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善用BEMS优化建筑节能效益

肇因于全球暖化、气候异常现象,迫使各界莫不亟思推动节能减碳,而占有全球碳排逾4成比重的建筑物,尤其是首要管理标的;在此前提下,「建筑能源管理系统(Building Energy Management System;BEMS)」遂成为形塑智能建筑的过程中,不可或缺的一环。

众所周知,台湾自产能源堪称匮乏,98%以上倚赖海外进口,而环顾建筑相关用电情况,住宅与商业用电消耗电力超过3成,能耗现象可谓显着,促使「零碳大楼(ZEB)」或「低碳大楼(LEB)」成为大势所趋,因此如何藉由有效的系统监控与管理来缩减能源消耗,即成为至为重要之课题,在此之中,BEMS实为个中关键枢纽。

BEMS运作流程示意图。

BEMS运作流程示意图。

根据内政部营建署所颁布的智能建筑设计技术参考规范,BEMS乃是实践「节能管理」(为智能建筑八大指标之一)的轴心,究其主要意涵,则是将耗能的各项空调设备或机电设备,透过其设备提供监控,连结于网络化之自动化控制装置,检测设备及系统之能源耗能情况,以逻辑化的运作方式及节能管制方法,达到节能成效。

整合BAS、EMS、BMS与FMS多项机能

一个完整的BEMS架构,里头应当涵盖建筑设计层面、运转层面(如建筑能源监控系统)与省能对策专家系统等三大构面。先是藉由数码化监控系统,针对建筑物能耗现况详加诊断,再将量测所得数据与数据库数据交互比对,藉以发掘问题之所在,接着透过专家系统,分别针对设计问题、运转问题及管理问题,拟定省能对策,再回溯到原系统执行改善措施,同时进行经济效益评估。

综上所述,适用于现今环境的BEMS,其运作流程极为复杂,牵涉的环节相当多,举凡建筑设备、用电数据,甚至是防灾与保全系统,皆须紧密结合,倘若仅凭藉早期简单的DDC(Digital Direct Controller)数码控制方式,或是沿用传统专属而独立的建筑自动化系统(Building Automation System;BAS),恐怕都无法克竟全功。

因此新一代的BEMS,理应采取开放式网络架构设计,以国际间广为采用的BACnet、LonWorks等开放式通信协定,支持TCP/IP通讯协定,借此支持线上遥测功能;另外,BEMS面对相关系统之量测数据,亦须具备自动撷取功能,以便于实时在线显示系统的运转性能。

发展至今,BEMS愈来愈包罗万象,甚至演变为集结BAS、能源管理系统(EMS)、建筑管理系统(BMS)、设施管理系统(FMS)的庞然大物。也就是说,它不仅需要借助BAS,针对建筑物内部的电力设备、空调设备、冷热源设备、防火及防盗设备进行集中监控,也需要仰赖EMS集中传达各个监视点的数值,透过BMS管理各设备之运转、维修,接着还得借助FMS累积各项设备运转状况记录、维修保养费用…等等各式报表,以利推动后续的财务评估或营缮管理。

诉诸实时在线诊断  掌握能耗趋势

论及BEMS最大效益,无非就在于实时在线诊断功能,使得用户可借此查询各传感器数据,并了解当下建筑能源使用状态及能耗分析;举例来说,用户可以自行选定一段时间区间,同时查询诸如主机耗电、运转吨数或冰水进出温度等多笔数据,再选择不同参数作为X、Y座标轴,深入诊断温湿度变化对于能耗数值的影响。

以刻正积极推动节能管理服务的中华电信为例,亦已加值运用控制器、感知器、多功能集合式电表、电子式电度表等各式仪表所蒐集之数据,推展能源管理系统软件的多项功能,无论是冰水冷却水进出水温、流量、RT负载、负载率%、KW、KW/TON、COP值、DUI、EUI值等各项设备转运现况,以及各设备回路实时用电数据、电力单线图、用电趋势图,乃至于数据库查询、回归曲线分析、设备运转柱状图、室内温湿度状态、点阵图、灯具控制平面图、照明二线式控制图,林林总总皆已涵盖于其中。

总括而论,BEMS之于用户的核心价值,就在于迅速实时掌握电力及设施运转现况,作为避开尖峰用电时段的参考,而在获知能源消费量后,也有助于实施必要控制,在不影响舒适度的前提下,减少不必要的能源支出与超约罚款,此外更重要的,面对电力或空调设备可能逐步迈向故障失效之趋向,也不再茫然无知,诸多效益可见一斑。

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