ساختمان هوشمند

شمار نشریه : 186

مهدي امين پور*

 سيستم مديريت انرژي (EMS) جهت کنترل و مانيتورينگ تأسيسات الکتريکي و مکانيکي و استفاده بهينه از انرژي الکتريکي و سوخت در ساختمانها میباشد که در قالبي يکپارچه با سيستم مديريت هوشمند BMS پياده میشود. سيستم EMS شامل تابلويي از تجهيزات حفاظتي، کنترلي و مانيتوري مجهز به اينترفيس مناسب (Mod-BUS) جهت ارتباط با سيستم BMS میباشد که با پیادهسازی اطلاعات ارسالي در پايگاه اطلاعات زمينه لازم را جهت اجراي روشهای بهينه جهت مصرف انرژي فراهم میآورد. مديريت مصرف انرژي در ساختمانهای هوشمند تأثير به سزايي در صرفهجویی مصرف انرژي دارد.

منطق کنترل BMS , EMS

 در جهت کاهش هزینههای صنعت ساختمان و استفاده بهينه از فن آوري و بهکارگیری فن آوري ارتباطات و رايانه عملکرد سيستم هاي مديريت و اتوماسيون ساختمان چشمگيرتر میگردند که در مجموع صرفهجویی انرژي را در بر خواهد داشت. در ساختمان هوشمند بسياري از اعمالي که ساکنان از روي عادت و به صورت غیرارادی انجام میدهند توسط سيستم هاي هوشمند انجام میگردد که باعث صرفهجویی در زمان و هزینه نيروي انساني میگردد. با بهکارگیری انواع و اقسام حسگرها در داخل و خارج ساختمان و با بهکارگیری يک شبکه و سيستم واحد میتوان به صورت دائمي و بلادرنگ اطلاعات دما، فشار، رطوبت،دبي هوا، ميزان اکسيژن و دي اکسيد کربن را در اختيار داشت و از آنها در جهت رسيدن به شرايط ايده آل استفاده کرد. در يک ساختمان هوشمند با امکانات نرمافزاری میتوان نمودارهاي مختلفي را بر حسب زمان در اختيار داشت و از آنها در جهت بهبود کيفي شرايط زيستي و حداکثر استفاده از هواي طبيعي را براي ساکنان به وجود آورد. در زمان کارکرد سيستم هوشمند، ساکنان در جهت صرفهجویی مصرف انرژي حق باز کردن پنجرهها را نخواهند داشت و در ساختمانهای اداري قبل از اتمام ساعت کار اين سيستم به صورت خودکار و متناوب شروع به خاموش کردن سيستم هاي تهويه مطبوع میکند. در يک ساختمان هوشمند با امکانات ایجادشده میتوان در هر زمان ميزان مصرف انرژي بر پایه مصرف انرژي سوخت و برق را به دست آورد و از آن در جهت کاهش مصرف انرژي و بهینهسازی مصرف سوخت در ساختمان (مبحث نوزدهم- مقررات ملي ساختمان) بهره برد.

بیشترین مصرف انرژي در ساختمان توسط سيستم روشنايي به وجود میآید که با هوشمند سازي اين سيستم میتوان از اتلاف انرژي تا حد زيادي جلوگيري کرد. اين عمل با ترکيب روشنايي روز و روشنايي مصنوعي به بهترين نحو و خاموش کردن چراغها در زمان بدون مصرف به وجود میآید. سيستم هاي مدرن مديريت ساختمان امروزه بر پایه وب - web base- نگاشته میشوند که بزرگترین مزيت آن در بهکارگیری امتيازات شبکه جهاني اينترنت و کنترل ساختمان از راه دور توسط سيستم هاي ارتباطي متداول در دنيا است به اين صورت که با راهاندازی سايت ساختمان مورد نظر و با واردکردن شناسه کاربري و رمز عبور میتوان از هر مکاني بر ساختمان احاطه داشت. در اینگونه ساختمانها میتوان با نصب تابلوهاي نمايشگر الکترونيکي در مکانهای خاص ساختمان و نمايش اطلاعات مختلف از سيستم هاي کنترلي ساختمان، زندگي را براي ساکنان لذتبخش کرد.

روشهای بهینهسازی مصرف انرژي (EMS)

 تاکنون اقدامات مفيدي در زمينه بهینهسازی مصرف انرژي در کشور به ثمر رسيده است. تدوين استانداردها و معيارهاي برچسب مصرف انرژي، ايجاد و توسعه آزمايشگاه ملي صرفهجویی انرژي، بهینهسازی انرژي و مديريت بار در صنايع، مميزي انرژي در ساختمانها، تهيه نرمافزارهای مشاور بهینهسازی و فعالیتهای آموزشي و آگاهسازی از جمله اين اقدامات بوده است. اما علیرغم انجام اين موارد، همچنان پتانسیلهای بسيار گستردهای براي بهینهسازی مصرف انرژي در کشور وجود دارد، که در صورت بهکارگیری راهکارهای مناسب، نتايجي همچون کاهش سطح تقاضاي انرژي و محدود شدن نرخ رشد رو به افزايش ظرفیتسازی نيروگاهي، بهبود الگوي توليد، مصرف و بهبود ضريب استفاده از سيستم موجود و آزادسازي ظرفیتهای عرضه براي حضور فعال تر در بازارهاي بینالمللی انرژي را به دنبال خواهد داشت.

