بخشی از مقاله
بهینه سازی مصرف انرژی در خانه هوشمند
چکیده
خانه ی هوشمند خانه ایست که نسبت به شرایط محیطی پیرامون خود و همچنین فرمان های صاحب خانه به دلیل دارا بودن یک هوش مصنوعی عکس العمل نشان می دهد. سیستم خانه هوشمند با مدیریت و کنترل بخش های مختلف خانه از طریق تجهیزات و سنسورهای قابل برنامه ریزی می تواند سهم بسزایی در کاهش مصرف انرژی و هزینه های مربوطه ایفا نماید و عملا تا %35 از مصرف انرژی بکاهد. آمار تکان دهنده حاکی از آن است که سهم مصرف انرژی در بخش ساختمان %47 از سهم انرژی کل کشور را به خود اختصاص داده است. بحران جهانی انرژی، محدودیت سوختهای فسیلی، افزایش گازهای گلخانهای و گرمای جهانی موجب شده است که استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر نه تنها در نیروگاههای بزرگ برای مصارف عمومی، بلکه در خانهها برای استفاده شخصی نیز رواج یابد
واژههای کلیدی: انرژی خورشیدی، خانه هوشمند، بهینه سازی مصرف انرژی
-1 مقدمه
یکی از مزایای رشد سریع فن آوری اطلاعات، توسعه سیستمهایی است که می توانند تغییرات اطراف ما را اندازه گیری و ارزیابی کرده و نسبت به آنها عکس العمل داشته باشند. این توانایی در کنترل تغییرات ، منجر به تغییر طراحی در محیط فیزیکی اطراف ما، بخصوص ساختمانهایی که در آنها زندگی و یا کار می کنیم گردیده است.در نتیجه این تغییر، ما شاهد رشد وسیع و مهمی در زمینه ساختمانهای هوشمند، ساختمانهایی که سیستمهای ارتباطاتی و فن آوری اطلاعات را ترکیب کرده و یک سیستم یکپارچه راحت، با امنیت بالا، سودمند از لحاظ اقتصادی و در نهایت با هزینه پایین بوجود می آورند، هستیم.
شاید در نگاه اول این طور به نظر برسد که خانه هوشمند هیچ هماهنگی با راهکارهای زیست محیطی نداشته باشد ویا به عبارتی هیچ ردپایی از صرفه جویی در مصرف انرژی در آن یافت نمی شود.در واقع برداشت اول از یک خانه هوشمند ، شاید صرفا خانه ای مجلل و مدرن باشد چراکه تجهیزات الکترونیکی متعددی در این خانه مشاهده می شود که از مصرف انرژی حکایت دارد. اما این ساختار می تواند الگویی برای کاهش مصرف باشد. صرفه جویی در مصرف انرژی به منزله حذف ابزارهای الکترونیکی نیست، بلکه هدف استفاده از این فناوری ها به گونه ای است که بتوان مصرف انرژی را کنترل و در نهایت بهینه نمود.
سیستم خانه هوشمند با مدیریت و کنترل تمامی روشنایی ها، پرده ها ، سیستم های سرمایش و گرمایش ، و حتی پریزهای خانه و همچنین از طریق تجهیزات و سنسورهای خود از قبیل تایمرها ، حسگرهای حضور افراد ،فتوسل ها و ترموستات های قابل برنامه ریزی می تواند سهم بسزایی در کاهش مصرف انرژی ایفا نماید و عملا تا %35 از مصرف انرژی بکاهد (به نقل از وب سایت وزارت نیرو) آمار تکان دهنده حاکی از آن است که سهم مصرف انرژی در بخش ساختمان %47 از سهم انرژی کل کشور را به خود اختصاص
داده که عملا از مجموع مصارف انرژی در بخش های صنعت و کشاورزی بیشتر می باشد و همچنین سرانه ی مصرف انرژی در کشور ما بیش از 5 برابر متوسط جهانی و 13 برابر سرانه مصرف انرژی در کشور چین می باشد
-2 صرفه جویی در مصرف انرژی
مدیریت مصرف انرژی در ساختمان هوشمند تأثیر بسزایی در صرفه جویی مصرف انرژی دارد . وابسته کردن نور و سیستم تهویه به حضور شخص برنامه ریزی بهینه دمای اتاقها در ساعات مختلف شبانه روز از مصادیق این مدیرت مصرف انرژی هستند . همچنین جلوگیری از تابش مستقیم نور آفتاب به داخل ساختمان در تابستان توسط کنترل اتوماتیک پرده و کرکره، سبب صرفه جویی در مصرف انرژی الکتریکی برای دستگاههای سرمایشی میشود. بررسیها نشان میدهند، با بکارگیری یک منطق کنترلی صحیح، به میزان قابل ملاحظه ای از انرژی مصرفی کاسته می شود.
