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建筑节能成效高低 全球永续发展关键

今时今日,BEMS已成为满足绿建筑能耗管理需求的必备关键元素。(Concept Energy Solutions)
今时今日,BEMS已成为满足绿建筑能耗管理需求的必备关键元素。(Concept Energy Solutions)

为减缓地球暖化所衍生的温室效应、以促进人类与万物共生之永续发展,如何有效提高能源使用效率,致使能源对环保局破坏的影响降至最低,已成为当前世界各国至为关注的重大课题。

综观台湾地区所耗用之能源,约莫98%倚赖进口,比例之高不言可喻,使得能源供给高度受制于海外,再加上近年来肇因于人民环保意识抬头,又让各项能源开发、电力建设横生阻碍,在此「内忧外患」箝制下,可以肯定,节约能源已成为每个人无可回避的重任。

只不过,节约能源说来简单,但意欲付诸实践,仍然是一项不甚轻松的命题,主要症结在于,现今多数人对于生活品质之要求,已然达到一定水平,要想靠着大降生活品质来成就节能,如何透过当用则用、当省则省之原则,在其间找到最佳平衡,实有莫大挑战性。

在此前提下,当务之急的课题,便是紧扣住足以发挥最大节能效率的刀口,从而将先进的资通讯技术,乃至于节能减碳政策,集中火力灌注于这道刀口上,确保人人无需牺牲过多生活品质,便能有效落实节约能源。

至于刀口为何?显而易见的,根据联合国环境规划署UNEP统计结果,已确知其消耗的能源、释放之温室气体,皆占全球总能耗介于4分之1到3分之1的建筑物(主要源自服务业部门、住宅部门),理当就是一大重点。

影响所及,现今已有愈来愈多个国家的政府,为贯彻节能减碳及永续环保,纷纷将建筑节能列为要务,期盼透过绿建筑或节能减碳相关规章制度的推动,以实现减少能耗、降低碳排之终极目标。

借助设备节能、绿建材  抑制建筑能耗

专家认为,建筑节能之推动策略,应藉由设备节能、建筑能源证书制度,乃至于绿建材等面向三管齐下。在设备节能部份,宜从供应端、使用端双路并进,一方面针对使用率偏高的办公室设备、家电设备,抑或商业部门使用率较高的耗能设备,订定效率基准值并强化管理,辅以参酌参考日本Top Runner制度,一并依据技术发展蓝图,拟定未来必须达成之效率目标,其间搭配定时检讨修正,直接对供应端施以管制,且不妨参考多个国家采行的加速折旧措施,由政府带头祭出适宜的财政激励方案。

另一方面,则应援引适当法规与补贴方案,加强管理能源用户的能源使用效率,并促使低效率设备得以汰换,譬如空调主机、通风设备、锅炉、热水供应设备、照明系统、马达设备及电梯,种种大型耗能设备,其运转效率往往攸关能源消耗总量至钜,尤应列入实施纳管的主要标的。

有关建筑能源证书制度部分,可参酌欧洲EPBD (Energy Performance of Buildings Directive)规定,要求所有不动产在买卖或租赁时,皆应检附能源证书作为交易要件。但意欲实践此一目标,可采行的手段甚多,包括推动绿建筑空调、照明、建筑外壳与实际运转效能的评估办法及分级能耗基准。

建立建筑能源签证制度,促使建筑师、电机技师或空调技师接受教育训练并考取相关证照,以培养可进行建筑物能源签证之人才;建立建筑能源之计算与查验机制,但必须兼顾建筑设计阶段的能耗计算,以及建筑完工后设备平衡与能源效能验证;参酌德国案例研拟财政补助政策,借此激励民众参与意愿。

至于绿建材部分,可援引2014年7月上路的绿建材标章制度,率先针对「健康」绿建材、「再生」绿建材两类进行审查与标章核发,技术部分则以绿建材「通则」以及「健康」、「生态」、「再生」、「高性能」等4类绿建材评定基准,全面开放受理申请,陆续推行多项鼓励绿建材标章申请的措施与多方进行绿建材观念之推广宣导。

