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八大指標整合物聯網/資通訊 聯網智慧建築標章掛保證

2017-03-06

顧名思義,智慧建築(Intelligent Building)就是建築物具備了智慧(Intelligence),在建築設計裡融合了與資通訊科技(ICT)技術、感知技術與自動控制技術,希望能夠營造一個人性化的生活空間,呈現出安全、健康、便利、舒適、節能等特點。在某些技術文件或報導裡,「樓宇自動化」(Building Automation)也常被翻譯為「智能建築」,本文將以我國「智慧建築標章」所規範與認可的定義為主:

「智慧建築乃是應用網路、監測設備及系統整合等技術,讓建築物可達到自動感知、分析及回應等功能,並在規劃設計之初,事先考慮使用者需求提供需要的服務及後續維護管理的方便性,使建築物在完成之後,可以有最佳化之組合與運轉,以達到高效率、高功能與高舒適性。換言之,智慧建築之目的就是最大限度的滿足使用者對安全、舒適、便利、效率的需求,並達到節能與管理維護之簡化及制度化。」

為了促進建築產業與資通訊科技結合,並以達到安全、健康、便利、舒適、節能、永續為目的,內政部於2011年發布之「智慧建築標章」便以評鑑擁有智慧化能力之建築等級為目的。經過了多年的推行,建築性能與資通訊技術也都有了長足的躍進,為了讓標章精神得以與時俱進,內政部建築研究所於2016年7月1日發行新版的智慧建築標章規範,以易於執行、精簡扼要、易於操作為前提,修改其項目內容及評估方式,希望能在氣候變遷、高齡少子與能源危機下的21世紀,仍能獲致一個能夠適應環境的人性化永續發展居住空間(圖1)。

圖1 智慧建築標章設置緣起

利用資通訊技術,除了將建築物賦予人性化與智慧化特色之外,還可延長建築物的壽命,節省能源、節約人力,並降低營運管理費用,可說是住戶、建商、物業管理單位之多贏局面。「智慧建築」的指標分別為綜合布線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新等八項(圖2),各自具有不同的配分原則,受評估的建築物再依獲得的分數,頒予不同等級的標章/證書。其配分原則與等級判定原則列於表1∼表3,並說明於後續章節。

圖2 智慧建築標章八大指標

接下來,針對各指標內容進行簡要說明:

綜合布線

鼓勵智慧布線系統能夠將建築物之各系統予以整合,以節省建置費用、管道以及配線的空間,及落實後續維護,確認各種銜接服務不再受限於布線瓶頸、皆能夠妥善實現,內政部在標章規範裡設置了綜合布線指標。

表1 各指標鼓勵項目配分原則
表2 鼓勵項目總得分與智慧建築標章等級判定表
表3 各指標之基本規定項目與鼓勵項目總表

資料來源:內政部

綜合布線指標旨在量化建築物導入綜合布線的程度與達成的功能品質,以判斷其智慧化程度,並鼓勵強化智慧應用,進而確認未來智慧化之拓展與可提供性;期許系統進一步完整連結電信、資訊、建築物控管、有線電視、數位匯流及其他建築物相關網路等配線設施與器材設備,涵蓋地下引進設施、大樓管道、各式電纜、光纜與周邊器材、電信室/設備室、配線室/配線箱體等,達成配線規劃總體化,設備空間最佳化,維運擴充永續化(圖3)。

圖3 綜合布線範圍範例

資訊通信

資訊通信指標設置之目的,主要是在於評估建築物的各項資訊與通信系統的設置,能否提供穩定可靠及完整的資訊與通訊服務。智慧建築之資訊及通信系統,應能提供建築物所有者及使用者快速及有效率的資訊及通信服務,而且相關資訊及通信系統機能的規劃、設計、建置與維運,亦須確保該系統的可靠性、安全性,使用的方便性及未來的擴充性,同時更應具備良好的人機介面,讓使用者順利操作使用之外,更以使用者為中心,貼近使用者的需求,創造舒適便利的智慧空間(圖4)。

