مقایسه BMS و EMS؛ کدام سیستم مصرف انرژی ساختمان را واقعا کم می کند؟
فریتز » مقالات تخصصی هوشمندسازی » مقایسه BMS و EMS؛ کدام سیستم مصرف انرژی ساختمان را واقعا کم می کند؟
پرش به محتوا تفاوت BMS و EMS را می توان در یک جمله خلاصه کرد: BMS ساختمان را کنترل می کند و EMS مصرف انرژی را اندازه می گیرد و تحلیل می کند. سیستم مدیریت ساختمان یا BMS، روشنایی، تهویه، موتورخانه و تجهیزات الکترومکانیکی را به شکل خودکار مدیریت می کند و سیستم مدیریت انرژی یا EMS، داده کنتورها و الگوی مصرف را جمع آوری می کند تا نقاط اتلاف انرژی را نشان دهد. اما پاسخ سوال اصلی شما ظریف تر است: هیچ کدام از این دو سیستم فقط به دلیل نصب شدن، قبض انرژی را کم نمی کنند. صرفه جویی واقعی زمانی رخ می دهد که داده EMS به فرمان کنترلی BMS و سپس به یک اقدام اصلاحی روی تجهیزات تبدیل شود. در این مقاله، تفاوت این دو سیستم را با جدول مقایسه، مثال های واقعی ساختمان و یک راهنمای انتخاب گام به گام بررسی می کنیم.
اگر فقط چند خط وقت دارید، سه نکته زیر جان کلام است:
به بیان ساده، EMS چشم و مغز تحلیلی ساختمان است و BMS دست اجرایی آن. یک ساختمان با چشم بدون دست، فقط گزارش تولید می کند و ساختمانی با دست بدون چشم، بدون آنکه بداند، انرژی هدر می دهد.
| نکته کلیدی: سوال درست «BMS بهتر است یا EMS» نیست؛ سوال درست این است که در ساختمان شما، حلقه اندازه گیری تا اقدام اصلاحی کجا قطع شده است. |
سیستم مدیریت ساختمان، یک سامانه کنترلی متمرکز است که تجهیزات مکانیکی و الکتریکی ساختمان را پایش و کنترل می کند. مرجع تخصصی وزارت اقتصاد و انرژی استرالیا در راهنمای سیستم های مدیریت ساختمان نیز BMS را سامانه ای تعریف می کند که کنترل خودکار بهره وری انرژی و آسایش ساکنین را از یک رابط کاربری واحد فراهم می کند و می تواند سرویس هایی مانند امنیت، کنترل تردد و آسانسور را هم در خود جای دهد. اگر می خواهید تعریف کامل تر و فنی تری از این سامانه داشته باشید، مقاله سیستم BMS چیست در فریتز این موضوع را با جزئیات بیشتری بررسی کرده است.
این کنترل معمولا از طریق کنترلرهای محلی و پروتکل هایی مانند BACnet، Modbus و پروتکل KNX انجام می شود. کیفیت این لایه ارتباطی تعیین می کند که در آینده افزودن ماژول انرژی چقدر ساده یا پرهزینه خواهد بود.
BMS مصرف را از راه حذف کارکرد بی دلیل تجهیزات کم می کند. مهم ترین سازوکارها عبارتند از:
همان راهنمای مرجع تاکید می کند که BMS می تواند مصرف غیرعادی، مانند تجهیزاتی که بی دلیل روشن مانده اند، را علامت گذاری کند و در برابر انحراف تدریجی تنظیمات ساختمان از حالت بهینه مقاومت کند. این دقیقا همان جایی است که ترموستات هوشمند و منطق کنترلی درست، بیشترین اثر را روی قبض می گذارند.
