بخشی از مقاله
هوشمندسازي موتورخانه گامی موثر در بهینه سازي مصرف انرژي
چکیده-مدیریت انرژي عامل تامین، مصرف بهینه و حفظ انرژي بوده و عبارت است از مجموعه اقداماتی که براي کاربرد موثر منابع انرژي موجود انجام پذیرفته. یکی از این اقدامات استفاده از سیستم کنترل هوشمند موتورخانه است. استفاده از سیستم کنترل هوشمند موتورخانه که در این سیستم ، نصب یک حسگر در بخش موتورخانه دماي آب گرم خروجی از دیگ آب گرم با دماي محیط خارج ساختمان متناسب شده که در این حالت میزان زیادي ازهدررفتن انرژي جلوگیري می شود. از مزایاي دیگر این سیستم تثبیت محدوده ي آسایش حرارتی با تغییرات دماي محیط خارج ساختمان ، تعیین و کنترل دماي آب گرم مصرفی در زمان هاي مختلف شبانه روز و همچنین غیر فعال نمودن تاسیسات حرارتی ساختمان مطابق برنامه ریزي کاري آن ساختمان می باشد. این سیستم حتی می تواند براي افرادي که در مکان نیز حضور ندارند مورد استفاده قرار گیرد زیرا اشحاص می توانند قبل از حضور در مکان سیستم گرمایش را روشن نموده تا هنگام ورود با دماي مطلوب رو به رو شوند. برنامه ریزي سیستم گرمایش براي روشن یا خاموش شدن در ساعات معینی از روز و کنترل دماي آب به کمک این سیستم امکان پذیر است. در این نوشتاربا استفاده از منابع مکتوب و روش توصیفی پیمایشی سعی شده ضمن پرداختن به مزایاي استفاده از سیستم کنترل هوشمند موتورخانه و توصیه به استفاده از این سیستم در کشور ایران که با مصرف بی رویه ي انرژي در حال تبدیل شدن از کشور صادر کننده به وارد کننده سوخت و انرژي است از اتمام این منابع مهم در این منطقه با ارزش جلوگیري شود.
کلید واژه- انرژي، صرفه جویی، کنترل، موتورخانه، هوشمند
-1مقدمه
با توجه به افزایش مصرف انرژي در ایران و محدودیت منابع طبیعی به منظور حفاظت از محیط زیست، باید تا حد امکان از هدر رفتن و تلف شدن انرژي جلوگیري کرد. بنابراین براي استفاده ي بهینه از منابع طبیعی کشور، باید ضمن شناخت راهکارهاي مناسب، اقداماتی نیز براي کاهش مصرف انرژي انجام داد. ایران بیشترین افزایش شدت مصرف انرژي را در بین کشورهاي جهان داشته و ادامه ي این روند طی سال هاي آینده می تواند براي اقتصاد کشور بحران آفرین بوده و ایران را از یک کشور صادرکننده به یک کشور وارد کننده سوخت تبدیل کند.[1]
نگاهی به معضلات گذشته نشان می دهد که بخش خانگی و تجاري یکی از عمده ترین بخش هاي مصرف کننده ي انرژي است.با به کارگیري ابزارهاي مختلف معماري هوشمند در ساختمان کمک به کاهش مصرف انرژي و هزینه هاي آن می شود، حتی بدون کاهش شرایط انسانی می توان راه هاي مختلفی براي بهینه سازي مصرف انرژي در ساختمان به وجود آورد که یکی از این اجزا کنترل هوشمند موتورخانه است.
-2 ضرورت بهینه سازي مصرف انرژي با رویکرد مدیریت هوشمند ساختمان
منظور از بهینه سازي مصرف انرژي انتخاب الگوها و اتخاذ و به کارگیري روش ها و سیاست هایی در مصرف درست انرژي است که از نقطه نظر اقتصاد ملی مطلوب باشد و استمرار وجود و دوام انرژي و ادامه ي حرکت و حیات را تضمین کند. [2]
در سال هاي اخیر به دلیل حذف تدریجی یارانه ها و افزایش قیمت تدریجی قیمت انرژي مبحث صرفه جویی در کشور بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته.مصرف انرژي بخش هاي خانگی و تجاري با رشد 7,5 درصدي در دهه ي گذشته و 39درصد از کل انرژي مصرفی را در کشور به خود اختصاص داده.[3]
سرانه ي مصرف انرژي در کشور ما سالیانه 4,5درصد در حال افزایش است. این درحالی است که بنابر چشم انداز 20ساله تا سال1404 باید به سالیانه 10درصد کاهش مصرف انرژي نائل آئیم.
