بخشی از مقاله
چکیده
کاربرد انرژی اهمیت زیادی در جهان دارد و برای بیشتر گازهای گلخانه ای به کار میرود. افزایش بهره وری انرژی ساختمان ها در بخش خصوصی ضروری است تا هزینه های انرژی و انتشار گازهای گلخانه ایی کاهش یابد. این مقاله مدیریت انرژی ساختمان ها را بر پایه قوانین استنباطی برای ذخیره انرژی نشان می دهد. قوانین استنباطی خواص بازگشت پذیری، توسعه یافتن و همکاری را دارا می - باشد. این خواص، سیستم مدیریت ساختمان را توانا میسازد که به راحتی در همهی زمینه ها توسعه یابد. شبیه سازی انرژی ساختمان ها به انباشتگی قوانین استنباطی کمک می کند. بهره وری آنها هم افزایش زیادی متناسب با تعداد قوانین استنباط دارد . بنابراین سهولت مدل سیستم مدیریت ساختمان نشان داده شده است و این مدل پیشنهادی کاربرد زیادی در ذخیره ی انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای دارد.
- 2- 1 مقدمه
بررسی انرژی بین الملل در سال 2010 ، مصرف کلی انرژی را با افزایش انرژی تا %49 یا %1/4 در سال از سال 2007 تا 2035 نشان می دهد.[1 ] استفاده از انرژی در واحد های تجاری و مسکونی حدود %21 از کل انرژی ارسالی را در سال 2007 گرفته است. نسبت رشد آنها % 2/6 در سال از 2007 تا 2035 می باشد. در ایالات متحده، برآورد می شود که کل انرژی مصرفی در بخش های ساختمانی وجود دارد و حدود %41 کل مصرف انرژی می باشد.[2] انتشار اکسید کربن در بخش های ساختمانی تقریبا دو برابر سال 2050 در مقایسه با سال 2007 می باشد و این موارد را می توان تا دو سوم با مقدار بهره وری کم کربن ، الکتریسیته و انرژی نشان داد و به فناوری جدید منتقل کرد.[3 ]
استفاده از انرژی تنها مورد و بیشترین مخارج را در ساختمان های اداری تجاری دارد و نشان دهنده ی یک سوم بودجه برای محاسبه ی %20 از انتشار گازهای گلخانه ایی سالیانه می باشد.[4] افزایش بهره وری انرژی در بخش ساختمانی و کاهش هزینه ها و انتشار دی اکسید کربن ضروری است. مدیریت انرژی روشی ضروری از کارآمدی انرژی می باشد به این دلیل که به عنوان عاملی کلیدی برای ذخیره سازی انرژی و مخارج اجرایی است. سیستم مدیریت انرژی ساختمان - BEMS - مشابه با سیستم مدیریت انرژی می باشد و هنوز هم بر کارآمدی انرژی و مدیریت انرژی متمرکز است. BEMS برای مدیریت عملیات های روزانه ی انرژی و تکنیک های نمونه مهم است. BEMS های مختلف برای ساختمان ها به کار رفته است.
نمونه اولیه شبیه سازی کنترل در BEMS توسعه و تست های آنها میباشد.[5] مدل های پشتیبانی تصمیم گیری هوشمند از مجموعه قوانین با استفاده از BEMS استفاده می کند.[6 ] مدل پشتیبانی تصمیم گیری هوشمند ابتکاری هم برای برآورد ارزیابی ذخایر انرژی در ساختمان ها و بر مبنای شرکت های سیستمی داده های BEMS می باشد .[7] ابزارهای بررسی BEMS خودکار برای بهبود بهره وری انرژی سیستم های HVAC می باشد.[8] با این وجود سیستم های کنترل شبیه سازی قبلی بر زمان بهینه ی تسهیلات متمرکز است.
مدل های پشتیبانی بالا از شبیه سازی استفاده نمی کنند. ابزارهای خودکار هم محدود به گرما، تهویه و سیستم تهویهی هوا می باشند . از این رو بررسی شبیه سازی انرژی و بررسی متن ساختمان ها و مدیریت کار آمد انرژی در ساختمان ها ضروری است. این مقاله به منظور بررسی BEMS بر مبنای هستی شناسی، قوانین واسط ها و شبیه سازی انرژی در ساختمان ها می باشد. بخش دوم به بررسی مدل پیشنهادی BEMS می پردازد. این بخش نشان دهنده ی سیستم آزمایشی بر مبنای مدل پیشنهادی BEMS است. بخش آخرهم مقاله را خلاصه کرده و به بحث پیرامون مقاله های بعدی می پردازد.
طرح مدل سیستمی در شکل 1 نشان داده شده است که بر مبنای هستی شناسی و موتور استنباط می باشد. جمع آوری داده های مختلف حسگرها و داده های وضعیت تجهیزات برای تصمیم گیری در مورد وضعیت ساختمان ها و برای فرمان های کنترل نتایج ضروری است. حسگرهای داخلی و خارجی حاوی دما، رطوبت، کیفیت هوا، سکونت، و روشنایی می باشند . BAS و حسگرهای آن حاوی دیگ های بخار، تهویه، چیلر، نوردهی، مرطوب سازی و... می باشند. اطلاعات در مورد سیستم های خودکار سازمانی، حسگرهای داخلی و حسگرهای خارجی به پایگاه داده ی حسگرها منتقل می شوند. فیلترگیری می شوند،خلاصه شده و بر مبنای قوانین متعارف که باید در موتورهای واسط به کار روند تبدیل می شوند.
