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资通讯技术助阵 智能绿建筑方案益发精进

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为求减缓地球暖化速度,落实节能减碳目标,各国产官学界莫不致力推广智能绿建筑。DIGITIMES摄
为求减缓地球暖化速度,落实节能减碳目标,各国产官学界莫不致力推广智能绿建筑。DIGITIMES摄

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近几年来,「智能应用」蔚为时尚,其中尤以智能城市议题最受瞩目,然而不可讳言,万丈高楼平地起,智能城市愿景之实现,势必得从智能社区、智能建筑等根本做起;因此如何推展智能建筑、甚至是智能绿建筑概念,实为重要课题。

持平而论,不管论及绿建筑、智能建筑,都绝非初来乍到的新颖辞汇,甚至已被产业界探讨多年。然而,观察现今市场普及化程度,却仍有亟待提升的空间,尤其单就智能建筑而论,发展成熟度更不如绿建筑,此一落差,固然与政府推动相关认证标章的时间早晚有关(绿建筑标章早于1999年9月开始实施),但主要仍源自于诸多主客观条件所致。

所谓绿建筑,评估要点含括「绿化量」、「基地保水」、「水资源」、「日常节能」、「二氧化碳减量」、「废弃物减量」、「污水垃圾改善」、「生物多样性」及「室内环境」等项目,大抵而言,主要是透过绿色建材来实现环保目标,此类建材耐用年限较长,即使臻至生命周期终止之际,亦可被回收与分解,绝不会对环境造成伤害。

至于智能建筑,个中关键媒则非建材,而是包括网络设备、传感器、管理系统软件等资通讯(ICT)元件,其目的在于营造安全、节能、健康、舒适及便利之居住空间。

基于出发点与目标之不同,因此在过去不算短的期间,绿建筑、智能建筑其实可谓两码子事,通常是被分开讨论,但近年来随着诸多主客观条件产生变化,以致原本两种型态的建筑诉求,开始渐行渐近甚至出现交集,终至合并成为「智能绿建筑」概念。

节能减碳需求渐盛  智能绿建筑蔚为宠儿

究竟,促使智能绿建筑观念应运而生的驱动因素为何?首先在于众人的主观意识上,愈来愈认为「节能减碳」是非做不可的大事,单靠绿建筑或智能建筑分头并进,并不足以将此事做得更好,而必须倚靠智能绿建筑。

至于节能减碳重要性之所以节节攀升,乃在于近年来都市化现象愈趋显着,也就是有愈来愈人口集中居住于都市,导致多数城市呈现路窄、楼高、人多、车多的场景,一到炎炎夏季,家家户户必开冷气,产生大量空调废热,而马路上充斥着汽摩托车污染的大量排放,外加都市边界层的摩擦效应减缓风速,更易使得空气污染物挥之不去,种种因素交织下,形成了所谓的都市热岛效应。

想当然尔,热岛效应愈显着,意谓人们对于能源的使用需求就愈高,因而形成恶性循环,当世界上诸如此类现象不断滋生,影响所及,令人忧心的地球暖化、气候变迁,乃至于天灾降临等憾事,就成了全人类必须面对的共业;在此前提下,可望减缓地球暖化速度的节能减碳,自然成为甚具票房的题材。

有人或许会纳闷,乍听之下,不难理解智能绿建筑、节能减碳之间确有关联性,但不知关联度是大或小?此乃由于,全球有将近4成的碳排放,系由建筑物所产生,单从这点来看,即可领略智能绿建筑何以如此重要。

虽然智能绿建筑看似一体,但在此不能免俗的,仍应就绿建筑、智能建筑等不同脉络加以论述。如前所述,绿建筑的实施目的,即是为了减少建筑物对于自然环境的冲击与破坏,可透过绿色建材的采用,对于楼内与楼外的温室,施以最佳化的调节,使得居住人无需使用过多能源,便可创造室内恒温之效益,将建筑的资源及能源有效利用率推向高点。