BMS برای کنترل ساخته شده است، نه برای تحلیل استراتژیک انرژی. یک BMS استاندارد معمولا به شما نمی گوید که مصرف امسال نسبت به پارسال در شرایط دمایی مشابه چقدر بدتر شده، سهم هر مستاجر یا هر زون از قبض چقدر است، یا کدام تجهیز در مقایسه با شاخص های مرجع بیش از حد مصرف می کند. تحلیل تخصصی روی داده کنتورها، مقایسه بلندمدت و مدل سازی مصرف، وظیفه لایه دیگری است.
سیستم مدیریت انرژی، یک لایه نرم افزاری و اندازه گیری است که داده مصرف را از کنتورها و تجهیزات جمع می کند، آن را تحلیل می کند و فرصت های کاهش هزینه را نشان می دهد. تحلیل زیمنس درباره نقش EMS در ساختمان های اداری هم بر همین تفکیک تاکید دارد: EMS نرم افزاری برای بهینه سازی عملکرد انرژی مجموعه ساختمان ها است و کار آن با کنترل روزمره تجهیزات که وظیفه BMS است، تفاوت دارد.
با یک مثال ساده، تفاوت روشن می شود. فرض کنید ساختمان اداری شما ساعت 18 خالی می شود، اما نمودار مصرف نشان می دهد که بار الکتریکی تا ساعت 23 روی هفتاد درصد بار روز باقی می ماند. BMS این وضعیت را «عملکرد عادی طبق برنامه» می بیند، چون تجهیزات دقیقا مطابق زمان بندی تعریف شده کار می کنند. اما EMS این الگو را به عنوان یک ناهنجاری علامت می زند و مشخص می کند که مثلا یک هواساز یا یک پمپ سیرکولاسیون، خارج از ساعت اشغال ساختمان روشن مانده است.
مهم ترین قابلیت های تحلیلی EMS عبارتند از تعیین خط پایه مصرف، مقایسه دوره ای، تحلیل روند، شناسایی مصرف پایه شبانه، تفکیک مصرف هر بخش و مقایسه ساختمان های مختلف یک مجموعه با یکدیگر.
EMS به تنهایی معمولا نمی تواند فرمان اجرایی صادر کند. اگر خروجی تحلیل به یک اقدام مشخص تبدیل نشود، EMS در عمل به یک ابزار گزارش گیری گران قیمت تبدیل می شود. تجربه پروژه ای نشان می دهد که مشکل اغلب فنی نیست؛ مشکل این است که گزارش تولید می شود اما کسی مسئول اجرای اصلاح نیست.
| داشتن داشبورد زیبا به معنای کاهش مصرف نیست. تا زمانی که یافته های EMS به تغییر در منطق کنترل، برنامه زمان بندی یا نگهداری تجهیزات تبدیل نشود، عدد قبض تغییر نمی کند. |
جدول زیر تفاوت BMS و EMS را در معیارهایی که هنگام تصمیم گیری واقعا اهمیت دارند، خلاصه می کند.
| معیار مقایسه | BMS – سیستم مدیریت ساختمان | EMS – سیستم مدیریت انرژی |
| هدف اصلی | کنترل و اتوماسیون تجهیزات ساختمان | اندازه گیری، تحلیل و بهینه سازی انرژی |
| تمرکز داده | وضعیت و عملکرد تجهیزات | مصرف، هزینه و روند انرژی |
| کنترل تجهیزات | مستقیم و لحظه ای | معمولا غیرمستقیم و از طریق BMS |
| اندازه گیری انرژی | بسته به پیاده سازی و کنتورها | هسته اصلی سیستم |
| تحلیل داده | پایه تا متوسط | تخصصی، تاریخی و مقایسه ای |
| گزارش گیری | گزارش عملکرد تجهیزات | گزارش انرژی، هزینه و شاخص بهره وری |
| مقیاس مناسب | یک ساختمان یا یک مجموعه تاسیساتی | چند ساختمان و پرتفوی املاک |
| اثر بر مصرف | کاهش مستقیم از راه کنترل بهتر | کاهش غیرمستقیم از راه شناسایی اتلاف |
| نیاز اصلی پروژه | کنترلر، سنسور و شبکه پایدار | کنتور فرعی دقیق و داده قابل اعتماد |
| نتیجه نهایی | آسایش، پایداری و بهره برداری روان | کاهش هزینه انرژی و شفافیت مصرف |
توجه کنید که در محصولات واقعی، این مرزها مطلق نیستند. برخی سامانه های BMS ماژول انرژی نسبتا کاملی دارند و برخی پلتفرم های EMS امکان ارسال فرمان محدود به تجهیزات را فراهم می کنند. آنچه در عمل تعیین کننده است، معماری پروژه و کیفیت یکپارچه سازی است، نه صرفا نام محصول.