圖4 資訊通信指標鼓勵項目

系統整合

由於時下自動化技術與資訊化科技發展都非常迅速,各種解決方案也常常因其引用技術的更新或汰換而受到牽動。系統整合(System Integration)是指實現在現建築物自動化與資訊化的過程裡,所使用的各種跨系統相互運作與統整的智慧化措施。這項指標的關鍵在於,系統間資訊相互溝通之平台,是否擁有合宜的連動性、服務的完整性、管理的可靠性、操作的便利性以及對於維運的永續性規劃,以期能達提高現代建築整體管理的效率與綜合服務的能力。

比較特別的是,這項指標並不針對系統整合在技術層次或深度上進行評鑑,也不牽涉系統整合所選用技術的內容與程序,而是著重在評估建築物內,規劃設計與執行各種智慧化或自動化服務系統整合的水準。評估項目包括整合程度、整合方式、服務與操作範圍、系統整合平台、安全機制等,以其性能、手法與可量化的評估方式,來妥善研判建築物在系統整合上的優良程度。

圖5 智慧建築系統整合範例架構

圖5是一個範例架構,從社區結構化布線系統來開展,建構實現整體社區視訊對講與各種保全監控的管理與運作,圖6則以火災警示通報為應用,說明一個火警系統連動範例。

圖6 火警系統連動範例

資料來源:黃國書教授演講投影片

設施管理

設施管理的評定規範內涵區分成資產管理、效能管理、組織管理、維運管理、長期修繕等項目,為了保持建築物各種設備或設施使在正常運轉狀態,以達到預期設置的功能,所採取的各種電腦化、科學化、系統化的管理作為,就可稱為「設施管理」(Facility Management)。設施管理指標著重於制度建構、行政監督與作業管制等相關管理措施的實踐;藉由有組織、有計畫、有制度及有效能的查核流程與機制,來進行建築物設施功能正常運作的可靠性、異常及故障排除的及時性、服務品質的穩定性以及資訊彙整的正確性等項目評定;以發揮建築物的效能水準以及持續性的發展。

設施管理的能力,是決定建築物能維持可持續性經營、產生經濟效益、達成使用的滿意水準的重要關鍵;尤其是在當前物業管理服務產業已形成其特有的商業模式,若能善用這項指標的各項工作目標,甚至將多項管理任務結合行動裝置App,必能同時獲致各方面便利性與可靠度的提升,彰顯專業管理服務的差異化,降低營運成本,達到美好的多贏局面(圖7)。

圖7 全方位整合之物業設施管理統架構範例

資料來源:弘富寬頻

安全防災

建築物各種災害的防制,尤其是防火方面,國家已訂有各種相關法規加以管束與規範,而智慧建築標章所主張的「安全防災」則是著重在「主動性防災」與「各自動化系統間整合及連動程度的評估」,以期建築物能夠朝向更高規格的目標來設計、規劃及建造(圖8)。

圖8 安全防災指標基本規定(上方框)與鼓勵項目(下方框)類別統計

資料來源:內政部

以消防設備為例,我國現階段法規並沒有考量各設備間的連動順序,只要依照條列式法條的規定設置即屬合法。有鑑於此,該如何在符合消防法規的情況下,又要使各系統能有效運作、互不衝突,「偵知顯示與通報性能」、「侷限與排除性能」、「避難引導與緊急救援」等三個層面,以現階段的各種技術解決方案,設計出可行、有效之方式,讓各種安全防災相關設備產生適當的連動順序,進而達到設備減量與系統整合,正是本指標追求的重點。

節能管理

不論是居住空間還是工作場所,只要是運作中的建築設備,每分每秒都在消耗掉著大量能源。在這般環保意識抬頭、能源危機迫近的今日,節能技術也已成為建築領域的重要課題之一。該如何掌握建築物生命週期的使用階段耗能,研發出採行 主動控制的節能設備與技術,進而建構出低耗能的建築、甚至朝向零耗能的耗電目標邁進,正是各界都在面臨的挑戰(圖9)。

