بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مهمترین چالش ها و موضوعات جنجال برانگیز قرن جاری در سراسر جهان، مسئله انرژی است. به طور کلی روشهای گوناگونی برای حفظ منابع انرژی وجود دارد. معمولترین روش صرفه جویی میباشد که از طریق فرهنگ سازی میسر است .جدیدترین ایده برای حفظ انرژی استفاده از تجهیزات و سیستمهای جدید میباشد که به همین منظور در نظر گرفته شده اند. سیستمهای مدیریت انرژی ساختمان از این جمله اند. ساختمان هوشمند ساختمانی است که در بردارنده محیطی پویا و مقرون به صرفه بوسیله یکپارچه کردن چهار عنصر اصلی یعنی سیستم ها، ساختار، سرویس ها و مدیریت و رابطه میان آنها میباشد. دریک ساختمان هوشمند این مزایا را از طریق سیستمهای کنترلی هوشمند ارائه میشود. در این راستا لازم است دولت اطلاع رسانی کافی از مزایای اینگونه سیستم ها را داشته باشد و در این راستا کمک های مالی را نیز برای برپایی این گونه ساختمان ها انجام دهد .
کلمات کلیدی: انرژی، فرهنگسازی، صرفه جویی، ساختمان هوشمند.
.1مقدمه
مفهوم ساختمان هوشمند معرف نوعی تبادل قوی و بدون نقص اطلاعات میان بخش های مختلف ساختمان است. 8@و.>7 در نتیجه یک ساختمان هوشمند آمیزه ای است از ابداعات که با بهره گیری از تکنولوژی مدرن این امکان را فراهم آورد تا بتوان اجزا و تجهیزات مختلف را به طور خودکار کنترل کرد و کارایی وراندمان ساکنانش را افزایش داده و امکان مدیریت موثر را بر اساس مقتضیات خاص و با کمترین هزینه فراهم آورد ؛ یعنی از وقایعی که در درون و برون آن رخ می دهد مطلع است و می تواند در مواجهه با این وقایع و برای به وجود آوردن محیطی دلچسب برای کاربرانش ، موثرترین و بهترین تصمیمات را در همان زمان به خصوص اتخاذ کند 7@و.[17 در واقع سیستم مدیریت هوشمند ساختمان با به کارگیری آخرین تکنولوژی ها در صدد آن است شرایطی ایده آل همراه با مصرف بهینه انرژی در ساختمان پدید آورد .
این سیستم ها ضمن کنترل بخش های مختلف ساختمان و ایجاد شرایط محیطی مناسب با ارایه سرویس های هم زمان ، سبب بهینه سازی مصرف انرژی، افزایش سطح کارایی و بهره وری سیستم ها و امکانات موجود در ساختمان می شوند . کنترل و دسترسی به این سیستم با استفاده از نرم افزارهای مربوطه از هر نقطه در داخل ساختمان و خارج از آن ا ز طریق اینترنت مقدور می باشد.>7@ به طور کلی برای هوشمندسازی یک واحد مسکونی با توجه به پیشرفت تکنولوژی ها و سطح آگاهی مردم و نیز وجود ابزارهای الکترونیکی مختلف، راه ها و روش هایی مانند استفاده از شبکه های حسگر بیسیم در اتوماسیون خانگی، استفاده از سیستم مدیریت انرژی و کلیدهای هوشمند الکتریکی در ساختمان ؛وجود دارد که در این مقاله سعی شده است ضمن معرفی این روش ها در نهایت اهدافی که اینگونه ساختمان ها در جهت بهینه سازی مصرف انرژی خواهند داشت را معرفی کنیم7]و.[12
اولین سیستمهای مدیریت ساختمان - BMS - در اوایل سال 1970 معرفی شدند. طرح اولیه هوشمند سازی از دانشگاه میشیگان ایالات متحده امریکا شروع شد و در ساختمانهای دانشگاه آریزونا در سال 1 995 اجرا گشت .سیستمهای مدیریت و اتوماسیون ساختمان - - Building Management System علاوه بر کنترلی کردن تمام تجهیزات داخل یک خانه، سیستمهای ایمنی و امنیتی کاملی را ایجاد می کند که در برابر سرقت، آتش سوزی، نشت گاز و .. .می توانند خانه را محافظت کنند.سیستمهای مدیریت انرژی در ساختمان - - EMS با تنظیم عملکرد ساعتی و یا دورهای تجهیزات از مصرف بی رویه انرژی جلوگیری مینمایند .برای شناخت اهمیت اقتصادی سیستم های مدیریت انرژی اشاره به این موضوع کافیست که استفاده از EMS در یک ساختمان تک عملکردی هزینه ای به مقدار صد دلار در پی دارد. در حالیکه کنترل عادی همان ساختمان با روشهای سنتی هزینه ای معادل 1000دلار را به دنبال دارد.EMS ها سیستم کنترلی هستند که با تنظیم عملکرد ساعتی و یا دوره ای تجهیزات از اتلاف انرژی جلوگیری مینماید.