این پرسش، قلب تصمیم گیری شماست و پاسخ صادقانه آن یک نام نیست، بلکه یک زنجیره است.
طبق تحلیل آی بی ام درباره سامانه های مدیریت انرژی ساختمان، در یک ساختمان اداری معمول، سرمایش و گرمایش حدود 30 تا 40 درصد، تهویه و هواساز ها 10 تا 20 درصد، روشنایی 10 تا 15 درصد و بارهای پریزی 15 تا 30 درصد هزینه انرژی را تشکیل می دهند. همین اعداد نشان می دهد که چرا کنترل درست تاسیسات، بزرگ ترین اهرم صرفه جویی در اختیار شماست.
BMS تنها لایه ای است که می تواند مصرف را واقعا قطع کند. خاموش کردن هواساز در ساعت غیراشغال، کاهش ست پوینت در سناریوی شب، جلوگیری از کار همزمان چیلر و هیتر و پیش سرمایش در ساعات کم باری، همگی اقدام هایی هستند که نتیجه آنها مستقیما در قبض دیده می شود. بدون این لایه، هر تحلیلی صرفا یک پیشنهاد روی کاغذ باقی می ماند.
در مقابل، EMS آن دسته از اتلاف ها را پیدا می کند که از دید سیستم کنترلی پنهان می ماند؛ مانند مصرف پایه بالای شبانه، تجهیزی که پس از یک تعمیر با تنظیمات اشتباه کار می کند، یا زونی که با وجود اشغال کم، بیشترین سهم مصرف را دارد. منابع فنی همچنین هشدار می دهند که خطای تدریجی سنسورها، حتی در حد یک درجه، می تواند در طول زمان عملکرد بهینه ساختمان را از بین ببرد؛ چیزی که فقط با پایش داده قابل تشخیص است.
در پروژه های موفق، این دو سیستم یک حلقه بسته می سازند. مسیر واقعی کاهش مصرف چنین است:
همین چرخه است که مفهوم BEMS را می سازد. طبق تعریف آی بی ام، یک سامانه مدیریت انرژی ساختمان در چهار گام کار می کند: جمع آوری داده از سنسورها و کنتورها، تحلیل روند و مقایسه با عملکرد تاریخی، تصمیم گیری الگوریتمی و در نهایت اقدام اصلاحی روی تجهیزات.
| قاعده عملی: هر ریالی که برای اندازه گیری هزینه می کنید، تنها زمانی بازمی گردد که یک نفر یا یک الگوریتم، مسئول تبدیل آن داده به اقدام باشد. |
سامانه کنترل و اتوماسیون تجهیزات ساختمان با هدف آسایش، ایمنی و بهره برداری پایدار. خروجی آن فرمان به تجهیزات است.
سامانه اندازه گیری و تحلیل مصرف با هدف کاهش هزینه انرژی و شفافیت مصرف. خروجی آن گزارش، شاخص و تصمیم است.
پلتفرمی که قابلیت های کنترلی BMS را با تحلیل تخصصی انرژی ترکیب می کند. در این معماری، تحلیل و کنترل در یک سامانه واحد اتفاق می افتد و فاصله میان تشخیص اتلاف تا اصلاح آن به حداقل می رسد.
