Building Energy Management System (BEMS) 工研院能環所 鄭詠仁

Content 什麼是BEMS(Building Energy Manager System)? 如何設計一個大樓能源管理系統 大樓管理網路架構及其協定 國內外實例 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）。

Intelligent Building (IB) Green Building (GB) Goals: - building management - space management - business management Goals: - minimise environmental impact - use resource efficiently - be ecologically sound - ensure healthy environment Intelligent Building (IB) Green Building (GB) Information Technology Environmental Sustainability BEMS - building life cycle - efficient building systems - effective management & use - integration

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 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 檢測元件 各種感應器 中央 處理器 人機接 口外圍 設備 調節對象 分站DDC 傳輸 通道 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

三.大樓管理網路架構、設備及其協定

Components of a energy management system (EMS) with direct digital control (DDC)

使用IT技術整合大樓監控資料 軟體控制 Intranet 伺服端 網點 大樓 B 大樓 A 大樓 C BMS Systems 中央控制中心 Financial Benefits Operational Benefits On Single Platform Common Naming Convention Three Alarm Tier Prioritisation In Built Performance Measurement 伺服端 Web Server IT Compliance No Bespoke Software Desktop PC Other Systems SQL Database Internal Data Network 網點 Tridium JACE Tridium JACE Tridium JACE 大樓 B 大樓 A 大樓 C BMS Systems BMS Systems BMS Systems Energy Meters Energy Meters Energy Meters CBM Systems CBM Systems CBM Systems

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 ODE-OLE BACnet RS-232 Integration controls network from different buildings

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

Case Study 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

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 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） 降 4.5% 5.2% 升 14%

Alerton Bank of America Tower 大樓規格: 1)高997呎、76層 2)總面積150萬平方呎 Case Study 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

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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