既有建築物智慧化改善之研究—以集合住宅為例

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既有建築物智慧化改善之研究

既有建築物智慧化改善之研究—

—

以集合住宅為例

內政部建築研究所自行研究報告

中華民國

中華民國 10

10

104

4

4 4 年

年 1

年

1

12

2

2 2 月

月

(本報告內容及建議，純屬研究人員意見，不代表本機關意見)

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104301070000G0070

既有建築物智慧化改善之研究

既有建築物智慧化改善之研究—

—

以集合住宅為例

研究人員

研究人員：

：

：林谷陶

：

林谷陶

研究員

內政部建築研究所自行研究報告

中華民國

中華民國 10

10

104

4

4 4 年

年 1

年

1

12

2

2 2 月

月

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OF THE INTERIOR

RESEARCH PROJECT REPORT

Intelligent Improvement on Existing Buildings_

A Case Study of Congregate Housing

BY

KU

KU-

-

-TAO LIN

-

TAO LIN

D

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目

次

目次 ……… V 表次 ……… VⅡ 圖次 ……… IX 摘要 ……… XI 第一章緒論……… 1 第一節研究緣起與背景……… 1 第二節研究目的……… 1 第三節研究內容與方法……… 2 第二章文獻探討……… 3 第一節國內外期刊論文報告……… 4 第二節傳統的建築物整合議題……… 13 第三節智慧建築……… 21 第四節資通訊技術與智慧建築……… 28 第五節小結……… 36 第三章既有建築物導入智慧化改善案例……… 39 第一節建築物智慧化改善重點說明……… 39 第二節供公眾使用建築物的智慧化改善案例……… 40 第三節集合住宅建築物的智慧化改善案例……… 64 第四節既有建築物導入智慧化改善流程、模式分析…… 73 第四章既有建築物導入智慧化改善相關建議……… 71 第一節導入智慧化改善項目建議……… 71 第二節智慧化改善架構與策略……… 72 第三節智慧化改善導入模式與流程……… 77 第五章結論與建議……… 83 第一節結論……… 83 第二節建議……… 83 參考文獻 ……… 87 附錄一期中審查會議紀錄……… 路……… 91 附錄二期末審查會議紀錄……… 路……… 95

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表

次

表 2-1 建築主要系統中可能配對的任務整合檢討表……… 21

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圖

次

圖 1-1 研究流程圖 ……… 2

圖 2-1 Allen Parkway Village 重建方案的流程圖範例…… 例……… 17 圖 2-2 通信整合智慧建築的階層架構圖……… 26 圖 2-3 決策自動化資訊操作模式……… 29 圖 2-4 建築物內人員應用辦公自動化系統互動圖………… 30 圖 2-5 非同步傳輸模式整合智慧建築系統拓撲配置範例… 33 圖 2-6 ATM 傳輸協定細胞載送的欄位格式……… 34 圖 3-1 台中教育大學智慧化電能管理系統整合圖控介面… 41 圖 3-2 台中教育大學智慧化電能管理系統圖……… 52 圖 3-3 台中教育大學電力需量監控系統畫面……… 42 圖 3-4 台中教育大學教室課表管理圖控介面……… 43 圖 3-5 台中教育大學空調需量控制功能圖……… 43 圖 3-6 雙連安養中心安全偵測救援系統示意圖……… 45 圖 3-7 雙連安養中心戶外危險區讀取器位置及主動式 RFID 讀取器圖……… 46 圖 3-8 雙連安養中心安全辨識與偵測救援系統圖控……… 46 圖 3-9 雙連安養中心緊急呼叫無線化系統示意圖………… 47 圖 3-10 雙連安養中心無線緊急求救系統圖控畫面……… 47 圖 3-11 中正紀念堂展廳照明系統架構及控制畫面圖………… 50 圖 3-12 中正紀念堂園區路燈燈控系統及控制畫面圖………… 51 圖 3-13 中正紀念堂展廳情境燈控頁面及電力控制畫面圖…… 51 圖 3-14 中正紀念堂燈光控制與監視影像整合之圖控畫面…… 52 圖 3-15 中正紀念堂燈光控制與監視影像整合之圖控畫面… 52 圖 3-16 新竹小城智慧化整體架構圖……… 54 圖 3-17 新竹小城光纖幹線區域網路系統架構圖……… 55 圖 3-18 新竹小城 IP 通訊對講系統架構圖……… 56 圖 3-19 新竹小城生活社區服務系統圖……… 56 圖 3-20 新竹小城建築物節能管理設備及圖型控制圖………… 57 圖 3-21 上河圖管理中心(i-Living)圖控畫面……… 59 圖 3-22 上河圖梯廳電子佈告欄與圖控畫面……… 59 圖 3-23 上河圖住戶自我健康管理機制……… 59

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圖 3-24 上河圖住戶專業健康管理機制……… 60 圖 3-25 北屯金鑽門禁系統……… 62 圖 3-26 北屯金鑽櫃台管理系統……… 62 圖 3-27 北屯金鑽建築設備管理系統……… 63 圖 3-28 上河圖社區智慧化改善導入流程……… 79 圖 3-29 北屯金鑽集合住宅智慧化改善導入流程……… 70 圖 4-1 智慧化居住空間產業發展計畫願景與定……… 71 圖 4-2 既有集合住宅導入智慧化檢討架構……… 72 圖 4-3 智慧化居住空間產業寶石花模式……… 77 圖 4-4 石蓮花繁殖圖像……… 77 圖 4-5 既有集合住宅社區服務需求分類……… 78 圖 4-6 既有集合式住宅導入智慧化流程……… 81

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摘

要

關鍵詞：既有建築物、智慧化改善、集合住宅在歷年辦理既有建築物智慧化改善作業中，發現集合住宅類型的智慧化改善構想規劃之初，通常只靠公寓大廈管理委員會核心成員，或熱心住戶發動，然因不具專業規劃能力，往往不知如何著力而構想不易甚或溝通不良。而若先尋求專業廠商協助規劃，因涉及眾多住戶，相關辦理程序須經區分所權人會議同意，又恐導入的系統、設備不符改善需求，甚至被質疑利益特定廠商等等，困難不一而足。除此之外，若社區財務狀況不理想，通常還會與社區管理維護、及硬體設施、設備不良交互影響，乃至發生損壞甚至不堪使用的情況，這使推動既有建築物集合住宅進行既有建築物智慧化改善作業更加困難。本研究從國內外期刊文獻探討了解智慧建築相關發展情形，以及建築本體、資通訊科技等關係開始、再整理分析本所歷年來既有建築物智慧化改善獎補助、及創意競賽住宅社區類智慧化改善得獎優良案例，以供既有集合住宅類型建築物導入智慧化檢討項目內容、架構、優先順序之參考，以有助於加速既有集合住宅社區導入智慧化，以改善環境提升居住生活品質。

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Abstract

Keywords: Existing Buildings, Intelligent Improvement, Congregate Housing

Prior operations of Intelligent improvement on existing buildings show that the initial planning of concepts for Intelligent improvement on Congregate Housing usually relies on the core members of the apartment building administration committee or is launched by enthusiastic residents. Nonetheless these people lack the professional planning capacity and often could not form ideas or have poor communication without proper knowledge. However due to the many residents involved, the procedures of seeking for

professional suppliers with planning require reaching consent from the owner meeting, which could easily lead to system and equipment non-conformance with improvement requirement or event subject to the questioning of benefiting specific suppliers, resulting in many difficulties.

Moreover, poor financial situations of communities could even affect the community administrative maintenance, hardware and equipment, leading to damage or even unusable state. This will add more difficulties to promoting Intelligent improvement operations on existing buildings in Congregate Housing.

The study explores and understand Intelligent building related development from domestic and foreign journal literature, and the relationship between buildings and information-communication technology, followed by sorting and analyzing cases of grants for existing building Intelligent improvement awards and winning awards for innovation competition in residential community Intelligent improvement. The study provides reference on the content, framework and order of priority for introducing Intelligent review items to collective-housing building to facilitate in introducing

intelligence to the collecting residential community and subsequently improve the quality of residence life.