پاسخ به نوع کاربری، مقیاس و وضعیت زیرساخت فعلی ساختمان بستگی دارد. جدول تصمیم زیر، جمع بندی تجربه اجرایی فریتز در پروژه های مختلف است.
در مقیاس مسکونی، هزینه یک EMS تخصصی معمولا توجیه اقتصادی ندارد. آنچه بیشترین بازده را دارد، یک سیستم کنترلی درست است: کنترل روشنایی، کنترل دما و سناریوهای خروج از خانه. در این حالت هوشمندسازی آپارتمان و مجتمع مسکونی یا ویلای هوشمند پاسخ مناسب تری است و برای آشنایی با مفاهیم پایه می توانید مقاله خانه هوشمند چیست را مطالعه کنید. در مجتمع های مسکونی بزرگ، مشاعات، موتورخانه و پارکینگ همچنان به یک BMS واقعی نیاز دارند.
در هوشمندسازی دفتر کار و ساختمان اداری، ترکیب BMS به همراه ماژول اندازه گیری انرژی معمولا بهترین نسبت هزینه به فایده را دارد. تعرفه های تجاری، هزینه دیماند و ساعات اشغال مشخص باعث می شود زمان بندی دقیق و پایش مصرف، به سرعت خود را جبران کند.
در هتل هوشمند، بیمارستان هوشمند و محیط های صنعتی که بهره برداری شبانه روزی دارند، معماری یکپارچه BMS و EMS توصیه می شود. در این ساختمان ها، حتی چند درصد بهبود در راندمان تاسیسات، رقم بزرگی در هزینه سالانه است و امکان تفکیک مصرف بخش ها اهمیت مدیریتی دارد.
وقتی چند ساختمان دارید، ارزش EMS به شکل چشمگیری بالا می رود. مقایسه شاخص مصرف بر واحد سطح میان ساختمان ها، ساده ترین راه برای یافتن ساختمان مشکل دار است. در این سناریو، هر ساختمان BMS خود را دارد و یک EMS متمرکز روی همه آنها می نشیند.
پیش از هر تصمیمی، وضعیت موجود را ارزیابی کنید: تجهیزات تاسیساتی، کنتورها، بستر شبکه و پروتکل سیستم کنترل فعلی. منابع فنی توصیه می کنند که سیستم های کنترلی با عمر بیش از ده سال، نامزد جدی ارتقا یا تعویض هستند. در بسیاری از پروژه های بازسازی، افزودن کنتور فرعی و ماژول تحلیل به زیرساخت موجود، ارزان تر و سریع تر از تعویض کامل سامانه است.
پیش از امضای قرارداد، این ده مورد را بررسی کنید:
| راهنمای فنی مرجع تاکید می کند که یک سامانه کنترلی جدید باید دست کم دوازده ماه پایش و تنظیم دقیق شود؛ بسیاری از سیستم ها نه به دلیل ضعف تجهیزات، بلکه به دلیل راه اندازی ناقص عملکرد ضعیفی دارند. |
تجربه ما در فریتز نشان داده که بیشترین صرفه جویی نه از گران ترین تجهیزات، بلکه از طراحی درست معماری کنترل و اندازه گیری به دست می آید. مسیر کاری ما در پروژه های ساختمانی چنین است:
می توانید نمونه هایی از پروژه های اجراشده فریتز را ببینید و اگر تیم فنی شما قصد دارد دانش داخلی این حوزه را تقویت کند، دوره آموزش BMS فریتز برای همین هدف طراحی شده است.
