邁入21世紀(jì)，智慧化居住空間已成未來趨勢，運(yùn)用高科技與自動化設(shè)備，讓生活變得更舒適方便，不再只是電影中的虛幻情境，而是可以展現(xiàn)在日常生活中的真實(shí)場景，也因此，國內(nèi)近年來的房屋建案，不時可見智慧建筑的訴求。
積極管理 方能落實(shí)節(jié)能效益
一棟建筑物究竟該具備哪些功能，才能符合智慧化的定義?基本的四大指標(biāo)為安全監(jiān)控、健康照護(hù)、便利舒適及永續(xù)節(jié)能，過往，智慧建筑在發(fā)展上，以前三項指標(biāo)為主，不過，在能源價格節(jié)節(jié)上漲，及全球暖化危機(jī)的雙重因素影響下，永續(xù)節(jié)能的重要性將日益升高，成為智慧建筑未來的發(fā)展主力。
能源管控是智慧住宅的設(shè)計重點(diǎn)之一，目前投入的廠商相當(dāng)多，市場也常見相關(guān)管理平臺。
傳統(tǒng)永續(xù)節(jié)能建筑，偏重于再生能源(如：太陽能、風(fēng)力、水力)的運(yùn)用，最常見例子就是在建物外墻或屋頂上架設(shè)太陽能電池板，將陽光轉(zhuǎn)換成日常生活所需電力，然而落實(shí)節(jié)能減碳目標(biāo)，不該只是采用再生能源，而要有更積極的作為才是，亦即從能源管理開始做起，了解日常生活中能源使用狀況，降低不必要的能源支出，最后才是搭配再生能源的使用。
目前建筑物節(jié)能的方法相當(dāng)多，包括選擇采光通風(fēng)俱佳的地點(diǎn)、采用不易聚熱建材、良好室內(nèi)空間設(shè)計、高能源效率家電(如：變頻冷氣、LED燈泡)等。
無論上述哪一種方式，最終都得朝能源管理(Building Energy Management System;BEMS)的方向發(fā)展，BEMS整合建筑自動化系統(tǒng)、保全系統(tǒng)、資訊系統(tǒng)、及能源監(jiān)視系統(tǒng)，再搭配環(huán)境感測器與人工智慧技術(shù)，達(dá)到設(shè)備耗能的最有效系統(tǒng)化控制，及能源的最佳化調(diào)配管理，一來可避免發(fā)生無效耗能的情況，二來則是讓現(xiàn)有能源與再生能源互相調(diào)配運(yùn)用。
BEMS終極目標(biāo)是讓能源可以自給自足，未來，每一棟建筑都將設(shè)置風(fēng)力或太陽能發(fā)電機(jī)，建構(gòu)出專屬的智慧型電網(wǎng)，也就是一套獨(dú)立的電力供應(yīng)系統(tǒng)，不需仰仗電力公司的能源，在行有余力之際，還可將多余電力轉(zhuǎn)賣回電力公司。
而人工智慧則是這套系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，人工智慧系統(tǒng)負(fù)責(zé)分析環(huán)境感測器所搜集到的能源使用資料，從中模擬出居住者生活型態(tài)及未來的耗能需求，再搭配氣象預(yù)報估計出能源供給量，當(dāng)能源供給量低于需求量時，由系統(tǒng)自動控制能源使用狀況，反之則可將多余電力賣給臺電公司。
自動化設(shè)備 能源管理最佳幫手
自動化系統(tǒng)是BEMS架構(gòu)中的基本配備，其中DDC-HVAC為控制器主流，傳統(tǒng)DDC控制器多走封閉式網(wǎng)路架構(gòu)，必需花費(fèi)大量時間整合系統(tǒng)，隨著工業(yè)乙太網(wǎng)路成熟發(fā)展，在許多控制器上都能看到工業(yè)乙太網(wǎng)路蹤影，控制器導(dǎo)入工業(yè)乙太網(wǎng)路功能已相當(dāng)成熟，由于乙太網(wǎng)路具備開放、單價較低、連網(wǎng)速度快及節(jié)點(diǎn)佈建容易等優(yōu)勢，故成為DDC控制器的通訊新寵兒。
目前市面上的建筑自動化系統(tǒng)，除了支援傳統(tǒng)通訊標(biāo)準(zhǔn)Modbus、BACnet外，也都已納入乙太網(wǎng)路標(biāo)準(zhǔn)，方便讓管理者透過網(wǎng)路遠(yuǎn)端監(jiān)控設(shè)備運(yùn)作狀況，及登錄圖控軟體(或人機(jī)介面)，檢閱各類能源統(tǒng)計報表，包括能耗使用狀況、耗能分析、及二氧化碳排放量等，從中規(guī)劃節(jié)能省電的方法，例如：將尖峰時間非必要的耗電設(shè)備挪至離峰或半尖峰時間再啟動。
除了工業(yè)乙太網(wǎng)路外，新一代DDC控制器的另一個特色是已先預(yù)設(shè)簡單PID控制邏輯，并提供離線模擬及線上除錯功能，有效簡化BA系統(tǒng)導(dǎo)入工作。