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第一章

緒

論

第一節第一節第一節第一節研究緣起與研究緣起與研究緣起與研究緣起與背景背景背景背景為鼓勵既有建築物運用資通訊技術及設備系統，以提升建築物之安全、便利與節能等需求，本所自 97 年開始辦理「既有建築物智慧化改善工作」，以中央機關、國立院校所屬之公有建築物，及民間各級私立學校、社福機構及供住宅使用之建築物為獎補助對象。在歷年辦理既有建築物智慧化改善作業過程中，發現集合住宅類型的智慧化改善構想規劃之初，通常只靠公寓大廈管理委員會核心成員，或熱心住戶發動，然因不具專業規劃能力，往往不知如何著力、構想不易甚或溝通不良。而若先尋求專業廠商協助規劃，因涉及眾多住戶，相關辦理程序須經區分所權人會議同意，又恐導入的系統、設備不符改善需求，甚至被質疑利益特定廠商等等，困難不一而足。除此之外，若社區財務狀況不理想，通常還會與社區管理維護、及硬體設施、設備不良交互影響，乃至發生損壞甚至不堪使用的情況，這使推動既有建築物集合住宅進行既有建築物智慧化改善作業更加困難。因此，構思整理分析本所歷年來既有建築物智慧化改善獎補助、及創意競賽智慧化改善之得獎優良集合住宅類案例，以供既有集合住宅類型建築物導入智慧化項目內容、程序、架構之參考。以有助於加速既有集合住宅社區導入智慧化，以改善環境提升居住生活品質。第二節第二節第二節第二節研究目的研究目的研究目的研究目的本所獎補助公有及民間既有建築物智慧化改善作業中，集合住宅可能是最不具專業執行能力、社區住戶意見整合最不容易，易受原有管理維護及保全公司左右的類型。如能提供基礎智慧化導入項目之系統整合方法、內容甚至規範書供參，應有助於加速既有住宅社區導入智慧化，提升居住環境品質的效應。

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第三節第三節第三節第三節研究內容與方法研究內容與方法研究內容與方法研究內容與方法文獻回顧：國內外有關建築物智慧化之期刊、論文，書籍，及本所相關研究報告，進行建築物智慧化系統整合，及相關內容、模式、方法之了解，並聚焦於住宅社區提升生活品質應用之基礎智慧化系統架構、模式及內容。案例研究：分析彙整本所歷年獎補助既有建築物智慧化改善案例之住宅社區類、創意競賽得獎案例之智慧化內容及系統架構、程序、內容。研究歸納：歸納整理既有集合住宅社區案例基礎智慧化導入項目，架構內容及流程建議。整體研究流程如下圖 1-1 所示：圖 1-1 研究流程圖資料來源：本研究繪製研究目的文獻回顧案例內容歸納既有成果期刊論文書籍專論成功案例各功能子系統整合式建築既有集合住宅智慧化內容探討項目內容導入模式經費策略結論與建議

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第二章

文獻探討

智慧建築物係指建築物及其基地設置建築自動化系統，配合建築空間與建築體元件，從人體工學、物理環境、作業型態及管理型態角度整合，將建築物內之電氣、電信、給排水、空調、防災、防盜及輸送等設備系統與空間使用之運轉、維護管理予以自動化，使建築物功能與品質提昇，以達到建築之安全、健康、節能、便利與舒適等目的。智慧建築是利用系統整合方法，將計算機技術、通信技術、資訊技術、與建築藝術有機結合，通過對設備的自動監控、對資訊資源的管理和對使用者服務及其與建築的優化組合，所獲得合理投資回饋[2]。而國外學者 Caffrey(1985)也指出智慧建築是藉由結構、系統、服務和管理等四個基本面向，以及它們彼此之間相互關係的優化，提供了一個具有成效及成本效益的環境。因此，智慧建築能夠幫助業主、物業管理人和居住者實現其在成本、能源管理、舒適、便利、安全、長期靈活且具市場競爭力等領域的目標[2]。日本智慧大樓研究協會針對辦公大樓提出智慧建築是提供商業支持功能、通信支持功能等在內的高度通信服務，並藉由大樓管理體系，保證舒適的環境和安全，以提高工作效率的建築[2]。而科技產業的藍色巨人 IBM 則以資訊產業的觀點來看智慧建築，認為感知、溝通、思考，是「智慧建築」與傳統建築的最大分野。「智慧建築」擁有「對話」能力，主動呈現建築物運作的完整現況，將複雜系統以視覺化儀表版呈現，即時預警風險，自動調控營運效能，並協助管理者做出最佳化決策；其中感知化是在建築環境與設備中安裝傳感器、量測儀與控制裝置，隨時蒐集建築營運關鍵數據作為管理基礎；互連化是透過「物聯網」(IOT, Internet of Things)彙整數據至單一管理平台，用來建立營運效能指標與自動化運作規則；最後智慧化則是運用分析工具擬定最佳化管理策略，改善資產與設備效能，發揮建築的最大價值[3]。但無論智慧建築內容如何的變動，基本上仍是以建築物為載體以至於與基地及整體環境，都形成不同層次的系統架構；以下再就本研究可能涉及的乃至於建築智慧化相關概念、技術之國內外期刊論文進行初步了解及整理。

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第第第第一一一一節節節節國內外期刊論文國內外期刊論文國內外期刊論文國內外期刊論文一、國內外期刊論文我們生活在資訊社會，辦公室成為我們的"第二個家"。人們在工作場所需要舒適、安全的環境，以及提高效率和生產力，顯示資訊技術和通信在智慧建築中整合的需求越來越大。這些需要投入大規模的分散式控制環境以及其整合的網路解決方案，並且是必須是世界性的標準化。 Stipidis,E. 等人 [4] 研究的結論是非同步傳輸模式 ATM ，是目前 WAN(Wide Area Network 廣域網路)和 LAN (Local Area Network 區域網路)最有效的 B-ISDN 協定，能夠滿足智慧建築中高度系統整合的所有需求。因應網路時代到來，使用者要求家庭裝修，網路佈線的需求己明顯增強。為適應這一發展趨勢，避免將來重複設計和資源浪費，並破壞社區整體環境規劃，關光福[5]根據社區建築群網路設計中碰到的一些複雜情況和特殊情形，針對目前典型網路通信系統與綜合佈線的一些問題，進行基本的理論模型分析與探討；發現建築群的智慧化控制系統非常的多，其中資通信系統是現代建築物自動化系統的基礎設施，作用至少包括：為各種通信終端提供互聯服務，為智慧建築基本的資通信服務項目，提供用戶所需的各項共享服務，能與建築物自動化控制系統整合，組成更進步的安全服務系統，亦可採用靈活的佈線系統來保證不同的使用價值和長期可靠運行。因此綜合佈線系統必須滿足： •支援多媒體通信服務/支援異構產品兼容使用 •線纜連接方便，合理規範，應變能力強 •安全性能好(兼有通信保密、防火、防盜措施) •適應團體辦公及居家開放環境設計而因此網絡佈線系統應有的措施與作為包括： •總體規劃，正確設計與控制線路走向。整個建築群佈線系統必須劃分若干子系統(諸如：建築群子系統、設備室子系統、幹線子系統、管理子系統、水平子系統、工作區子系統等）。 •佈線的基本拓撲結構必須以設計要求的基本結構為基礎。藉由必要的中間配線架或總線配線轉接盒的佈線接法，使邏輯拓撲結構易於擴展成新結構方式。 •所有的轉換器和插座均須符合開放式標準規定的連接器。才能彈性由不同廠家設備提供任何類型服務。