سامانه ي مدیریت هوشمند ساختمان با 3هدف:
(1کاهش مصرف انرژي و رسیدن به محیط زیست سالم تر
(2 افزایش حفاظت و ایمنی تجهیزات و ساکنین ساختمان ها
(3 هوشمند سازي تجهیزات در راستاي نیل به شهرهاي دیجیتال طراحی و ساخته شده است.[4]
روش هاي بهینه سازي مختلفی شامل استفاده از شیشه هاي دوجداره با قاب آلومینیوم،شیشه هاي دوجداره با قاب pvc، عایق حرارتی (پشم شیشه، پشم سنگ، پشم سرباره ) براي عایق کاري لوله هاي آب گرم ساختمان، سامانه ي کنترل هوشمند موتورخانه شیر ترموستاتیک، رادیاتور و... وجود دارد.[5]
برنامه ریزي و کنترل یک پارچه ي تاسیسات ساختمان یکی از روش هاي بهینه سازي مصرف انرژي در ساختمان است که اصطلاحا به آن مدیریت ساختمان هوشمند (BMS) اطلاق می شود. در این راستا سیستم مدیریت هوشمند ساختمان در پی ایجاد فن آوري نوین ساختمانی براي کاهش مصرف انرژي در ساختمان است تا شرایطی ایده آل همراه با مصرف بهینه انرژي در ساختمان را پدید آورد.[6]
سیستم مدیریت هوشمند ساختمان شامل:
(HAVC)سرمایش و گرمایش
(lighting ) روشنایی
(Access ) کنترل تردد امنیت
(FAS )سیستم اطفاي حریق
کنترل مطبوع به چند قسمت تقسیم می شود:
(1براي تنظیم هواي محیط
(2 براي تنظیم رطوبت هوا
(3 تشخیص درصد گازهاي موجود در محیط خانه
گرمایش و سرمایش در یک ساختمان هوشمند بستگی به تعداد افراد خانه و بستگی به فصل ها، روز یا شب بودن و بستگی به تنظیمات از پیش تعیین شده دارد.
این بخش شامل کنترل هوشمند شوفاژخانه و میزان سرما و گرماي آب مصرفی و میزان سرما و گرماي آب مصرفی و میزان تنظیم ترموستات کولر بر اساس سرماي مورد نیاز و تنظیم گرماي منزل بر اساس گرماي ایجاد شده توسط شوفاژخانه است.7]،[2
-3 مدیریت انرژي گرمایش فضا، جنبه هاي اصلی زیر را شامل می شود:
‐1بهره برداري از تاسیسات با بازده بهینه
‐2تامین کنترل محلی و مرکزي به منظور جلوگیري از گرمایش بیش از حد فضا
‐3اطمینان از اینکه گرمایش تنها در زمان و مکان مورد نیاز توزیع می شود.
‐4اطمینان از اینکه سیستم لوله کشی به منظور جلوگیري از تلفات عایق کاري شده است.[8]
-4 معنا و مفهوم معماري هوشمند
به طور عام (هوش) به ظرفیت ذهن موجود زنده نسبت به درك و فهم محیط اطرافش گفته می شود. در رابطه با مصالح ، ساختارها و وسایل ، ویژگی هوشمند، باهوش، حساس و سازگار، به ساز و کارهایی گفته می شود که شامل حسگرها و محرك هایی هستند که توانایی سازگاري با تحریکات خارجی و تحریکات محیط را دارند. ایجاد سامانه هاي (هوشمند) در سازو کارهاي غیر جاندار، منجر به پیشرفت دانشی به نام(هوش مصنوعی) شده. با استفاده از هوش مصنوعی براي اشیاي بی جان ظرفیتی به واسطه ي تقلید از فرآیند تفکر موجودات زنده در نظر گرفته می شود که عملکردي مشابه رفتارهاي آگاهانه ي موجودات زنده باشند.
حسگرهاي نصب شده در قالب هر توده ي بی جان مانند ساختمان درواقع عملکردي مانند رشته هاي عصبی دارند که در سراسر بدن هر موجود زنده پراکنده هستند تا با دریافت پیام ها از محیط و ارسال آن به مغز، مناسب ترین واکنش را به محیط ارسال کنند.بنابراین معماري هوشمند به معماري گفته می شود که شامل این موارد باشد:
(1 پویایی و فعال بودن
(2 واکنش پذیري و پاسخده بودن
(3انعکاس پذیري و سازگاري با محیط در نتیجه می توان هوشمندي در ساختمان را به نوع خاصی از آگاهی این توده ي بی جان نسبت داد.
