什么是建筑能源管理系统 (BEMS)

建筑能源管理系统(BEMS) 是一种监测和控制建筑能源需求的复杂方法。除了能源管理之外，该系统还可以控制和监控建筑物的许多其他方面，无论是住宅还是商业建筑。这些功能的示例包括供暖、通风和空调 (HVAC)、照明或安全措施。BEMS技术可应用于住宅和商业建筑。

什么是建筑能源管理系统？

以欧盟为例，欧盟的建筑能源消耗约占欧盟总能源消耗的 30%；而在经合组织国家，这个比例约占 25% 至 40%（经合组织，2003 年）。不过，在发展中国家的建筑能源效率较低，因此提高发展中国家的建筑能源效率更为重要。

在欧盟 25 国，2003 年 CO 2总排放量为 3.8Gton，其中 479Mton是家庭排放（12%）（欧盟，2005 年）。在英国，国内部门约占 CO 2排放量的 28%，其中空间供暖占 53%，照明和电器占 22%，水暖占 20%。烹饪仅占 5%（英国 DTI，2006 年）。建筑能源管理系统(BEMS) 控制建筑物的功能，使建筑物能够平稳运行和高效运行。

以下是IEA (1997) 对建筑能源管理系统 (BEMS) 的描述：能够控制监控站点和操作员终端的电气控制和监控系统。该系统可以具有来自建筑控制各个方面的属性和管理功能，例如从加热、通风和空调 (HVAC) 到照明、火灾报警系统、安全、维护和能源管理。

另一个常见的描述是建筑能源管理系统是使用计算机的单个建筑物或建筑物组的控制系统以及用于监控、数据存储和通信的分布式微处理器 (Levermore, 2000)。其他经常用于该技术的术语是建筑管理系统 (BMS) 和能源管理系统 (EMS)。

因此，建筑能源管理系统技术是一个广义的建筑控制概念，可以具有多种特性。然而，BEMS 一词仅限于用于复杂和先进的控制系统（IEA，1997）。因此，虽然所有建筑物都需要并具有某种形式的控制系统，但建筑能源管理系统技术与以前的控制系统有很大不同。

建筑能源管理系统 (BEMS) 与其他控制系统的不同之处在于其通信特性：可以在中央单一操作单元接收和控制建筑过程和功能的信息。因此，可以根据收到的信息做出决定（IEA，1997）。这是 BEMS 的一个关键方面，因为它可以优化系统。例如，中央和单一操作单元可以接收温度和建筑物占用信息，并可以决定降低建筑物未占用部分的温度。因此，这些决定可以提高能源效率。

在BEMS中，多个建筑物相互连接，并通过互联网连接到中央操作单元，以实现建筑物之间的顺畅合作并提高效率。通过 BEMS 加强不同建筑之间的合作可以进一步提高能源效率，因为不同建筑的功能可以耦合。中央和单一操作单元可以接收温度和建筑物占用信息，并可以决定降低建筑物未占用部分的温度。因此，这些决定可以提高能源效率。

建筑能源管理系统的最小组成部分是至少一个主要操作员位置（或中心站）；主要操作员位置与远程分站的连接，也称为控制器。远程分站可以独立运行，也可以由主要操作员位置控制。连接最常通过互联网提供。主要操作员位置与远程分站有接口，可以根据客户的要求控制这些分站的各种功能（例如，系统可以仅限于能源，也可以包括其他功能，例如安全性）。

IEA (1997) 确定了建筑能源管理系统 (BEMS) 的三个主要目标： a) 提供健康宜人的室内气候；b) 确保用户和所有者的安全；c) 确保建筑物在能源和人员方面的经济运行。如前所述，BEMS 可以监视和控制建筑物内或一组建筑物内的许多因素。HVAC、照明、生活热水、电力供应/分配、能源消耗、垂直运输和许多其他因素都是可以由 BEMS 控制的因素的示例。

考虑到建筑设计中的垂直交通管理等 BEMS 功能更为实用，因为所有必要的电子设备和布线都可以纳入设计中。最后，IPCC (2007) 指出，调试过程确保了明确的设计意图。适当的调试程序可以显着节省建筑物运营中的能源。一旦建成，BEMS 等先进控制系统的另一个关键方面是需要保持运行效率。