ارزيابي پتانسيل مصرف انرژي دريک ساختمان اداري

بعد از بحران انرژي سالهای 1974 که با افزايش قيمت نفت خام و قيمت انرژي همراه بود، به طور کلي روند مصرف انرژی کمي تغيير کرد و کشورهاي بدون نفت در مصرف آن به صورت سيستماتيکتر عمل نمودند. به همين دليل ممالک مصرفکننده انرژي در جهت جايگزيني انرژیهای جديد فسيلي و صرفهجویی در مصرف انرژي و استفاده بهتر از انرژیهای موجود گام برداشتهاند.

بازگشت سرمايه در گروي ذخیرهسازی انرژي

 هدف اصلي استفاده از سيستم BMS در يک ساختمان ذخیرهسازی انرژي و مصرف صحيح و بهينه از امکانات میباشد، که نتيجه اين هدف علاوه بر ذخیرهسازی انرژي بازگشت سرمایه اوليه که صرف اجراي BMS شده است میگردد. با ذکر چند مثال کاربردي طريقه صرفهجویی در مصرف انرژي را شرح میدهیم:

1- وقتي کارمندي محل کار خود را ترک میکند حتی اگر بازگشت وي زمان زيادي طول بکشد سيستم تهويه و روشنايي خود را همچنان روشن ترک میکند. در ساختار BMS در صورت عدم وجود فرد در محل به صورت خودکار و پس از طي زماني، سيستم به حالت حداقل مصرف سوئيچ میکند تا دوباره فرد به محل کار خود بازگردد.

2- در ساختمانهای بزرگ اداري ساعت 7 صبح تمام سيستم تهويه و روشنايي کل ساختمان روشن میگردد در صورتي که ممکن است افرادي در مرخصي يا مأموريت باشند و يا با تأخير به محل کار بيايند که در اين صورت انرژي بيهوده مصرف میگردد. در ساختار BMS تا فرد کارت حضور و غياب را در ورودي میکشد، سيستم تهويه روشنايي اتاق او فعال میگردد، و بدين صورت از مصرف بيهوده جلوگيري میگردد.

3- در ساختمانهای بزرگ بايد کنترل و مديريت تأسيسات مکانيکي وجود داشته باشد. به طور مثال بويلر را در نظر بگيريم. مثلاً چهار بويلر داريم که در صورت عدم وجود کنترل بر عملکرد مجموعه بويلرها دو يا سه بويلر را همواره در مدار قرار مي دهيم. در صورتي که ممکن است حتی يک بويلر نيز جوابگوي سيستم در زمانهای خاصي باشد که در اين صورت نيز مصرف بهينه نمیباشد. ولي اگر با استفاده از اندازهگیری با تعداد بويلرها تعيين کنيم، همواره به صورت بهينه انرژي را مصرف میکنیم ضمن آن که خللي در کار سيستم به وجود نمیآید.

4- در هواساز ممکن است دماي مطلوب را بتوان از هواي محيط بيرون تأمين نمود، بدون اين که نياز به فعاليت هواساز باشد. در صورتي که مديريت و کنترل وجود نداشته باشد، با اينکه محيط بيرون جوابگوي سيستم میباشد، ولي همچنان هواساز نيز در حال کار است که نتیجه آن، عدم استفاده صحيح از انرژي مي باشد.

بحث ديگري که در بازگشت سرمايه نقش دارد، مصرف بهينه از امکانات میباشد که در ذيل توضيحات مختصري خواهيم داد:

1- در سيستم تأسيسات مکانيکي با تقسيم زمانهای کارکرد بين تمام اعضاي يک مجموعه (براي مثال، مجموعه پمپهای سيرکولاسيون) فشار کاري بين همه اعضا تقسيم میشود. ضمن اين که از غیرفعال بودن يک بخش از مجموعه به طور دائم جلوگيري میکند که خود باعث عملکرد بهتر تمام مجموعه میگردد.

2- بر تمام تجهيزات مورد استفاده در ساختمان کنترل دارد و تمام وضعیتهای موجود را اندازهگیری و در صورت بروز خرابي در سيستم به طور خودکار به جز Standby سوئيچ میکند و خرابي را به اطلاع کاربر میرساند تا در اسرع وقت جهت تعمير اقدام گردد.

3- زمانهای کارکرد تمام تجهيزات را ذخيره مینماید و در زماني که نياز به سرويس میباشد به کاربر اطلاع میدهد تا سيستم همواره در حالت مطلوبي کار نمايد.

4- در تمام سيستمهاي تهويه مطبوع و تأسيسات مکانيکي (مثل مبدلها) علاوه بر اندازهگیری دماي پروسه و ست يونيت تعریفشده با اندازهگیری دماي محيط بيرون روي ست يونيت اثر گذاشته تا نوسانات دما جبران گردد. (با توجه به اين که در اغلب مناطق ايران دماي شب و روز بسيار متفاوت است) با استفاده از اين روش به راحتي میتوان نوسانات ناشي از اين تغيير دما را به صورت خودکار جبران نموده بدون اينکه نيازي به تغييرات مداوم ست يونيت باشد.

 

*كارشناس برق - كارشناس ارشد مديريت MBA