[논문 리뷰] Managing Commercial HVAC Systems: What do Building Operators Really Need?

Bharathan Balaji, Nadir Weibel외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 12. 19.

Building Energy and Comfort Optimization참고 문헌 5인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 미국 내 5개 기관의 10명의 건물 운영자들을 대상으로 인터뷰를 통해 상업용 환기공조 시스템을 위한 기존 건물관리시스템(BMS)의 핵심적인 한계를 규명한다. 이를 바탕으로 자동화, 실시간 피드백, 맥락 기반 분석, 이해관계자 간 소통 기능, 사용자 지원 향상 기능을 통합한 차세대 사용자 중심 BMS 인터페이스를 제안하여 에너지 효율성 향상, 거주자 편안함 향상, 운영자 생산성 향상을 도모한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 기존 BMS를 사용하여 상업용 환기공조 시스템을 관리하는 데 있어 건물 운영자들이 겪는 실제 도전 과제를 이해하기 위해.
• 에너지 효율성과 거주자 편안함을 저해하는 현재 BMS 플랫폼의 반복적인 사용성 및 설계 결함을 특정하기 위해.
• 운영자 워크플로우와 요구사항을 바탕으로 실천 가능한 설계 권고안을 도출하기 위해.
• 고급 분석 도구와 운영용 BMS 사이의 격차를 해소하기 위해 이를 일상 워크플로우에 통합하기 위해.
• 공급업체에 종속되지 않고 상호운용 가능한 BMS 플랫폼을 통해 운영의 부담을 줄이고 스케일링 가능하고 지속 가능한 건물 관리 지원을 위해.

제안 방법

• 미국 내 5개 기관의 10명의 건물 운영자들을 대상으로 심층적이고 반구조적인 인터뷰를 통한 맥락 기반 조사를 수행하였다.
• 에너지 관리자, 기술사, 시설 관리자 등 다양한 역할과 Johnson Controls Metasys, Siemens Apogee, Niagara AX 등 다양한 BMS 플랫폼에서의 운영자 워크플로우, 애로사항, 시스템 사용 패턴을 분석하였다.
• 실시간 피드백 부족, 데이터 시각화 열악함, 분산된 소통 채널 등의 반복적인 문제를 규명하였다.
• 운영자 피드백을 바탕으로 바닥도면 및 메타데이터 자동화, 진단 분석 통합, 맥락 기반 메모 기능 등 설계 방향을 제안하였다.
• 상호운용성과 장기적 유지보수를 향상시키기 위해 Niagara AX와 같은 공급업체에 종속되지 않은 플랫폼을 지지하였다.
• 특수 교육에 의존도를 줄이기 위해 위키 및 토론 게시판과 같은 사용자 지원 기능 통합을 제안하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존 BMS를 사용할 때 건물 운영자들이 환기공조 시스템을 관리하는 데 겪는 주요 과제는 무엇인가요?
• RQ2 운영자 역할, 기관 유형, BMS 플랫폼의 차이가 시스템의 사용성과 효과성에 어떻게 영향을 미치나요?
• RQ3 왜 운영자들은 벤더에 종속되지 않은 플랫폼과 실시간 분석과 같은 고급 BMS 기능을 낮게 활용하나요?
• RQ4 어떤 설계 기능이 운영자 의사결정, 에너지 효율성, 거주자 편안함 향상에 가장 큰 영향을 미칠 수 있나요?
• RQ5 진단, 피드백, 이해관계자 간 소통을 더 효과적으로 통합하기 위해 BMS는 어떻게 재설계되어야 할까요?

주요 결과

• 인터뷰한 10명의 운영자 중 유일하게 Niagara AX와 같은 벤더에 종속되지 않은 BMS 플랫폼를 사용한 운영자가 있었으며, 주로 설치 비용이 높고 변화에 대한 저항이 커서 그러한 선택을 하지 못했다.
• 운영자들은 센서 데이터의 폭발적 증가와 자동화 부족으로 인해 과부하를 느끼며, 한 명은 "가용한 데이터의 양과 그에 대한 자동화의 부족함으로 인해 혼란스럽다"고 진술하였다.
• 제어 변경의 에너지 및 편안함 영향에 대해 즉각적인 피드백이 없어, 비용 영향을 인지하지 못한 채 장기간 오버라이드를 유지하는 등 최적의 결정을 내리지 못하는 경우가 있었다.
• 이해관계자 간 소통은 이메일과 전화 등 분산된 채널을 통해 이루어져 오해와 운영 오류의 위험이 증가하였다.
• Green Building XML과 같은 기계로 읽을 수 있는 형식이 존재함에도 불구하고, 바닥도면과 장비 메타데이터의 수동 생성이 여전히 일반적인 관행이었다.
• 운영자들은 실시간 피드백 시스템에 강한 관심을 보였으며, 예를 들어 "이것은 이 대학이 올해에 $40,000의 비용을 들일 것이다"와 같은 피드백을 통해 오버라이드 결정을 안내받고자 하였다.