KDS 설계기준 313512 건물에너지관리 시스템

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건물에너지관리시스템 시방서

1. 일반사항

1.1 목적

본 시방서는 건물의 쾌적한 실내 환경 유지와 함께 센서, 계측장비, 분석 소프트웨어를 활용하여 효율적인 에너지 사용량 관리 및 분석을 수행하고, 이를 통해 에너지 절약 방안 및 운영 개선 방안을 제시하는 것을 목표로 한다.

1.2 적용 범위

본 시방서는 건물에너지관리시스템 구축에 대한 일반적인 사항을 규정하며, 건물에너지관리시스템 구축 공사를 통한 설비 및 에너지 통합 관리 시스템 설계에 적용된다. 본 설계서에 명시되지 않은 사항은 설계자의 의도에 따른다.

1.3 참고 기준

1.3.1 관련 법규

• 녹색건축물 조성지원법 (녹색건축물 조성사업 등)
• 에너지이용합리화법 (에너지관리시스템의 지원 등)
• 에너지이용합리화법 및 동법 시행규칙 (에너지진단 등)
• 조세특례제한법 (에너지절약시설 투자에 대한 세액공제)
• 공공기관 에너지이용합리화 추진에 관한 규정 (신축건축물의 에너지이용효율화 추진)

1.4 용어의 정의

• 능동적 건물 에너지 관리(Active Building Energy Management and Control): 건물의 에너지 사용과 외기, 부하, 습도 등의 환경 변수를 계측하고 종합 분석하여, 이를 바탕으로 건물의 각종 설비를 최적 운전함으로써 에너지 사용을 최적화하는 프로세스를 의미한다.
• 에너지 절감 제어 수법(Energy conservation control measures): 건물의 냉난방, 공조, 전력, 조명을 위한 각종 기계·전기설비를 최적 제어함으로써 건물의 에너지 소비량을 저감하는 에너지 절약 기술을 의미한다.
• 스마트 그리드(Smart Grid): 기존의 전력망에 정보기술(IT)을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망을 의미한다.
• 인터페이스: 2개의 시스템이 상호 작용할 수 있도록 접속되는 경계에서 상호 접속하기 위한 조건 및 규약을 의미한다.
• 상호 운용성: 같은 기종 또는 다른 기종의 기기끼리 상호간에 통신할 수 있고, 정보 교환이나 일련의 처리를 정확하게 실행할 수 있는 것을 의미한다.
• 건물에너지관리시스템 (BEMS: Building Energy Management System): 컴퓨터를 사용하여 건물 관리자가 합리적인 에너지 이용을 가능하게 하고 쾌적하고 기능적인 업무 환경을 효율적으로 유지·보전하기 위한 제어·관리·경영 시스템을 의미한다.

1.5 기호의 정의

내용 없음

1.6 설계 고려사항

1. 건물에너지관리시스템 도입 요구조건 명확화를 위한 건물주와의 협의가 필요하다.
2. 설계 목표 확인을 위한 설계 취지와 관련 내용을 확인하고 명기해야 한다.
3. 건물에너지관리 시스템 수준 설정을 명확히 해야 한다.
4. 건물에너지관리 시스템 구성 요소와 상세 설계에 대한 감시 기능을 고려해야 한다.
5. 설계 의도를 명확히 하고 운용 정보로서 설계 취지서를 작성 제출해야 한다.

2. 조사 및 계획

내용 없음

3. 재료

내용 없음

4. 설계

4.1 시스템 설계 기준

4.1.1 시스템 개요

1. 건물에너지관리시스템(Building Energy Management System)은 건물의 에너지 사용량 파악과 설비 운전 추이를 종합 분석하여 에너지를 절감할 수 있게 하는 기능과 원격검침 및 열원별 에너지 사용량 감시 기능을 통합해야 한다.
2. 건물자동화 시스템의 계측·계량 데이터를 장기간 수집 보존하고, 수집된 데이터를 알기 쉽게 정리 가공하는 툴과 그 툴을 이용해 평가· 해석하는 행위를 지원할 수 있는 시스템을 구현해야 한다.