بنابراین ساختمانی هوشمند است که این ویژگی ها را داشته باشد:
-1نسبت به آنچه در درون و محیط بلافصل بیرون خود اتفاق می افتد آگاه باشد( میزان گرما و سرماي محیط براي کنترل هوشمند موتورخانه ) -2براي انتخاب کاراترین روش به منظور ایجاد محیطی راحت و مناسب براي ساکنانش تصمیم بگیرد. (کنترل میزان گرماي محیط)
-3در کوتاه ترین زمان به تقاضاي ساکنانش پاسخ دهد.( گرماي محیط را در کوتاه ترین زمان تامین کند) ]٩[
-5 بررسی عملکرد موتورخانه ي هوشمند در ساختمان
در حال حاضر جهت تنظیم دماي آب مورد نیاز گرمایش مصرفی ساختمان در موتورخانه از ترموستات هاي معمولی استفاده می شود که قابلیت تنظیم توسط متصدي موتورخانه بر روي دماي دلخواه را دارند و بر اساس نقطه ي تنظیم شده در هنگام
خاموش بودن آن نسبت به راه اندازي کردن مشعل اقدام می کنند. از معایب اصلی این ترموستات ها عدم واکنش در اثر تغییرات هواي بیرون و همچنین وضعیت عملکردي در ساعات مختلف شبانه روز می باشد. در صورت افزایش دماي هواي محیط که مسلما گرماي مورد نیاز ساختمان کاهش می یابد، موتورخانه با دماي بالا همچنان به کار خود ادامه می دهد و در نتیجه گرماي بیش از حد وارد ساختمان می شود که عملا بدون استفاده به هدر می رود. همچنین در ساختمان هاي اداري در هنگام شب نیز که کسی در ساختمان مشغول به کار نیست موتورخانه به فعالیت خود و تولید گرما ادامه می دهد. جهت رفع این مشکل ، استفاده از سیستم هاي کنترل هوشمند موتورخانه با قابلیت برنامه ریزي ساعتی و هفتگی و همچنین مجهز به حسگر دماي محیط براي صرفه جویی در مصرف انرژي توصیه می شود.
این سیستم که داراي چند حسگر در محیط خارج، لوله ي خارجی آب، ازمشعل ها و دیگ ها می باشد، با اندازه گیري دماي محیط آب گرم مورد نیاز ساختمان را(با خاموش یا روشن کردن مشعل ها) طوري تنظیم می کند که آب گرم مورد نیاز ساختمان تامین شود.
در حقیقت با این روش انرژس گرمایی متناسب با نیاز ساختمان تولید می شود و از تولید گرماي اضافی جلوگیري می گردد. از مزایاي دیگر این سیستم کنترل هوشمند موتورخانه قابلیت برنامه ریزي آن ها می باشد و می توان از این طریق برنامه ي کاري ساختمان را مشخص کرد.در این صورت موتورخانه فقط در مواردي که افراد در ساختمان حضور دارند و یا مواردي که نیاز است، راه اندازي می شود. در این صورت در روزها و در زمان هایی که ساختمان(اداري و تجاري) خالی از سکنه است، موتورخانه خاموش بوده و صرفه جویی قابل ملاحظه اي در مصرف سوخت و هزینه هاي مربوطه ایجاد می شود.
-6 مشخصات تجهیزات
داراي 3سنسور جهت اندازه گیري دماي آب گرم چرخشی، آب گرم مصرفی و دماي هواي محیط خارج و ترجیحا یک سنسور جهت اندازه گیري آب گرم برگشتی می باشد.سنسورها داراي خروجی دیجیتال و همچنین استاندارد CE می باشد.
-7 بررسی ویژگی هاي کنترل هوشمند موتورخانه
ویژگی هاي منحصر به فرد استفاده از سیستم هاي کنترل هوشمند موتورخانه در مقایسه با سایر روش هاي بهینه ساز مصرف انرژي عبارتند از:
1-7 مستقل بودن عملکرد سیستم از مساحت زیربناي ساختمان
با افزایش مساحت زیربناي ساختمان، مصرف سوخت و انرژي آن نیز به نسبت ساختمان هاي کوچکترافزایش می یابد و موجب می شود تا اجراي روش هاي بهینه سازي مصرف انرژي در ساختمان هاي بزرگتر، پرهزینه تر شود. سیستم کنترل هوشمند موتورخانه داراي ویژگی منحصر به فرد و متمایز مستقل بودن عملکرد از مساحت بناي ساختمان می باشد. به عبارت دیگر در موتورخانه ي هر ساختمان، صرف نظر از مساحت آن، تنها با نصب یک دستگاه با هزینه اي ثابت و حداقل،موتورخانه هوشمند می گردد. دلیل این ویژگی منحصر به فرد در تعداد مشعل ها و دیگ هاي هر موتورخانه است. تعداد ظرفیت حرارتی مشعل ها و دیگ هاي تاسیسات حرارتی هر ساختمان (مصرف کنندگان سوخت) با مساحت آن نسبت مستقیم دارد و همواره تعداد مشعل ها و ترکیب ظرفیت حرارتی آن ها به نحوي است که علاوه بر تامین بار حرارتی مورد نیاز ساختمان موجب افزایش هزینه هاي اجباري نگردد. سیستم کنترل هوشمند موتورخانه با قابلیت کنترل تا 3 مشعل داراي ویژگی منحصر به فرد مستقل بودن عملکرد از مساحت زیربناي ساختمان می گردد.
2 - 7پیک زدایی مصرف سوخت در اوج سرما
پیک زدایی مصرف در اوج سرما، از مصرف گاز سالانه تاسیسات حرارتی هر ساختمان در حدود 20 درصد آن مربوط به فصل گرما (متوسط7ماه سال) و در حدود 80درصد آن مربوط به فصل سرما (متوسط5ماه یا 150روزدر سال می باشد.)
