BEMS如何管理智能建筑中的能源?

能源是人類生活與長久發(fā)展的關(guān)鍵,但它也有其成本。因此,過度或不必要的能源使用會對整個社會產(chǎn)生經(jīng)濟影響,也會在環(huán)境層面產(chǎn)生重要的全球后果。

眾所周知,建筑物是社會的能耗大戶,我們絕大部分的能耗都是消耗在不同類型與功能的建筑物中。隨著科技的發(fā)展,與能源效率和減少能源消耗相關(guān)的技術(shù)發(fā)展為新建筑模式的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件:智能建筑。

智能建筑定義了不久的將來將出現(xiàn)的新能源場景。在智能建筑中,集成和互聯(lián)是設(shè)計的關(guān)鍵點。由智能建筑組成的生態(tài)系統(tǒng),稱為智能建筑,代表了一個具有多種優(yōu)勢的系統(tǒng),特別是在能源方面。還有許多與人們的舒適度和安全性相關(guān)的好處和優(yōu)勢。

樓宇自動化將智能應(yīng)用于整個樓宇系統(tǒng),涵蓋各個應(yīng)用領(lǐng)域。此類建筑的控制系統(tǒng)可以實時管理和監(jiān)控其他設(shè)備的運行情況。在智能建筑中,利用最新一代技術(shù)來連接原本獨立且分散運行的各種子系統(tǒng)。

借助系統(tǒng)監(jiān)督和控制基礎(chǔ)設(shè)施,建筑能源管理系統(tǒng) (BEMS) 的自動化流程可實現(xiàn)對建筑運營的集中控制。安裝在建筑物內(nèi)的計算機控制系統(tǒng)監(jiān)控建筑物的機械和電氣設(shè)備。通過新的樓宇自動化技術(shù),建筑物正在逐步發(fā)展為智能建筑。

例如,讓我們考慮一下暖通空調(diào)技術(shù),它可以創(chuàng)建互聯(lián)的智能結(jié)構(gòu),從而保證舒適度優(yōu)化以及能源和安全的高效管理和控制?!爸悄芙ㄖ笔侵概鋫渫晟频耐ㄐ欧?wù)、管理和監(jiān)控數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),為住戶提供共享服務(wù)的建筑。在能源轉(zhuǎn)型時代,為了將不斷增長的能源需求與環(huán)境可持續(xù)性結(jié)合起來,所有建筑都必須擁有有效的能源管理系統(tǒng),以低投資、高使用率營造能源舒適的氛圍。

智能建筑能源管理系統(tǒng)被稱為BEMS,負責調(diào)節(jié)服務(wù)系統(tǒng),例如,供暖,鍋爐和泵,熱調(diào)節(jié)以達到所需的最佳室溫,調(diào)節(jié)燈光或其他消耗能源的設(shè)備,以及從電能表記錄數(shù)據(jù)。例如,它可以通過冷卻系統(tǒng)使用風扇等設(shè)備在整個建筑物內(nèi)分配冷空氣來調(diào)節(jié)建筑物內(nèi)的空調(diào)。

如今,硬件和軟件的進步,以及所用電子設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、傳感器的可靠性、向無線的過渡以及物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模普及,顯然使各種智能網(wǎng)絡(luò)和先進的控制功能成為可能通過傳感器實現(xiàn)物體和系統(tǒng)的互連。

物聯(lián)網(wǎng)對于智能建筑所有系統(tǒng)的互聯(lián)具有決定性作用。事實上,借助物聯(lián)網(wǎng)傳感器,可以收集有用的數(shù)據(jù)來了解例如房間內(nèi)人員的實際存在情況,從而調(diào)節(jié)燈光和氣候參數(shù)。智能建筑中應(yīng)用的傳感器有助于管理和節(jié)省能源和消耗,并允許通過在發(fā)生故障時激活有針對性的干預措施來監(jiān)控系統(tǒng)的性能。這意味著能夠進行預測性維護。如果發(fā)送錯誤消息,系統(tǒng)會收集可以確定問題原因的數(shù)據(jù)。根據(jù)安裝的平臺,系統(tǒng)還可以進行編程以自動適應(yīng)各種問題。

