生活節能減碳已成新顯學
今年五月份，行政院宣布油電雙漲，總統馬英九更提出政府節能行動綱領，讓「節能減碳」成為新的生活方式，為能大幅減低溫室氣體的排放量，一年內用油量與用電量達成負成長的目標。經濟部技術處顧問徐紹中表示ZigBee無線技術在不久的未來帶來綠色環保新革命，包括家庭節省開銷、企業精簡成本等價值。在二氧化碳減量的京都議定書訂定後，台灣也有一些綠色環保措施，如「綠建築標章」及「機關優先採購環境保護產品辦法」等，但隨著無線感測技術的進步與802.15.4/ZigBee等規格的制定，也象徵無線感測網路已經逐漸走向標準化。以無線感測系統技術應用在建築物能源監控、氣候及地震監測、生態環境追蹤、庫存管理、居家照護與物流車隊調配等，已成為時勢所趨。資策會網路多媒體研究所長何寶中指出，資策會自94年度起投入802.15.4/ZigBee標準為基礎的無線感測系統技術與應用，這是一種新的短距離無線通訊標準，最大優勢在於低成本、低耗電量及應用範圍廣泛，無線感測網路透過ZigBee技術提供完整的能源節約解決方案，例如大樓溫濕度感測與控制、燈光節約系統、自動化瓦斯表紀錄等與省電節能相關應用。
無線感測系統技術提供新時代節能解決方案
台灣地處亞熱帶溫暖潮濕的氣候，平均溼度高達75%RH、5~10月之間平均溫度已超過30℃。因此，對於民眾的生活品質來說，冷氣空調與除濕機幾乎已是家家必備的家電，造成耗電量逐步的攀升。以一般民生的建築物總耗電量來說，空調系統用電量約佔建物總用電量40%~48%，照明及插座用電量約佔40%~43.7%，兩者相加已經超過八成的耗電。由此可知，要想節能，就必須先從空調與照明設備兩類設備先著手。根據研究結果顯示，不穿西裝、不打領帶，空調舒適溫度平均可提高1.6度。冷氣調高1度，就可節省空調用電6%，相當於每年節約用電達10億度，所減少的二氧化碳排放量約69萬公噸，相當於需造林4座陽明山國家公園來吸附(資料來源：經濟部能源局)，有助於降低二氧化碳的產生，改善城市熱島效應對環境的影響。此外，在窗戶上加裝窗簾可以減少35%的輻射熱、使用遮陽棚可以減少75%的輻射熱，利用導光板將自然光導入也能降低照明用電量，又可以兼顧室內的舒適度，在節省資源上，都是一舉多得的好方法。
隨著資通訊科技的進步，透過網路將各種環境感測設備導入建築中，使建築物本體具有環境條件感受能力，主動感測外部環境的變化並判斷內部使用空間的需求，透過訊息傳遞及設備系統控制，組合成最適化的使用環境，基於不同的環境與氣候資訊、不同型態的生活空間、順應使用者的習慣與舒適度的認知，持續維持環境的舒適度，達成健康、舒適、節能、潔能的目標，已逐漸受到產業界及學術界重視並展開廣泛之探討及研究。
「環境感測智慧整合平台」展現建築物新貌
建築物導入永續環保觀念與智慧永續環保觀念與智慧化等相關產業技術的發展愈來愈明確，藉此建構主動感測及滿足使用者需求之建築空間，以創造及享有安全、健康、便利、舒適、節能與永續的工作及生活環境，加上現代人的生活形態與通訊應用的緊密結合，建築產品結合資通訊與無線環境感測技術作為整個建築基礎服務設施已成為趨勢，隨之而來的也為建築、ICT產業帶來新一波商機。因此，以環保與節能的需求為出發點，資策會的「環境感測智慧整合平台」，透過環境感測與建築設備的整合，能在提供室內舒適環境的前提下，同時降低建築物的耗能量。結合感測網路、建材元件與空調系統，應用ISO-7730綜合性熱舒適性PMV指標，以PMV-EER最佳化控制專利技術為基礎，依照人體活動程度、衣服熱阻、空氣溫度、平均輻射溫度、空氣流動速度和空氣濕度等六個因素，協調運用建築外層設備(遮陽、採光、通風設備)與空調系統，開發具感測功能之智慧型建築外層控制技術，改善環境之熱舒適度並降低能源耗用量。
PMV-EER－節能效益是關鍵