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王宇成[6]也因為科技的不斷發展和人們對家居生活品質要求的提高，智慧化住宅已成為未來住宅建設發展的主流，建築開發業者將結合資通訊，特別是系統整合商著力於住宅平台的建設，集合自動化設備與網路通信為一體的安全、舒適、便利的居住環境，而歸納出智慧化的住宅一般應具備的功能為:○1 完善的綜合安全措施，如家用多元警報(防盜、防火、防煤氣洩漏、防破壞等)及視訊對講機；○2 完善的生活服務智慧型控制器，如室內程序自動化溫度控制；○3 家庭與社區和社會之間的資通訊連結功能，如電話、傳真、電子郵件、視訊電話、家庭協同作業辦公、綜合資訊査詢服務;○4 遙控學習、醫療診斷、多媒體娛樂、購物等。而既然綜合佈線是智慧化住宅的重要環節，王宇成因此針對都市集合住宅和大樓，探討智慧化住宅的佈線技術問題，提出幾項重點： 1.智慧化住宅的設計理念智慧化住宅是一個資訊化、自動化系統，它利用先進的電腦技術與網路通訊技術，將家居生活的各相關子系統有機地結合在一起，通過統籌管理，幫助家庭與外部保持資訊交流暢通。 2.綜合佈線的選用應按照相關的規範要求智慧化住宅是未來城市住宅的發展方向，開發商、廠商在設計和佈線時必須嚴格按照國際及國內相關規範性能指標的要求，選用銅纜、光纖系統產品。 3.智慧化住宅佈線應當遵循的標準在中國大陸的工程建設標準化協會通信工程委員會，結合大陸城市住宅建築通信設施的現狀，和未來通信需求的預測，同時參考了北美地區美國國內標準委員會（ANSI)與 TIA/EIATR41 委員會內的 TR-41.8 分委員會的 TR41.8.2 工作組制定的 TIA/EIA570A— 家居電信佈線標準（TIA/EIA570A 標準包含了家居佈線系統中的產品、安裝指導和測試程序。該標準為家居佈線結構尋求一種新的標準化操作，使之適合於住戶的需求，它比商業建築電信系統佈線 TIA/EIA568 標準包含的內容更多。其中包含了安裝語音、數據、視頻、家庭自動化和安全告警等系統在內的指導），2000 年 9 月完成了《城市住宅建築綜合佈線系統工程設計規範》於 2000 年 12 月正式獲准為 CECS119:2000 協會標準；本規範適用於新建、擴建和改建的城市住宅社區及住宅大廈的綜合佈線系統工程設計。規範性文件的製定為智慧化家居佈線提供了依據和保障。

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4.六類主流佈線方案用戶使用最新六類 Power Cat6 系統有六個簡單理由: 1)整體系統解決方案; 2)操作能力; 3)更高的性能; 4)獨立權威的檢驗; 5)利用現場測試; 6)通用優質安裝。六類性能規範非常嚴格，容錯能力強。新的 Power Cat6 六類系統在產品中增加了安裝輔助功能，這樣可以提高安裝品質。如重新設計的 IDC、背面線纜管理等方式都降低了安裝過程的複雜性，其 DataGate 防塵蓋和標籤都使使用更為簡便。 5.家庭網路的連接技術家庭網路為家庭中的多種資訊家電提供髙速寬頻連接。在家庭網絡中，可利用多種不同技術來實現家電設備、娛樂設備、PC 硬件、通信設備間的互連和互操作，以及對保密和安全系統、照明和環境控制系統進行管理和控制。其中部分技術已應用於家庭中，構成了不同的技術孤島。但過去幾年裡，業界已經開始致力於將這些家電和技術孤島用網路連接在一起，與家庭網路相關的網路技術可分成三大類： (1) 新的佈線技術新佈線可以更髙的數據傳輸速率可支持多種家電間的連線，以及無縫的數據、語音和視訊傳輸。 (2)不需要佈線的新技術家庭網路利用家庭現有電源線和電話線，可以節省佈線成本，提供更多便利也不必擔心雜亂的線路影響家庭美觀。目前業界成立的多種協會和聯盟組織都在致力於解決與這些技術相關的問題並提髙其性能。 (3) 無線近幾年來，隨著技術的進步，如 WAP(無線應用協定)、3G 網路和藍牙等，通過手機和行動設備使得連接 internet 網路和個人區域網路成為可能。 Wong,J.K.W.等人[7]就現有的研究進行全面回顧，發現以往的研究工作主要包含三個方面，包括先進和創新的智慧技術的研究，績效評估方法和投資評估的分析。而針對智慧建築投資評估問題的研究相對較少。王子昂[8]利用綜合佈線 CAN 匯流排的技術基礎，提出一種支援分散式的 Modbus 與 DNP3 網路架構；基於 CAN 匯流排對於傳輸錯誤強大的偵測

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與修正能力，實現可靠且低成本的應用模型，建構可以運行 Modbus 命令在 CAN 匯流排上，並透過 CAN 匯流排與 TCP/IP 網路的閘道的設計，提供管道讓 Modbus 命令來往於 CAN 匯流排和 TCP/IP 於 Ethernet 網路之間，以建構一個可靠、易於使用且具有擴充性的控制器區域網路。有關住宅建築的能源利用方面，Wang,Xi 等人[9]對室內環境參數進行了研究，以實現能源使用低並使室內達成自適應熱舒適的定量和定性的雙重改善。Wang,Xi 等人的研究內容是以兩個典型案例的區域熱評估的實地研究為基礎，評估結果再與能效策略和健康住宅環境控制各種情景模擬的結果進行比較。結果顯示，室內環境控制的熱自適應舒適性上，實際上是由住戶、舒適性和能源效率三方面的平衡。其次，利用自適應熱舒適控制可以節省更多的能源，可用於大陸 HSCW(夏熱冬冷)區目前健康住宅採暖或冷卻的環境控制上。此外，能源使用相當的大部分是住戶在任何建築物類型使用上主觀的熱舒適需求所造成。第三，建築物實際的室內樓板面積與建築外表面積的比例與建築熱性能的效率有顯著正相關的影響關係。在智慧建築節約能源的關鍵基礎建設部分，智慧電表的開發應用方面 Pereira,R.等人[10]開發了一套能源管理系統整合兩種類型智慧電錶：(i)消費者擁有的 SM 及(ii)經銷商所擁有的 SM。消費者擁有的 SM 是在 ZigBee 協定的無線平台上運作，而分銷商擁有的 SM 則是在 Modbus 協定的有線環境上運作。讓 SM 連接到 SCADA 系統(監控和數據擷取)再以此監督著可編程邏輯控制器(PLC)形成的網路。SCADA 系統結合 PLC 網路的整合開發的控制策略實現了由 PLC 執行的內部區域網路，集中式的 SCADA 系統管理而著外部網路，而形成分層連動的控制系統，而且各區域 PLC 網路也都能彼此聯動控制。此外這一先進控制系統，是以 MATLAB 程式軟體藉由所開發的通訊通道來與 SCADA 系統溝通。在建築領域微電網進一步的能源利用最佳化方面，Zeng 等人[11]為因應智慧建築使用弱電的微電網輸出功率的隨機，不確定和不可控的因素。研究運用能量成本係數的設置為最小化目標函數 F，定義為智慧建築的能源成本和輸出能量之間的比例，並且以相關聯的多目標數學模型來優化弱電系統，讓再生能源儘可能的擷取綠色能源的電能。滿足了不同的需求和眾多用戶的目標。最後經過模擬案例的計算後驗證了構想的可行性。同時，多目標模型解是使用線性互動和通用優化程式(LINGO)所獲得。

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有關智慧化物業管理服務應用於住宅發展之研究方面，彭志文[12] 則利用我國執行智慧建築標章制度中之 229 項評估項目與物業管理服務業法草案所列舉之服務範圍進行比對，挑選出 122 項評估項目，進行問卷調查，調查過程以卡方考驗、平均數差異檢定與單因子多變量變異數分析法進行分析，隨後以問卷調查之結果為基礎進行案例探討，探討案例中智慧化物業管理服務之相關設置議題。研究找出 9 項受訪者需求較大之議題，如整合行動通信提供無線分機的功能、緊急求救系統能顯示求救訊號之樓層或位置與照護資訊及視訊傳送等；第一層面的卡方分析，區分出 9 項議題中適合先行增設的智慧化物業管理服務，以及設置急迫性較低的智慧化物業管理服務，第二層面的卡方分析找出不同族群住戶所強烈需要的智慧化物業管理服務。此外，再透過平均數差異檢定與單因子多變量分析法探討智慧化物業管理設備額外安裝、維護費用提升之關鍵問題，包含不同族群受訪者對於安裝費用與維護費用的看法差異程度，以及受訪者基本資料對於智慧化物業管理維護費的影響情況。劉月秋[13]為因應物業管理（Property Management）從以往勞力密集的建築物管理維護朝向多角化發展，拓展至高附加價值的商業支援、資產管理及生活服務業務，核心知識亦從建築及房地產拓展至經營、財務、心理、環境、工程及資訊系統的發展趨勢，進行了物聯網於物業管理上的應用與分析；由於物聯網(Internet of Things)特徵是提供"無處不在的連接和線上服務"(Ubiquitous Connectivity)，其具備的基本功能可實現對萬物的高效、節能、安全、環保的管、控、營一體化，正好適用於物業管理的產業變革，也使物業管理業者有創新的機會。本研究應用創新密集服務分析(IIS)模式架構，分析對象為物業管理業者, 範圍為建物與環境維護與生活與商業服務，以物聯網為基礎而發展出物業管理在各層間連結所需之要素、應用服務，並探討物業管理業者的策略方向。研究結果顯示，應用物聯網的物業管理業者目前所擬定之策略目標：根據流程創新 (Process Innovation) 提供特定服務 (Restricted Service)，達成難度較高；建議廠商可考慮投入較多資源於服務價值活動與外部資源之補強建構上，或重新尋找新的策略定位，如根據流程創新(Process Innovation）提供專屬服務(Unique Service)或結構創新 (Structural Innovation)提供專屬服務(Unique Service)，較易完成策略與營運模式之轉型；此外，專家訪談意見也認為物業管理業者為朝向物聯網應用發展，可藉由外部專業人士及物聯網應用進行異業聯盟策

