如何利用建筑能源管理系統(tǒng)(BEMS)實現(xiàn)高效運營？

在當(dāng)今的商業(yè)房地產(chǎn)領(lǐng)域，高效的能源管理至關(guān)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(guān)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(zhuǎn)變的前沿，為有效的能源使用管理提供先進(jìn)的解決方案。 BEMS是降低能源消耗和成本的關(guān)鍵，在提高建筑物的整體運營效率方面發(fā)揮著至關(guān)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(chǎn)生的影響進(jìn)行優(yōu)化。BEMS通常包括硬件設(shè)備、傳感器、軟件和通信系統(tǒng)，以實現(xiàn)對建筑內(nèi)部系統(tǒng)的全面監(jiān)測和控制。

BEMS的關(guān)鍵功能包括：

實時監(jiān)測： BEMS通過安裝傳感器，監(jiān)測建筑內(nèi)部的能源使用情況，包括電力、照明、暖通空調(diào)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(yuǎn)程控制： BEMS允許運營人員通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對建筑內(nèi)的能源設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。這樣，可以根據(jù)實際需求優(yōu)化設(shè)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?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識別能源消耗的高峰時段、浪費情況和潛在的改進(jìn)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(diào)度： BEMS可以通過自動化調(diào)度系統(tǒng)，根據(jù)建筑內(nèi)部的使用情況和需求，調(diào)整設(shè)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(xì)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(jīng)理和相關(guān)利益相關(guān)者，以便他們評估和改進(jìn)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(diào)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(yīng)用有助于建筑業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，提高能源效率，降低碳足跡，同時為建筑運營和維護(hù)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(jìn)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(nèi)的各種系統(tǒng)（例如供暖、通風(fēng)、空調(diào) (HVAC)、照明和電力系統(tǒng)）集成到一個統(tǒng)一的平臺中。這種集成允許對通常跨多個站點的能源消耗進(jìn)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(guān)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(zhuǎn)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(cè)的提供商獲取數(shù)據(jù)并啟用右側(cè)的結(jié)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(biāo)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(shè)備的系統(tǒng)。例如：

功能范圍

目標(biāo)：

關(guān)注點：

盡管BMS和BEMS有一些區(qū)別，但在實際應(yīng)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(dá)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(jìn)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(jìn)行監(jiān)控、分析和優(yōu)化。它們提供有關(guān)能源使用和低效率的全面見解，使設(shè)施管理者能夠?qū)嵤┕?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(guān)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(jìn)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(shè)備連接到 BMS，然后使用原始儀表、子儀表和設(shè)備來創(chuàng)建根本原因警報、分配操作、共享照片和報告進(jìn)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(shù)。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(shù)來降低排放。例如，在美國當(dāng)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(chǎn)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(jì) 80 年代和 90 年代，隨著商業(yè)建筑變得越來越復(fù)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(biāo)志著今天復(fù)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(jì) 90 年代末和 2000 年代初預(yù)示著建筑管理領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)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(yù)測性維護(hù)功能的出現(xiàn)。

綠色運動和可持續(xù)發(fā)展：

2000 年代全球?qū)沙掷m(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(rèn)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(jīng)到來，其特點是互連設(shè)備無縫通信，以基于實時數(shù)據(jù)進(jìn)行更詳細(xì)的控制、自動化和能源優(yōu)化。

人工智能和預(yù)測分析：

如今，最先進(jìn)的 BEMS 利用人工智能 (AI) 和機器學(xué)習(xí)。這些系統(tǒng)能夠進(jìn)行預(yù)測分析，不僅可以響應(yīng)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(yù)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(dāng)前人工智能驅(qū)動的預(yù)測性 BEMS 時代，這些系統(tǒng)的演變反映了技術(shù)進(jìn)步和社會優(yōu)先事項的轉(zhuǎn)變，特別是在可持續(xù)性和智能建筑設(shè)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)：

BEMS可以確保遵守節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。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(diào)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(zhǔn)測試，并表明建筑物的能源性能與類似結(jié)構(gòu)的比較情況。

BEMS 的關(guān)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(biāo)和技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施相一致的關(guān)鍵功能至關(guān)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(fù)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(hù)，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(yīng)能夠與建筑物內(nèi)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(guān)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(guān)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(diào)整，以提高能源效率。

用戶友好的界面和輔助功能

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

移動和遠(yuǎn)程訪問增強了系統(tǒng)的便利性和可用性，使設(shè)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(jīng)過時或未連接到關(guān)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(jié)合對于實現(xiàn)完整功能至關(guān)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(zhì)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(zhì)量數(shù)據(jù)并覆蓋建筑物中的每個關(guān)鍵端點。不完整的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致分析不準(zhǔn)確并錯失提高效率的機會?？赡苄枰壔蚋脑?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(tuán)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(xùn)和持續(xù)的支持。

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

通過預(yù)測這些挑戰(zhàn)并制定應(yīng)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(yù)測性維護(hù)能力，并最終促進(jìn)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(shù)進(jìn)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(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的人工智能驅(qū)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(shù)不斷進(jìn)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(shè)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(yīng)未來的技術(shù)進(jìn)步。

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