[論文レビュー] Managing Commercial HVAC Systems: What do Building Operators Really Need?

Bharathan Balaji, Nadir Weibel+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 19, 2016

Building Energy and Comfort Optimization参考文献 5被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、米国5か所の機関に所属する10名の施設運用担当者を対象としたインタビューを通じて、商業用HVACシステムにおける現在のビルメンテナンスシステム（BMS）に内在する深刻な欠陥を特定した。本研究では、自動化、リアルタイムフィードバック、文脈的分析、ステークホルダー間のコミュニケーション機能、およびユーザーサポートの向上を特徴とする次世代型でユーザ中心のBMSインターフェースを提案することで、エネルギー効率の向上、居住者の快適性の向上、運用担当者の生産性の向上を図る。

ABSTRACT

Buildings form an essential part of modern life; people spend a significant amount of their time in them, and they consume large amounts of energy. A variety of systems provide services such as lighting, air conditioning and security which are managed using Building Management Systems (BMS) by building operators. To better understand the capability of current BMS and characterize common practices of building operators, we investigated their use across five institutions in the US. We interviewed ten operators and discovered that BMS do not address a number of key concerns for the management of buildings. Our analysis is rooted in the everyday work of building operators and highlights a number of design suggestions to help improve the user experience and management of BMS, ultimately leading to improvements in productivity, as well as buildings comfort and energy efficiency.

研究の動機と目的

• 既存のBMSを用いた商業用HVACシステムの運用における実際の課題を理解すること。
• エネルギー効率の低下や居住者の快適性の低下を引き起こす、現在のBMSプラットフォームにおける繰り返し発生する使いやすさや設計上の欠陥を特定すること。
• 運用担当者のワークフローとニーズに基づいた、次世代BMSインターフェースの実行可能な設計提案を策定すること。
• 高度な分析ツールと運用用BMSの間のギャップを埋め、それらを日常の業務プロセスに統合すること。
• ベンダーに依存しない相互運用性のあるBMSプラットフォームを推進し、運用の煩わしさを軽減し、スケーラブルで持続可能なビル管理を支援すること。

提案手法

• 米国5か所の機関に所属する10名のビル運用担当者を対象とした、文脈的インクワイアリー（文脈的インタビュー）を実施。
• エネルギー管理者、技術者、施設管理者など多様な役割と、Johnson Controls Metasys、Siemens Apogee、Niagara AXなど多様なBMSプラットフォームにおける運用プロセス、課題、システム利用パターンを分析。
• リアルタイムフィードバックの欠如、データ可視化の悪さ、通信チャネルの断片化といった繰り返し発生する問題を同定。
• 運用担当者のフィードバックに基づく設計方針を提案し、フロアプランおよびメタデータの自動化、診断分析の統合、文脈的なメモの追加を含む。
• 相互運用性と長期的保守性を高めるために、Niagara AXのようなベンダーに依存しないプラットフォームの導入を提言。
• 特別なトレーニングに依存しないよう、Wikiやディスカッションボードなどのユーザーサポート機能の統合を提案。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 運用担当者が現在のBMSを用いてHVACシステムを管理する際、直面する主な課題は何か？
• RQ2 運用担当者の役割、機関の種別、BMSプラットフォームの違いが、システムの使いやすさと効果性にどのように影響するか？
• RQ3 なぜ運用担当者は、ベンダーに依存しないプラットフォームやリアルタイム分析といった高度なBMS機能をあまり活用しないのか？
• RQ4 どのような設計的特徴が、運用担当者の意思決定、エネルギー効率、居住者の快適性を最も向上させるか？
• RQ5 診断機能、フィードバック、ステークホルダー間のコミュニケーションをより効果的に統合するには、BMSをどのように再設計すべきか？

主な発見

• インタビュー対象の10名のうち、Niagara AXのようなベンダーに依存しないBMSプラットフォームを実際に使用しているのは1名にとどまり、主に設置コストの高さと変化への抵抗感が要因であった。
• 運用担当者たちは、センサーからのデータ量の多さと自動化の欠如により、情報過多に陥っており、ある者は「利用可能なデータ量が多すぎて、自動化がなされていないため、圧倒されている」と述べた。
• 制御変更のエネルギー的・快適性への影響について即時のフィードバックがないため、コストの影響を認識せずに長時間のオーバーライドが行われるなど、最適でない意思決定が生じている。
• ステークホルダー間の連携は、メールや電話といった断片的なチャネルを介しているため、誤解や運用ミスのリスクが高まっている。
• Green Building XMLなどの機械可読フォーマットが存在するにもかかわらず、フロアプランや設備メタデータの作成は依然として手作業が標準的である。
• 運用担当者たちは、リアルタイムフィードバックシステム（例：「今年の大学のコストが4万ドル増加する」）に強く関心を示しており、オーバーライドの意思決定を支援するものとして期待している。