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略，提供完整價值鏈及客戶更多元及客製化服務。透過物聯網收集資訊與分析工具，掌握市場需求概況、提高用戶滿意程度，以發掘潛在客戶。在智慧建築的安全、健康方面，陳信龍[14]為因應近年來一氧化碳 (Carbon Monoxide，CO)中毒意外頻傳，進行了環境品質監測系統應用於居家生活安全的研究，以減少 CO 中毒意外的發生。研究架構可分為 (1) 硬體架構：包含感測元件(數位 CO 偵測器)、RS-232 介面原理、ZigBee 模組；(2)介面設計：包含 ASP.NET 網頁程式設計、SQL Server 資料庫、 Socket，兩部分的原理應用與研究探討。開發出包含(1)即時資訊顯示、 (2)歷史資訊查詢功能的監測系統；再由介面顯示的方式可以告知居家使用者目前居家空間環境的狀態並提供歷史紀錄的查詢。 Eliades,D.G.[15]等人為了進一步確定在建築物中感測器在何處安裝，研究利用多目標最佳化方法來規劃感測器在一連串污染事件情境下，即對應於衝擊損害的最小成本、平均和最壞三種情況的機率分佈所組成特性參數。再根據這些分佈，利用網格和隨機取樣建構一組代表性的污染情境，從而計算出每一情景的整體影響，由此提供了感測器佈設問題的解決方案。並且這種的方法已經成功藉由一棟是 5 個房間的簡單建築物以及一棟更為實際的 14 個房間的建築物的兩個案例予以實際的驗證呈現。何沛軒[16]探討了安全防災有關的創新應用服務，其研究係考量智慧建築整合系統平台必須與建築物結合為一體，並能普遍應用於大樓管理中的防災管理及災害應變措施。研究範圍除了傳統防盜防火等災害，建議若能充分利用民間保全業界既有技術與人力，擴充防震與防颱之服務功能，以期有效降低災害所造成的生命財產損失。由於智慧建築的領域中包含了各種高度異質性的系統，同時因為現代感測器技術和工業電子的快速進步，更增進了建築環境中異質性系統的複雜性。如何整合應用這些完全不同的的異質性系統，使其彼此得以互動操作，而能達成建築物業主和使用者的服務要求。 Perumal,Thinagaran[17]等人從提升異質系統間的決策支援能力觀點切入，本研究定提出了一種以事件-狀態-動作(ECA)為基礎的智慧建築管理的互動操作架構。此一架構是以網路(Web)服務功能的整合，提供了異質系統之間統一整體的服務。這種架構已在多個系統中實現，展現了它們聯合互動操作的效率。並且在乙太網路環境中進行的測試，也證明是可靠的智慧建築應用設定。

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再從建築整體上而言，不論是否智慧建築的機電設備，建築設計過程的整合本來就非常重要，史瑞民[18]以某集合住宅建案個案為例，探討了建築設計程序中整合機電設備設計衍生的相關課題。研究透過專家訪談的方式，彙整出需解決的課題及應對的方案。並藉由檢討案例原始建築設計，瞭解到原始設計未納入景觀部分的情況下，必須修改相關機電設備設計，而直接影響電氣、消防、給、污排水和電信等管線的配置及管道間的設計，亦間接影響一樓店鋪與二樓住宅排水管的設計。研究建議智慧建築集合住宅類的機電整合，可從景觀設計工程界面、建築物管道界面、地下室照明設備界面、機電符號界面、空調設計界面和筏基機電設備設計等六個面向著手。而在建築設計流程時機電設備設計整合到機電設備設計圖說確認過程中，第一次需由建築事務所整合，再經建設公司作審核的過程。以減少公共區域變更上的大幅改變，確保機電設備設計圖說的正確性，進而進入結構、機電整合的過程。二、國內外專書

Leonard R. Bachman[19] 在《Integrated Buildings: The Systems Basis of Architecture》(整合的建築物：建築的系統基礎)一書中，說明了什麼是整合?以及建築師如何進行管理與掌控?尤其在現代建築特別地關注整合的面向，以及因為科技的進步不斷地擴大了設計的可能性， Leonard 建議藉由推拉動態的方式來進行，藉由設計的吸收同化而內化，不斷地拉動達成最終解決方案。作為設計過程的一部分，整合活動必須遵循著建築師理念，並在適當地判斷下展開。而在整過設計過程中，有可能因為技術上的需求而限制了主觀的自由判斷，這就必須由建築師投入來解決，而開始了一系列的整合挑戰。" 整合"本身而言並不是什麼新事務。它不是一種風格或全面的設計方法，而本書也不是在對現有的實務作法的批判，或是一種新的歷史觀點。而是說明整合是建築設計急迫的和越來越重要的焦點。這本書就是就有關此一"湧現"和重點的內容進行探討。

Derek Clements-Croome 在其主編的《 Intelligent Buildings: Design Management and Operation》(智慧建築：設計、管理與營運，2004 年版)[20]中說明，智慧建築應該是永續的、健康的，具有科技意識的，滿足居住者和企業的需求，並應具有靈活性和適應性，以應對變化。這意味著設計、施工和設備管理都同樣重要。建築物包括了由很多人設計的許

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多系統，然而只有所有設計的系統與設計他們的意識之間有所謂的整合的話，建築物和人之間的關係才能運作滿意。集合明星級的表現者並不能保證成為一個好樂團或者是一隊成功的足球隊。系統化思考是設計和管理結合時某種程度必要的能力，因此才得以創造、創新，但仍然兼具實用與終極的簡潔。這不僅是需要技術上的能力，同時也需要一些超乎想像力甚至直覺的闡釋能力。畢竟，建築物構成了我們的建築景觀，它們以及所形塑的環境，而應該能提升建築中以及通過人們的靈魂和精神。本書內容分為三部分，第一部分以設計議題為主，詳細介紹了相關智慧建築，智慧建築的智慧，建築環境、建築與人，智慧建築中的資訊科技、通信與人工智慧，電腦時代的設計，自然的工程智慧；第二部分以智慧建築的管理與營運為主，介紹智慧建築相關財務分析與投資評估、組織策略、設計管理、專案營建管理、設施管理、案例分析；第三部分則以永續的未來為主題，概念性的論述建築應強調結合生活與工作文化，及永續建築的重要性。 Gerard Healey[21]在一國際性獎助下進行了世界各地的建築和房地產業是如何進行建築物智慧化這個問題的研究。具體的研究重點著重於智慧建築整合系統和控制性能，是如何在多重領域學科之間的進行與協調。研究訪問了歐美一系列的專家、建築和設施管理人員，並出席國際會議，以了解其相關可能的專業課程為何。結論是現代建築在回應改善環境、經濟和社會績效的壓力之下變得越來越複雜。為了推動和營造高性能建築物，建築和房地產業經歷了一個陡峭的學習曲線；然而，好的意圖必能須夠轉化為所期待的績效。而從本報告訪問的人員、單位及參加的研討會中，所得到的經驗與體會是要達成智慧建築的知識共享是困難的，也就是說智慧建築的相關知識仍然是隱性或機密的。三、建築研究所報告建築研究所(以下稱本所)進行的《智慧建築物營運計畫與設施管理技術之研訂》[22]，主要目的是以智慧型辦公建築為對象，探討國内外智慧建築之營運計晝流程與設施經營管理内容及技術並收集各國建物設施管理之相關法令規定以及人才培育等教育制度之相關資料，並實際針對我國既有之智慧辦公建築的業主、管理公司以及使用者作深度的訪談調查，以了解台灣智慧辦公建築之設施管理實態與使用現況，進而提出台灣推動智慧建築設施管理的策略，以及對不足或不合時宜的相關法令提出研修建

