使用無線能源採集感測器簡化 HVAC 的安裝與翻新作業

有段時間，我會拜訪一些位於有趣建築物裡的客戶，例如將穀倉和舊倉庫翻新變成辦公空間。若只有少許人，這沒什麼問題，但一旦開始把數百人安置在現代化暖通風調 (HVAC) 系統尚未出現前就建好的設施中，空氣流通就成了一項挑戰。這不僅僅是求舒適而已，因為良好的通風對每個人都很重要：老建築物固然古樸，但要翻新 HVAC 卻出乎意料的困難。

例如有個客戶，就位於超大的老舊辦公大樓。該公司試著要將古老大樓進行現代化翻新，也達到不少成效。但有個最大的問題就是通風，因此該公司就在安裝導管與通風設備時加裝了現代化的 HVAC 控制器。

然而，若大樓在夏天或冬天時開啟一扇窗戶，會引發很大的問題，因為 HVAC 系統要更加出力才能達到恆溫器的設定，進而耗費大量能源。我會在窗戶上放置磁簧感測器來偵測窗戶是否打開，以便 HVAC 系統運用智慧能力加以因應。但是，當時的窗戶感測器需要在感測器和 HVAC 控制器之間拉線，才能取得訊號和電力，會留下難看的電線，降低視覺上的專業感。

窗戶的磁簧感測器之後有所演進，利用電池供電來傳送無線訊號給帶有合適接收器的 HVAC 控制器。我也在好友的防盜警報系統中，加裝無線磁簧感測器。電池供電式無線感測器的優點在於沒有額外的佈線，但電池續航時間為兩年，因此需要進行維護並更換電池。

當然，這是小容量電池自身的問題，因為常常在維護機櫃中放錯位置甚至遺失。電池在存放期間也會隨著時間而退化，這是因為我發現我安裝的一個磁簧開關中，有一個電池已經失效了。更糟的是，這個電池的尺寸並不普遍，因此要特地去一趟五金店買替換電池才行。不禁想問一個問題：是否要在真的需要替換前，先買個備用電池放在架上兩年？

能源採集技術解決安裝與維護的兩難

圖 1：Illumra E9T-MDCCP 無線磁簧開關就適合用來偵測門窗是否開啟。不需要電池，並可由開關上方的矩形太陽能電池持續充電。(圖片來源： Illumra)

現代化的工藝解決方案，應在安裝無線窗戶感測器時搭配能源採集能力，就可完全擺脫更換電池的困擾。ILLUMRA 的 E9T-MDCCP 就是很好的例子 (圖 1)。自供電式無線控制器製造商 Illumra 提供全系列的 (E9T-MDCCP/E9T-MCS) 902 MHz 無線門窗感測器。這些控制器可透過 EnOcean 協定，發射訊號給最遠 60 英尺外的相容接收器，距離視環境而定。

E9T-MDCCP 可透過開關主體上的矩形太陽能電池，對小型可充電電池進行充電。此感測器具有磁簧開關，在隨附的磁鐵旁就會啟動，兩者皆可用黏膠或防破壞安全螺絲進行固定。

操作時，磁簧開關的磁鐵必須離感測器 4.5 mm 內，才可達到緊閉狀態。關閉時，磁簧感測器會出發輕微的定位聲。在開關狀態之間切換時，感測器上的 LED 會閃爍。這有助於安裝人員正確對齊感測器，並可協助進行系統診斷。

完全充電後，E9T-MDCCP 可持續在黑暗中操作長達 5 天。若可充電電池的電力完全耗盡，則需在 25°C 環境溫度、400 lux 自然光或人造光下照射至少 2 分半鐘進行充電，開關就可再次操作。太陽能電池僅需每天大約 200 lux 的照明，就可持續可靠的提供開關操作。由於無需定期更換電池，唯一的維護作業就是確保開關及磁鐵仍固定在牆上，且沒有人亂動安全螺絲。

E9T-MDCCP 可在 -20°C 至 +60°C 間操作，適合絕大多數建築物與企業應用，且若開關置於無溫度控制的環境，如零件存放櫃等，也可確保開關不會受損。

感測器可用門窗，也適合用於 HVAC 及其他多種應用，包括自動門感測、冰箱與保全門、超市冰櫃、警報系統。

若您對能源採集有興趣，可參考 EnOcean 的無線模組系列與開發套件。有許多值得探索的項目，包括 EDK350U Dolphin 系列能源採集收發器評估套件 (圖 2)。

圖 2：EDK350U 能源採集套件含有您開始探索無線能源採集設計想法時所需的各項資源，包括太陽能感測器、機械式發電機、感測器配接器。(圖片來源： EnOcean)

EDK350U Dolphin 套件含有展示板、USB 閘道器、RF 收發器模組、感測器模組配接器、太陽能供電式溫度感測器、發射器模組，以及所有必要的纜線與軟體開發介面。

結論

有時，老舊大樓系統看似安然度過現代化轉變，但前提是要犧牲外觀、風格與員工舒適度。一開始有無線感測器，現在則有無線且免電池的感測器。若正確實施，您目前的現代化專案與未來設計將有所提升，可提供更有效可靠的效能，並兼顧專業形象，且僅需最少維護作業。

我確定 Illumra 無線能源採集式門窗感測器可解決老舊建築物面臨的難題，並讓所有人員感到舒適。