بخشی از مقاله
چکیده:
در میان مؤلفههای مصرف انرژی در ساختمان، سیستمهای گرمایشی کهعمدتاً از سوختهای فسیلی استفاده میکنند و ازجمله مصرفکنندگان عمده انرژی هستند از اهمیت ویژهای برخوردار میباشند؛ چراکه 70 درصد از گاز طبیعی مصرفی کشور، به گرمایش ساختمانها اختصاص مییابد. توجه به عوامل گوناگونی که در میزان مصرف انرژی گرمایشی ساختمان نقش دارند، تأثیر فراوانی در ارائه راهکارهای صرفهجویی در بخش ساختمان و کاهش مصرف انرژی در این بخش دارند. با تمهیدات لازم در موتورخانهها علاوه بر کاهش مصرف گاز در مصرف انرژی الکتریکی نیز میتوان صرفهجویی فراوانی انجام داد. با توجه به اینکه کشور ما درحالتوسعه بوده و با رشد فزاینده جمعیت روبرو میباشد پیشرفت و توسعه کشور در گروی دانش و تکنولوژی و استفاده از فنآوریهای نوین میباشد. سیستمهای هوشمند ساختمان در حال حاضر یکی از راهکارهایی است که علاوه بر کاهش هزینههای ساختمان و افزایش سطح رفاه، باعث کاهش مصرف سوختهای فسیلی، حفظ محیطزیست و صرفهجویی اقتصادی میشوند. در این مطالعه انواع این سیستمها و مزایای آن مورد بررسی قرار میگیرند و بهعنوان مطالعه موردی موتورخانه دانشگاه تربتحیدریه برای استفاده از این سیستم مورد ارزیابی اقتصادی قرار میگیرد. هدف از این مطالعه، مشخص کردن پارامترها اقتصادی و تحلیل مزایا و چالشهای اقتصادی سیستمهای هوشمند ساختمان میباشد.
مقدمه
سیستم مدیریت هوشمند ساختمان در هزاره سوم دیگر به تجملات و ساختمانهای لوکس نمیاندیشد بلکه بحران انرژی در جهان و پدیده گرمایش کره زمین چالشی است که پیشروی نسل بشر در این هزاره قرار دارد. درواقع استمرار تولید گرما در کره زمین و ایجاد آلایندههای زیستمحیطی و مصرف سریع منابع فسیلی بحرانی را ایجاد خواهد کرد که مبحث مدیریت هوشمند مصرف و تولید دیگر یک مبحث تجملاتی نبوده بلکه ضرورتی انکارناپذیر و یک ویژگی بسیار ارزشمند برای یک ساختمان مدرن امروزی است. کاهش مصرف انرژی، بالا بردن سطح رفاه، کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری و دیگر مزایای خانههای هوشمند، امروزه استفاده از این نوع سیستمها را در سراسر دنیا رواج داده است. سیستم مدیریت هوشمند ساختمان 1 - BMS - ، به مجموعه سختافزارها و نرمافزارهایی اطلاق میشود که بهمنظور مانیتورینگ و کنترل یکپارچه قسمتهای مهم و حیاتی در ساختمان نصب میشوند. وظیفه این مجموعه، پایش مداوم بخشهای مختلف ساختمان و اعمال فرمان به آنها به نحوی است که عملکرد اجزای مختلف ساختمان متعادل با یکدیگر و در شرایط بهینه و باهدف کاهش مصارف ناخواسته و تخصیص منابع انرژی فقط به فضاهای در حین بهرهبرداری باشد.[1]
در این روش تابلوهای برق روشنایی عمومی، دیزل ژنراتور، سیستم اعلام و اطفای حریق، سیستم حفاظتی، آسانسورها، سیستم کنترل تردد و نیز اجزای موتورخانه مرکزی شامل چیلرها، بویلرها، پمپهای سیرکولاسیون، برجهای خنککن، هواسازها و اگزوز فنها بهنوعی بهطور یکپارچه و بهطور منسجم توسط یک یا چند رایانه هماهنگ و کنترل میشوند. بهطورکلی همانند دیگر سیستمهای کنترلی، BMS نیز از سه بخش تشکیل میشود:[2]
-1حسگرها:2 حسگرها سنجش پارامترهای محیطی و ارسال این اطلاعات به سیستم را عهدهدار هستند. این اطلاعات میتواند دمای محیط بیرون و درون، دمای سیال گرمکننده یا خنککننده، میزان روشنایی محیط، میزان رطوبت، مقدار گازها در هوا، حضور یا عدم حضور افراد در محل و دیگر اطلاعاتی که برای راهبری بهینه سیستم حیاتی است، باشد.