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議。過程中並針對智慧建築營運計畫擬定所應注意之事項與設施經營管理的績效指標項目及各項智慧化設備維護技術要點做詳細的說明，並提出推動建築物設施管理可能產生的附加價值與效益，作為政府推動政策之參考依據。研究結果可歸納出智慧建築的營運管理計畫與設施維護管理程序及二者之未來發展方向等兩大重點，並建議我國未來應朝向以建築生命週期為導向，整體策略推動為手段，配合政府積極作為，整合建築、機電、資通訊等相關產業，創造前瞻優質的智慧建築環境。本所於 92 年完成第一版《智慧建築解說與評估手冊》做為申請與評估智慧建築標章之依循。為配合科技發展與民眾生活需求之改變，於 97 年開始進行現行智慧建築各項評估基準之檢視，並配合相關應用科技的發展而加以調整，使其更符合已有的設備及技術，完成了《智慧建築解說與評估手冊 2011 年版》[23]的修訂，而從七大指標加入了「貼心便利指標」成為八大評估指標，並將設備節能指標更名為節能管理指標。而各評估指標之指標基準內容則依據建築物之智慧化需求，細分為基本性基準、必要性基準以及鼓勵性基準等三種類別，更加能反應出智慧化系統之機能性、智慧化功能之整合性、建築使用空間之舒適性以及使用管理維護之效益性，以滿足智慧建築之綜效評估及設計階段前的事前規劃，預測控制的需求，且具體呈現出建築物的智慧化等級。 2014 年進行的《智慧化設備系統在建築物業管理之應用》之研究 [24]，係應用問卷調查、實地訪查、案例彙整、專家座談等方式搜集研究資料，透過詮釋、統計、比較、分析等研究方法，勾勒出我國新建及既有公寓大廈社區導入應用智慧化設備系統及物業設設管理系統(平台)的現況及問題；究發現台灣公寓大廈智慧化管理的應用係分別由ＢA 的設備系統及管理服務的物業設施管理系統(平台)所共同構成；設備系統的智慧化包括各項單獨設備的智慧化程度及各設備系統間的整合程度兩個構面；本研究彙整當前實務應用的智慧化設備系統類別計 17 項，及物業設施管理系統功能計 16 項；再透過問卷調查及案例分析，獲得智慧化設備系統及物業設施管理平台導入應用的認知狀況、類別結構及排序、設備系統的功能及建置時程、管理維護方式及管理人員責任、建置成本及維運費用、使用效益、使用狀況及使用滿意度等現況分析；此外還針對既有公寓大廈社區導入智慧化管理的問題及困難，導入應用需求與考慮因素，探討分析新建及既有(包括規模小、老舊或無管理組織)的公寓大廈社區智慧化應用實務課題，提出了智慧化管理模式的應用及改善策略建議。

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第二節第二節第二節第二節傳統的傳統的傳統的傳統的建建建築建築築物築物整合議題物物整合議題整合議題[整合議題[[19[191919]]]] 建築在日益複雜並且科技進步一日千里的氛圍下，導入式統整合的設計似乎是理所當然的概念及做法。但 Leonard(2002)質疑是不是因為太理所當然了，以至於建築設計反而把整合視為只是設計的另一個字同義字。所有建築的參與者必須深思什麼是整合?以及建築師如何進行管理? 建築的整合議題必須特別地受到關注。又因為科技不斷地推動、擴大了設計的可能性，在設計吸收同化特性過程中，乃是透過內化不斷地拉扯而達成最終解決方案。作為設計過程的一部分，整合活動隨著建築師理念的引領下，藉由適當的判斷而成為整合的指引。不過，可能因為技術上的需求，限制了自由的主觀判斷，這必須由建築師來挑戰、開展一系列的整合解決方案。其實就"整合"本身而言，尋求的不僅是一種風格或全面的設計方法，而更是在建築與科技必要切合的時代，是建築設計急迫的和越來越重要的焦點。[19] 一、建築整合的理念建築整合可由幾個面向來思考，包括什麼是建築物的整合? 設計整合的如何影響建築的思維? 整合是建築師的責任嗎? "建築系統"的概念如何配合"系統思考"的想法? 整合提供了哪些好處？ A.建築物系統之間的整合建築系統的硬體組件之間的整合，可從三個不同的目標開始：構建、組件必須分享的空間，它們的安排必須以美觀方式解決，而且在一定程度上它們必須一起作業，或者至少不能彼此阻礙對方。這就是實體、視覺和性能等三個目標的整合。實體的整合實體整合基本上是關於組件和系統如何共享空間，以及它們是如何的被安裝在一起。標準的做法，例如，許多建築物的地板-天花板部分通常分為不同的區域：例如，在高度最低區域、管道旁邊的空間，及結構支撐上方樓板深度的區域，使用嵌入燈的照明。這些藉由為每個單獨的遠端系統提供足夠隔離空間，防止了系統之間的"干擾"。使系統緊密配合在一起。譬如說，管道在照明器具間運行通過，需要仔細的實體整合。利

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用天花板淨空間聯合作為回風系統，回風充滿並通過照明器具，進一步壓縮了所需實體空間的深度。如果結構是由空腹托梁、桁架或一空間框架，那麼所有這三個系統有可能透過仔細配置管道、照明器具於結構內，而於實體上整合成單一區域。組件之間以及系統之中的連接，一般構成實體整合的另一面向。這也是產生建築細部的地方。結構、熱和不同材料之間接合的實體整合必須仔細考慮。他們是如何符合，正好與它們在空間中如何的被分隔是一樣的重要。視覺的整合建築物整體的視覺理念、房間的特色及個別元件等，可實際被分解到最小的細部。組件所累積共享印像的方式是透過視覺整合的行為所決定的。為了達到期望的視覺整合效果，其中顏色、大小、形狀和位置是可以操控的共同因子，所以對於整合來說，了解各個組件的視覺特性的知識是非常的重要。建築物許多組件視覺上的和諧及對設計預期視覺效果的討論協議，經常可以提供技術需求與美學目標結合的一些機會。燈具、空調、管道裝置和許多其他元素無論如何都是要在建築物之中存在著。忽略它們或試圖以裝修掩蓋它們都是徒勞無用的。技術標準和滿足這些功能需求的系統，需要大量佔用、分享建築物內部的資源。由此可見，建築師應該能夠以同時滿足視覺和功能目標的方式，選擇、配置和部署建築構件。性能的整合如果實體整合是"共享空間"和視覺整合是"共享形象"，那麼性能整合必須是"共享功能"。例如一道承重牆既是外牆也是結構，所以它透過取代二根柱、一根梁和一道外壁而結合了兩種功能在一個元件中。這種方法如果對正在進行的作業某種程度上是適合的，是可以節省成本和降低複雜性。性能整合即使沒有實際相結合的部件，也可以透過功能契合(互相協調、緊密配合)或重疊兩個組成部分的方式達成。這可以被稱為"共享的任務"。例如，在直接受熱的被動式太陽能加熱系統，藉由陽光照耀空間地板的龐大熱容量所提供的蓄熱，讓外牆和機械式加熱系統的熱作業分享，這樣就限制了陽光照耀的白天到寒冷星夜的室內溫度波動。外牆、結構、室內裝修和設備透過熱共享任務的整合而維持舒適的溫度。以上三種整合模式在系統之間的常常交織在一起，所以很難，也不必要對整合的每一個動作貼上實體、視覺或功能的任何一種標籤。例