至于智能建筑,则需配合运用资通讯科技,使得原本仅用以遮风蔽雨的建筑物,开始长了智能,甚至可藉由某些型态与使用者、物件或系统展开对话,还能配合电力公司的信号运作,懂得削峰填谷,减少尖峰用电量,藉以避免不必要的能耗。

IoT加云端运算  打造一切智能应用基盘

若从最广义的范围诠释智能建筑,那麽早在80年代即已现身的BA(Building Automation)管理系统,乃至于后续问世,得以电脑取代楼管人员管控耗能设备的建筑能源管理系统(Building Energy Management System;BEMS),无疑都可算是智能建筑的前身。

但持平而论,智能建筑与BA或BEMS的功能取向,仍旧有所不同,只因为BA与BEMS服务的对像是楼管人员,系统设计理念系以设施或设备为轴心,且施行范围偏重公共区域,反观智能建筑,则诉诸整栋建筑不论室内室外的全面智能化,且不管服务对象、设计概念,都是以住户为轴心,比方说,高龄独居的住户,即可透过智能化设备与系统,有效满足其于安全防范、居家健康照护等需求。

接着从技术角度加以观察,BA与BEMS的属性,较偏向于封闭式的自动控制系统,与周遭异质系统或元件的整合度较差,且将诸多控制智能置于末端,故而在布建过程中,需要执行大量的定制化;至于智能建筑,主要奠基于开放式架构,没有太多历史包袱的桎梏,所以能轻易整合串联电信、电脑、消防、影音或IAQ等不同系统,且可运用植基于工业标准的物联网装置,再配合云端服务,据以加快大量部署的速度,换言之,资通讯技术的日新月异,即是促使智能建筑、乃至智能绿建筑跃为火热题材的客观因素。

尤其是智能绿建筑,不仅有助于营造智能化居家空间,亦可确保居住环境之永续利用,可谓效益卓着,无怪乎逐渐成为举世产官学戮力推动的重心。

不可讳言,无论是智能建筑或智能绿建筑,前头都带有「智能」二字,意谓它们都是整体智能应用的个中一环。智能应用的诞生,有其演进过程,早期系以嵌入式系统为出发点,所谓嵌入式系统,便是由电子装置、处理器加上软件的综合体,尔后产业界开始为嵌入式系统添加通讯机制,赋予传感与控制能力,将嵌入式系统推向「智能装置」层次。

说到智能应用,其实便是结合了智能装置、云端运算资源,以及关于创新应用的软件或服务所产生。综此,论及智能应用、甚至细分至智能绿建筑,里头皆有三大组成要素,分别是物联网(含传感装置)、云端运算(含巨量数据分析、人工智能),及智能终端。

物联网旨在透过网络串联诸如空调、照明、安防等所有设备,再运用资通讯科技,包括了结合强大的云端运算机群,以及各式应用软件,使得这些设备彼此可以交谈对话,进而基于特定应用目的而产生连动。

总体而言,透过物联网、云端运算与各式智能终端所形成的智能绿建筑,可以拜资通讯科技的助力,大幅提高设施能源使用与运作效率,且促使一切应用情境趋向简单化、无形化,让使用者得以快速上手、便利操作,妥善驾驭各项智能功能。

除此之外,智能绿建筑可提供标准化的Open API,使得居住在建筑物以内的用户,与外部各式各样的专家,有了得以链结的接口,也就是说,当住户有任何尚未获得实现的新增需求,便可从外部的专家或开发者所打造的信息应用系统中,寻找最能契合需求的标的,再透过系统整合服务商协助,透过API,将信息应用系统接轨至建筑,立即成为智能绿建筑可供应的服务项目之一;若将智能绿建筑比喻为智能手机,则不管基于节能、安全、健康、便利或舒适等各种目的应运而生的信息应用系统,即是举世成千上万开发商所孕育的App。