بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ساختمان های هوشمند و روش های پایداری انرژی و جلوگیری از اتلاف آن بحث شده است. از آنجایی که انرژی از مهمترین نیروی اساسی زندگی بشر و بهره وری آن به عنوان یک هدف بین المللی برای ارتقاء پایداری انرژی این سیاره می باشد و اتلاف آن باعث افزایش هزینه ها و نابودی منابع طبیعی میگردد؛ سعی شده است تا از روش های نوین و الکترونیکی برای مدیریت در منازل استفاده شود. برای رسیدن به این هدف ها، روشهای مختلفی مورد استفاده قرار گرفته اند. این روش ها عبارتند از استفاده از سیستم های WHAN ،BEMS ،Smart Key ، مدیریت و اتوماسیون ساختمان - BMS - و همچنین جدیدترین روش بررسی الگوهای مصرف مرتبط با سکونت انسان، که در ادامه هر یک از آنها تشریح شده است.
مقدمه
امروزه به طور فزاینده ای انتظار میرود که ساختمان ها با نیازها و عملکردهای بالاتر و پیچیده تر مواجه شوند. برای برطرف کردن این نیازها و عملکردها نیاز به ساختمانهای هوشمند داریم. یک ساختمان هوشمند ساختمانی است که در بردارنده محیطی پویا و مقرون به صرفه به وسیله یک پارچه کردن عناصری مثل سامانهها، ساختار، سرویسها، مدیریت و رابطه میان آنها است. به عبارت دیگر ساختمان هوشمند ساختمانی است که کلیه اجزای داخلی آن به واسطهی ایجاد منطقی یک پارچه و سازگار با محیط، به طوری که از اتلاف انرژی جلوگیری کنند، در تعامل با یکدیگرند.
-1-1بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از شبکه های اتوماسیون خانگی بیسیم
شبکه های حسگر نسل جدیدی از شبکه ها هستند که به طور معمول از تعداد زیادی گره ارزان قیمت تشکیل شده اند و ارتباط این گره ها به صورت بیسیم صورت میگیرد. هدف اصلی در این شبکه ها، جمع آوری اطلاعاتی در محیط پیرامون حسگرهای شبکه است. نحوه عملکرد کلی این شبکه ها به این صورت است که گره ها اطلاعات مورد نیاز را جمع آوری میکنند و سپس آنها را به سمت گیرنده ارسال میکنند. آنچه امروزه استفاده از این شبکه ها را گسترش داده است گره های حسگر چندگانه، با توان مصرفی پایین و هزینه کم است. امروزه کاربردهای وسیعی برای این شبکه ها وجود دارد که از آن جمله میتوان به اتوماسیون خانگی بیسیم مثل: کنترل روشنایی، مصرف انرژی هوشمند و غیره اشاره کرد که در زیر توضیح داده میشود.
-1-1-1شبکه های اتوماسیون خانگی بیسیم - - Wireless Home Automation Networks :WHAN
شبکه های اتوماسیون خانگی بیسیم در بر گیرنده تجهیزات بدون سیمی هستند که سنسورها و فعال کننده هایی در آنها تعبیه شده است و میتوان از آنها برای کنترل منازل استفاده کرد که سبب تسهیل در مدیریت مؤثر منازل میشوند. این شبکه، بطور معمول شامل چندین نوع وسیله است که در آنها سنسورها و فعال کننده هایی تعبیه شده است و ممکن است توان لازم برای آنها توسط باتری تأمین شود و اغلب مجهز به فرستنده/ گیرنده های با توان کم RF هستند.
-2-1-1 بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از این شبکه ها
کنترل روشنایی: یک چراغ روشنایی را میتوان از هر پریزی کنترل کرد و نیاز به سیم پیچی جدید کاهش مییابد. همچنین لامپها را میتوان با کنترل از راه دور فعال کرد. کنترل از راه دور: فناوری مادون قرمز سال ها است که برای ارتباطات بیسیم بین یک کنترل از راه دور و وسایلی مانند تلویزیون ها، تجهیزات LAN بیسیم و سیستم های گرمایشی و تهویه مطبوع HVAC مورد استفاده بوده است. مصرف انرژی هوشمند: پرده های پنجره، سیستم های تهویه، سیستم گرمای مرکزی و غیره را میتوان براساس اطلاعاتی که از چندین نوع سنسور گردآوری میشود، کنترل کرد که این سنسورها پارامترهایی مانند میزان دما و رطوبت و روشنایی و حضور یا عدم حضور را میپایند و در نتیجه میتوان با این روش از اتلاف انرژی جلوگیری به عمل آورد. امنیت و ایمنی: سیستم های امنیتی پیشرفته میتوانند مبتنی بر چندین سنسور مانند تشخیص دود، تشخیص شکستگی شیشه و تشخیص حرکت باشند. به عنوان مثال در صورت تشخیص دود ممکن است علایم هشدار دهنده آتش سوزی فعال شوند.