圖9 智慧建築節能手法高階設計示意範例

節能管理指標以「節能效益」與「能源管理」等面向為評估內容,掌握空調、照明、動力設備的耗電情況,選用高效率、配合良好節能技術、再加上能源監控系統,如樓宇能源管理系統(Building Energy Management System, BEMS),達到最大的省人力省能源的效益。圖10是一節能管理監控系統架構示意圖,常結合行動裝置,以獲得最大的即時性與使用者滿意度。

圖10 節能管理監控系統架構示意範例

資料來源:周鼎金教授演講投影片

健康舒適

本指標區分為「室內空間健康舒適」、「健康管理系統」、「生活服務系統」等評估項目;以人為本的理念,是智慧建築始終在強調的態度與精神,期許營造業者、建築師與室內設計師、相關技師等專業人士,能夠將健康舒適、貼心便利等服務納為智慧生活項目,使建築物具備主動感知的能力、並提供友善的人機介面,提升居住者的整體健康舒適及便利性。

「健康舒適」指標基本規定內容僅在於室內高度;住宿類居室天花板淨高須大於2.35公尺,非住宿類居室天花板淨高須大於2.5公尺;而鼓勵項目內容則涵蓋更廣,從室內溫濕度與空氣品質的監測掌控,到居民的健康管理與生活服務,都將透過此智慧建築系統提供服務。健康舒適指標之三大鼓勵項目圖示於圖11。

圖11 健康舒適指標之三大鼓勵項目

智慧創新

為了鼓勵業者、建築師、相關技師依使用者或現況需求,研擬出更多創新技術做法來符合使用者需求,標章規範中特地設立了「智慧創新」指標。該指標的設立也是為了藉由智慧化創新加值服務的推動,來促成產業間的異業合作,特別是要鼓勵智慧建築之規劃設計導入標準符號及創新服務系統,掌握使用者需求,以創造智慧化生活新價值。

智慧創新指標屬於鼓勵項目,內容包括「智慧建築標準符號」與「創新服務系統」;前者是鼓勵業者多加使用由內政部建築研究所所製作的智慧建築標準圖例電子圖塊(部分範例圖示於圖12),後者則旨在鼓勵業者、建築師、相關技師提出其他創新技術做法,以提升建築物之安全、健康、舒適、效率及維護等效益,由申請者自行依使用者或現況需求提出,經評定小組會議認定具創新意義者,給予不同程度鼓勵。

圖12 智慧建築標準圖例電子圖塊部分範例

資料來源:內政部

無可否認地,「設備連動」是建築智慧化的關鍵步驟之一。應用主動式感測運算的資通訊技術,展現行動性與無線傳輸的功能,對可調適的建築元件與設備設施進行各種驅動與觸發,增進該建築物整體效能、同時維護使用者的健康與舒適,這些連動控制邏輯與演算法的設計實現,配合著日新月異推陳出新的機電整合物聯網通訊科技,正是「智慧創新」的靈魂,發展出務實與創意兼具的各種解決方案,完美涵蓋其他七項指標內容強調的精神與意涵。

隨著物聯網與雲端運算技術的日益精進,「智慧化」已是當前各產業發展與推動的必然潮流。在看似傳統的建築領域裡,內政部為了落實推動智慧綠建築發展,自民國102年7月1日起,強制規定要求公有新建建築物之總工程建造經費達新台幣2億元以上者,皆應取得候選智慧建築證書及智慧建築標章,讓此標章申請與推動工作更加備受關注。

智慧建築標章在智慧資通訊整合技術的推動上,提供了良好的助力,舉凡環境感知、安全監控、能源管理、空調與設施,以及空間改造應用等技術在建築物裡的妥善整合,有效帶動更多新興資訊服務在建築應用領域裡研究發展,引導國內資通訊業者跨足智慧建築產業鏈,結合智慧聯網資通訊技術與傳統建材之跨領域整合智慧建材,以共築智慧建築生態系統(Ecosystem)之目標,帶動智慧建築產業效益。您可以在http://www.taics.org.tw/ 獲取更多關於智慧建築更詳細技術細節。

(本文由台灣資通產業標準協會提供;作者為大同公司中央研究所經理)


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