4.1.2 시스템 구성

1. 구성 및 설비 범위
   • 시스템 블록선도에 의한 전체 구성이 표시되어야 한다.
   • 관리하는 설비 범위가 명확해야 한다.
2. 신뢰성 확보
   • 백업 시스템
   • 분산화 시스템
   • 신뢰성 수준 설정
3. 확장성
   • 유지 단말 장치로 기능 확장
   • 개방화(오픈화) 시스템
   • 확장성 수준 설정

4.1.3 시스템 기본 기능

1. 시스템 기능
   • 데이터 수집 및 표시 기능: 수집한 건물 에너지 소비 및 관련 데이터를 알기 쉽게 컴퓨터 화면 등을 통해 표시하는 기능을 갖추어야 한다. 단위는 국제표준단위계를 따른다.
   • 정보 감시: 운영자가 에너지 소비에 관한 기준값이나 에너지 사용 설비의 운전 범위 등을 입력하는 기능을 갖추어야 한다.
   • 데이터 조회: 운영자가 원하는 기간 동안의 건물 에너지 소비 및 관련 데이터와 정보를 표 또는 그래프로 제공하는 기능을 갖추어야 한다.
   • 에너지 소비 현황 분석: 운영자가 건물 에너지 소비 현황을 쉽게 파악할 수 있도록 다음과 같은 항목에 대한 분석 기능을 갖추어야 한다.
     • 시간대별 에너지 소비량 분석
     • 계절별 에너지 소비량 분석
     • 용도별 에너지 소비량 분석
     • 설비별 에너지 소비량 분석
   • 설비의 성능 및 효율 분석: 운영자가 건물에서 운용되는 각종 설비의 운전 상태와 성능을 쉽게 파악할 수 있도록 분석하는 기능을 갖추어야 한다.
   • 실내외 환경 정보 제공: 기후와 실내 환경 정보를 제공하는 기능을 갖추어야 한다.
   • 에너지 소비량 예측: 에너지를 절약하고 건물과 설비의 계획적인 운영에 도움을 주기 위하여 건물의 에너지 소비량을 예측하는 기능을 제공해야 한다.
   • 에너지 비용 조회 및 분석: 건물의 에너지 소비에 따른 비용 분석 정보의 제공을 위해 다음과 같은 기능을 포함해야 한다.
     • 에너지 비용 체계 선택
     • 에너지 비용 단가 수정
     • 기간별 에너지 비용 조회
     • 예상 에너지 비용 조회
   • 제어 시스템 연동: 자체적으로 제어 기능을 수행하거나, 그렇지 못한 경우에는 건물 자동화 시스템과 연동하여 자동으로 제어하는 기능을 갖추어야 한다.
2. 프로토콜 관리: 기존 빌딩의 에너지관리 시스템 구축 시, 기 구축된 건물 자동화 시스템(BAS) 네트워크와 연동이 가능하여야 하며, 신축 빌딩은 다양한 건물 자동화 시스템의 연동 프로토콜 기술이 적용되어야 한다.

4.1.4 데이터 연계

1. 하부 시스템 연동 구축
   • 하부 시스템 연동을 위한 프로토콜 제공 및 기술 지원이 이루어지도록 설계해야 한다.
   • 에너지관리 시스템은 대상 포인트에 대한 모니터링만 하며, 자동 제어 시스템에 대한 제어는 하지 않는다.

4.1.5 데이터 관리

1. 데이터의 전달 방법
   • BACnet, LonWorks, KNX, Modbus 등 개방형 프로토콜
   • 게이트웨이, 라우터 등의 네트워크 장비
   • 인터넷 프로토콜(TCP/IP) 기반 네트워크
   • 무선 네트워크
2. 데이터 저장: 수집된 건물 에너지 소비 및 관련 데이터는 에너지관리 장치의 기능에 활용할 수 있도록 필요한 정보로 가공하여 데이터베이스에 저장해야 한다.

4.2 단위 제어 시스템 인터페이스 및 계측 범위

4.2.1 기계 설비 자동 제어 시스템

1. 개방형 프로토콜 통신이 가능하도록 구성한다.
2. 최소한 다음의 에너지 관련 자료를 제공할 수 있게 설계되어야 한다.
   • 유량
   • 온도
   • 열량
   • 전력량
3. 에너지 통합 관리 시스템과 데이터를 공유하여 자동 제어 운영 최적화로 실질적인 에너지 절감 효과를 거둘 수 있도록 운영할 수 있도록 설계되어야 한다.
4. 계측 범위별 데이터를 집계하여, 상태 감시용 1초 단위, 이상 감지 및 성능 데이터용 1분 단위, 에너지 데이터용 15분 단위로 에너지관리 시스템에 제공해야 한다.