持平而论,台湾推动绿建筑、智能建筑迄今,已有相当时日,且由于绿建筑纳入法规并给予规范之期较早,所以在推动成效方面,较智能建筑相对来得成熟完备。

展望今后,理当设法促进智能绿建筑之更加快速推动,为达此目标,针对已然推行之政策,包括既有建筑物智能化、绿建筑取得银级以上获得容积奖励、绿建筑改善提供补助或其他等相关配套措施,都应持续推展,但单凭这些既有方案,似乎尚不足以有效带动建筑节能发展,亟需研拟其余补强措施,例如提供建筑物低率融资、降低保险费率,或者诱使传统产业与科技产业整合创造智能建材,显然都是可行之计。

大中小建筑物  皆可凭BEMS创造节能成效

环顾绿建筑能耗管理此一重大议题,毫无疑问,如何善用资通讯科技,绝对是个中关键所在,也就是说,资通讯技术将是赋予建筑物「智能」、懂得如何妥善控制能耗的必备元素;正因为如1,只要谈到建筑节能议题,显然无法对「建筑物能源管理系统」(Building Energy Management System;BEMS)略而不提,而BEMS也被普遍视为是驱动绿建筑能耗管理的轴心。

依据由经济部能源局指导、财团法人台湾绿色生产力基金会编制而成的「建筑节能应用技术手册」,所谓建筑物能源管理系统的定义,即是将各项耗能设备,运用监控界面及网络化之自动控制装置,检测系统与设备的能源耗用情况,接着透过逻辑化运作方式及节能管控手段,促使节能成效之达成。

建筑物能源管理系统具有诸多特色。其一,BEMS系为可允许网际网络相互交通的开放式架构,与传统专属而独立的BAS系统(Building Automation System)有所不同;其二,BEMS可自线上摇控并执行系统诊断,俾使用户可下载与评估相关改善策略,而值得一提的,其诊断途径并非取决于早期的离线状态,而可容许用户与服务供应商进行在线谘询,故而不论在实时性或有效性方面,都可望达到前所未见的成熟实用水平。

再者,伴随BEMS的导入,建筑物内部的空调、照明或电梯…等等机电设备,皆需配合走向智能化,一来必须预留可传输内部运转状况数据的埠口,或经由USB与外界互通信息,二来其所采用的程序语言,也必须改为国际间通用的ISO或BACnet等编译方式。

此外,随着建筑物的耗能状况可于线上遥测,而其所累积的长期耗能数据,亦拜大量数码化、可藉由网络快速传输之所赐,故而能够轻易繁衍出可被统计、甚或预测之实用数据,对于建筑物业主可望产生重大助益,借此获致关于系统运转现况、运转电费,以及可改善策略等诸多有用信息。

当然,难免有不少业主关心,BEMS是否仅适用于大规模建筑物?倘若所欲管理之标的规模较小,是否就不适合部署BEMS?这般疑问固然听来合理,但未必需要有此顾虑,此乃由于,现今无论大中小规模的建筑物,都已有相对应的BEMS。

以小规模建筑物而论,仅需一套中央监控装置、日报打印(LPR)系统,搭配运用线上监控器(RU)、数码控制装置(DDC)及其他通讯界面(I/F),便可分别自照明、卫生、空调…等设备撷取运转信息,据以形成适用此类场域所用的BEMS。

进入中型规模建筑物,由于管理情境相对复杂,仅靠小规模建筑物采用之简单监控系统,明显不符所需,故可用个人电脑建立中央监控机制,再多装设一套信息打印机(MPR),便可与LPR、RU、DDC、I/F形成良好的系统整合效果,并预留日后扩张管理机能的空间。

至于诸如高楼层大楼等大型规模建筑物,由于管控范围相对复杂辽阔,所以必须动用多台主电脑进行管理,并有必要搭配组织化、双回路化的高可用设计,在此架构下,各子系统(都具备网络界面装置)皆以并联模式接受中央端控管,而位居中枢的管理者端,则可透过警报与图像显示系统掌握所有实时动态,以利及时排除各种异常事故。