ساختمان هوشمند

مهدی امین پور* سیستم مدیریت انرژی (EMS) جهت کنترل و مانیتورینگ تأسیسات الکتریکی و مکانیکی و استفاده بهینه از انرژی الکتریکی و سوخت در ساختمان ها میباشد که در قالبی یکپارچه با سیستم مدیریت هوشمند BMS پیاده میشود. سیستم EMS شامل تابلویی از تجهیزات حفاظتی، کنترلی و مانیتوری مجهز به اینترفیس مناسب (Mod-BUS) جهت ارتباط با سیستم BMS میباشد که با پیاده سازی اطلاعات ارسالی در پایگاه اطلاعات زمینه لازم را جهت اجرای روش های بهینه جهت مصرف انرژی فراهم میآورد. مدیریت مصرف انرژی در ساختمان های هوشمند تأثیر به سزایی در صرفه جویی مصرف انرژی دارد. منطق کنترل BMS , EMS در جهت کاهش هزینه های صنعت ساختمان و استفاده بهینه از فن آوری و به کارگیری فن آوری ارتباطات و رایانه عملکرد سیستم های مدیریت و اتوماسیون ساختمان چشمگیرتر میگردند که در مجموع صرفه جویی انرژی را در بر خواهد داشت. در ساختمان هوشمند بسیاری از اعمالی که ساکنان از روی عادت و به صورت غیرارادی انجام میدهند توسط سیستم های هوشمند انجام میگردد که باعث صرفه جویی در زمان و هزینه نیروی انسانی میگردد. با به کارگیری انواع و اقسام حسگرها در داخل و خارج ساختمان و با به کارگیری یک شبکه و سیستم واحد میتوان به صورت دائمی و بلادرنگ اطلاعات دما، فشار، رطوبت،دبی هوا، میزان اکسیژن و دی اکسید کربن را در اختیار داشت و از آنها در جهت رسیدن به شرایط ایده آل استفاده کرد. در یک ساختمان هوشمند با امکانات نرم افزاری میتوان نمودارهای مختلفی را بر حسب زمان در اختیار داشت و از آنها در جهت بهبود کیفی شرایط زیستی و حداکثر استفاده از هوای طبیعی را برای ساکنان به وجود آورد. در زمان کارکرد سیستم هوشمند، ساکنان در جهت صرفه جویی مصرف انرژی حق باز کردن پنجره ها را نخواهند داشت و در ساختمان های اداری قبل از اتمام ساعت کار این سیستم به صورت خودکار و متناوب شروع به خاموش کردن سیستم های تهویه مطبوع میکند. در یک ساختمان هوشمند با امکانات ایجادشده میتوان در هر زمان میزان مصرف انرژی بر پایه مصرف انرژی سوخت و برق را به دست آورد و از آن در جهت کاهش مصرف انرژی و بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان (مبحث نوزدهم- مقررات ملی ساختمان) بهره برد. بیش ترین مصرف انرژی در ساختمان توسط سیستم روشنایی به وجود میآید که با هوشمند سازی این سیستم میتوان از اتلاف انرژی تا حد زیادی جلوگیری کرد. این عمل با ترکیب روشنایی روز و روشنایی مصنوعی به بهترین نحو و خاموش کردن چراغ ها در زمان بدون مصرف به وجود میآید. سیستم های مدرن مدیریت ساختمان امروزه بر پایه وب web base- نگاشته میشوند که بزرگ ترین مزیت آن در به کارگیری امتیازات شبکه جهانی اینترنت و کنترل ساختمان از راه دور توسط سیستم های ارتباطی متداول در دنیا است به این صورت که با راه اندازی سایت ساختمان مورد نظر و با واردکردن شناسه کاربری و رمز عبور میتوان از هر مکانی بر ساختمان احاطه داشت. در این گونه ساختمان ها میتوان با نصب تابلوهای نمایشگر الکترونیکی در مکان های خاص ساختمان و نمایش اطلاعات مختلف از سیستم های کنترلی ساختمان، زندگی را برای ساکنان لذت بخش کرد. روش های بهینه سازی مصرف انرژی (EMS) تاکنون اقدامات مفیدی در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی در کشور به ثمر رسیده است. تدوین استانداردها و معیارهای برچسب مصرف انرژی، ایجاد و توسعه آزمایشگاه ملی صرفه جویی انرژی، بهینه سازی انرژی و مدیریت بار در صنایع، ممیزی انرژی در ساختمان ها، تهیه نرم افزارهای مشاور بهینه سازی و فعالیت های آموزشی و آگاه سازی از جمله این اقدامات بوده است. اما علیرغم انجام این موارد، همچنان پتانسیل های بسیار گسترده ای برای بهینه سازی مصرف انرژی در کشور وجود دارد، که در صورت به کارگیری راه کارهای مناسب، نتایجی همچون کاهش سطح تقاضای انرژی و محدود شدن نرخ رشد رو به افزایش ظرفیت سازی نیروگاهی، بهبود الگوی تولید، مصرف و بهبود ضریب استفاده از سیستم موجود و آزادسازی ظرفیت های