如何利用建筑能源管理系統(tǒng)(BEMS)實現(xiàn)高效運營？

在當今的商業(yè)房地產領域，高效的能源管理至關重要。據(jù)統(tǒng)計，僅能源和公用事業(yè)成本就消耗了商業(yè)辦公樓總運營費用的約 40% 。

不斷上升的能源成本和對可持續(xù)發(fā)展的日益關注使得節(jié)能實踐成為戰(zhàn)略必要性。建筑能源管理系統(tǒng) (Building Energy Management Systems，BEMS)處于這一轉變的前沿，為有效的能源使用管理提供先進的解決方案。 BEMS是降低能源消耗和成本的關鍵，在提高建筑物的整體運營效率方面發(fā)揮著至關重要的作用。

什么是建筑能源管理系統(tǒng) (BEMS)？

建筑能源管理系統(tǒng)（BEMS）是一種用于監(jiān)控、控制和優(yōu)化建筑能源使用的系統(tǒng)。其主要目的是提高建筑的能源效率，減少能源浪費，降低運營成本，并對環(huán)境產生的影響進行優(yōu)化。BEMS通常包括硬件設備、傳感器、軟件和通信系統(tǒng)，以實現(xiàn)對建筑內部系統(tǒng)的全面監(jiān)測和控制。

BEMS的關鍵功能包括：

實時監(jiān)測： BEMS通過安裝傳感器，監(jiān)測建筑內部的能源使用情況，包括電力、照明、暖通空調系統(tǒng)等。這些傳感器實時地收集和傳輸數(shù)據(jù)，使管理者能夠了解建筑的能源消耗模式。

遠程控制： BEMS允許運營人員通過遠程控制系統(tǒng)對建筑內的能源設備進行調整。這樣，可以根據(jù)實際需求優(yōu)化設備的運行，提高能源效率，同時降低運營成本。

能耗分析： BEMS能夠對歷史數(shù)據(jù)進行分析，識別能源消耗的高峰時段、浪費情況和潛在的改進點。通過這種數(shù)據(jù)分析，建筑管理員可以制定更有效的能源管理策略。

自動化調度： BEMS可以通過自動化調度系統(tǒng)，根據(jù)建筑內部的使用情況和需求，調整設備的運行模式，實現(xiàn)最佳的能源利用效率。

報告和監(jiān)測： BEMS生成詳細的能源使用報告，用于監(jiān)測建筑的能源績效。這些報告可以提供給建筑所有者、經理和相關利益相關者，以便他們評估和改進建筑的能源管理策略。

整合可再生能源： 對于使用可再生能源的建筑，BEMS可以協(xié)調不同能源來源的使用，確保在不同條件下實現(xiàn)最佳性能。

BEMS的應用有助于建筑業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標，提高能源效率，降低碳足跡，同時為建筑運營和維護提供更大的靈活性和智能性。因此，建筑能源管理系統(tǒng) (BEMS) 理解為一種先進的框架，旨在監(jiān)控、控制和優(yōu)化建筑物的能源使用。與傳統(tǒng)方法不同，BEMS 將建筑物內的各種系統(tǒng)（例如供暖、通風、空調 (HVAC)、照明和電力系統(tǒng)）集成到一個統(tǒng)一的平臺中。這種集成允許對通?？缍鄠€站點的能源消耗進行全面管理。

在能源成本和環(huán)保意識不斷上升的時代，BEMS 發(fā)揮著至關重要的作用。它們使企業(yè)能夠顯著降低運營成本，同時還可以通過減少能源消耗和碳足跡來解決對環(huán)境的影響。監(jiān)控和優(yōu)化能源使用的能力可直接轉化為性能和成本效率的提高。

在下圖中，可以觀察到建筑能源管理系統(tǒng)如何從左側的提供商獲取數(shù)據(jù)并啟用右側的結果。

BMS 和 BEMS 的區(qū)別

建筑管理系統(tǒng) (BMS) 和建筑能源管理系統(tǒng) (BEMS) 在功能和目標上存在一些區(qū)別，盡管它們都是用于提高建筑運行效率和優(yōu)化設備的系統(tǒng)。例如：

功能范圍

目標：

關注點：

盡管BMS和BEMS有一些區(qū)別，但在實際應用中，這兩者常常會相互整合使用，以實現(xiàn)更全面的建筑管理和能源效率優(yōu)化。整合這兩種系統(tǒng)有助于實現(xiàn)全面的建筑性能管理，從而達到更高水平的節(jié)能和可持續(xù)性。