مدل BEMS حاوی قوانین استنباطی و آنالیز متن ساختمان ها می باشد و برای وضعیت ساختمان ها و تصمیم گیری نرمال و غیر نرمال آنها و فرمان کنترل خارجی برای عملیات ساختمان ها با موتور استنباطی به کار می رود. موتور استنباطی بر مبنای داده های حسگرهای جمع آوری شده با قوانین استنتاج و پایگاه های داده و ساختمان ها می باشد. مدل پیشنهادی چهار بخش دارد: طرح ساختمان، متن ان، مولفه ها و تجهیزات BAS آن می باشد . بخش متن حاوی اطلاعات برای آنالیز داده های اجرایی ساختمان از مقادیر نرمال می باشد.
دلیل هستی شناسی هم از دلیل وضعیت غیر نرمال متن ساختمان هاایجاد می شود . متن کنترل هم راه حلی برای حل دلیل این متن مانند اتلاف انرژی و یا تجزیه ی هوای داخلی دارد. سه مورد آخر پایگاه داده قوانین استنتاجی خود را دارند . قوانین استنتاجی بیشتری هم وجود دارد که برای شبیه سازی انرژی ساختمان ها به کار می رود. نتایج شبیه سازی، مشخصات انرژی ساختمان ها را نشان می دهد که به قوانین استنتاجی تبدیل می شود. قوانین مربوط به شبیه سازی را می توان با پیشرفت زمان مشخص کرد.
مدل هستی شناسی مفاهیم مختلف، تجهیزات، مناطق، ساختمان ها، عملکرد تجهیزات، ارزیابی مناطق، محیط داخلی، مقادیر اجرایی، انواع مناطق، منطقه ی زمانی و... دارند. هر مفهوم مفاهیم و گرایش های مختلفی دارد. این گرایش ها را می توان در داده های قوانین، داده های پویا و داده های دینامیک تقسیم کرد . قانون داده ها رابطه ی میان این دو مفهوم را شرح می دهد. داده های آماری داده های غیر قابل تغییری می باشند که برای شناسایی، نام گذاری و مشخص کردن محل و... به کار می روند. داده های دینامیک هم مطابق با وضعیت ساختمان ها، مانند مقادیر حسگرها و اطلاعات زمانی تقسیم می شوند. برمبنای طرح مدل هستی شناسی، مدل سازی داده ها از طریق ابزار مدل سازی هستی شناسی می باشد.
انواع قوانین استنباطی میان مفاهیم وجود دارد که برای مدل سازی هستی شناسی به کا می رود. شکل 2 نشان دهنده ی مثالی از ایجاد قوانین مختلف استنباطی است. حسگر ها چهار نوع دارند که می توان، نوع، فصل، و زمان کار را نام برد. این مقادیر حسگرهای کم گرایش هایی دارند و قوانین استنباط و مقایسه ی آنها مطابق با مقادیر موجود میان حسگرها و مقادیرحسگرهایی است که تولید شده اند. با قوانین استنباط ایجاد شده، موتور استنباط متن هدف را نشان می دهد. این بخش اهداف مختلفی دارد که مانند حسگرها، تجهیزات BAS، نور و... می باشند. موتورهای استنباط هم بر مبنای قوانین استنباط میان اشیا موجود در مناطق مشابه می باشند.
شکل 3 نشان دهنده ی جریان سیستمی برای مدل پیشنهادی می باشد. داده های حسگرهای مختلف و داده های BAS نیز وجود دارند و در داده های قابل آنالیز به صورت مختصر جمع می شوند. داده های خلاصه شده به اطلاعات متنی تبدیل می شوند . سپس موتورهای استنباط با متن و بر مبنای طرح ساختمان ها و هستی شناسی و متن با قوانین استنباط همراه می باشند. نتایج حاصله نشان دهنده ی وضعیت مناطق و یا ساختمانها می باشد .
اگر متن استنباطی غیر طبیعی باشد، موتور استنباطی منجر به وضعیت غیر نرمال و برمبنای هستی شناسی شده و قوانین استنباطی را ایجاد می کند . در پایان می توان گفت که فرمان کنترل برای حل این موارد منجر به وضعیت غیر نرمالی می شود که با هستی شناسی کنترل و قوانین کنترل استنباطی همراه است. مطابق با فرمان کنترل، ساختمان ها تا زمانی کنترل می شوند که وضعیت غیر نرمال رفع شود. همان گونه که در بالا ذکر شد، قوانین واسط ها را می توان با نتایج شبیه سازی انرژی ساختمان ها نشان داد. برای انرژی ساختمان های خاص، ساختمان اداری انتخاب می شود و برای شبیه سازی مدل سازی می شود. اطلاعات ساختمان هدف به شرح زیر می باشند:
- کاربرد ساختمانی: اداری
- طبقات: 7 طبقه، با زیر زمین
- مساحت ساختمان: 15, 250.07 mP2
- بخش دارای سیستم تهویه: 11,616.91 mP2
- نسبت پنجره به دیوار: % 48.4
- سیستم CAV + FCU :HVAC
بهره وری انرژی ساختمان را با افزایش نسبت تهویه و مطابق با متغیرهای سکونت در طبقه ی پنجم در ماه ژانویه بررسی کردیم. تهویه برای هر فرد بر هر واحد مساحت تهویه بررسی می شود. شکل 4 نشان دهنده ی مقایسه ی دو نوع تهویه می باشد. زمانی که نسبت تهویه از 0/7 تغییر هوا در هر ساعت تا 2/5 لیتر در هر ثانیه برای فرد تغییر کند، % 33/5 از انرژی در بخش های بالایی و تهویه کم می شود. نتایج را می توان به عنوان قانون استنباطی نشان داد.