عرضه برای حضور فعال تر در بازارهای بین المللی انرژی را به دنبال خواهد داشت. ارزیابی پتانسیل مصرف انرژی دریک ساختمان اداری بعد از بحران انرژی سال های 1974 که با افزایش قیمت نفت خام و قیمت انرژی همراه بود، به طور کلی روند مصرف انرژی کمی تغییر کرد و کشورهای بدون نفت در مصرف آن به صورت سیستماتیک تر عمل نمودند. به همین دلیل ممالک مصرف کننده انرژی در جهت جایگزینی انرژیهای جدید فسیلی و صرفه جویی در مصرف انرژی و استفاده بهتر از انرژیهای موجود گام برداشته اند. بازگشت سرمایه در گروی ذخیره سازی انرژی هدف اصلی استفاده از سیستم BMS در یک ساختمان ذخیره سازی انرژی و مصرف صحیح و بهینه از امکانات میباشد، که نتیجه این هدف علاوه بر ذخیره سازی انرژی بازگشت سرمایه اولیه که صرف اجرای BMS شده است میگردد. با ذکر چند مثال کاربردی طریقه صرفه جویی در مصرف انرژی را شرح میدهیم: 1- وقتی کارمندی محل کار خود را ترک میکند حتی اگر بازگشت وی زمان زیادی طول بکشد سیستم تهویه و روشنایی خود را همچنان روشن ترک میکند. در ساختار BMS در صورت عدم وجود فرد در محل به صورت خودکار و پس از طی زمانی، سیستم به حالت حداقل مصرف سوئیچ میکند تا دوباره فرد به محل کار خود بازگردد. 2- در ساختمان های بزرگ اداری ساعت 7 صبح تمام سیستم تهویه و روشنایی کل ساختمان روشن میگردد در صورتی که ممکن است افرادی در مرخصی یا مأموریت باشند و یا با تأخیر به محل کار بیایند که در این صورت انرژی بیهوده مصرف میگردد. در ساختار BMS تا فرد کارت حضور و غیاب را در ورودی میکشد، سیستم تهویه روشنایی اتاق او فعال میگردد، و بدین صورت از مصرف بیهوده جلوگیری میگردد. 3- در ساختمان های بزرگ باید کنترل و مدیریت تأسیسات مکانیکی وجود داشته باشد. به طور مثال بویلر را در نظر بگیریم. مثلاً چهار بویلر داریم که در صورت عدم وجود کنترل بر عملکرد مجموعه بویلرها دو یا سه بویلر را همواره در مدار قرار می دهیم. در صورتی که ممکن است حتی یک بویلر نیز جوابگوی سیستم در زمان های خاصی باشد که در این صورت نیز مصرف بهینه نمیباشد. ولی اگر با استفاده از اندازه گیری با تعداد بویلرها تعیین کنیم، همواره به صورت بهینه انرژی را مصرف میکنیم ضمن آن که خللی در کار سیستم به وجود نمیآید. 4- در هواساز ممکن است دمای مطلوب را بتوان از هوای محیط بیرون تأمین نمود، بدون این که نیاز به فعالیت هواساز باشد. در صورتی که مدیریت و کنترل وجود نداشته باشد، با اینکه محیط بیرون جوابگوی سیستم میباشد، ولی همچنان هواساز نیز در حال کار است که نتیجه آن، عدم استفاده صحیح از انرژی می باشد. بحث دیگری که در بازگشت سرمایه نقش دارد، مصرف بهینه از امکانات میباشد که در ذیل توضیحات مختصری خواهیم داد: 1- در سیستم تأسیسات مکانیکی با تقسیم زمان های کارکرد بین تمام اعضای یک مجموعه (برای مثال، مجموعه پمپ های سیرکولاسیون) فشار کاری بین همه اعضا تقسیم میشود. ضمن این که از غیرفعال بودن یک بخش از مجموعه به طور دائم جلوگیری میکند که خود باعث عملکرد بهتر تمام مجموعه میگردد. 2- بر تمام تجهیزات مورد استفاده در ساختمان کنترل دارد و تمام وضعیت های موجود را اندازه گیری و در صورت بروز خرابی در سیستم به طور خودکار به جز Standby سوئیچ میکند و خرابی را به اطلاع کاربر میرساند تا در اسرع وقت جهت تعمیر اقدام گردد. 3- زمان های کارکرد تمام تجهیزات را ذخیره مینماید و در زمانی که نیاز به سرویس میباشد به کاربر اطلاع میدهد تا سیستم همواره در حالت مطلوبی کار نماید. 4- در تمام سیستم های تهویه مطبوع و تأسیسات مکانیکی (مثل مبدل ها) علاوه بر اندازه گیری دمای پروسه و ست یونیت تعریف شده با اندازه گیری دمای محیط بیرون روی ست یونیت اثر گذاشته تا نوسانات دما جبران گردد. (با توجه به این که در اغلب مناطق ایران دمای شب و روز بسیار متفاوت است) با استفاده از این روش به راحتی میتوان نوسانات ناشی از این تغییر دما را به صورت خودکار جبران نموده بدون اینکه نیازی به تغییرات مداوم ست یونیت باشد. *کارشناس برق کارشناس ارشد مدیریت MBA