為找出最舒適的環境指標，資策會團隊已研發出PMV-EER(Predicted Mean Vote-Energy Efficiency Ratio)指標。空調系統中的EER值表示移除的熱量相對於所需的耗電量比值，可以顯示出空調系統的冷房效率；而PMV指標則是國際標準中，基於影響人體舒適度的六個外在環境因素：空氣溫度、平均輻射溫度、空氣溼度、空氣流動速度、人體活動程度，以及衣物熱阻。將EER與PMV兩項指標整合起來，就是PMV-EER。此項技術將能室內舒適度的設備分成自然換氣設備、空氣流速設備、遮陽隔熱設備、空調設備、除濕設備六類。並且透過可量化的顯示出設備改善環境的效率。也就是花費相同電能能改善多少的舒適度。當環境變的不舒適的時候，系統可自行判斷會優先啟動最有效率的設備來改善舒適度。也就是說，花最少電能改善最多舒適度的設備會優先啟動，不同於於以往只考慮冷氣的空調系統。
PMV-EER可以藉由得知室內外的氣候資料和設備效能來找出最節能的設備啟動順序。這項技術可以主動偵測室內外的環境，並配合室內的使用情境，主動調配各種遮陽、採光、通風和空調設備，以達到舒適和節能的目的。本技術不需要更動主要結構，可於建築物整修時導入，以達到延長建築物使用年限及降低能源消耗，利用建築物外層構造改善以達成室內外空間之和諧，並導入「環境感測智慧整合平台」，在改造既有或新建建築的過程，以構造手法結合高科技之感測網路與控制技術，使建築物外層具備順應自然環境氣候，並能因應各種外在環境進行改變，主動感測並執行對應的設施管理程序，如此藉建築外層之調整以降低內部設備負荷並維持室內舒適。以PMV-EER進行節能最佳化調控機制的架構，如圖1所示。
圖1：PMV-EER節能最佳化調控機制架構
資料來源：資訊工業策進會
「環境感測智慧整合平台」可同時兼顧節能與舒適
「環境感測智慧整合平台」乃是結合無線感測技術與建築專業知識，透過多種舒適指標，計算最佳化的主動控制機制，使節能與舒適可同時兼顧。主要內涵是在以舒適為前提的條件下，透過無線感測環境的佈建，主動偵測室內外多種環境參數，並配合室內的使用情境，調配各種遮陽、通風與空調設備，達到舒適節能的目的，並降低建築物的耗能量。根據內政部建築研究所調查，一般建築的日常耗能以空調與照明的用電量占最大宗，而這兩者又都與開窗面積有關，窗戶大則採光好，室內照明就可減少，但是室外的輻射熱就會透過窗戶讓室內溫度上升，透過環境感測技術與室內的照明、空調設備，配合PMV-EER技術以改善環境的熱舒適度，PMV-EER的節能調控流程，如圖2所示。換言之，設備再也不是毫無目的的運作，而是會自動配合人體的舒適度來調整運作。
以台灣的氣候來看，維持室內健康舒適的條件，是需要大量的通風來幫助室內熱氣與濕氣的排出。過度依賴空調會帶來能源極大的負荷，其對於環境與氣候異變的連帶影響亦是潛藏的危機；再者，人一生中約有90％的時間處於室內，建築物所營造之室內環境有極大的影響力，長時間處於恆定的空調環境下，人體的反應機制可能會因而退化，難以適應環境的變動。利用「環境感測智慧整合平台」，能引入外氣與自然光源達到室內舒適環境節能控制，除了可以減少民眾的荷包縮水，也可以避免製造能源時所產生的二氧化碳，充份發揮雙倍效益，PMV-EER節能最佳化調控分析系統介面。未來針對舒適度的研究以及能量的節約想必越顯重要，使得能源的耗用量可有效降低，讓環保、節能也可以從建築物做起，達成節能減碳並維持環境舒適度的效果，實現「智慧綠建築」的自然調節與便利舒適的共生理念。
結論
經濟持續成長是台灣立足於世界的根基。近年來，政府極力推動各項節約能源技術與溫室氣體減為技術等能源政策，有鑑於節能是一項持續性的工作，能源問題是世界性的問題，台灣本身先天能源匱乏，加上全球日益高漲的環保聲浪下，使得經濟成長的步伐愈顯艱辛。目前「環境感測智慧整合平台」受到建築業、設計公司與資通訊廠商青睞，永續發展是當代世界的重要理念，智慧綠建築越來越受到人們的關注。成功之科技發展需仰賴推廣及教育以創造最高之經濟價值，目前資策會正積極拓展應用「環境感測智慧整合平台」成功經驗，發揮跨領域整合產業發展之特性，藉由整合建築業、修繕業、設計公司與資通訊產業等各個層面，建構一共通平台，藉此帶動建築與資通訊等相關產業發展。而資策會也願意協助業界研提創新技術業界科專或示範應用計畫，促成業界跨領域投資以研發高附加價值技術與產品，進而將此科技推廣至各界並增加大眾對新興科技之認識。
