自動(dòng)化是節(jié)能的重要技術(shù)之一,近年來(lái)建筑領(lǐng)域?qū)?jié)能的需求日殷,目前已有多起建案導(dǎo)入自動(dòng)化技術(shù),透過(guò)自動(dòng)化所設(shè)計(jì)的功能,輕鬆管理建筑物內(nèi)的能源資訊。
全球能源價(jià)格日益高漲,節(jié)能科技被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域,尤其IT技術(shù)這幾年發(fā)展出的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),除了提升各類(lèi)系統(tǒng)的效能外,節(jié)能更是應(yīng)用重點(diǎn)之一,這幾年物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展逐漸增溫,尤其在智慧建筑領(lǐng)域,已有多起案例,透過(guò)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),塬本冷硬的建筑,可進(jìn)一步成為更適合居住、生活的環(huán)境,對(duì)能源的掌控也更全面。
LEED制定完善綠建筑標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)智慧建筑的想像,多數(shù)人都認(rèn)為自動(dòng)化的導(dǎo)入會(huì)從“舒適”面向發(fā)展,但其實(shí)不然,自動(dòng)化廠(chǎng)商在設(shè)計(jì)智慧建筑的應(yīng)用設(shè)備,多以“節(jié)能”為其出發(fā)點(diǎn),尤其在透過(guò)控制層面的節(jié)能機(jī)制,更是自動(dòng)化廠(chǎng)商關(guān)注的焦點(diǎn),在全球亟欲發(fā)展新能源等替代方案的同時(shí),各國(guó)建筑產(chǎn)業(yè),無(wú)論是商辦樓宇或住宅建筑,都更重視節(jié)能、環(huán)保與安全等議題。
由于智慧化的概念模煳,過(guò)去世界各地公協(xié)會(huì)、組織多針對(duì)智慧建筑所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),彼此間歧異相當(dāng)大,因此無(wú)論是建商或系統(tǒng)整合商都難以適從,相對(duì)于智慧化,節(jié)能的定義就相當(dāng)明確,其指標(biāo)也容易確立,目前國(guó)際間建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)頗多,其中LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)綠建筑標(biāo)準(zhǔn)最具指標(biāo)性。
LEED“能源與環(huán)境先導(dǎo)設(shè)計(jì)”為一定義高效能綠建筑之市場(chǎng)導(dǎo)向式自愿性評(píng)估系統(tǒng),用以鼓勵(lì)永續(xù)性建筑的發(fā)展與實(shí)行,并提供業(yè)界作為設(shè)計(jì)更健康、更環(huán)保與更有利潤(rùn)的建筑物之準(zhǔn)則;LEED由美國(guó)綠建筑協(xié)會(huì)于1994年制訂,1999年正式公佈第一版本并接受評(píng)估申請(qǐng),近年來(lái)LEED更廣為全世界其他先進(jìn)國(guó)家所採(cǎi)用,或當(dāng)作該國(guó)制定綠建筑評(píng)估系統(tǒng)之範(fàn)本。
LEED 驗(yàn)證的基準(zhǔn),包括永續(xù)性基地開(kāi)發(fā)、用水效率及能源與大氣的提升、材料與資源、室內(nèi)環(huán)境品質(zhì),以及創(chuàng)新與設(shè)計(jì)過(guò)程等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);其中的必要項(xiàng)目,包括用水效率項(xiàng)目中的“降低日常用水20%減量”、能源與大氣項(xiàng)目中的“最低能源效率需求”與“基本冷媒控管”、室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)項(xiàng)目中的“最低空氣品質(zhì)要求”等標(biāo)準(zhǔn),基本上均可透過(guò)自動(dòng)化設(shè)備達(dá)成目標(biāo),是達(dá)成智慧建筑績(jī)效最佳化的武器之一。
透過(guò)自動(dòng)化設(shè)備,專(zhuān)家分析可進(jìn)行包括“選用高效率設(shè)備”、“降低設(shè)備用電量”、“規(guī)劃外氣自然冷卻功能”、“VAV變風(fēng)量空調(diào)箱系統(tǒng)”、“EMS能源管理系統(tǒng)”及“涉至其他節(jié)能系統(tǒng)”等策略規(guī)劃;但其中最重要的,則是規(guī)劃“中央監(jiān)控自動(dòng)控制系統(tǒng)”。
監(jiān)控是建筑節(jié)能系統(tǒng)建構(gòu)時(shí)重點(diǎn)中的重點(diǎn),自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)人士指出,監(jiān)控所有的設(shè)備,并使它智慧化,這就是是自動(dòng)化廠(chǎng)商的強(qiáng)項(xiàng),最基本層面的自動(dòng)化控制,是以 PLC為控制中心,以特定的通訊技術(shù),將現(xiàn)場(chǎng)端的感測(cè)設(shè)備連結(jié)至PLC,再將資訊與后端資料庫(kù)連結(jié)分析,由PLC進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的規(guī)劃,讓設(shè)備得以最佳化模式運(yùn)轉(zhuǎn),以避免系統(tǒng)超載等問(wèn)題,建筑應(yīng)用也是如此,包括公共照明或消防設(shè)備的管理,都可以透過(guò)自動(dòng)化設(shè)備來(lái)全面管控,例如在大樓的公共空間設(shè)置感測(cè)器偵測(cè)環(huán)境溫濕度,或?qū)爰鲜綌?shù)位電表,透過(guò)資訊整合協(xié)助控制設(shè)備規(guī)劃操控,作為自動(dòng)化設(shè)備節(jié)能技術(shù)的中心。
