Building Energy Management System (BEMS)

工研院能環所鄭詠仁

Content

.壹 什麼是 BEMS(Building Energy Manager System)?

.貳 如何設計一個大樓能源管理系統

.參 大樓管理網路架構及其協定

.肆 國內外實例

.伍 結論

一 . 什麼是 BEMS(Building Energy Manager System)?

一 . 什麼是 BEMS(Building Energy Manager)

大樓能源管理系統就是將建築物或建築群內的變配電、照明、電梯、空調、供熱、給排水、能源使用狀況及節能管理實行集中監視、管理和分散控制的建築物管理與控制系統，稱為BEMS（ Building Energy Manager System ）。

GreenBuilding

(GB)

IntelligentBuilding

(IB)

Goals:- minimise environmental impact- use resource efficiently- be ecologically sound- ensure healthy environment

Goals:- building management- space management- business management

BEMS- building life cycle- efficient building systems- effective management & use- integration

InformationTechnology

EnvironmentalSustainability

一 . Q:如何實現高效大樓節能 ? A:通過一個持續有效的能源優化過程

大樓所需監測項目 空調及通風系統 電力系統 照明設備 衛生排水系統 維護保養系統

Typical Office Building Energy Use

Other (Lifts, etc)12%

Office Equipment

13%

Lighting 25%

Air Conditioning

50%

上圖為一般商業大樓耗能項目的圓餅圖

沒有安裝 BEMS所碰到的問題♫ 對於一棟現代化的大樓而言，在沒有安裝 BEMS

的時候，設備儀器往往存在下列幾項問題☆控制問題

☆管理問題

☆維護問題

☆能耗問題

大樓安裝 BEMS所產生出的實際效果☻ 便於大樓內的所有設備的保養和維修。☻ 對設備進行操作並監視設備運行情況，提高

整體管理水準。☻ 良好的管理將延長設備的使用壽命，使設備

更換的週期延長，節省設備開支。☻ 及時發出設備故障及各類報警信號，便於將

損失降到最低點，便於操作人員處理故障。☻ 找出老舊並且耗能設備，替換具有節能標章

之電器以節省能源費用。

大樓能源監控系統主要模式

能源檢查 : 大樓能耗狀況總覽。 能源評估 : 大樓節能潛力和具體措施。 能源監測和控制 : 大樓能源消耗和成本控制。 能源報告分析 : 大樓連續監控，資料採集，

發現的改進潛能。 能源優化 : 大樓能源消耗的連續改進。

二 . 如何設計一個大樓能源管理系統

大樓能源管理系統 BEMS 系統的組成方塊

調節對象

檢測元件各種感應器

執行調節機構

分站DDC

傳輸通道

中央處理器

人機接口外圍設備

中央控制室現場部分

BEMS設計方法流程圖

研究建築功能

了解業主需求和未來管理模式

了解HVAC、機電系統及控制需求

確定控制範圍和內容

與HVAC、機電專家探討控制方案

確定BEMS控制方式

根據系統總成確定BEMS網路結構

節能與經濟分析

畫出大樓BEMS系統網路圖

列出BEMS設備、材料表

設計任務完成

設計任務開始

三 . 大樓管理網路架構、設備及其協定

Componentsof a energymanagementsystem (EMS)with directdigital control(DDC)

Internal Data Network

軟體控制

伺服端

網點

Energy Meters

CBM Systems

BMS Systems

大樓 A

Energy Meters

CBM Systems

BMS Systems 大樓 B

Energy Meters

CBM Systems

BMS Systems 大樓 C

SQL Databas

e

Desktop PC

Other Systems

Intranet

Web Server

中央控制中心

IT Compliance

No Bespoke Software

Financial Benefits Operational Benefits On Single Platform

Common Naming Convention Three Alarm Tier Prioritisation In Built Performance Measurement

使用 IT 技術整合大樓監控資料

Tridium JACE

Tridium JACE

Tridium JACE

大樓能源管理系統集成資料時會碰到的問題如下 :

模擬輸入（ AI ） 　模擬輸出（ AO ）模擬值 （ AV ）　數位輸入（ BI ）數位輸出（ BO ）數字值（ BV ） 　日曆（ CaLender ）　命令（ Command ）設備（ Device ）