智能建筑還應(yīng)該使用可再生能源來滿足大部分能源需求。通過先進的分析軟件實現(xiàn)高水平的集成和網(wǎng)絡(luò)連接,幫助建筑業(yè)主獲取大量信息,利用這些信息做出明智的決策,從而提高建筑本身的能源性能。

用于智能建筑能源管理和提升能源效率的BEMS

當我們使用術(shù)語“BEMS”時,我們指的是用于建筑物能源管理的高效系統(tǒng),其唯一目標是在系統(tǒng)運行期間獲得最低的能耗,因為我們的大部分能源需求來自于精確地來自建筑物的能源消耗,無論是住宅還是商業(yè)用途,用于執(zhí)行各種工作活動。然而,BEMS 主要用于商業(yè)建筑、醫(yī)院、酒店、教育機構(gòu)、大型辦公室、工業(yè)或購物中心。

BEMS與其他模型無縫集成,例如樓宇管理系統(tǒng) (BMS) 和樓宇自動化系統(tǒng) (BAS)。鑒于建筑物的使用強度,即使是出于工作目的,建筑物現(xiàn)在也承擔著很大一部分能源消耗和CO2排放?;贐EMS的精細能源監(jiān)控有助于實現(xiàn)能源系統(tǒng)和能源供應(yīng)的自動化管理。這一場景為創(chuàng)建智能建筑模型打開了大門。

那么,BEMS如何工作?從本質(zhì)上講,它們是極其復雜的解決方案,可以集成硬件、軟件和ICT服務(wù),以確保對建筑物能源需求的監(jiān)控、自動化、管理和控制。通過BEMS,可以監(jiān)控和自動控制消耗能源的電氣和機械設(shè)備(單個建筑物或一組建筑物內(nèi)的恒溫器、HVAC 和照明系統(tǒng))。建筑物中自動化的主要用途是暖通空調(diào)、照明、監(jiān)控、訪問控制、火災(zāi)探測和監(jiān)視系統(tǒng)。

智能建筑自動化系統(tǒng)的運行方案(圖片來源:Mouser)

所有這些都提高了能源效率和舒適度。通過這種方式,可以控制空調(diào)、照明、鍋爐、熱水器和管道等系統(tǒng)。收到信息后,除了濕度和溫度參數(shù)之外,還可以從單個集中平臺控制系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉時間。

BEMS系統(tǒng)的設(shè)計是一項復雜的任務(wù),包括傳感器或執(zhí)行器等不同組件,并且基于理論原理,如果人們想到技術(shù)創(chuàng)新在我們今天的生活中所扮演的重要性,就不能再忽視這些原理。就樓宇自動化系統(tǒng)架構(gòu)而言,有多層管理和控制。管理層負責從中央位置管理和控制智能建筑、記錄和優(yōu)化數(shù)據(jù)。問題檢測是實時發(fā)生的??刂茖迂撠熢谟布用婵刂茦怯钤O(shè)備。智能傳感器和執(zhí)行器收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并執(zhí)行任務(wù)。

BEMS 的一個極其重要的方面是與其他軟件的集成。BEMS通常與BMS和BAS連接和集成,這是現(xiàn)代智能建筑運行的兩個標準平臺。這些系統(tǒng)已經(jīng)存在于建筑物中,并且很可能不需要BEMS創(chuàng)建臨時傳感器。通過這種集成,BEMS可以收集和分析額外的數(shù)據(jù),從而獲得建筑物隨時間推移的更完整、更準確的能源使用情況。

實現(xiàn)智能建筑技術(shù)的因素是硬件和軟件的進步,這簡化了智能管理和控制功能的開發(fā)。在現(xiàn)代建筑BEMS應(yīng)用中,這可轉(zhuǎn)化為控制器、傳感器、I/O 和執(zhí)行器、可編程邏輯控制器和電機/運動控制器或使用電平處理器和高級微控制器的分布式控制系統(tǒng)。