建筑能源管理系统现状及未来市场潜力

自 1960 年代推出以来，BEMS 控制系统变得越来越复杂。BEMS 硬件（例如传感器和通信高速公路）的快速发展以及计算机处理能力使 BEMS 成为首选的管理系统。不仅快速发展显着降低了复杂管理系统的成本，技术的进步也增加了 BEMS 的可能性，因此增加了它的潜力。例如，信息技术的进步使通过互联网进行监控成为可能。此外，现在可以同时监控多个建筑物，并整合多个建筑物的功能。

例如，IPCC（2007 年）指出，BEMS 技术处于该技术在特定条件下对发展中国家和发达国家都具有经济可行性的阶段。虽然 IPCC (2007) 指出该技术价格昂贵，但 IPCC 还认为该技术在寒冷和温暖的气候以及发展中国家和发达国家都有效。换句话说，该技术能够实现的节能弥补了其较高的初始成本。

建筑能源管理系统 (BEMS) 如何促进发展中国家的社会经济发展和环境保护

当该技术应用于商业建筑或工业设施时，它可以通过两种方式促进社会发展。通过使工作场所更安全、更健康。

首先，由于技术提供的改进的消防、安全和其他紧急程序，工作场所将更加安全。该技术可以定位工作场所内的潜在危险，通知应急响应小组，并告知工作人员潜在危险。

其次，该技术可以监测和控制建筑物中的环境条件。该技术的这种能力有可能使工作场所更健康。与潜在的火灾或安全隐患类似，该技术可以监测空气质量和水质等因素，并在超过阈值时做出反应。例如，当设施中的一氧化碳水平增加到安全水平以上时，该系统可以增加通风。

当该技术应用于住宅建筑时，它会告知居民他们的能源消耗情况。居民可以利用这些信息采取保护措施。此外，该技术可以为居民应用某些舒适设置。因此，该技术向居民提供的信息以及该技术可以执行的行动可以通过提高舒适度和降低能源消耗来促进社会发展。

尽管由于复杂的界面，该技术的操作可能相对简单，但仍然需要该技术的熟练操作员。此外，该技术的安装需要对安装人员进行培训。

由于使用 BEMS，整体能源需求的减少导致能源供应的安全性增加。此外，该技术的高渗透率减少了建造额外能源发电站的需求，并减少了对能源进口的需求。

该技术的一个主要特点是它能够向设施运营商提供有关能源消耗的实时和广泛的数据。该信息可用于提高整个系统的能源效率。此外，BEMS 本身通过简化其监控和控制的机器的操作来提高能源效率。由于对资源的需求减少，能源效率的提高导致对环境的保护增加。例如，当电力由燃煤设施提供时，建筑物电力需求的效率提高直接导致二氧化碳排放量的减少。

例如，据 IEA 称，照明是全球电力需求的主要最终用途之一。照明在 2005 年代表了 650Mton的一次能源消耗和 2550 TWh 的电力消耗。这意味着基于电网的电力照明相当于全球总发电量的 19%。

IEA 报告（2006 年）提供的统计数据表明，照明所需的电力与所有燃气发电或 1265 座发电厂的发电量一样多。其中，主要消费部门是商业，占 43%，其次是住宅，占 31%，工业（18%）和室外固定电源，占 8%。这些统计数据是指并网电源。通过由此产生的能源效率，安装的 BEMS 将能够降低安装它的建筑物的照明要求。

例如，下表结了建筑能源管理系统 (BEMS) 技术的主要优点和缺点。

使用 BEMS 的共同好处

优点	缺点
提高能源效率	设计和安装的初始成本较高
改善环境条件	与更简单的管理系统相比，运营和维护成本可能更高。然而，BEMS 还能够通过提高能源效率和更有效地使用员工来降低总体成本
更有效地使用员工	需要熟练的操作员
改进消防、安全和其他应急程序	需要在其整个运营生命周期内的所有级别做出承诺，以保持最大的有效性
提高工厂/建筑功能标准
加强楼宇管理