BMS猶如中央控制器

建筑管理系統(tǒng) (BMS) 旨在進行控制，集中監(jiān)督建筑物的各種系統(tǒng)，包括電梯和消防安全。其主要作用是確保所有組件正常運行，從而保持操作的完整性和安全性。

BEMS等同于能源效率專家和健康監(jiān)測器

相比之下，建筑能源管理系統(tǒng) (BEMS) 專注于能源，專門對建筑物的能源消耗進行監(jiān)控、分析和優(yōu)化。它們提供有關能源使用和低效率的全面見解，使設施管理者能夠實施節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。此外，BEMS 對于主動故障檢測和診斷、及早識別機械問題以防止小故障演變成大問題、確保系統(tǒng)健康和運營效率至關重要。

可以通過BEMS增強 BMS

雖然 BMS 擅長控制建筑環(huán)境，但缺乏全面的能源管理和審計功能。將 BMS 與 BEMS 集成可創(chuàng)建更穩(wěn)健的樓宇管理方法。這種集成通過 BEMS 的先進能源監(jiān)控、優(yōu)化和故障檢測功能增強了 BMS 的傳統(tǒng)控制功能，從而提高了能源效率和系統(tǒng)健康狀況。

下圖是BEMS的直觀表示。在中間，可以看到一個底座。該設備連接到 BMS，然后使用原始儀表、子儀表和設備來創(chuàng)建根本原因警報、分配操作、共享照片和報告進度。

建筑能源管理系統(tǒng) (BEMS) 簡史

我們今天所知的建筑能源管理系統(tǒng)是一項相對較新的技術。通常，排放量最低的商業(yè)建筑正在使用 BEMS、熱泵和其他新技術來降低排放。例如，在美國當今排放量最低的建筑每平方英尺的能源密集度降低了 38%，并且 82% 都是用電的。要了解 BEMS 如何改變商業(yè)房地產市場，讓我們回顧一下他們的發(fā)展歷史。

集成和集中化

在 20 世紀 80 年代和 90 年代，隨著商業(yè)建筑變得越來越復雜，對集成解決方案的需求也越來越大。這個時代見證了建筑管理系統(tǒng) (BMS) 的出現(xiàn)，它將照明、HVAC 和安全等各種子系統(tǒng)整合到一個集中式界面中。這種集成標志著今天復雜的 BEMS 發(fā)展的初始階段。

數(shù)字化和數(shù)據(jù)的黎明

20 世紀 90 年代末和 2000 年代初預示著建筑管理領域的數(shù)字化轉型。傳感器的激增和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使 EMS 能夠利用實時數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)更精確的監(jiān)控、提高效率以及預測性維護功能的出現(xiàn)。

綠色運動和可持續(xù)發(fā)展：

2000 年代全球對可持續(xù)發(fā)展的推動重新定義了 EMS 的目的。除了節(jié)省成本之外，EMS 還開始在減少建筑物碳足跡、與 LEED 和其他綠色建筑認證保持一致方面發(fā)揮不可或缺的作用。

物聯(lián)網(wǎng)和智能建筑：

2010 年代，物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的融合將 BEMS 推向了新的高度。 “智能商業(yè)建筑”時代已經到來，其特點是互連設備無縫通信，以基于實時數(shù)據(jù)進行更詳細的控制、自動化和能源優(yōu)化。

人工智能和預測分析：

如今，最先進的 BEMS 利用人工智能 (AI) 和機器學習。這些系統(tǒng)能夠進行預測分析，不僅可以響應即時需求，還可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)、天氣模式和占用趨勢預測未來的能源需求。這代表了一種積極主動的能源管理方法，旨在最大限度地減少浪費并最大限度地提高效率。

從手動控制系統(tǒng)的最早階段到當前人工智能驅動的預測性 BEMS 時代，這些系統(tǒng)的演變反映了技術進步和社會優(yōu)先事項的轉變，特別是在可持續(xù)性和智能建筑設計方面。

實施建筑能源管理系統(tǒng)的核心好處

實施建筑能源管理系統(tǒng) (BEMS) 可以帶來顯著的好處。特別值得一提的是，HVAC 系統(tǒng)將受益，因為它們占能源消耗的 40%，專家估計，由于故障、性能下降或控制不當而浪費了 1/3 的 HVAC 能源使用。以下是使用 BEMS 系統(tǒng)的核心優(yōu)勢。