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如，地板到天花板剖面中照明、通風管道和結構之間的實體整合，如果照明器具作為空調的回風器具並且空氣室用作回風通道，同樣也具有重要的性能效益。此外，照明器具內結合了燈光和空調回風器具的功能，簡化了房間天花板的美感。因此，建築物的組件最具有實體、視覺和功能的影響，也似乎是一種將涉及其他整合類型的整合。 B.設計過程中的整合如果建築構件是整合的硬體，則設計可以視為與之相配合的軟體。設計建立了計畫主要結構化的目標，然後在它們實現的過程中引導。主要的目標可以描述為"建築意向"。在人類不斷反覆評估和主觀判斷的過程中，避免成為某種缺乏想像力刻板的設計運算。畢竟，設計的流程是在建築師管理下是比較合理的過程。藝術與科學的統合如果建築師對設計和科技個別地考量，那麼就會呈現優先次序和待議的諸事項的對立。幸運的是，他們互補的特性使得各種起始處，有無窮無盡和許多的解決方案。例如，在思維的一個極端是建築師有如藝術家，對他們而言，科技是一種達成較高美學標準和正式典範的手段。而另一極端是，建築師有如科學家，設計很大程度上是技術優化和誠實地表達解決方案的結果。但二次大戰之後設計理念和技術創新的結合已經形成為強大而普遍的生產手段。而且建築師也不會滿足只簡單地將新的系統納入建築老的思考方式。實際上納入產業的機器和科學的神奇，進入建築物的內部導致許多建築師思考具有活力的新的設計方法。例如，一般而言，空調、照明設計、垂直輸送和資訊系統成為越來越多建築物的組成部分。同時在結構性材料和外殼構件的科學進步導致其他同樣有趣的表現的可能性。整合就是一種團隊方法單就知識的基礎而言，建築也許是整合的終極職業。藝術家可以做出更好的雕塑、工程師們可以做出更好的機器、心理學家可能會開出更優越環境的處方。只有建築師是負責把那些有技巧的、寬敞而便利的放在一起解決，而又成為服務幾代的產品。但沒有一個人可以勝任設計建築物所有的知識、經驗和責任。因此建築師必然與許多種類的工程師、一大群特定專案類型的顧問，以及許多產品的供應商和製造商一起工作。大型和複雜的建築需要團隊合作，從專案一開始就要合作與協調。建築師幾乎總是團隊的領導者，然而只

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有當建築師是一個稱職的指揮時，團隊才有和協合作的可能；並且由於個別建築物變得越來越具獨特功能，建築師越來越依賴聯合的專業的關鍵投入。以建築師為首的組織架構已經演變成為資訊回饋和共同決策的深深交織的共享網路。二、建築系統的基礎這個世界是由資訊、能源和材料的流動所帶動。任何定義這些流動的結構化關係網路就形成了一個系統。系統是如此的常見，以至於其固有精密複雜的層級往往被人們所遺忘，而且系統這個單字看似指稱單一對象，卻更是功能性、組織或控制管理的網路。營建系統中構成的建築套件。我們自己的身體透過呼吸、循環、消化，感知等等的具有自我調適功能系統。建築物包含結構、照明、電氣、給排水、機械等，及其他眾多系統。城市環境也同樣由交通系統、停車系統、分區系統以及其他許多基礎設施網路。最後，當然所有這些系統都在我們最大的生態系統中運作。 A. 系統思考系統如同具有資訊、動力或材料的內部流動相互關係的群集，符合科學和典型的定義。典型的系統可被分類為簡單或複雜，就像是一個槓桿支點或一部燃燒發動機，並且也是決定性的或然性的，就像重力或拋硬幣。作為一門科學，系統的理念、系統思考、系統理論等等，被描述為系統分析法(仿生學、控制學、人工頭腦學)。這是為了理解資訊或材料的流動如何成為網路，以及系統的決策是如何的影響結果。因此，系統研究關注的是優化、控制、資訊結構、數值分析及模擬等等的模型。系統的概念作為一種建築設計的方法，開始於識別材料、力和建築物內資訊的相互關聯的流動。建築外殼系統功能為外部到內部的分離，結構系統保持建築物穩定、環境系統保持居住者的舒適，並依此類推。科學、工程和技術領域通常比建築更常使用系統化的方法來解決問題。但這些分析學科一直影響著建築的思考，因為這種系統理論或系統思考可以透過對問題嚴格而詳細的描述、建立計畫目標和目的、並認知解決方案動態的互相連結的元素，而簡要地說明複雜問題是如何的獲得管理。 B.建築的系統要因應現代建築大量增加的必要的機械、電氣和管道等等系統，而有大量工作要因應處理。顯而易見的是科技的演進影響了建築物的各個

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面向。結構、外殼，內部和基地系統都同樣受到建築科技全面性進步的影響。現代化營建技術的解決方案，現在是由其他專業人士以很有秩序的或完全預鑄的系統配置方式設計。例如，帷幕牆系統與匹配的組件在限制下使用、鋼結構建築套件是預先設計製造並且包裝運送。設計人員必須設想自己是現場的指揮人員，才能發揮協調和整合及從設計團隊中的工程師和其他顧問專家輸入意見中做出決策。 C.系統組織中的結構層級有關建築系統不同層級的系統組織，可以在建築中通過設計、技術整合來實現。建築物可被視為功能如相互關聯系統的有機體。透過建築物的截面切片成為一個複雜有如有生物解剖學上的活體解剖。建築物的解剖斷面探討了結構、外殼、HVAC(供暖，通風和空調)、配線和管道系統，如何結合產出我們稱之為建築的有機體：骨骼系統與結構、呼吸與通風、表皮與外殼、神經系統與弱電系統相關等等。 Leonard 建議要達成建築模擬生物模型的互動過程，他舉一住宅社區重建的能源和廢物流程的永續設計實例為例，如圖 2-1。這些過程可以設計系統內相互作用的流動循環來表示。藉由圖解的能源、資訊和物料運用過程的流程圖，這比典型建築設計圖描繪的能含有更多關於建築物系統動態的資訊。

圖 2-1 Allen Parkway Village 重建方案的流程圖範例[19]

700戶住宅 75 deg F 68 deg F 庭園與景觀冷卻水塔吸收冷凍 233tons 貯熱器熱交換器食物空間冷卻 5700 ton hours/day 空間供熱堆肥沼氣池 95 deg F 燃氣汽電共生 1.3 megawatt 高溫供熱 25 mmBtu/day 沼氣, 42mcf/day 天然氣 540mcf/day 混合肥料修剪物乾燥 200 deg F 2857 #/day 熱交換器水處理溫室養殖 >68 deg F 農作物污泥污泥消化池 5980 # vs/day 中水供應景觀 21 mmBtu/day 汙泥, 63 mgal/day 垃圾, 2100#/day 紙&垃圾：學校 187.5 #/day 診所 750 #/day 辦公室 750 #/day 低溫供熱 71mmBtu/day 50 mmBtu/day 發電量, 14,000 kWh/day 熱水, 42 mgal/day 沖洗水, 168 mgal/day 自來水 42 mgal/day

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資料來源：LEONARD R. BACHMAN,《Integrated Buildings: The Systems Basis of Architecture》,2002, John Wiley & Sons.

此外其他學者也指出既有的城市模式如同產業和消費的線性機械模式，將不斷的轉換浪費自然資源，必須取而代之的是城市和區域規劃的循環性和生物性模型[19]。 D. 系統化建築的發展系統化建築的發展，致建築組件的標準化和元件化，因此建築師常常會因為要獲得免費技術服務和節省時間，而接受指定產品的建議。因此，建築師必須小心這種關係，並不斷對廠商得建議進行客觀的資訊篩選。規則：

從 1920 年代 Walter Gropius 及 Bauhaus 新建築設計思潮開始已經拉近工藝和藝術之間，以及功能主義和純粹形式之間的差距，形成現代系統建築的基礎：功能為設計的基礎以及工業標準化為營建的基礎，因此，當代建築設計的趨勢已經屬於系統整合的模式。趨勢：趨勢一：從手工製作到整套的建築構件。趨勢二：從形式設計轉變成建築科學與技術的考量與應用。趨勢三：從以結構為設計重心轉變成以環境議題為優先。趨勢四：利用電腦數位化繪圖產生數值及性能模擬以優化建築各系統及整體的性能。趨勢五：從興建紀念性建築轉變成以興建永續性建築為榮。三、建築系統的整合建築系統的整合可以透過所產生實體、視覺或性能方面的利益來描述其預期成果。這三種方法的任意組合就是實現整合的手法。這種分類用來理解各種方法和效益(包含建築智慧化)仍然有用。 A. 建築的五大系統：以建築構成的要素、性能、任務來看，可將建築物分為五個主要基本系統。系統分類如下：外殼：室內和室外狀態的分隔結構：提供力的平衡，以抵抗重力和活載重的元件設備：冷凍空調、電氣、給排水、垂直輸送和防火及安全系統