建筑能源管理系统成本和财务要求

IPCC (2007) 对 BEMS 技术的结论是，目前尚不清楚该技术可以在多大程度上减少能源使用以及成本是多少。对技术节能的估计差异很大，因此该技术需要更多的研究和开发来确定财务要求和成本。例如，Birtles 和 John (1984) 估计，与未安装 BEMS 相比，节能高达 27%，而 IPCC 注意到估计在 5% 和 40% 之间（IPCC，2007）。此外，罗斯等人（2005 年）估计，空间供暖能耗可节省高达 20% 的能源，照明和通风可节省 10%，综合节能 5% 至 20% 的范围。

清洁发展机制市场现状

目前，CDM 组合中没有关于实施 BEMS 技术的注册项目。但是，可以确定可用于此类项目的某些方法。基本上，BEMS 技术是一种能源效率措施，因为它以有效的方式简化了电器和服务的使用。由于该技术不产生能量，因此它是一种需求侧的能源效率措施。可以确定三种 CDM 方法，它们可能对想要进入 CDM 市场的项目有用。

首先，建筑物的能源效率和燃料转换措施（版本 10 AMS-II.E.）：该方法包括在单个建筑物或一组类似建筑物中实施的任何能源效率和燃料转换措施。该方法涉及能源效率措施，例如节能电器或电器的最佳布置。因此，当满足该方法的其他标准时，BEMS 技术可能适用于该方法。一个可能的例子是在多栋公寓楼或酒店中安装 BEMS。

其次，用于潜在 CDM 项目的可能方法可能是新住房中的能源效率和可再生能源措施（AMS-III.AE 版本 1）：在可再生能源发电等其他技术中，该方法也适用于高效建筑设计实践。在新住房中引入高效 BEMS 的项目可能能够使用这种方法来计算与项目相关的基线和估计的温室气体减排量。

最后，特定技术的需求侧能效活动（第 13 版 AMS-II.C.）：这可能是 BEMS CDM 项目的合适方法。该方法包括鼓励在许多地点采用节能设备/器具（例如灯、镇流器、冰箱、电机、风扇、空调、泵系统）的活动。因此，BEMS 必须包含多个建筑物，并且必须作为一种特定技术呈现。

虽然目前没有在 CDM 组合中注册 BEMS 相关的 CDM 项目，但有几个与家庭能源效率相关的 CDM 项目。节能家庭项目目前占在建 CDM 项目的 0.1%。目前，在家庭能效方面登记的 CDM 项目有 6 个——其中 4 个基于照明/绝缘，2 个基于改进的炉灶。

参考文献：

Claridge, D.E., M. Liu, and W.D. Turner, 2003: Commissioning of existing buildings - state of the technology and its implementation. Proceedings of the International Short Symposium on HVAC Commissioning. Kyoto, Japan.

Levermore, G.J., 2000: Building energy management systems; application to low-energy HVAC and natural ventilation control. Second edition. E&FN Spon, Taylor & Francis Group, London.

UK DTI, 2006. The Energy Challenge: Energy Review.

EU, 2005. Energy and Transport Statistics 2005, EC. Brussels, Belgium.

OECD, 2003. Environmentally sustainable buildings: Challenges and Policies.

IEA, 2006. Light’s labours lost, OECD/International Energy Agency, Paris, France.

IEA, 1997. Technical Synthesis Report: A Summary of Annexes 16 & 17 Building Energy Management Systems. Energy Conservation in Buildings and Community Systems.

MOD, 2001. Building Energy Management Systems. Ministry of Defence: Defence Estates Design and Maintenance Guide 22

IPCC, 2007. Levine, M., D. Ürge-Vorsatz, K. Blok, L. Geng, D. Harvey, S. Lang, G. Levermore, A. Mongameli Mehlwana, S. Mirasgedis, A. Novikova, J. Rilling, H. Yoshino, 2007: Residential and commercial buildings. In Climate Change 2007: Mitigation. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [B. Metz, O.R. Davidson, P.R. Bosch, R. Dave, L.A. Meyer (eds)], Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

Birtles, A.B. and R.W. John, 1984: Study of the performance of an energy management system. BSERT, London.

Roth, K., P. Llana, W. Detlef, and J. Brodrick, 2005: Automated whole building diagnostics. ASHRAE Journal, 47 (5).

责任编辑：李斌

文章来源：http://www.anfangnews.com/2022/0920/615.shtml