事件登計（ Event Enrollment)文本（ File ）組（ Group)環路（ Loop ）多狀態輸入（ Multistate input ）多狀態輸出（ Muliisiaie output ）通知等級（ Notification class ）程式（ Program ）時間表（ schedule ）

目前有哪些資料集成協定技術？ ODBC( 公開資料庫連接 ) DDE( 動態資料交換協定 ) API （應用編程介面） OLE （微軟的物件鏈結嵌入方法） COM/DCOM-- 共用控制項模型／分散式共用控制

項模型 ActiveX 控制項 BACnet (building automation and control

networking) OPC–OLE 用於程序控制，微軟最新定義的標準

OLE/COM 用於同許多資料源通信。

BEMS 是通過某種控制網路實現的，這就要求控制設備以及建築設備都要遵循一定的通信協議。目前，國際上採用較多的是 BACnet和OPC-OLE 。

Integration controls network from different buildings

BACnet

ODE-OLE

RS-232

透過各種協定技術整合製作簡單直接的人機介面 : 能源管理系統 + 節能改善分析

產出報表或網頁介面供決策者分析

四 . 國內外實例

台糖公司嘉年華購物中心

大樓規格 :中心總樓地板面積 35,240m2空調面積約 21,144m2( 未包含量販店區 )民國 93 年電能費用 2,331 萬元 / 年

解決方案 : 1) 成立節約能源管理組織 2) 定期紀錄能源使用情形 - 並加以分析 3) 定期保養及檢查

Case Study

所實施項目及其效益

效益94 年度業績較 93 年提升 14 ％下（約 4700 萬元 / 年），能源消耗不升反降，用電費用降 4.5 ％（約節省用電支出 102 萬元 / 年）抑低二氧化碳排放約355937 KgCO2 ，用水費用降 5.2 ％（約節省用水支出 5 萬元 / 年）

0

50000000100000000

150000000

200000000

250000000300000000

350000000

400000000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

93年業績94年業績升

14%0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

93年電費94年電費

-

200,000

400,000

600,000

800,000

1,000,000

1,200,000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

93年水費94年水費

降4.5%

降5.2%

Alerton Bank of America Tower

大樓規格 : 1)高 997 呎、 76 層 2) 總面積 150 萬平方呎

整合方案 : 1) 將大樓內各系統的資訊可用電腦 即時監控並控制 2) 找出會洩漏能源系統設備 3) 整合安全衛生系統

效益 : 原本整棟大樓每年需使用 31,000 (mwhs) ，使用 Alerton 的解決方案 後，只比當地第二大用電量的大樓 平均多出 3,500(mwhs) ，而該棟大 樓的總面積只有 Bank of America Tower的 2/3 。

Case Study

Tridium Boeing factory

目標 : 1) 降低能源的開支 2) 降低對環境的影響 3) 能使用一個方便的系統來控制廠內照明設備，並可用瀏覽器來控制 4) 保持場內安全工作環境

解決方案 : 1) 找出可最佳化能源使用的方案 2) 找出會洩漏能源系統設備 3) 一個開放式的軟體可以控制照明設備並安排排程 4) 保持場內安全工作環境

效益 : 1) 波音在尖峰時刻的用電量減少 20% ，在週末減少 50% 。 2) 使廠內各處有適當的照明並維持廠區的工安。

Case Study

Richards-Zeta

Hotel 1000(In Seattle 建造日期 June 2006)目標 : 使用網路整合整棟大樓的系統，如自動調溫設備、電視機、網路語音系統、巴台燈光等等，並且可以簡易的在螢幕上控制任何系統。

解決方案 : 利用 Richards-Zeta’s Mediator/OMEGA™ 作業平台架設在 Cisco 網路上，整合整棟大樓各系統及其子系統，例如中央冰水機、熱水主機及高壓交流電設備等。整合各種通訊協定如 BACnet 、 LonWorks 、Modbus 等等。系統會傳送接受各種的警訊，並且將它傳送至手機解訊電郵，並且將它記錄在 FTP上

Case Study

五 . 結論 一個有效的大樓能源管理系統可以解省能源

並降低對週遭環境的衝擊，但並不需為了節能的目的，而捨去舒適、便利、安全等特性，利用目前的 IT 整合技術，可以更及時的使管理者的達成能源控管的工作，使得大樓內每一個設備做最有效率的使用。

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