自動化是節(jié)能的重要技術之一,近年來建筑領域?qū)?jié)能的需求日殷,目前已有多起建案導入自動化技術,透過自動化所設計的功能,輕鬆管理建筑物內(nèi)的能源資訊。
全球能源價格日益高漲,節(jié)能科技被廣泛應用于各領域,尤其IT技術這幾年發(fā)展出的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),除了提升各類系統(tǒng)的效能外,節(jié)能更是應用重點之一,這幾年物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展逐漸增溫,尤其在智慧建筑領域,已有多起案例,透過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),塬本冷硬的建筑,可進一步成為更適合居住、生活的環(huán)境,對能源的掌控也更全面。
LEED制定完善綠建筑標準
對智慧建筑的想像,多數(shù)人都認為自動化的導入會從“舒適”面向發(fā)展,但其實不然,自動化廠商在設計智慧建筑的應用設備,多以“節(jié)能”為其出發(fā)點,尤其在透過控制層面的節(jié)能機制,更是自動化廠商關注的焦點,在全球亟欲發(fā)展新能源等替代方案的同時,各國建筑產(chǎn)業(yè),無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,過去世界各地公協(xié)會、組織多針對智慧建筑所設計的標準,彼此間歧異相當大,因此無論是建商或系統(tǒng)整合商都難以適從,相對于智慧化,節(jié)能的定義就相當明確,其指標也容易確立,目前國際間建筑節(jié)能標準頗多,其中LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)綠建筑標準最具指標性。
LEED“能源與環(huán)境先導設計”為一定義高效能綠建筑之市場導向式自愿性評估系統(tǒng),用以鼓勵永續(xù)性建筑的發(fā)展與實行,并提供業(yè)界作為設計更健康、更環(huán)保與更有利潤的建筑物之準則;LEED由美國綠建筑協(xié)會于1994年制訂,1999年正式公佈第一版本并接受評估申請,近年來LEED更廣為全世界其他先進國家所採用,或當作該國制定綠建筑評估系統(tǒng)之範本。
LEED 驗證的基準,包括永續(xù)性基地開發(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)新與設計過程等相關標準;其中的必要項目,包括用水效率項目中的“降低日常用水20%減量”、能源與大氣項目中的“最低能源效率需求”與“基本冷媒控管”、室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)項目中的“最低空氣品質(zhì)要求”等標準,基本上均可透過自動化設備達成目標,是達成智慧建筑績效最佳化的武器之一。
透過自動化設備,專家分析可進行包括“選用高效率設備”、“降低設備用電量”、“規(guī)劃外氣自然冷卻功能”、“VAV變風量空調(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)控自動控制系統(tǒng)”。
監(jiān)控是建筑節(jié)能系統(tǒng)建構時重點中的重點,自動化產(chǎn)業(yè)人士指出,監(jiān)控所有的設備,并使它智慧化,這就是是自動化廠商的強項,最基本層面的自動化控制,是以 PLC為控制中心,以特定的通訊技術,將現(xiàn)場端的感測設備連結至PLC,再將資訊與后端資料庫連結分析,由PLC進行系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的規(guī)劃,讓設備得以最佳化模式運轉(zhuǎn),以避免系統(tǒng)超載等問題,建筑應用也是如此,包括公共照明或消防設備的管理,都可以透過自動化設備來全面管控,例如在大樓的公共空間設置感測器偵測環(huán)境溫濕度,或?qū)爰鲜綌?shù)位電表,透過資訊整合協(xié)助控制設備規(guī)劃操控,作為自動化設備節(jié)能技術的中心。
除了以感測器和控制器架構物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)外,變頻器也是建筑節(jié)能的重點趨勢,變頻器最初用途是速度控制,隨著技術的發(fā)展和社會對能源運用效率要求,用途日益增多。
變頻調(diào)速具有調(diào)速精度高、啟動能耗低、可實現(xiàn)無級調(diào)速、操作簡便、通用性強等特點,被認為是交流電動機最理想的調(diào)速方案,在沒有變頻器調(diào)速的情況下,一般傳統(tǒng)通過閥門等設備調(diào)節(jié)輸出功率,以滿足負載變化要求,但如此輸出的能量,多大量浪費在閥門和風門擋板上;使用變頻器后,這些設備可根據(jù)實際負載需要,通過調(diào)整設備轉(zhuǎn)速來進行輸出功率調(diào)整,使設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)整設備的運行速度,達到顯著的節(jié)能效果,事實證明,變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能技術,的確存在經(jīng)濟價值。
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)劃來看,最基礎的部分就是電力狀態(tài)的監(jiān)視,透過集合式多功能數(shù)位電表并以通訊整合于中央監(jiān)控系統(tǒng),以進行電力的全面監(jiān)控,用以分析及統(tǒng)計公共用電,來規(guī)劃管理營運應用;此外,亦可透過用電資訊與業(yè)主的客觀評估,提供“需量控制設備”來進行設備的運轉(zhuǎn)管控,甚至依據(jù)預先設定的條件或取得的參考信號,來解除或投入電量負載,因此,用電資訊的“可視化”,也被自動化產(chǎn)業(yè)視為智慧建筑節(jié)能技術之一。
近年來云端及物聯(lián)網(wǎng)議題發(fā)燒,隨之而來的許多應用,也雨后春筍般出現(xiàn),在此態(tài)勢下,自動化設備逐步將物聯(lián)網(wǎng)與云端運算納入系統(tǒng)內(nèi),而其中,節(jié)能可視化就是自動化系統(tǒng)導入這些新興概念所衍生出的功能之一。
自動化系統(tǒng)過去多應用于製造現(xiàn)場,而由于工廠端的感測及控制元件,多為傳統(tǒng)的工控程式系統(tǒng),這些系統(tǒng)在導入云端運算系統(tǒng)時,必須先行在塬有的製造系統(tǒng)上設置資訊轉(zhuǎn)換橋接器,另導入前端製造與后端管理兩處系統(tǒng)的軟體平臺,此一作法不但會造成整合過程繁復,而且投資成本過高,無疑會影響企業(yè)主的投資意愿。
為了解決此一困擾,市場上也推出整合性裝置,來解決前端資訊“上云端”的問題,目前市場上針對此類問題提出的解決方案,主要是透過不須利用固定IP進行連線的簡單裝置,或?qū)S玫碾娔X或軟體,直接設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。
此外,由于使用者的需求漸多,云端架構也會進入目前的M2M系統(tǒng),透過物聯(lián)網(wǎng)架構的連結,提供使用者快速而簡單的解決方案;再者,近年來手持智慧裝置普及,現(xiàn)在已有多種管理軟體可透過App下載,即可隨時隨地掌握現(xiàn)場環(huán)境資訊,輕鬆達到云端、物聯(lián)整合之解決方案。
隨著聯(lián)網(wǎng)等技術的不斷發(fā)展,大樓建筑可能同時具備相當多不同的終端需求,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)個別的消防、門禁、冷凍空調(diào)、能源供應等子系統(tǒng)整合為智慧型連線網(wǎng)絡,各個系統(tǒng)在同一平臺上共同運作,智慧網(wǎng)路管理系統(tǒng)便能以最佳化的方式將能源供應分配到各子系統(tǒng),協(xié)同整合性運用,除了能達到智慧安全的管理,同時也發(fā)揮節(jié)能的最大效益。