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內裝：包含隔間、裝修、燈光、音響、家具等等的使用空間基地：景觀和建築物的支撐系統，包括停車場、排水、植被、公共設施等這五大建築系統它們的元素和功能任務，是以其整合議題的一般熟悉程度來排序。每個系統有不同的做法，必須擴大思考每個組件在完整建築物的可能情境。外殼系統是首先被討論的，因為外殼構成任何建築物外面皮層及空間容器的最顯著部分。接著是作為形式和空間架構的結構系統。對大多數的讀者來說，最熟悉的將是結構系統的實體、視覺和性能整合的討論。第三是設備系統，尤其是空調如何影響今天需要高度服務的建築物。內裝系統則是考量功能性、熱、光和音響的分區，這既是客製化的概念也是整合的機會。最後是基地呈現某種特殊的建築微氣候響應和不間斷的與自然力量的界面。 B. 建築系統整合的模式：實體、視覺和性能建築系統整合設計的最根本的目的是消除資源的浪費，這通常是透過系統的策略性組合，以其的共享空間、意像或功能的任務來合作部署。重要的是，整合的措施才能提供這些努力來獲得實質的效益。例如，外露的結構或設備系統的組件，是一種普通並且經常是高度視覺上的整合。但無論整合達到什麼程度，外露本質上並不就是好的，必須透過設計意圖或計畫目標的設定及實際上的努力才能達成。實體整合舉例來說在結構空隙中佈設管道是幾乎每棟建築都有的設計，這必須透過緊密協調，利用繪圖分層觀念將佔用空間的建築系統交疊一起來完成實體整合，而只是空間緊密配合的一個粗淺例子，因為建築系統數量、功能越來越多並越趨複雜。實體整合的另一種模式通常發生在每一棟建築物有任何兩個系統或不同材料連接的地方，即在細部上。透過接頭的完整性以及鄰接材料有意識的完成狀態，確保了這些恰當連接細部的性能和安全性。水和空氣密封性、排水、熱膨脹和收縮循環、差動運動、結構撓曲、異種金屬的分離，以及許多其他實務因素都是接頭實體整合的一部分。這些接頭是最明顯的莫過於兩個主要系統相交的地方，例如結構和外殼系統的交會地方，但它們如同在子系統或材料界面的層級處發生的一樣。必須透過大比例詳圖的細部處理(對於視覺整合而言也很重要)能達成。視覺整合

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系統的表達或系統的組合作為視覺設計元件構成視覺整合的行為。對於視覺上要整合為一體的系統，它們必須是外露的，並且在某些組成的方式上是有秩序的，或是隱蔽在裝飾材料層之下。視覺整合中使用的組成技術包括系統的顏色、大小、形狀以及位置和它們組成部件的修改。通常隱藏結構或設備系統的外露，很大程度上是依賴於這種視覺修飾的整合策略。但因原材料質感設計思潮的興起，如清水混凝土結構表面的未修飾表面，或表達木製模版的構造等。隨著這些組件、元件、材料的外露，其功能、材料和連接細部的本質必然成為建築師考量和熱烈關注的部分。以材料分層做為系統分離的基礎也是視覺整合的方法。這種策略通常採用一層面飾材料，覆蓋和隔離從外或從內不希望看到的系統。這是一種負面的整合方法，與曝露的表現相比卻往往是建築物內設備與結構系統分佈問題的有效且經濟的解決方法。如果沒有特殊的創造性手法來處理累積的污垢和嘈雜的設備問題，往往面飾層是有幫助的。它們還可以達成重要的功能：採光辦公室的天花吸音板、會堂中的音響反射板、日光反射光面等等。性能整合當建築系統有共同功能性的要求時，性能整合的需求就出現。尤其必須理解性能整合，不僅存在硬體系統之間，建築的需與實之間更有發揮的效益。例如，Louis Kahn 的 Kimbell 美術館的著名例子中，混凝土結構的擺線拱頂也形成了建築物外殼的箱體，並定義了內部空間。另外，由窄天窗和在天花板高度的水平穿孔反射鏡合作，拱頂變成採光系統的一個組成部分，以漫射和舒適逐漸變化的光線散佈在畫廊空間中。性能整合的第二個模式涉及建築物需求變動的適切反應。建築物藉由人的智慧有效的利用設計元素，調整和規則化應對變動狀態的能力構成了動態整合。這種整合性和全面性的設計就是讓一棟建築適當地對日常和季節性的溫度、風型、太陽的幾何學和其他環境的變化做出反應。動態整合的一個基本例子是屋頂外遮陽，讓陽光在一年陽光加熱不足的季節中能夠穿透窗戶，然後於陽光充足的過熱時期又可提供陰影。外遮陽裝置是雙重模式(統計雙峰模式)的，因為它可根據建築物的熱需求在沒有移動構件的情況下調適遮陽需求。自動化科技同樣可以促進了性能整合。電腦控制系統已經將建築物轉化成為智慧機器人，這不僅回應了改變和時程，而且實際上預測、衡

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量及從中學習。以量測的主動響應更能提高了舒適性、經濟性操作以及維修設備負荷的降低等等的好處，換句話說是以智慧化來提升自動化以取代了被動的適應。 C. 建築系統整合的效益建築五大系統之間、每個子系統之間以及不同主要系統的子系統之間，有無限多進行整合的可能。因此不可能有詳盡的清單，但更重要的是，針對每個不同的建築計畫發展出正確的清單，是設計上重要慎重的決策問題。但要產生任務開始的清單，還是會以在此已經定義的基礎上開始，以作為主要系統之間任務的交集。依據 Leonard(2002)建議在主要建築系統之間檢討整合可能性時，可以如下矩陣表的方式配對檢討：表 2-1 建築主要系統中可能配對的任務整合檢討表[19] 基地結構外殼設備內裝 _{室內與外部的關係}外露結構整合式照明日光裸露管道屏蔽背景空調照明器具設備冷卻池地中管冷卻管道路線間質性機械通風系統被動式設計太陽能屋頂通風皮層雙層外殼外殼土層屏障自然的棲息地噪音屏障暴雨水建築外殼陰影光漫射結構地面下階梯式

資料來源：LEONARD R. BACHMAN,《Integrated Buildings: The Systems Basis of Architecture》,2002, John Wiley & Sons.

第第第第三三三節三節節節智慧智慧智慧建築智慧建築[建築建築[[20[202020]]]] Derek Clements-Croome(2004)整理智慧建築的幾個定義如下：智慧建築是一藉由四個基本元素－結構、系統、服務和管理－以及它們彼此之間相互關係的優化，提供了一個具有成效及成本效益的環境。智慧建築能夠幫助業主、物業管理人和居住者在成本、能源管理、舒適、便利、安全、長期靈活且具市場競爭力等各領域實現其目標 (intelligent Buildings Institute. Washington DC,Caffrey,1985) 智慧建築結合了創新、管理嫻熟的科技，以最大化地提高投資回報率

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智慧建築是一藉由兩種或多種服務系統，遵循著以知識為導向的整合性建築物、使用、維護資料庫，以進行預測的自動化控制的資通訊網路的建築物(Leifer,1988)。歐洲對智慧建築的定義是，建築物為一可以提供反應的、效率的和支援智慧化環境，使其中的組織得以實現其企業目標 (The 1992 DEGW/Teknibank,1992)。智慧化建築物是一具有動態和反應架構的建築，透過場域(構造、結構、設備)、程序(自動化、控制、系統)、人(服務商、使用者)及管理(維護、績效)四個面向及彼此關係的連續互動，提供每個居住者具有生產力、成本效益、環境許可的狀態 (CIB Working Group W098,1995)。