今年五月份，行政院宣布油電雙漲，總統馬英九更提出政府節能行動綱領，讓「節能減碳」成為新的生活方式，為能大幅減低溫室氣體的排放量，一年內用油量與用電量達成負成長的目標。經濟部技術處顧問徐紹中表示ZigBee無線技術在不久的未來帶來綠色環保新革命，包括家庭節省開銷、企業精簡成本等價值。在二氧化碳減量的京都議定書訂定後，台灣也有一些綠色環保措施，如「綠建築標章」及「機關優先採購環境保護產品辦法」等，但隨著無線感測技術的進步與802.15.4/ZigBee等規格的制定，也象徵無線感測網路已經逐漸走向標準化。以無線感測系統技術應用在建築物能源監控、氣候及地震監測、生態環境追蹤、庫存管理、居家照護與物流車隊調配等，已成為時勢所趨。資策會網路多媒體研究所長何寶中指出，資策會自94年度起投入802.15.4/ZigBee標準為基礎的無線感測系統技術與應用，這是一種新的短距離無線通訊標準，最大優勢在於低成本、低耗電量及應用範圍廣泛，無線感測網路透過ZigBee技術提供完整的能源節約解決方案，例如大樓溫濕度感測與控制、燈光節約系統、自動化瓦斯表紀錄等與省電節能相關應用。
無線感測系統技術提供新時代節能解決方案
台灣地處亞熱帶溫暖潮濕的氣候，平均溼度高達75%RH、5~10月之間平均溫度已超過30℃。因此，對於民眾的生活品質來說，冷氣空調與除濕機幾乎已是家家必備的家電，造成耗電量逐步的攀升。以一般民生的建築物總耗電量來說，空調系統用電量約佔建物總用電量40%~48%，照明及插座用電量約佔40%~43.7%，兩者相加已經超過八成的耗電。由此可知，要想節能，就必須先從空調與照明設備兩類設備先著手。根據研究結果顯示，不穿西裝、不打領帶，空調舒適溫度平均可提高1.6度。冷氣調高1度，就可節省空調用電6%，相當於每年節約用電達10億度，所減少的二氧化碳排放量約69萬公噸，相當於需造林4座陽明山國家公園來吸附(資料來源：經濟部能源局)，有助於降低二氧化碳的產生，改善城市熱島效應對環境的影響。此外，在窗戶上加裝窗簾可以減少35%的輻射熱、使用遮陽棚可以減少75%的輻射熱，利用導光板將自然光導入也能降低照明用電量，又可以兼顧室內的舒適度，在節省資源上，都是一舉多得的好方法。
隨著資通訊科技的進步，透過網路將各種環境感測設備導入建築中，使建築物本體具有環境條件感受能力，主動感測外部環境的變化並判斷內部使用空間的需求，透過訊息傳遞及設備系統控制，組合成最適化的使用環境，基於不同的環境與氣候資訊、不同型態的生活空間、順應使用者的習慣與舒適度的認知，持續維持環境的舒適度，達成健康、舒適、節能、潔能的目標，已逐漸受到產業界及學術界重視並展開廣泛之探討及研究。
「環境感測智慧整合平台」展現建築物新貌
建築物導入永續環保觀念與智慧永續環保觀念與智慧化等相關產業技術的發展愈來愈明確，藉此建構主動感測及滿足使用者需求之建築空間，以創造及享有安全、健康、便利、舒適、節能與永續的工作及生活環境，加上現代人的生活形態與通訊應用的緊密結合，建築產品結合資通訊與無線環境感測技術作為整個建築基礎服務設施已成為趨勢，隨之而來的也為建築、ICT產業帶來新一波商機。因此，以環保與節能的需求為出發點，資策會的「環境感測智慧整合平台」，透過環境感測與建築設備的整合，能在提供室內舒適環境的前提下，同時降低建築物的耗能量。結合感測網路、建材元件與空調系統，應用ISO-7730綜合性熱舒適性PMV指標，以PMV-EER最佳化控制專利技術為基礎，依照人體活動程度、衣服熱阻、空氣溫度、平均輻射溫度、空氣流動速度和空氣濕度等六個因素，協調運用建築外層設備(遮陽、採光、通風設備)與空調系統，開發具感測功能之智慧型建築外層控制技術，改善環境之熱舒適度並降低能源耗用量。
PMV-EER－節能效益是關鍵
