工廠的環控,可透過燈照、溫度、濕度、二氧化碳、土壤的保水性、酸鹼度、水質的潔淨度…等技術模擬適合植物生長環境的要素;監視每一個感測器所量測到的數據是否為合理範圍(對象),並再進一步控制其它相關的連動設備來維持整體環境(目的);監視每一樣硬體設備是否維持正常的狀態(對象),並由相關的管理人員確保設施設備的運轉(目的)。會議室也可透過情境設定,透過一個按鍵輸入指令開啟會議模式,開燈、開空調、開投影機、關窗簾、降簾幕,當會議進行中可透過二氧化碳偵測結合人員數量統計(對象),計算換氣量保持室內空氣的品質(目的)…等應用。

當對象與目的不同,就會有不同的反應機制與處理流程,也因此需要不同的專業知識與技術。早期建築主要是以電氣、給排水、空調、弱電、消防所集合而成的大樓自動化系統為樓宇管理的中央控制中心,但在「機房」這個放置了大量的硬體設備、機密資料的場域,如門禁的管制、保持機器正常運轉的溫濕度控管、災害發生時的處理流程等,都需要特別獨立來做監控,而另一方面,機房內的影像畫面是否同樣拉到管理室做監看這也是一個細節……。因此,機房所要做的監控與大樓自動化所含概的專業層級有所不同,也因此早期做大樓自動化的廠商會將像機房這樣特殊場域的規劃交由專門的廠商來做,這便是我們現在泛稱的「環控」,獨立於大樓自動化五大系統外的另一子系統。

需求程度不同,規劃設計的方向必定相異
如上述,不同場域需要由不同專業知識技術的廠商來協助規劃施作,以技術的複雜度來說,會議室或是居家所做的環控,相對於機房與植物工廠來說單純許多。業主要先了解自身的需求,不僅要了解市面上涉獵環控領域的廠商有哪些,重點是要進一步了解廠商「專精」於哪一塊,就像買高階單眼相機你不會到3C賣場選購一樣!如果考慮到品牌,差異就看廠商的信用、經驗和自身的成本考量。其實如何選廠商就和我們購買商品是同樣的道理,像是日用消耗品訴求經濟實惠,消費者在選購的時侯,價錢會為第一優先考量,再來是取得的便利性,對品牌的忠誠度較低;但如果是要購買一台高階相機第一優先考量的因素可能會是性能,再來是品牌與價錢,購買途徑也不會是隨便一間賣場,你會選擇信用較好商店、專門店來消費,一來是為確保商品的品質,二來在後續的維保相對較有保障。

同樣做室內環控的場域,在需求的「程度」上也會有所不同。百貨公司是休閒娛樂場所,消費者對於場域的舒適度要求較高,如透過感測器偵測空氣品質,結合人流偵測與設備,可計算最為精準之換氣次數,讓室內的空氣品質、溫度維持在最舒適的狀態;辦公大樓同樣有著相當大量的人流,但與百貨公司相較之下,舒適程度要求並不需要太過於嚴謹,較不會針對空氣品質或溫濕度的細微變化產生問題,但如室內二氧化碳濃度過高,或溫濕度會影響辦公的品質與效率,雖針對相同對象、目的,但因需求程度不同,相關設備系統的建置與設定也會大不相同。而需求程度的不同,對於廠商來說都是新的挑戰,做百貨公司環控的廠商不一定不會做辦公大樓環控的規劃,也不一定會做,業主們務必要懂得清楚的提出自己的需求,才能夠找到最合適的解決方案。

硬體設備推陳出新的速度相當的快,新功能也愈做愈多,像是老年人可透過行動裝置在家裡測量血壓、血糖、血的含氧量…等,姑且不談論數據的準確度,而是這些數據能夠「做什麼」?其實,就像做環控一樣,我們要了解不同感測器的功能是什麼、測量出來的數據是否能夠達成我要的目的,如透過二氧化碳感測器,測到濃度過高,接下來的反應是什麼、又是否能透過環控技術讓二氧化碳不要超標?環控還有一個重點,就是設計的邏輯很重要,感測器、設備是死的,但人的思想、控制邏輯是活的。

事前規劃的重要性,建築資訊模型BIM的應用
過去許多大樓會設計「天窗」,主要是讓空氣能夠自然循環,可節省空調能源的消耗,透過建築前期的規劃,將特定區域的風向、氣流、日照……融入建造與系統規劃裡,便能得到更全面性的節能與舒適。如何做好環控,絕對是在事前的規劃,建築資訊模型BIM(Building Information Model)是有別於建築師以往使用CAD所繪製的2D設計圖,而是以整棟建築、樓層、平面…等皆透過3D立體模型呈現之。如此可以改善2D設計圖常見的「錯、漏、碰、缺」,如管線碰撞問題、門窗開口的正確位置、停車場的出入動線…等從設計圖繪製、施工中的項目檢討、建物永續管理等工作,都能夠透過BIM得到更精確、更有效率的計算。

BIM從2002年於國際間受到營建產業與學術界之重視,在美國、英國、新加坡、日本、韓國、中國等國家也陸續將BIM視為營建產業的革命性技術。近2、3年來台北市與新北市的公共工程案幾乎都強制將BIM納入契約規範裡,雖建築師因為BIM繪圖觀念打破了原本熟悉的CAD操作模式,或是還需請專業的機電技師、工程顧問公司來協助操作,這都是額外增加的成本。但一旦將2D圖說轉為3D諸多問題就會具體浮現,設計師便可預先規劃解決對策,從設計到建置、選擇系統、廠商都是息息相關的。

追根究柢,所有的科技都是由人心出發
建築管理,為什麼要將環境控制系統獨立出來、過去建築也是有做環控卻沒有被獨立出來?在物聯網的架構下,感測器是驅動各設備系統產生反應的前線設備,如在浴室加裝一氧化碳感測器,可以在危險發生時即時通報相關單位,或是透過其它連動設備保持室內空氣品質;在車門底下加裝感測器,當你無法騰出手來拿鑰匙,門還可自動開啟……,當物聯網這個名詞還沒竄出,當環控還是應用於特殊場域的時侯,這些事都有人在做!環控並不是新技術,但在感應器的多元開發下,很多設備都有了感覺與知覺,而後端的連動控制也不斷的演進,沒有科技做不到的事,但就有如錢不是萬能的,但沒有錢就萬萬不能,您能夠想像在這個社會中沒有「網路」會有多少事情無法處理?有人說錢買不回健康、買不到愛情、買不了溫暖,那科技呢?有了科技人還是會生病、有了科技感情還是會失溫、有了科技人與人間少了真實的互動!總還是要回歸於「科技是一把雙面刃,它能損人也能利己」。
 
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