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導入BEMS開啟建築智慧化
實現智能、節能雙效
[作者 廖家宜]   2017年01月19日 星期四 瀏覽人次: [5325]


這幾年,相信許多人都有明顯感受到環境的劇烈變化,冬天不再寒冷、新聞報導南北極又冰融了等等,過度的使用能源產生環境危機,迫使全球近年更加看重節能的重要性。根據聯合國報告指出,在全球整體的能源消耗中,光是建築能耗就佔了1/3,但是報告中也表示,建築的減碳潛力最高竟可達 90%,面對日益嚴重的暖化,如何積極改善建築的能源使用,是為減緩暖化的積極因應之道。


BEMS為建築節省能耗與營運成本

建築耗能如此龐大,加上本身的各項系統設備結構複雜,無論如何都需要一個整合的機制對能源使用進行有效管理。工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)分析師鄭婉真表示,為了進行有效的能源管理,BEMS(建築能源管理系統)即是一個良好的選擇。


根據工研院調查,建築物若使用BEMS,平均將可節省15%的能耗,所以當BEMS被廣泛應用時,將會有很大的節能空間。鄭婉真進一步表示,由於零碳建築、智慧建築是建築未來的一大趨勢,在更長遠的未來下,BEMS更將扮演不可或缺的角色。而另有統計數據也指出,一棟建築物的生命週期當中,建置成本只佔25%,另外75%成本則是耗費在營運階段,其中能源成本佔最大宗,也因此,BEMS系統不但可為建築本體節省能耗,更可為管理者節省營運成本。


鄭婉真表示,BEMS的前身為建築自動化控制系統(BAS),在BAS轉化為BEMS的過程中,最大的改變在於通訊標準化。台達電樓宇自動化解決方案事業處總經理羅天賜則表示,早期由於各項設備皆有各自的廠商所提供,其各自採用不同的通訊協議,設備之間無法通訊,更遑論要做到現在所要求的節能管理。而共同資訊標準的制定,驅使原本是封閉且獨立式的BAS系統,藉由網路轉為開放式架構;在開放式架構下,使得BEMS擁有基本的IT資訊,利用資訊的取得與分析,讓使用者與企業更可詳細了解到其建築能耗。



圖1 : 台達積極布局全球樓宇自動化市場,其產品標榜彈性化分散式架構,且模組化堆疊的方式可提供使用者更彈性的擴充需求。(攝影∕廖家宜)
圖1 : 台達積極布局全球樓宇自動化市場,其產品標榜彈性化分散式架構,且模組化堆疊的方式可提供使用者更彈性的擴充需求。(攝影∕廖家宜)

關於BEMS的定義與範疇,鄭婉真解釋,其主要是應用IT技術,將商業建築所有的耗能設備,包括電力、照明、空調等,將之全數轉為能源可視化,並將其資訊進一步收集、分析與管理後,進而對建築各項設備進行連動與最佳化控制。藉由IT資訊與節能觀念的結合,讓能源系統更具智慧化,「系統中的智慧,指的就是控制。」鄭婉真如此說道。


也就是說,企業對於建築能源管理的訴求,不單單只是透過監測平台獲得能耗數據,更想做的是從數據當中挖掘問題所在,透過專家系統分別針對各項問題擬定節能對策,並回溯到原系統進行改善措施,同時進行經濟效益評估。這一系列的動作到各系統間都是相輔相成的,而現在市場上BEMS的範疇也越來越包羅萬象,從過去單純BAS演變,到發展至今結集多項系統如能源管理系統(EMS)、建築管理系統(BMS)、設施管理系統(FMS)等組成一龐大架構。


台達強化樓宇自動化市場

BEMS的運作流程牽涉的環節相當繁複,舉凡用電資料、設備管理控制、甚至到安防系統等,皆須緊密配合。一向將環保節能視為企業核心價值的台達電子就透過策略性併購,同時積極布局全球樓宇自動化市場,強化其在建築能源管理領域上的解決方案。


今年四月,台達就斥資81億買下恰巧與台達英文名字相同的加拿大Delta Controls與奧地利LOYTEC,前者主要開發基於BACnet通訊協定的樓宇自動化產品,包括能源和設施管理、暖通空調、照明、門禁控制等應用,而後者則是提供高度創新整合的樓宇管理與控制解決方案。


以台達所提供的BEMS來說,其涵蓋了能源在線監測系統(Delta Energy Online)管理平台與樓宇管理及控制系統(Building Management and Control System)。在樓宇管控方面,標榜彈性化分散式架構,大至全球化企業據點、小至單一建築物皆可適用;且模組化堆疊的方式可提供使用者更彈性的擴充需求,整合各式通訊標準協議,不論往下串接何種設備皆可一一建立起來。此外,該BEMS亦支援本地端、遠端或雲端蒐集,藉由提供豐富靈活的資料採集方式,以適應不同應用場域。