為找出最舒適的環境指標，資策會團隊已研發出PMV-EER(Predicted Mean Vote-Energy Efficiency Ratio)指標。空調系統中的EER值表示移除的熱量相對於所需的耗電量比值，可以顯示出空調系統的冷房效率；而PMV指標則是國際標準中，基於影響人體舒適度的六個外在環境因素：空氣溫度、平均輻射溫度、空氣溼度、空氣流動速度、人體活動程度，以及衣物熱阻。將EER與PMV兩項指標整合起來，就是PMV-EER。此項技術將能室內舒適度的設備分成自然換氣設備、空氣流速設備、遮陽隔熱設備、空調設備、除濕設備六類。並且透過可量化的顯示出設備改善環境的效率。也就是花費相同電能能改善多少的舒適度。當環境變的不舒適的時候，系統可自行判斷會優先啟動最有效率的設備來改善舒適度。也就是說，花最少電能改善最多舒適度的設備會優先啟動，不同於於以往只考慮冷氣的空調系統。
PMV-EER可以藉由得知室內外的氣候資料和設備效能來找出最節能的設備啟動順序。這項技術可以主動偵測室內外的環境，並配合室內的使用情境，主動調配各種遮陽、採光、通風和空調設備，以達到舒適和節能的目的。本技術不需要更動主要結構，可於建築物整修時導入，以達到延長建築物使用年限及降低能源消耗，利用建築物外層構造改善以達成室內外空間之和諧，並導入「環境感測智慧整合平台」，在改造既有或新建建築的過程，以構造手法結合高科技之感測網路與控制技術，使建築物外層具備順應自然環境氣候，並能因應各種外在環境進行改變，主動感測並執行對應的設施管理程序，如此藉建築外層之調整以降低內部設備負荷並維持室內舒適。以PMV-EER進行節能最佳化調控機制的架構，如圖1所示。
圖1：PMV-EER節能最佳化調控機制架構
資料來源：資訊工業策進會
「環境感測智慧整合平台」可同時兼顧節能與舒適
「環境感測智慧整合平台」乃是結合無線感測技術與建築專業知識，透過多種舒適指標，計算最佳化的主動控制機制，使節能與舒適可同時兼顧。主要內涵是在以舒適為前提的條件下，透過無線感測環境的佈建，主動偵測室內外多種環境參數，並配合室內的使用情境，調配各種遮陽、通風與空調設備，達到舒適節能的目的，並降低建築物的耗能量。根據內政部建築研究所調查，一般建築的日常耗能以空調與照明的用電量占最大宗，而這兩者又都與開窗面積有關，窗戶大則採光好，室內照明就可減少，但是室外的輻射熱就會透過窗戶讓室內溫度上升，透過環境感測技術與室內的照明、空調設備，配合PMV-EER技術以改善環境的熱舒適度，PMV-EER的節能調控流程，如圖2所示。換言之，設備再也不是毫無目的的運作，而是會自動配合人體的舒適度來調整運作。
以台灣的氣候來看，維持室內健康舒適的條件，是需要大量的通風來幫助室內熱氣與濕氣的排出。過度依賴空調會帶來能源極大的負荷，其對於環境與氣候異變的連帶影響亦是潛藏的危機；再者，人一生中約有90％的時間處於室內，建築物所營造之室內環境有極大的影響力，長時間處於恆定的空調環境下，人體的反應機制可能會因而退化，難以適應環境的變動。利用「環境感測智慧整合平台」，能引入外氣與自然光源達到室內舒適環境節能控制，除了可以減少民眾的荷包縮水，也可以避免製造能源時所產生的二氧化碳，充份發揮雙倍效益，PMV-EER節能最佳化調控分析系統介面。未來針對舒適度的研究以及能量的節約想必越顯重要，使得能源的耗用量可有效降低，讓環保、節能也可以從建築物做起，達成節能減碳並維持環境舒適度的效果，實現「智慧綠建築」的自然調節與便利舒適的共生理念。
結論
經濟持續成長是台灣立足於世界的根基。近年來，政府極力推動各項節約能源技術與溫室氣體減為技術等能源政策，有鑑於節能是一項持續性的工作，能源問題是世界性的問題，台灣本身先天能源匱乏，加上全球日益高漲的環保聲浪下，使得經濟成長的步伐愈顯艱辛。目前「環境感測智慧整合平台」受到建築業、設計公司與資通訊廠商青睞，永續發展是當代世界的重要理念，智慧綠建築越來越受到人們的關注。成功之科技發展需仰賴推廣及教育以創造最高之經濟價值，目前資策會正積極拓展應用「環境感測智慧整合平台」成功經驗，發揮跨領域整合產業發展之特性，藉由整合建築業、修繕業、設計公司與資通訊產業等各個層面，建構一共通平台，藉此帶動建築與資通訊等相關產業發展。而資策會也願意協助業界研提創新技術業界科專或示範應用計畫，促成業界跨領域投資以研發高附加價值技術與產品，進而將此科技推廣至各界並增加大眾對新興科技之認識。