| برای انتخاب میان BMS، EMS یا راهکار یکپارچه، ابتدا مصرف فعلی، تجهیزات موجود و اهداف پروژه را ارزیابی کنید. کارشناسان فریتز در مشاوره رایگان هوشمندسازی این ارزیابی را برای ساختمان شما انجام می دهند. |
BMS و EMS رقیب یکدیگر نیستند؛ دو لایه مکمل از یک راهکار واحد هستند. BMS تجهیزات ساختمان را کنترل می کند و تنها لایه ای است که می تواند مصرف را واقعا قطع کند. EMS مصرف را اندازه می گیرد، تحلیل می کند و نشان می دهد انرژی کجا هدر می رود. برای ساختمان های کوچک، یک سیستم کنترلی درست و خوش تنظیم کافی است؛ برای ساختمان های اداری و تجاری، BMS به همراه ماژول انرژی؛ و برای هتل، بیمارستان و مجموعه های چند ساختمانی، معماری یکپارچه BMS و EMS بهترین نتیجه را می دهد.
در نهایت، آنچه قبض انرژی را کم می کند نه نام سیستم، بلکه کامل بودن حلقه اندازه گیری، تحلیل، اقدام و پایش است. اگر برای ساختمان خود میان این گزینه ها تردید دارید، پیش از خرید تجهیزات، وضعیت مصرف و زیرساخت فعلی را ارزیابی کنید و سپس تصمیم بگیرید. برای مشاهده تجهیزات موجود می توانید به فروشگاه فریتز سر بزنید.
BMS یا سیستم مدیریت ساختمان، سامانه ای است که تجهیزات مکانیکی و الکتریکی ساختمان مانند تهویه، روشنایی، موتورخانه و سیستم های امنیتی را از یک نقطه مرکزی پایش و کنترل می کند.
EMS یا سیستم مدیریت انرژی، سامانه ای است که داده مصرف انرژی را از کنتورها و تجهیزات جمع می کند، آن را تحلیل می کند و فرصت های کاهش هزینه انرژی را مشخص می کند.
تفاوت اصلی در ماموریت آنهاست. BMS تجهیزات را کنترل می کند و EMS مصرف انرژی را اندازه می گیرد و تحلیل می کند. به بیان ساده، BMS اجرا می کند و EMS تصمیم سازی می کند.
بله، اما به شرط طراحی و تنظیم درست. BMS با زمان بندی دقیق، کنترل بر اساس حضور و دما و حذف کارکرد بی دلیل تجهیزات مصرف را کم می کند. صرف نصب BMS بدون تنظیم منطق کنترلی، صرفه جویی قابل توجهی ایجاد نمی کند.
معمولا خیر یا فقط به شکل محدود. EMS برای اندازه گیری و تحلیل ساخته شده است و برای اجرای فرمان روی تجهیزات، به یک لایه کنترلی مانند BMS نیاز دارد.
بستگی به هدف شما دارد. اگر ساختمان سیستم کنترلی مناسبی ندارد، BMS اولویت است. اگر کنترل وجود دارد اما نمی دانید انرژی کجا هدر می رود، EMS ارزش بیشتری ایجاد می کند.
بله و در ساختمان های بزرگ همین حالت توصیه می شود. در این معماری، EMS اتلاف را شناسایی می کند و BMS اصلاح را روی تجهیزات اجرا می کند.
BEMS پلتفرمی است که قابلیت های کنترلی BMS را با تحلیل تخصصی انرژی ترکیب می کند و کنترل و بهینه سازی را در یک سامانه واحد انجام می دهد.
در بیشتر ساختمان های اداری، BMS به همراه ماژول اندازه گیری انرژی بهترین نسبت هزینه به فایده را دارد، چون هم کنترل تاسیسات را فراهم می کند و هم امکان پایش مصرف را.
در بسیاری از پروژه ها بله. با افزودن کنتورهای فرعی و یک لایه نرم افزاری تحلیل روی زیرساخت فعلی، می توان قابلیت های EMS را بدون تعویض کل سیستم به دست آورد. امکان پذیری این کار به پروتکل و معماری سیستم موجود بستگی دارد.
