江森自控---集成传感器和控制如何提高运营效率并帮助建筑物实现脱碳目标
由 John Hatcher 于 2024 年 10 月 1 日发布
江森自控全球产品楼宇自动化系统与控制副总裁兼总经理 Bill Schwebel 表示，数字传感器和控制装置可提供更高的确定性，帮助建筑业主在能源使用和运营成果方面做出更明智的决策。
平均而言，没有智能技术的商业建筑比完全集成数字传感器和控制装置的商业建筑效率至少低 15%。[1] 这种低效率通常表现为能源浪费、碳排放和运营损失，这可能会影响运营成果并阻止设施团队实现越来越积极的脱碳目标。
完全集成建筑传感器和控制装置被广泛认为是提高运营效率和帮助推进脱碳目标的行之有效的方法。因此，许多建筑业主已将数字建筑自动化技术应用于新的建筑项目和改造中，将物业转变为更智能、更高效的建筑。随着工厂团队开始解决效率低下的问题，他们获得了更深入的见解和更大的确定性。
优化维护和建筑性能
当缺乏智能技术的建筑物出现问题时，通常会随之而来的是跨多个责任方和外部服务提供商的昂贵且耗时的故障排除工作流程。故障排除周期会延长设备停机时间、增加能源使用、影响成本并影响居住者体验。相比之下，配备各种数字传感器和控制技术的智能建筑可以帮助设施团队和服务提供商更快地找到问题的根本原因，从而简化故障排除过程。
通过记录特定位置的条件，传感器将数据发送到楼宇自动化控制系统，该系统预测空间或设备内发生的情况。虽然传感器是关键的指南，但控制系统的计算分析填补了空白。
控制系统计算分析可以测量和确定特定建筑系统指标的最佳操作范围。一旦确定了理想性能的频段，设施团队就可以设置警报，在参数偏离该基线时通知工作人员。当他们收到警报通知时，工作人员可以快速确定问题，确定其位置并解决它成为重大影响业务成果的更大问题的可能性。
一些系统具有本机故障检测功能，使预测性维护成为可能。例如，考虑 HVAC 系统中的卡住的阀门。如果没有集成的传感器和控制技术，可能很难识别此类问题。但是，如果系统配备了具有故障模式功能的传感器，则维护人员和服务提供商可以快速识别和分析系统问题，确定解决方案，并在派遣技术人员到建筑物之前远程修复或保护部件。这使技术人员能够提前知道需要什么组件来解决问题，从而更有可能在第一次访问时解决和纠正问题。
此外，数字集成的传感器和控制系统还可以每天持续优化建筑性能和能源使用。通过持续监控建筑物的动态特性和需求，一些控制系统可以识别偏差并自动调整流程。例如，当特定区域的居住率发生变化时，具有基于传感器的集成居住者信息和适当控制序列的控制系统可以从该房间连续读取数据并进行调整 HVAC 系统，以将温度、气流和其他因素保持在最佳范围内。系统响应级别确保居住者保持舒适，并通过自动百叶窗优化 HVAC、照明和窗户的能源使用。
通过逐层计量减少能源使用
高水平的建筑优化和确定性不仅可以节省时间和金钱，还可以节省能源。在企业和政府脱碳和净零目标以及日益严格的能源法规的推动下，许多设施正在为建筑控制系统增加电表和额外的计算功能，以帮助监测和控制能源使用。传感和控制的结合可以提高测量和调整的粒度，因此建筑业主可以更准确地查看和解决能源的使用位置和方式。
与住宅外测量千瓦使用量和/或 BTU 使用量的公用箱类似，电表可以逐层使用来测量离散的能源消耗。利用电能表的可见性和感知能力，可以逐个系统、逐个租户地进行优化。
当电表连接到楼宇控制装置时，可以捕获离散的能源使用情况，即使它来自集中式资源，如中央工厂或区域供热和制冷。然后，该功能可用于环境报告和开票。当前数字系统的准确性现在足够高，可以满足财务计费所需的标准，允许建筑业主向租户或特定用户开具能源使用发票——这是以前无法实现的功能。
详细的能源管理级别还可以让租户和用户对其使用负责，帮助建筑业主和设施管理人员通过更准确地估计其投资回报率 （ROI） 来确定脱碳项目的优先级和预算。
尽管有些技术可以大致预测 ROI，但更高的精度可以帮助企业主在短期和长期内预算基础设施升级，优先考虑影响最大和回报最高的项目。例如，如果建筑物的照明效率低下，建筑物业主可以通过电能表和占用检测传感器监控实际能源使用情况，并且可以更准确地计算安装 LED 照明的回报。
执行传感器融合以增强可见性
传感器是监控建筑系统和生成数据流的基础技术。当多个数据流相互关联并相互通知时，控制系统可以聚合数据，从而在称为传感器融合的过程中更准确地表示空间或设备。通过传感器融合提供的可见性级别提高了决策的确定性，进而进一步提高了运营效率。
然而，传统传感器的成本、安装和调试要求通常会限制建筑业主能够负担得起的传感器数量以及它们可以安装在建筑物中的哪个位置。通过消除传感器集成的限制，设施团队可以监控更多的建筑区域，并将这些传感器与智能控制配对，以获得传感器融合带来的好处。
传感器技术的新进步消除了障碍，同时增加了执行传感器融合的机会，从而在整个建筑物中实现了更大的可见性，并提供了更高的效率。例如，传感器技术的创新导致了更小、更简单的设计，这些设计既实用又经济。小型、廉价的传感器使用蓝牙和 LoRaWAN 技术供电，不需要电线或内部电池。这些无线传感器具有成本效益。由于它们不需要布线或电池维护，因此安装人员、服务提供商或设施人员几乎可以放置在任何地方。建筑业主可以部署低成本传感器并监控建筑物、园区或中央工厂，而成本仅为传统设备和安装成本的一小部分，使他们能够收集以前成本高昂的信息。
通过从更多区域接收更多数据流，控制系统可以收集和融合更大范围的信息。
不断提高建筑生命周期的效率
无论是运营效率、脱碳目标还是其他目标，实现成功长期成果的最佳方式是针对建筑物的整个生命周期进行设计。然而，许多建筑系统仅针对建筑生命周期的一个阶段或特定的运营区域而设计，这限制了进度并忽视了宝贵的优化机会。
安装的设备（包括传感器和控制装置）通常仅用于满足安装阶段对建筑物施工的要求。这些产品可以通过入住证书测试，但随着建筑物的老化，它们可能无法满足长期优化的需求。相反，通过考虑建筑物的整个生命周期，业主和设施经理可以利用最有利可图的机会来提高效率并在每个阶段取得更好的结果。
在采购楼宇自动化设备时，与专注于建筑物整体生命周期的供应商合作非常重要，该供应商提供集成、可扩展的解决方案，这些解决方案旨在在资产的整个生命周期和建筑物的整个生命周期内提供结果。这些提供商拥有为建筑物提供服务所需的经验和专业知识，并增加了帮助在建筑物的整个生命周期内保持较低运营成本所需的功能。
虽然集成数字传感器和控制是这种端到端方法的基础，但软件和分析以及先进的楼宇自动化技术也发挥着重要作用。全面的生命周期方法使更大的确定性和控制成为可能。
传感器和控制装置为设施团队提供所需的信息和背景信息，以便做出可以显著提高运营效率并帮助实现脱碳目标的决策。通过集成电表并利用传感器融合等高级控制策略，设施团队可以更全面地了解空间和设备中发生的事情，业主可以实现更好的业务成果，建筑物可以从静态实体转变为智能的战略资产。