智慧建築是在建築結構、空間、服務和資訊系統中，能夠以有效的方式對擁有者、居住者和環境的初始，及不斷變化的需求做出反應 (Arup,2003)。

Croome 認為以上以美國智慧建築學會 (intelligent Buildings Institute.)的定義最為完整。

另外，Croome《智慧建築》共同作者 Mervi Himanen 更認為適當科技的導入可以促進智慧建築的發展。因此，建築物有可能是簡單的應用最少科技，也有可能是導入經過整合的許多複雜的系統。並且，從建築物使用者的觀點來看，智慧建築必須解決美學、知覺、方便和整體生命價值，這四個重要的基本面向的所有問題。ㄧ、智慧建築的四個面向 A.美學與知覺通常情況下，美學是指建築物及其室內設計中的如何取悅眼睛。換句話說，這是一種主觀的、視覺的面向。然而，這也有一種看不見的審美、可有各種的感覺方式。人類經由感覺而存在，而這意味著感官必須予以活化並且參與。為了做到這點，周圍環境需要在時間和空間上顯示變化。人體本身整天在溫度、體能和情緒等方面也不是恆常一定的。環境需要多樣化，通常稱為對比模式識別或感官變異(Heerwagen,1998)，這除了是人在建築物內的需要外，也對應了外部環境。許多環境面向已提到已經可以設計出讓五種感官、建築賞心悅目、生活和工作的激勵等之間的相互作用。日光、色彩、窗戶視野、空氣品質、表面紋理、香味和空間品質等，就是一些有關健康和刺激環境的設計特點。 B.方便

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以非常實務的觀點而言，建築物必須是使用方便的。此一目的則是必須提供一種簡單的系統和控制，使得人們可以改變他們的環境狀態，並一定程度上創造出個別的環境。此一建築物必須讓某些系統具備執行功能化的需求，同時提供滿足個人化的空間、團隊工作及公眾的需求。嵌入式感測器可以將水、能源甚至食物供應的消耗回饋給設備經理和使用者，並同時協助提供安全環境及確保基本標準得到遵守。設備彼此的互動可以觸發一系列的相互作用。無線設備使所有作業變得簡單，也越來越普遍了。逐漸地，設備經理和建築物使用者將更為了解，並且也處於發揮建築物使用能源和水消耗更大影響力的挑戰位置。 C.整體生命週期成本整體生命週期成本已經在各種領域中廣泛的討論，並且逐漸運用於建築產業中。更全面的是整體生命週期的價值(或績效)，這要考慮到擁有和建築物營運的社會責任，並且要注意盡量減少水的使用、盡量降低能源的消耗和減少廢棄物的產生，或者至少要確保廢棄物回收再利用，或以永續的方式利用。 Ang 與 Prins(2002)更包含建築的藝術價值。他們結合了美學與感覺以及使用美值一詞，認為合宜是實用的價值(靈活性和空間品質)和建築能力值(系統、技術效能和施工的整合)的平均。整體生命週期價值則被稱為永續發展的價值。二、建築自動化系統隨著科技的快速發展，建築物操作系統很容易就導入複雜難懂和複合的設備組件。毫無疑問的，實現簡單性必須要有一段時間來理解與取捨，而且在這段時間中要制訂解決方案是相對的困難。而結果往往是導入了太過複難的解決方案。必須了解，只有隨著我們對智慧建築更深入的體會，才能達成簡化操作上變得更為容易的解決方案。美國建築物業主和管理者協會(BOMA 2000)對辦公室使用者進行的一項調查結果顯示，大樓管理系統性能非常重要的是：彈性的佈線、使用者可控制的溫度，和室內空氣品質。調查還強調需要最新的先進資訊通信科技。建築物及其環境、社會環境、工作和管理過程都會觸發反應系統。知覺是用來享受的，但也用來達成工作的自我實現。智慧建築必須能夠感知知覺的需求，並且可以視為環境激勵來源的更高水準來看：基本上它是保護人不受天氣和犯罪侵害的一個庇護所。

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建築的服務系統和工作流程的管理，都有助於人在組織之內的福祉。工作場要能促成獨立的、協同的以及合作的文化。生產力來自高昂士氣和工作場所的滿意度。健康、福祉和舒適性都很重要。智慧建築因此所提供環境系統，要能支持人們生產力、創造力、智力和精神能力等目標實現上扮演著重要的角色。過去的環境支持了機械化，並且擴大了我們生產商品和產品的能力，智慧化的環境則應該擴展人的創造理念、願景和發明的能力。正因為對組織、企業而言，高效能的數據儲存和通信系統、個人乃至中央系統所控制的環境方面，及藉由整體設計對於生產力的影響，永續經營環境資產的智慧建築是越來越重要。以往智慧建築的概念意味著限制在單一建築物內的智慧化。然而，由於包括更廣泛的多種工作模式的改變，而且因為手持式通信設備使用的增加，從智慧系統或智慧網路的觀點予以考量，可能比從建築物本體的觀點考量更加有用。如此，建築物因而成為在組織化網路中的節點。分散式建築智慧網路的概念延伸成為連接屬於同一組織的幾棟建築物，就通信系統和建築自動化系統二方面，創造出一虛擬建築，可提高最大化的效率和效益。三、性能導向的建築物設計和施工過程中不同的參與者，對任何一棟特定建築物所必需的性能要求，都可能有不同立場的看法。因此，歸結到最後，評判建築成功與否的是使用者。今天，關注的焦點是整體生命週期的價值。這意味著，性能導向建築物的目標是設定有效的概念乃至於處置的準則。性能導向建築也應該針對永續、健康建築進行評估。在此，因為有客觀和主觀因子，如何選出準則有其基本上的難度。對於這種方法要能有效的作用，需要有跨領域的團隊合作，以確保沒有任何因子在計畫開始考慮時被忽略，而此價值觀和使命都獲得所有參與者的同意。這意味著，例如，有計畫的促使維護和設備管理程序就緒，同時也促進了建築物使用狀態中持續的性能監控作業程序。荷蘭政府房屋署使用性能式規範(Scholten 等人，2001)。關於室內環境，芬蘭室內空氣品質與氣候學會(FiSIAQ 2001)結合明確的性能準則進行室內氣候的分類。Loomans 和 Bluyssen(2002)描述了其他 30 種性能導向的方法。最終的目的是要增加客戶端的價值、降低生命週期成本，並且減少整體建築過程的溝通障礙。

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四、數位自動化家庭的概念智慧化家庭就是有關使用最新的資訊和通信科技(ICT)，連結目前可用的所有機械和數位設備等，而產生真正互動的房子。為了做到這一點，設計人員必須審視現在人們的生活方式，以及生活方式如何的變化，並且觀察社會如何不斷的發展。我們所研究的社會方面，不論他們是否是年輕、老年或殘障，並且不論他們的經濟能力，需要的是要對人的各種需求有感。我們必須思考，系統的可靠性如何能夠得到保證。想像一下，一個無鑰匙門無法正常作用的後果！無謂增加設備的後果可能是增加了耗電、電磁波等等不良的影響；此外，還有過多的各種遙控器、感測器，例如煙霧探測器、被動式紅外線防盜報警器、我們中央供熱系統的程式控制器、聽音樂的射頻手機及紅外線住戶活動感測器。因此應該思考整合的設備，使得裝置本身能夠彼此交互通用。科技應該使建築物管理更為容易，例如使居住的人有更多的樂趣，鼓勵年輕人學習和避免犯罪等等議題的應用。對於殘障人士而言，現代科技更是特別有幫助。家庭中有關照明、加熱和消耗能源系統的控制時，自動化可以藉由感測住戶離開房間或房子時關閉所有必須關閉的設備，以確保能源浪費最少。相反地人也有可能下班回家時利用他們的行動電話，以確保當他們到達時環境已經為他們準備好了。感測器將藉由量測我們行為的反應，而預先準備好我們所要的生活模式。智慧建築，尤其在家庭方面所面臨的挑戰之一是電腦系統和通信網路，必須儘可能的促進使用資訊的人們之間的相互連繫。很多人，尤其是老年人覺得現代化科技的困難，這讓他們感到某種程度的不確定性。我們需要確保居住者不會因此而產生隔離的感覺。五、智慧建築的整合議題雖然 1980 年代當時建築自動化領域中通常所稱的整合只是獨立的監控服務，而目前智慧建築所謂的整合則是電腦化系統加上多建築功能設備，其發展架構、內容通常如圖 2-2 所示。