能源效率和成本節(jié)約：

增強建筑性能

故障檢測和診斷（FDD）：

對環(huán)境造成的影響：

遵守法規(guī)和標準：

BEMS可以確保遵守節(jié)能標準和法規(guī)。他們協(xié)助記錄能源使用和效率措施，以符合各種法規(guī)要求的最低標準。通過集成 BEMS，建筑運營商不僅可以節(jié)省能源，還可以提高運營效率、可持續(xù)性和合規(guī)性。精確故障檢測和診斷的附加優(yōu)勢強調了該系統(tǒng)在現(xiàn)代主動建筑管理中的作用。此外，BEMS 系統(tǒng)有助于能源基準測試，并表明建筑物的能源性能與類似結構的比較情況。

BEMS 的關鍵特征

在考慮建筑能源管理系統(tǒng) (BEMS) 時，確保其擁有與建筑物的運營目標和技術基礎設施相一致的關鍵功能至關重要。以下是需要尋找的基本功能：

故障檢測和診斷（FDD）能力：

復雜的BEMS的核心在于其故障檢測和診斷能力。此功能使系統(tǒng)不僅可以監(jiān)控能源使用情況，還可以查明建筑物表現(xiàn)不佳的位置和原因。 FDD 通過在問題升級之前識別問題來實現(xiàn)主動維護，從而節(jié)省成本并防止系統(tǒng)停機。

與現(xiàn)有系統(tǒng)集成

BEMS 應能夠與建筑物內的現(xiàn)有系統(tǒng)無縫集成。這包括與 BACnet 協(xié)議的兼容性，確保它可以與各種樓宇自動化系統(tǒng)通信。集成確保 BEMS 可以訪問和分析所有連接系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這對于全面能源管理至關重要。

實時監(jiān)控和分析

持續(xù)監(jiān)測和分析能源數(shù)據(jù)至關重要。此功能可以立即洞察能源消耗模式和低效率。實時分析支持快速決策和調整，以提高能源效率。

用戶友好的界面和輔助功能

BEMS 應具有直觀的界面，使所有用戶都可以使用它，無論其技術專業(yè)知識如何。

移動和遠程訪問增強了系統(tǒng)的便利性和可用性，使設施管理人員能夠從任何地方監(jiān)視和控制系統(tǒng)。

實施和運營 BEMS 的挑戰(zhàn)

實施 BEMS 會帶來一系列挑戰(zhàn)，但理解和解決這些挑戰(zhàn)可以帶來成功的集成和運營：

與現(xiàn)有BMS的兼容性

主要挑戰(zhàn)之一是確保 BEMS 與現(xiàn)有的建筑管理系統(tǒng) (BMS) 兼容。許多 BMS 已經過時或未連接到關鍵系統(tǒng)，這可能會影響 BEMS 的有效性。確保 BEMS 能夠與 BACnet 兼容的 BMS 結合對于實現(xiàn)完整功能至關重要。它允許全面收集和分析來自所有端點的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)質量和系統(tǒng)覆蓋范圍

BEMS 要發(fā)揮其全部價值，需要訪問高質量數(shù)據(jù)并覆蓋建筑物中的每個關鍵端點。不完整的數(shù)據(jù)可能導致分析不準確并錯失提高效率的機會。可能需要升級或改造 BMS 的某些部分，以確保完整的系統(tǒng)覆蓋范圍和數(shù)據(jù)完整性。

用戶采用和專業(yè)知識發(fā)展

另一個挑戰(zhàn)是確?，F(xiàn)場團隊完全采用 BEMS 并將其納入日常管理策略中。這通常需要培訓和持續(xù)的支持。

培養(yǎng)團隊內部使用 BEMS 的專業(yè)知識對于保持最佳性能至關重要。需要定期與系統(tǒng)互動來進行監(jiān)控、向工程師分配任務以及做出明智的決策。

通過預測這些挑戰(zhàn)并制定應對策略，BEMS 可以成為能源管理的寶貴工具，提供更高的效率和預測性維護能力，并最終促進更可持續(xù)和更具成本效益的建筑運營。

建筑能源管理系統(tǒng)的未來

建筑能源管理系統(tǒng) (BEMS) 的格局正在迅速發(fā)展，一些新興趨勢和技術進步塑造了其未來：

總之，建筑能源管理系統(tǒng)已從簡單的手動系統(tǒng)轉變?yōu)閺碗s的人工智能驅動的解決方案，可優(yōu)化能源使用并增強建筑運營。主要優(yōu)點包括能源效率、節(jié)省成本、增強建筑性能以及遵守法規(guī)。隨著技術不斷進步，BEMS 將在高效、可持續(xù)地管理建筑能源方面變得更加不可或缺。

因此，我們鼓勵建筑運營商和設施管理者考慮實施或升級他們的 BEMS。這樣做不僅可以帶來立竿見影的運營效益，還可以讓建筑適應未來的技術進步。

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