從大樓往內(nèi)延伸至室內(nèi)空間來看，住家或企業(yè)辦公室該如何做好能源管理?目前的作法主要是利用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)打造居家能源監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)在建筑領(lǐng)域所用的物聯(lián)網(wǎng)通訊標(biāo)準(zhǔn)，以ZigBee為主，經(jīng)由ZigBee感測設(shè)備(如：數(shù)位電表、環(huán)境感知設(shè)備等)將訊號傳輸至嵌入式系統(tǒng)，也就是主機(jī)端，匯總呈現(xiàn)居家環(huán)境品質(zhì)與能源使用狀況，甚至可進(jìn)一步結(jié)合煙霧偵測器，發(fā)揮節(jié)能與安全防護(hù)的雙重效益，Zigbee之所以能成為建筑領(lǐng)域的主流通訊標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)在于低功耗與多節(jié)點(diǎn)的拓樸特色，由于建筑物內(nèi)的感測點(diǎn)多，不可能一一佈線維持電力，因此感測器的電力來源必須為電池，而為避免頻繁更換電池的繁瑣維護(hù)工作，低耗電便成為感測網(wǎng)路通訊設(shè)計時的重點(diǎn)考量，Zigbee的低耗電與多節(jié)點(diǎn)特色，完全符合智慧建筑所需，因此成為該領(lǐng)域的主流標(biāo)準(zhǔn)。
不過即便DDC控制器與Zigbee已是智慧建筑的主流標(biāo)準(zhǔn)，但并非唯一，建筑與其他非消費(fèi)性領(lǐng)域應(yīng)用一樣，都有一定的客製化設(shè)計，客製化設(shè)計對技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的需求并非效能，而是「最適性」，在「最適性」考量下，所有的技術(shù)都可被納入設(shè)計，因此智慧建筑的技術(shù)選擇考量，是從最后的系統(tǒng)功能設(shè)計反推回去。
從系統(tǒng)面反推的思維作法，與現(xiàn)在的消費(fèi)性IT產(chǎn)品作法不同，這類作法需要仔細(xì)釐清本身特色，方能知道需求何在，不過目前建筑的智慧節(jié)能設(shè)計仍處起步階段，IT與建筑兩方產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)都有限，系統(tǒng)自我評估并不容易，因此這類剛起步的應(yīng)用，多是參考其他業(yè)者的成功案例，再微調(diào)其模式套用至自己身上。
不過在營利思考下，一般企業(yè)通常不愿意分享其成功案例，因此為帶動產(chǎn)業(yè)，多由政府機(jī)關(guān)領(lǐng)頭，在公營或有官股之處，以政府之力先行打造成功案例，一來可起示範(fàn)作用，二來也可帶動需求，吸引業(yè)界廠商投入，在綠建筑方面，臺灣最知名的案例莫過于臺北101大樓。
101大樓 成功示范綠建筑標(biāo)準(zhǔn)
臺北101大樓在2011年獲得LEED認(rèn)證，成為全球最高的綠建筑，同時也是目前與美國五角大廈并列世界唯二的萬坪面積白金綠建筑，101大樓的節(jié)能系統(tǒng)，主要是由西門子、美商EcoTech Internation，以及李肇勛國際室內(nèi)設(shè)計公司共同合作。
101大樓透過自動技術(shù)，將能源效益最佳化，在系統(tǒng)完成前后，其用電、用水及垃圾量差距高達(dá)10%，與一般建筑相較，101大樓的能源效益高出30%，每年大約可節(jié)省70萬美元的能源成本，參與此案的西門子指出，建筑物佔(zhàn)40%的全球能源耗用量及21%溫室氣體排放量，因此能源及成本的節(jié)約，具有永續(xù)性的潛力，綠建筑的業(yè)主或經(jīng)營者，不僅能大幅降低對環(huán)境的衝擊，更可在建筑物的生命週期中有效地節(jié)約成本。
101大樓的能源控管核心系統(tǒng)為西門子的「能源監(jiān)測與控制系統(tǒng)(EMCS)」，此系統(tǒng)針對大樓內(nèi)空調(diào)設(shè)備操作與控制相關(guān)規(guī)畫，將能源運(yùn)用最佳化;此外并透過冰水系統(tǒng)的計算與操作程序的變動，更大幅提高冷卻系統(tǒng)的效率，至于空氣品質(zhì)改善部份，101大樓在11個機(jī)械層中，設(shè)置了二氧化碳感測器空調(diào)箱，當(dāng)二氧化碳濃度過高時，會自動吸入戶外新鮮空氣;此外在濕度方面，101大樓則在每個樓層都增設(shè)兩組濕度感測器，并調(diào)節(jié)空調(diào)冰水量以降低濕度，提高使用者舒適度，另外，臺北101也全面進(jìn)行垃圾減量分類，超過60%的資源回收，促成全大樓一週約僅產(chǎn)生4噸垃圾的成果，全面導(dǎo)入綠建筑技術(shù)后，101大樓每年節(jié)省了1,400萬度電，約新臺幣3,600萬元，無論是對于101大樓或是整個建筑業(yè)而言，申請LEED認(rèn)證都有重大意義，業(yè)界人士也多認(rèn)為，101對市場的綠化建筑概念影響相當(dāng)大，對臺灣的相關(guān)產(chǎn)業(yè)而言，是非常成功的示范。
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