به این معنا که زمان و رنج خاموش و روشن شدن دستگاه را با توجه به داده های از پیش تعیین شدهای براساس یک سیستم یکتا و به کمک ساعتهای کنترلی کنترل میکند.شبکه های حسگر نسل جدیدی از شبکه ها هستند که به طور معمول از تعداد زیادی گره ارزانقیمت تشکیل شده اند و ارتباط این گره ها به صورت بیسیم صورت می گیرد . 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 می کنند و سپس آنها را به سمت گیرنده ارسال می کنند .>1@آنچه امروزه استفاده از این شبکه ها را گسترش داده است گره های حسگر چندگانه ، با توان مصرفی پایین و هزینه کم است که از نظر اندازه خیلی کوچک هستند و برای مسافت های کوتاه می توانند باهم ارتباط برقرار کنند.>3@ امروزه کاربردهای وسیعی برای این شبکه ها وجود دارد که از آن جمله می توان به : اتوماسیون خانگی بیسیم مثل : کنترل روشنایی ، مصرف انرژی هوشمندو غیره اشاره کرد .
.1,1اتوماسیون خانگی بیسیم1
در بر گیرنده تجهیزات بدون سیمی هستند که سنسورها و فعال کننده هایی در آنها تعبیه شده است و می توان از آنها برای کنترل منازل استفاده کرد که سبب تسهیل در مدیریت مؤثر منازل می شوند . 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 - فرکانس رادیویی - هستند.>11@ استفاده از ارتباطات RF، باعث انعطاف پذیری در افزایش یا کاهش تجهیزات و نیز کاهش هزینه های نصب شبکه می گردد، زیرا راه حل هایی که از سیم استفاده می کنند، اغلب نیاز به کانال و داکت و سینی های مخصوص کابل هستند که خود هزینه جداگانه ای را تحمیل می کند؛ اما باید این را هم مد نظر قرار داد که ویژگی هایی مانند طبیعت دینامیکی محیط انتشار رادیویی، محدودیت منابع و تحرک پذیری برخی وسایل، چالش هایی را در طراحی شبکه های WHANپیش می کشد
.2,1 بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از این شبکه های WHAN کنترل روشنایی: یک چراغ روشنایی را می توان از هر پریزی کنترل کرد و نیاز به سیم پیچی جدید کاهش می یابد. همچنین لامپها را می توان با کنترل از راه دور فعال کرد . به علاوه این لامپ ها می توانند توسط سنسورهایی که حساس به حضور یا روشنایی هستند، به هنگام کم نور بودن محیط، به صورت خودکار روشن شوند. 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 مورد استفاده بوده است. مصرف انرژی هوشمند: پرده های پنجره، سیستم های تهویه، سیستم گرمای مرکزی و غیره را می توان براساس اطلاعاتی که از چندین نوع سنسور گردآوری می شود، کنترل کرد که این سنسورها پارامترهایی مانند میزان دما و رطوبت و روشنایی و حضور یا عدم حضور را می پایند و در نتیجه می توان با این روش از اتلاف انرژی جلوگیری به عمل آورد. به علاوه، می توان از ابزارهای اندازه گیری هوشمند برای شناسایی مقدار اوج مصرف استفاده کرد و به تجهیزات خانگی که مسبب بالا رفتن میزان مصرف شده اند، علایم اخطار ارسال کرد. همچنین شرکتهای تأمین کننده انرژی هم می توانند برای مدیریت بار انرژی، از شبکه های WHANاستفاده کنند.. .>11@
.امنیت و ایمنی: سیستم های امنیتی پیشرفته می توانند مبتنی بر چندین سنسور مانند تشخیص دود، تشخیص شکستگی شیشه و تشخیص حرکت باشند که وضعیت های مخاطره آمیز احتمالی را شناسایی می کنند و واکنش مناسب آن را در دستور کار قرار می دهند . به عنوان مثال در صورت تشخیص دود ممکن است علایم هشدار دهنده آتش سوزی فعال شوند.>6@
سیستم های مختلفی توانایی استفاده از این سنسورها را دارند .این سیستمها عبارتند از : سیستم تهویه، سیستم ایمنی، سیستم اعلام و اطفای حریق، سیستم مدیریت روشنایی و انرژی. سیستمهای کنترل هوشمند دارای انعطاف بالایی خواهند بود که میتوان براحتی آنها را با نیازهای مختلف منطبق نمود. همچنین در هنگام بهره برداری براحتی میتوان عملیات تغییر و بهینه سازی برای راهبری بهتر و کاهش هزینه های انرژی و کاهش هزینه های تعمیراتی را انجام داد .درساختمان هوشمند بسیاری از اعمالی که ساکنان از روی عادت و بصورت غیر ارادی انجام می دهند توسط سیستمهای هوشمند انجام می گردد که باعث صرفه جویی در زمان و هزینهء نیروی انسانی می گرد. با بکارگیری انواع و اقسام سنسورهای حسی در داخل و خارج ساختمان و با بکارگیری یک شبکه و سیستم واحد میتوان بصورت 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.>17@کاربرد دیگر BMS در سیستمهای روشنایی مرکزی میباشد. در این مورد نیز باید راندمان انرژی و بارهای حرارتی ناشی از سیستمهای روشنایی را با شرایط آسایش و برآورد قیمت مقایسه نمود و حالت بهینه را در نظر گرفت. استفاده از لامپهای فلورسنت و لامپها و نورافکنهای کم مصرف ولی با راندمان بالا پیشنهاد میشود.