4.2.2 전력 제어 시스템

1. 전력량계는 개방형 프로토콜 통신이 가능하도록 구성한다.
2. 전력 제어, 조명 제어, 원격 검침, 무정전 전원 장치, 태양광 발전 장치 등은 개방형 표준 프로토콜 인터페이스로 구성한다.
3. 에너지 관리를 위한 구성 범위는 조닝별, 층별로 계획함을 기본으로 하되, 발주자 요구 사항을 반영한다.
4. 계측 범위별 전력량(kWh) 데이터를 집계하여 15분 단위로 에너지관리 시스템에 제공해야 한다.

4.2.3 승강 설비 시스템

1. 전력량계는 승강 설비 중앙 관제 시스템으로 호기별 전력량 데이터가 취합되어야 한다.
2. 승강 설비 중앙 관제 시스템은 개방형 프로토콜 통신이 가능하도록 구성한다.
3. 에너지 관리를 위한 범위는 발주자 요구 사항을 반영한다.
4. 계측 범위별 전력량(kWh) 데이터를 집계하여 15분 단위로 에너지관리 시스템에 제공해야 한다.

4.3 소프트웨어

1. 에너지 사용량에 영향을 주는 모든 장치나 시스템에 에너지를 관리하는 소프트웨어를 고려해야 하며 주요 기능은 다음과 같다.
   • 효율 감시 및 기록
   • 에너지 사용량 감시 및 기록: 종류별, 용도별, 시간별
   • 변동 추이 곡선
   • 에너지 사용량 평가

4.4 시스템 기능

1. 에너지 모니터링: 건물별 에너지별 관제점에 대한 에너지 모니터링 기능으로 에너지 사용 현황 및 과거 데이터 조회가 가능하여야 하며, 가시적인 그래프 및 데이터 리스트 형태로 제공되어야 한다.
   • 년도별 사용량 모니터링: 등록된 에너지원 전체에 대하여 현재 사용량과 예상 사용량 확인, 과거 사용량과의 비교가 가능하고, 일간, 월간, 연간으로 조회가 가능해야 한다.
   • 전체 사용량 모니터링: 각 에너지원에 대한 전체 건물의 사용량을 시간, 일, 월, 년별 조회가 가능하고, 각 에너지원에 대한 건물 전체의 사용량을 그래프 및 도표로 제공 가능해야 한다.
   • 용도별 에너지 사용량: 등록된 에너지원 전체 및 각각의 누적 상세 사용량을 설계 시 고려된 용도에 따라 확인이 가능해야 하며, 시간, 일, 월, 년별 조회가 가능하며, 각 관제점에 대한 에너지 사용량을 그래프 및 도표로 제공 가능해야 한다.
2. 에너지 소비 분석:
   • 에너지 사용량 경향 분석: 조회 기간 동안 개별 건물의 시간대별 평균 사용량을 조회하며, 설정 기간의 시간대별 에너지 사용 추이를 확인할 수 있으며 분석하고자 하는 건물에 대해 개별 에너지원의 시간대별 평균 사용량을 그래프와 도표로 제공할 수 있어야 한다.
   • 에너지 사용량 추적 분석: 개별 건물의 에너지 사용량 평균 및 표준 편차 대비 실제 사용량을 조회하며, 시간, 일, 월, 년별 조회가 가능하고, 사용량 평균 및 표준 편차 대비 에너지 사용량을 그래프 및 도표로 제공 가능해야 한다.
   • 에너지 사용 금액 비교 분석: 월별 단가를 기준으로 건물별 사용량에 대한 사용 금액을 비교 분석하고, 건물의 사용 금액 및 차지하는 비중을 비교할 수 있어야 한다.
3. 에너지 성능 분석:
   • 기기별 운전 현황: 건물 내 설치된 설비 중 관리 대상 설비에 대하여 운전 상태 및 운전 시간 등 각 항목이 설정치대로 운용되고 있는지 확인할 수 있어야 한다.
   • 기기별 성능 평가: 건물 내 설치된 설비 중 관리 대상 설비에 대하여 운전 효율의 변동 추이를 확인할 수 있어야 한다.

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