用數據說話 建立績效指標

做好能源管理的第一步,首先必須先了解該建築本身的能源使用量,隨時監控用電情形,並透過能源管理平台進行分析,才知道哪個設備在哪個時間點超電,「看得見」才可對症下藥。


且過去若要檢視企業內部能源分析還需依靠人工彙整報表,萬一該企業具備跨國業務,光是每個場域的分析就是個沉重的負擔,BEMS的價值就在於將人工化轉化為自動化,只要建築內部設置各式電力表計、水表計等,資料自動源源不絕往上彙整,光是人力就能為企業節省不少成本。



圖2 : 歐美地區由於人力成本高昂,缺乏維運人員,相對來說,需要BEMS進行最佳化控制。(Source:Schneider Electric Blog)
圖2 : 歐美地區由於人力成本高昂,缺乏維運人員,相對來說,需要BEMS進行最佳化控制。(Source:Schneider Electric Blog)

大數據時代來臨,未來數以萬計的數據資訊都將是企業最有價值的資產,BEMS利用這些數據進行即時診斷、趨勢分析或歷史紀錄比對等,讓使用者可更精準地了解建築實際耗能表現,為企業建立經營績效指標,可說是BEMS對於企業經營者來說最具有實質上的助益。而常見的能源績效指標,則包含建築耗能指標(EUI)以及評價數據中心能源效率指標(PUE)。


但羅天賜強調,在建立量測驗證的同時,最重要的是需以同一個水平基準來判斷。舉例來說,假設要計算燈泡的能耗,不管是將一般燈泡還是節能燈泡進行比較分析,其計算的運轉時間需一致,然而這個體系非常龐大,在整個能源管理分析上格外重要。


樓宇管理再進化

台達最新開發出的房間自動化系統(這裡所指並非如飯店房控系統),還可滿足新一代樓宇管理需求。舉例來說,台達將該系統控制器提供以IP為基礎的架構,可以在極短時間內變更房間配置。簡單來說,台達將一層辦公區域分割成數個區塊,該區塊的範圍大小可以依企業需求設定,透過軟體建立與調整房間自動化應用程式。


企業在經營過程中,多數會面臨因為決策而改變內部組織架構,在辦公區域的規劃與改變就更特別適合用這樣的方式去建立樓宇管理系統。羅天賜表示,空間改變,但控制往往很難改變,該系統的好處是,在做更動時不用動到硬體部分,對於空間需要調整變動的建築來說,自由度相對高,且對於降低建築長遠的營運成本來說也具有實質上的效果。


此外,在現今的物聯網時代,人人講求服務的重要性,但也越來越多報告顯示,在連網環境下資安的風險遠比想像中要來的高。羅天賜表示,現在物聯網的另一個重大議題就是網路安全,樓宇管理系統是整棟建築的中樞神經,牽一髮而動全身,因此內部安全防護是必然的,否則電影情節可能就會成真,駭客無所不在侵入企業建築內部,操控各項設備。


台達BEMS的設備控制器本身就具備內網與外網的設計,也就是說,一般權限從外網看見的數據資料與內網是不一樣的,本身的數據資料被區隔開來,加上資料經過加密設計,層層防護。羅天賜也表示,台達的產品算是業界率先訴求安全的樓宇管理控制系統,加密安防對於未來的管控系統架構相對重要,也是未來台達的技術重點。


歐美需求高 亞洲具發展潛力

結合樓宇自動化的能源管理系統將是未來不可或缺的發展趨勢,根據市調機構Navigant Research的統計,BEMS發展至今,其市場規模於2015年時已達到24億美元,且估計到了2021年將可達到62億美元。


而目前BEMS的主要市場,則是北美與歐洲。羅天賜則認為,基本上人力成本越貴的地方,需求就會越高,由於歐美地區較缺乏建築維運人員,而人力成本相對高昂,因此對於歐美地區來說,迫切需要建築本身透過自動化系統來進行管理提升營運效率。


除了歐美地區,亞洲市場則是深具發展潛力。鄭婉真表示,許多新興建築的出現將會大大提升對BEMS的採用率;再者以中國為例,當地發展蓬勃迅速,建築物一棟接著一棟蓋,能源污染排放造成空氣品質不佳,當地深受霧霾之苦,也因此,環境變化造成當地對於健康需求的提升,加上政府推行減碳政策,使市場對BEMS的需求出現大幅成長。


除了中國,印度總理莫迪也在2015年時提出了智慧城市的發展目標,計畫在全印度建設一百座智慧城市;且由於印度能源不穩定加上環境不佳,在一方面拓展再生能源的同時,另一方面也對於節能的訴求有所提升,因而促使該國也成為未來被看好的市場之一。


**刊頭圖(Source:wallpapermania)


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