-2کنترلر ها:3 کنترلر ها اجزایی از سیستم هستند که اطلاعات دریافتی از حسگرها را دریافت و بر اساس نرمافزار درونی خود یا نرمافزار شبکه پردازش و برحسب نیاز فرمانهایی را به عملگرها ارسال میکنند.
-3عملگرها:4 عملگرها نیز اجزایی از سیستم هستند که فرمانها ارسالی از کنترلر ها را دریافت و بر اساس آن واکنش نشان میدهند. این عملگرها میتوانند شیرهای برقی سیالات، دریچههای قابل تنظیم عبور هوا، رلههای قطع و وصل جریان الکتریکی و... باشند. سه بخش یادشده توسط یک مکانیسم ارتباطی باهم مرتبط میشوند که خود از دو قسمت مهم تشکیل شده است:
-1 رسانه - مدیای - ارتباطی مانند سیم، فیبر نوری، امواج رادیویی
-2پروتکل ارتباطی یا زبان محاوره اجزا مانند Back Net, Lon Works
در حقیقت حسگرها، کنترلرها و عملگرها از طریق مدیای ارتباطی، بر اساس زبان محاورهای یا پروتکل ارتباطی با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند.
مزایای استفاده از سیستم BMS در ساختمان
حذف مصارف ناخواسته: ازآنجاکه سیستم فقط هنگام بهرهبرداری از فضا، اجازه استفاده از منابع انرژی از قبیل سرمایش و گرمایش و روشنایی را میدهد، مصارف ناخواسته انرژی از بین رفته و استفاده از انرژی بهینه میشود. کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری: مدیریت بهینه استفاده از تأسیسات، موجب کاهش میزان ساعات کارکرد هر تجهیز شده و درنهایت به مقدار فراوان ای هزینههای تعویض قطعات مصرفی و نیز خرابیهای ناشی از کارکرد طولانی را کاهش میدهد. پایش دائمی کلیه اجزای ساختمان: کلیه اجزای مهم ساختمان از قبیل مجموعههای سرمایش و گرمایش و تهویه و آبرسانی و... بهطور متمرکز از طریق یک کامپیوتر در محل ساختمان یا از راه دور و در تمام ساعات قابل پایش بوده و نیاز به سرکشی محلی هر تجهیز در محل نصب را مرتفع میکند.[3]
حذف خطاهای اپراتوری: ازآنجاکه پس از تنظیمات اولیه سیستم، کلیه کنترلها توسط رایانه صورت میپذیرد، نگرانی اشتباهات و کوتاهی کارکنان بهرهبردار و درنتیجه بروز خسارات از بین میرود.
اعلام وضعیت اجزا برای جلوگیری از خرابی و وقفه در کار اجزای ساختمان: با توجه به نمایش وضعیت کارکردی هر یک از المانهای تأسیسات روی رایانه اصلی، کنترل سلامت اجزا بهراحتی امکانپذیر است.
ایجاد سیستم تفکیک مصارف و هزینههای آب، برق و گاز برای ساکنین و کاربران ساختمان؛
کنترل بهینه کارکرد تأسیسات متناسب با ساختار و برنامه زمانی بهرهبرداری قسمتهای مختلف ساختمان؛
قابلیت برنامهریزی هوشمند و تصحیح عملکرد متناسب با شرایط عملیاتی و اقلیمی توسط خود سیستم. - سیستم خبره -
تعیین ضرایب و شرایط کنترل بر اساس مدلسازی رفتار دینامیکی ساختمان و سنجش دقیق عواملی همچون موقعیت تابشی و نورگیری ساختمان، وضعیت سطوح خارجی بنا و ملاحظات کاربری ساختمان[4]؛
کنترل بهینه هزینههای جاری به کمک سیستم کنترل یکپارچه روشنایی و تأسیسات بهتناسب حضور و نیاز افراد در بخشهای مختلف مبتنی بر استانداردهای روز؛
کنترل هوشمند امنیت و آتشنشانی؛
کنترل و عیبیابی هوشمند تأسیسات ساختمانی؛
پیادهسازی سیستم مدیریت یکپارچه و تخصیص هوشمند پارکینگ برای مراجعین؛
کاهش چشمگیر هزینههای جاری با بهینهسازی مصرف انرژی و جلوگیری از هدر رفت آن در بخشهای مختلف ساختمان؛
تفکیک مصارف انرژی - آب و برق و گاز - و گزارشگیری از مصرف و هزینه انرژی هر یک از واحدها؛
