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智慧設計打造節能城市
綠色視野 永續發展

【作者: 王明德】   2015年12月30日 星期三

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全球能源價格日益高漲,節能科技已被大量應用在各領域當中,尤其是IT技術快速被導入各項領域中,透過數位神經系統連結各種功能,尤其是與數位匯流及智慧聯網科技整合的智慧建築技術,將原本冷硬的建築智慧化,建構出一個更適合居住、生活的環境,也讓各自動化廠商積極介入相關應用領域。


雖然在智慧建築的想像上,多數人想像其自動化的導入多針對「舒適」面向發展,但其實廠商在設計智慧建築的應用設備,多以「節能」為其出發點,尤其在透過控制層面的節能機制,更是自動化廠商關注的焦點。


在全球亟欲發展新能源等替代方案的同時,在台灣房市發展快速的現在,不論是商辦樓宇或住宅建築,都更重視節能、環保與安全等議題。



圖1 : 數位匯流及智慧聯網科技整合的智慧建築技術,將原本冷硬的建築智慧化,建構出一個更適合居住、生活的環境(Source:Siemens)
圖1 : 數位匯流及智慧聯網科技整合的智慧建築技術,將原本冷硬的建築智慧化,建構出一個更適合居住、生活的環境(Source:Siemens)

在2014年10月舉辦的NEC iEXPO 2014中,NEC社長遠藤信博就指出,在智慧建築到智慧城市的想像中,如何透過各類設施讓能源備最有效的應用,絕對是首要的重大課題,尤其在城市低碳化的需求,如何維持能源最有效應用,是很多廠商相當專注的面向。


他舉例,在不同的應用環境下,像是商業大樓的能源可視化、IoT化的公共設施、應用電動車整合物流的「潔淨化」,以及應用再生能源的溫室氣體對策,均是因應節能、低碳的環境,所衍生出的技術應用。


以建築面向來看,隨著聯網等技術的不斷發展,大樓建築可能同時具備相當多不同的終端需求,智慧建築所扮演的角色就是將這些需求加以整合,將大樓內個別的消防、門禁、冷凍空調、能源供應等子系統整合為智慧型連線網絡,各個系統在同一平台中共同運作,智慧網路管理系統便能以最佳化的方式將能源供應分配到各子系統,協同整合性運用,除了能達到智慧安全的管理,同時也發揮節能的最大效益。


智慧化城市 資訊整合為前提

智慧城市上的基礎建設,需要有幾個層次的整合,第一層是感測技術,感測資訊透過第二層的網路整合到後端,成為第三層的情報。

遠藤信博認為,從前面的需求可以看出,在智慧城市上的基礎建設,需要有幾個層次的整合,第一層是感測技術,用來蒐集所有城市智慧化所必須的資訊,這些資訊透過第二層的網路整合到後端,成為第三層的情報。


由於城市資訊的巨量化,這些非結構性的情報必須經過一段期間的累積、解析,乃至於可視化,讓情報可被各類使用者所活用,「情報的可視化活用,讓這些資訊不但透過PC,更可以透過各類手持裝置來提供使用者應用,這是城市智慧化最基礎,也是最重要的功能性技術。」


以供電系統規劃來看,最基礎的部分就是電力狀態的監視,透過集合式多功能數位電錶並以通訊整合於中央監控系統,以進行電力的全面監控,用以分析及統計公共用電,來規劃管理營運應用;此外,亦可透過用電資訊與業主的客觀評估,提供「需量控制設備」來進行設備的運轉管控,甚至依據預先設定的條件或取得的參考信號,來解除或投入電量附載。


因此,用電資訊的「可視化」,也被自動化產業視為智慧建築節能技術之一。近年來雲端及IoT議題發燒延燒,隨之而來的許多雲端應用,也如雨後春筍般的出現,自動化設備也逐步邁向雲端運算之流,而雲端整合資訊的功能,也成為自動化產業邁入雲端的切入點,節能可視化就是選項之一。遠藤信博認為,這就是智慧城市在情報活用上的最佳例子。


從防災到節能 基礎建設智慧優先

前端的基礎建設是居民生活服務的「最基本」提供,這當然是必須由國家自治機構來整備,但在城市活化後端管理,則必須依靠城市居民的自我實現。


圖2 : 從最初步從基礎建設開始,到城市安全的自立,乃自於統合包括能源、安全及地域服務資訊等管理,都是城市活化的實現。(Source: BW SMART CITIES)
圖2 : 從最初步從基礎建設開始,到城市安全的自立,乃自於統合包括能源、安全及地域服務資訊等管理,都是城市活化的實現。(Source: BW SMART CITIES)

在NEC的智慧城市藍圖下,除了在防災與減災領域上有全方位的對策外,同時也兼顧了完備的環境保護機制,NEC的智慧城市概念中,由最下層如地下水、天然氣、電力供給等核心基礎建設服務,在安全層面的緊急救護、防災系統等消防防災服務,以及公共安全、設施能源管理等整合管理基礎建設服務,最後是最上層的電子看板、e-learning等通訊服務4階層。


「這些最初步從基礎建設開始,到城市安全的自立,乃自於統合包括能源、安全及地域服務資訊等管理,均是城市活化的實現。」遠藤信博分析,前端的基礎建設是居民生活服務的「最基本」提供,這當然是必須由國家自治機構來整備,但在城市活化後端管理,則必須依靠城市居民的自我實現,「這些面向是民間企業可加以介入的。」


遠藤信博也指出,過去對於相關議題,由於與自身有一段距離,所以產業並沒有特別著墨,但在311地震之後,日本乃至於亞洲國家,均對能源的應用有更進一步得省思,「如何安心而快樂的節約能源,智慧化的使用能源成為新的課題。」就像前面提到得用電資訊可視化,而如何使智慧城市達到目的,EMS(Energy Management System;能源管理系統)扮演了極為重要的角色。


廠商在設計智慧建築的應用設備,多以「節能」為其出發點,尤其在透過控制層面的節能機制,更是自動化廠商關注的焦點。

他分析,透過NEC的雲端環境 ,新興的智慧大樓可自動控制大樓內數以千計的電力、空調、熱源等能源配置,透過使用量計測進行最佳的節能運轉,進一步透過區域能源的最佳化,以及各種能源的相互連結,達到智慧城市中的智慧能源使用的目標,「這是城市綠化的一個積極的做法。」


近年來,由於環境議題的擴散,人類逐漸開始正視氣候變遷所帶來的環境危機;最直接的解決方式就是從「問題」著手,透過解決環境所遭遇的問題,同時促進環境的永續發展,各國透過推動節能標準及機制的訂定與實施,提供環境永續發展的新動力,的確是值得廠商關注的作為。


刊頭圖片來源 (Source: Fastcoexist)


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