傳感器可以是數(shù)字的或模擬的,通常用于測量溫度、濕度、通風和房間的占用水平。執(zhí)行器可用于門鎖、窗戶警報器、安全攝像頭放置、太陽能電池板、卷簾和其他運動機構(gòu)??刂破鹘邮諄碜袁F(xiàn)場傳感器的輸入,處理輸入數(shù)據(jù)并驅(qū)動適當?shù)膱?zhí)行器。

傳感器和執(zhí)行器可以通過有線或無線網(wǎng)關(guān)與控制中心進行通信。它們由電池或有線直流電壓供電,通常在 5V 至 24V+ 范圍內(nèi)。無線傳感器通過網(wǎng)關(guān)連接到監(jiān)控系統(tǒng),以感測濕度、HVAC 和室溫。最新一代的傳感器和執(zhí)行器配備了內(nèi)部處理器,能夠在本地做出決策,而無需將其轉(zhuǎn)發(fā)給控制器,從而提高生產(chǎn)率和系統(tǒng)效率。

無線傳感器(來源:Mouser)

BEMS 的優(yōu)勢

在現(xiàn)代建筑中實施 BEMS 可能是實現(xiàn)智能電網(wǎng)和智慧城市模型的重要一步。事實上,BEMS 可以監(jiān)督多余累積電力的存儲和隨后的釋放,例如由現(xiàn)場安裝的可再生能源發(fā)電廠產(chǎn)生的電力。因此,所有這些都有助于更好地對當?shù)仉娋W(wǎng)進行監(jiān)管。

BEMS可以更輕松地識別系統(tǒng)異常和問題,從而降低電涌、停機以及電氣和機械設(shè)備故障的風險。另外值得一提的是,由于能源效率的提高,降低賬單成本的重要優(yōu)勢。因此,采用BEMS可以帶來一系列好處,因為它的實施可以幫助建筑物獲得可持續(xù)性和能源效率的認證,從而可以采取旨在提高人們舒適度和安全性的行動。

云軟件平臺的不斷發(fā)展提供了性能監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、可視化、故障檢測和診斷以及高效的能源管理。通過將設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送到云端,它可以利用人工智能的進步進行分析,以確定要采取的行動。

總結(jié)

能源效率、可持續(xù)交通和可再生能源是現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展無可爭議的焦點。現(xiàn)代樓宇自動化系統(tǒng)通過分析歷史數(shù)據(jù)來實時監(jiān)控多個變量以調(diào)整設(shè)備。

隨著時間的推移,各種能源效率模式、技術(shù)和創(chuàng)新解決方案層出不窮。其中,BEMS是極其重要的系統(tǒng),因為它們還可以驗證能源消耗隨時間的波動,從而可以根據(jù)真實和具體的數(shù)據(jù)制定能源優(yōu)化策略。智能建筑利用現(xiàn)代控制和自動化技術(shù)以及完全集成和自動化的管理,可以顯著節(jié)省能源,保護環(huán)境并改善健康、安全和生活質(zhì)量。

智能建筑中的傳感器和執(zhí)行器管理能量和數(shù)據(jù)流,而參數(shù)可以通過顯示器輕松監(jiān)控和控制。正如智慧建筑市場的最新趨勢所示,硬件和軟件的進步正在加速樓宇自動化的發(fā)展。樓宇自動化的趨勢伴隨著社會走向脫碳進程以及新的城市和能源模式??紤]到建筑物占全球能源消耗總量的很大一部分,技術(shù)挑戰(zhàn)是到 2030 年減少建筑物的能源消耗,直至未來達到完全碳中和。能源場景發(fā)生了巨大變化,但最重要的是,這是近期生態(tài)和數(shù)字轉(zhuǎn)型的重要一步。

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2023-09-20
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