-2-1تابلوی مدیریت انرژی - BEMS -
-1-2-1تابلوی مدیریت انرژی ساختمان - خانه هوشمند - BEMS
سیستم BEMS یک تابلوی مرکزی دیجیتالی است که به کمک مدارهای دیجیتالی پیشرفته کنترلهای توزیع شده را میسر میسازد. به طوریکه تمامی روشنایی های ساختمان و سیستم سرمایش و گرمایش و پریزهای خاص را تحت پوشش قرار میدهد و با خارج نمودن مصرف کنندگان غیر ضروری و خاموش نمودن روشنایی ها در هنگام عدم حضور و به صورت کاملا هوشمندانه عمل نموده و سهم بسزایی در کاهش مصرف انرژی دارد. سیستم در مقابل ولتاژهای مخرب و برق گرفتگی و جلوگیری از نشتی جریان کاملا حساس بوده و با تشخیص نشتی جریان برق، نشتی جریان گاز و نشتی جریان آب فرامین لازم را از طریق خطوط تلفن صادر نموده و همزمان دستور قطع ورودی های آب، برق و گاز را صادر میکند.
از طرفی سیستم دارای دزدگیر، اعلام حریق و اعلام زلزله بسیار پیشرفته مجهز به سیستم تلفن گویا میباشد به گونه ای که میتواند در مواقع لزوم از طریق هشدارهای صوتی و تلفنی اعلام خطر نماید. این سیستم کلیه تجهیزات الکتریکی را نسبت به هم مرتبط مینماید و برنامه ریزی میکند و اطلاعات مربوطه را به خارج انتقال میدهد و یا از خارج از منزل میتواند به تمامی تجهیزات فرامین مورد نیاز را از راه دور اعمال کند.
این سیستم وظیفه حفاظت و ایمنی افراد و تجهیزات را به عهده داشته به طوریکه افراد در مقابل برق گرفتگی ایمن میشوند و تجهیزات نیز درمقابل دامنه ولتاژ، جریان نشتی، سرقت و حریق حفاظت میشوند. همچنین سیستم افراد را زودتر از وقوع زلزله آگاه میسازد و به طور اتوماتیک جریان آب و برق و گاز را قطع میکند. در این سیستم کلیدهای معمولی از مدار حذف و به جای آنها از سوییچ های فشاری استفاده میشود و در نتیجه هیچ نوع جرقه ای در هنگام قطع و یا وصل به وجود نمیآید. استفاده از تابلوی BEMS در ساختمان های جدیدالاحداث سبب کاهش لوله گذاری و سیم کشی میشود. برخی از خدمات هوشمند تابلوی مدیریت انرژی به صورت زیر است:
الف - با تلفن و از راه دور لامپها و تجهیزات الکتریکی را فعال یا غیر فعال مینماید.
ب - برخورداری از کلیدهای فانکشن جهت ذخیره انرژی و خاموش کردن لامپهای کل منزل و یا تک تک اتاقها در هر صورت.
ج - استفاده از LED های سفید پرنور جهت روشن نمودن نسبی فضا در صورت قطع برق شهر به صورت خودکار.
د - قابلیت نظارت بر ولتاژ برق شهری و قطع مصرف کننده ها در صورت غیر مجاز بودن آن و کنترل توان مصرف در ساعات پیک مصرف.
ه - برای کودکان و افراد مسن و بیمار در منزل، مراقبت های ویژه صوتی و حرکتی برقرار می کند.
-3-1بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از کلیدهای هوشمند الکتریکی
استفاده از کلیدهای هوشمند سازگار با ریموت کنترل، از یک سو سادگی کنترل و ایجاد محیط مطلوب و از سوی دیگر کاهش هزینه های اضافی انرژی را به همراه میآورد. البته در این از ساختمان ها راهکارهای دیگری نیز وجود دارد به عنوان مثال استفاده از سنسورهای حساس به حضور افراد یکی از آن راهکارها است. با استفاده از سیستم هوشمند و عملکردها ی مختلف تنظیم شدت روشنایی، کنترل پرده ها و سایبان ها، زمان بندی روشنایی و غیره، تلفیق روشنایی طبیعی خورشید و نور مصنوعی سبب میشود تا همواره علاوه بر وجود روشنایی مطلوب و مناسب، تا میزان چشمگیری در مصرف انرژی صرفه جویی شود.
امکان ارتباط همه انواع کلیدها و کنترل کننده ها به سیستم هوشمند وجود دارد با استفاده از کلیدهای هوشمند، امکان تعریف سناریوهای دمایی نیز مهیا میشود مثل سناریوهای ورود، خروج، شب، امکان کنترل یکپارچه تمامی سیستم های سرمایشی و گرمایشی نیز وجود دارد. برای این منظور میتوان از نمایشگر هوشمند و یا پنل کنترلی استفاده نمود. کلیدهای هوشمند اطلاعاتی از قبیل دمای محیط را نمایش میدهند.