除了以感測(cè)器和控制器架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)外,變頻器也是建筑節(jié)能的重點(diǎn)趨勢(shì),變頻器最初用途是速度控制,隨著技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)能源運(yùn)用效率要求,用途日益增多。
變頻調(diào)速具有調(diào)速精度高、啟動(dòng)能耗低、可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、操作簡(jiǎn)便、通用性強(qiáng)等特點(diǎn),被認(rèn)為是交流電動(dòng)機(jī)最理想的調(diào)速方案,在沒(méi)有變頻器調(diào)速的情況下,一般傳統(tǒng)通過(guò)閥門(mén)等設(shè)備調(diào)節(jié)輸出功率,以滿(mǎn)足負(fù)載變化要求,但如此輸出的能量,多大量浪費(fèi)在閥門(mén)和風(fēng)門(mén)擋板上;使用變頻器后,這些設(shè)備可根據(jù)實(shí)際負(fù)載需要,通過(guò)調(diào)整設(shè)備轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行輸出功率調(diào)整,使設(shè)備的輸出能量得到高效利用,工業(yè)、企業(yè)在使用變頻器后,有助于調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行速度,達(dá)到顯著的節(jié)能效果,事實(shí)證明,變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù),的確存在經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
資訊呈現(xiàn)可視化協(xié)助決策完備
另外,以供電系統(tǒng)規(guī)劃來(lái)看,最基礎(chǔ)的部分就是電力狀態(tài)的監(jiān)視,透過(guò)集合式多功能數(shù)位電表并以通訊整合于中央監(jiān)控系統(tǒng),以進(jìn)行電力的全面監(jiān)控,用以分析及統(tǒng)計(jì)公共用電,來(lái)規(guī)劃管理營(yíng)運(yùn)應(yīng)用;此外,亦可透過(guò)用電資訊與業(yè)主的客觀(guān)評(píng)估,提供“需量控制設(shè)備”來(lái)進(jìn)行設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)管控,甚至依據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件或取得的參考信號(hào),來(lái)解除或投入電量負(fù)載,因此,用電資訊的“可視化”,也被自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)視為智慧建筑節(jié)能技術(shù)之一。
近年來(lái)云端及物聯(lián)網(wǎng)議題發(fā)燒,隨之而來(lái)的許多應(yīng)用,也雨后春筍般出現(xiàn),在此態(tài)勢(shì)下,自動(dòng)化設(shè)備逐步將物聯(lián)網(wǎng)與云端運(yùn)算納入系統(tǒng)內(nèi),而其中,節(jié)能可視化就是自動(dòng)化系統(tǒng)導(dǎo)入這些新興概念所衍生出的功能之一。
自動(dòng)化系統(tǒng)過(guò)去多應(yīng)用于製造現(xiàn)場(chǎng),而由于工廠(chǎng)端的感測(cè)及控制元件,多為傳統(tǒng)的工控程式系統(tǒng),這些系統(tǒng)在導(dǎo)入云端運(yùn)算系統(tǒng)時(shí),必須先行在塬有的製造系統(tǒng)上設(shè)置資訊轉(zhuǎn)換橋接器,另導(dǎo)入前端製造與后端管理兩處系統(tǒng)的軟體平臺(tái),此一作法不但會(huì)造成整合過(guò)程繁復(fù),而且投資成本過(guò)高,無(wú)疑會(huì)影響企業(yè)主的投資意愿。
為了解決此一困擾,市場(chǎng)上也推出整合性裝置,來(lái)解決前端資訊“上云端”的問(wèn)題,目前市場(chǎng)上針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題提出的解決方案,主要是透過(guò)不須利用固定IP進(jìn)行連線(xiàn)的簡(jiǎn)單裝置,或?qū)S玫碾娔X或軟體,直接設(shè)定就可將前端資訊以I/O連接轉(zhuǎn)換,直接登上云端資料庫(kù)。
此外,由于使用者的需求漸多,云端架構(gòu)也會(huì)進(jìn)入目前的M2M系統(tǒng),透過(guò)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的連結(jié),提供使用者快速而簡(jiǎn)單的解決方案;再者,近年來(lái)手持智慧裝置普及,現(xiàn)在已有多種管理軟體可透過(guò)App下載,即可隨時(shí)隨地掌握現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境資訊,輕鬆達(dá)到云端、物聯(lián)整合之解決方案。
隨著聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展,大樓建筑可能同時(shí)具備相當(dāng)多不同的終端需求,智慧建筑所扮演的角色是將這些需求加以整合,將大樓內(nèi)個(gè)別的消防、門(mén)禁、冷凍空調(diào)、能源供應(yīng)等子系統(tǒng)整合為智慧型連線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),各個(gè)系統(tǒng)在同一平臺(tái)上共同運(yùn)作,智慧網(wǎng)路管理系統(tǒng)便能以最佳化的方式將能源供應(yīng)分配到各子系統(tǒng),協(xié)同整合性運(yùn)用,除了能達(dá)到智慧安全的管理,同時(shí)也發(fā)揮節(jié)能的最大效益。