2-1 ترموستات های هوشمند
سرمایه گذاری برای خرید ترموستاتی که می تواند به طور هوشمند دمای منزل را تنظیم کند، سرمایه گذاری بسیار ارزشمندی است. این وسیله کوچک می تواند دمای خانه را به طور خودکار تنظیم کند که علاوه بر کاهش مصرف انرژی هزینه های پرداختی قبوض برق را کاهش دهد.
این ترموستات، با بهره گیری از سنسورهای تشخیص حرکت، حضور افراد را در خانه تشخیص می دهد و دمای محیط را به دمای مطلوب می رساند. بدین جهت از اتلاف انرژی در زمان هایی که فردی در خانه حضور ندارد، جلوگیری می شود .
در حدود %50 از هزینه های قبض برق خانگی مربوط به سرمایش و گرمایش است که این وسیله تا 30 درصد باعث کاهش هزینه ها می شود.بنابراین این ترموستات، می تواند کمک بزرگی در این زمینه باشد و حتی با اتصال به اینترنت از طریق وای-فای می تواند پیش بینی های هوا را دریافت کرده و از آنها استفاده کند .
نصب کردن سنسورهای که با تشخیص حضور یا غیبت افراد چراغ ها را روشن یا خاموش کنند در کاهش مصرف برق مفید خواهد بود. تخمین عمومی میزان اتلاف انرژی و هزینه به خاطر روشن ماندن چراغ های اضافه، به صد ها دلار در سال (در کشورهای خارجی) بالغ می شود.
راه حل دیگر هم هست و آن استفاده از سیستم های اتوماسیون خانگی است که البته هزینه اولیه به مراتب بیشتری دارد ولی در عوض می توان کل چراغ های خانه را به کامپیوتر یا تلفن هوشمند وصل کرد و در هر زمان آنها را کنترل نمود.
2-2 آشپزخانه هوشمند
اما از این گذشته، امکان کنترل یخچال، فریزر، ماشین لباس شویی و ظرف شویی، فر پخت غذا و ... به راحتی از طریق سیستم هوشمند آشپزخانه ممکن خواهد بود. می توانید زمان بندی مناسب برای کار را به هر یک بدهید یا خودشان آن را از اینترنت دریافت کنند و در ساعات اوج مصرف، کار نکنند.
-3 تولید انرژی
بحران جهانی انرژی، محدودیت سوختهای فسیلی، افزایش گازهای گلخانهای و گرمای جهانی موجب شده است که استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر نه تنها در نیروگاههای بزرگ برای مصارف عمومی، بلکه در خانهها برای استفاده شخصی نیز رواج یابد.
3-1 انرژی خورشیدی
بی تردید یکی از مهمترین فعالیتهای کشورهای پیشرفته در کاهش مصرف انرژی های ناپاک، گسترش تکنولوژی هایی است که از منابع تجدیدپذیر و نامحدود انرژی استفاده می کنند. این موضوع تاثیر فراوانی را هم بر اقتصاد و هم بر محیط زیست در پی خواهد داشت. بدین معنی که با استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی از پایان منابع فسیلی سوخت جلوگیری شده و مضرات زیست محیطی آنها نیز ایجاد نخواهد شد.
3-2 پنجره هوشمند
پنجره هوشمند نهتنها مانع از هدر رفت انرژی میشود، بلکه انرژی نیز تولید میکند؛ دستاوردی که میتواند هزینههای گرمایش و سرمایش ساختمانها را به طور قابل توجهی کاهش دهد.
پنجرههای هوشمند امروزی به تنظیم نور و گرمای خورشید محدود هستند و هدر رفت انرژی همچنان پا بر جا است. ابتکار اصلی این کار، مفهومی از پنجره هوشمند را برای تولید ذخیرهسازی انرژی به طور همزمان مطرح میکند. این پنجرههای هوشمند، تولید
