بخشی از مقاله
چکیده
جاي تردیدي نیست که یکی از مهمترین چالشها و موضوعات جنجال برانگیز قرن جاري مسئله انرژي است. از آنجایی که انرژي از مهمترین نیروي اساسی زندگی بشر میباشد و اتلاف آن باعث افزایش هزینهها و نابودي منابع طبیعی میگردد؛ سعی شده است تا با استفاده از روشهاي نوین و الکترونیکی باعث آسایش کاربران، پایین آوردن هزینهها و ذخیره انرژي در جهت بهینهسازي مصرف انرژي و جلوگیري از اتلاف آن پیش رویم.
در مقایسه با ساختمانهاي سنتی، مجتمعهاي هوشمند قادر بهکاهش قابل توجه مصرف انرژي، عملیات نگهداري و هزینههاي خدمات و از سوي دیگر ارائه امکانات ارتباطی، امنیتی و مدیریتی میباشند. مقاله حاضر به معرفی سیستم - BMS - کنترل ساختمان هوشمند و همچنین میزان تاثیر آن در مدیریت مصرف و بهینهسازي انرژي میپردازد.
مقدمه و طرح مسئله
با گذشت دورانی نه چندان طولانی از ظهور روشهاي کنترل بر تاسیسات و شرایط محیطی ساختمانها و اماکن، دورهاي دیگر در کنترل الکترونیکی و متمرکز مجتمع ها آغاز شد که در آن کنترلرهاي مبتنی بر اندازهگیري و فرمان جایگاه مطمئنی براي کنترل شرایط یک مجتمع ساختمانی را به دست آوردند. اما دیري نپایید که مفهوم ساختمان هوشمند با هدف تامین محیطی کارآ، هوشمند و پاسخگو براي ساکنین از یک سو و نیز بهینهسازي مصرف انرژي و کاهش هزینههاي تعمیر و نگهداري از سوي دیگر و با دیدگاه نظارت و مدیریت مبتنی بر بسترهاي فناوري اطلاعات و ارتباطات پا به عرصه وجود نهاد.
ساختمانها به عنوان یک سازه به محض اینکه توانایی کامپیوتر را در اختیار بگیرند، هوشمند خواهند شد. نخستین بناي هوشمند از تکنولوژي در جهت مهیا ساختن محیطی امن و راحت و انرژيزا استفاده شده است. ایده یک ساختمان هوشمند، ارتباط و پیوستگی میان دسترسی، نوردهی، امنیت، نظارت، مدیریت و ارتباط راه دور را پیش رو قرار میدهد. عامل یکپارچگی این توانایی را به سیستمها میدهد تا بتوانند اطلاعات را میان خود ردوبدل کنند. تبادل اطلاعات میان این سیستم ها باعث میشود که خروجی اطلاعات که همان نتیجه نهایی است، بدون ایجاد هر گونه اختلال انجام شود
در جهت کاهش هزینههاي صنعت ساختمان و استفاده بهینه از تکنولوژي و بکارگیري فناوري ارتباطات و رایانه عملکرد سیستمهاي مدیریت و اتوماسیون ساختمان چشمگیرتر میگردند که در مجموع صرفهجویی انرژي را در بر خواهد داشت. در واقع مزیت استفاده از سیستمهاي جدید کاهش مصرف قابلیت نصب ساده آنها بر روي شبکههاي کامپیوتري - pc - و کنترل سیستم بدون نیاز به کابل کشی پرهزینه و استفاده از تجهیزات گران قیمت میباشد.
با در نظر گرفتن میزان مصرف انرژي و با توجه به روشنایی روز و دماي بیرون سیستم قادر است یک روش مصرف ارزان قیمت را همراه با صرفهجویی در انرژي انتخاب نماید. در نتیجه پروسه مصرف تصاعدي انرژي و ایجاد هزینههاي بالا براي نگهداري ساختمان از بین میرود. به این ترتیب سیستمهاي مدیریت انرژي در ساختمان - EMS - تعریف میشوند. EMS ها با تنظیم عملکرد ساعتی و یا دورهاي تجهیزات از مصرف بیرویه آن جلوگیري مینمایند
از جمله اولین سیستمهاي مدیریت ساختمان - BMS - میباشد که با تنظیم عملکرد ساعتی و یا دورهاي تجهیزات از اتلاف انرژي جلوگیري مینماید. به این معنا که زمان و رنج خاموش و روشن شدن دستگاه را با توجه به دادههاي از پیش تعیین شدهاي براساس یک سیستم یکتا و به کمک ساعتهاي کنترلی، کنترل میکند. لذا کارایی ساختمان هوشمند تعیین و با توجه به شرایط به صورت خودکار تنظیم و مطابق با محیط و خواست کاربر خواهد شد.
ضرورت بهینه سازي مصرف انرژي
علاوه بر بار اقتصادي عوامل دیگري نیز وجود دارد که ضرورت بهینهسازي مصرف انرژي را میرساند. استفادة بیرویه از انرژي که باعث افزایش آلودگی محیط زیست میشود.
- بالا بودن رشد جمعیت و نیاز به تقاضاي بیشتر انرژي
- محدودیت منابع انرژي به دلیل تهدیدناپذیر بودن آن
- رشد بالاي مصرف انرژي به دلیل الگوي ناصحیح مصرف انرژي
- عدم وجود سیستم بازیافت انرژي
- وجود صنایع و کارخانهجات فرسوده
- متکی بودن اقتصاد ملی به درآمدهاي نفتی
- افزایش گازهاي گلخانهاي و بارانهاي اسیدي.
بکارگیري سیستمهاي هوشمند در ساختمانها، علاوه بر مزایاي بیشماري که دارد باعث مصرف بهینه انرژي در صورتهاي مختلف و در نتیجه کاهش شدید هزینههاي انرژي خواهد گردید.
ساختمان هوشمند ساختمانی است مرکب از سیستمهاي کنترلی مختلف که هر یک در انجام فعالیتهاي مرتبط هوشمندانه عمل کرده و در ارتباط و تعامل همیشگی با یکدیگرند. این ساختمان از یک زیرساخت ارتباطی قوي برخوردار است و میتواند نسبت به شرایط متغیر محیطی واکنش مناسب نشان دهد
مزایاي سیستم هوشمند
- آسایش: مهمترین عامل در بکارگیري سیستم هوشمند، ایجاد راحتی و آسایش براي ساکنین ساختمان است. در ساختمان هوشمند هر یک از ساکنین براساس سلیقه خود یا تعریف و بکارگیري کنترل دلخواه روشنایی، دما و دیگر سیستمها، محیط دلپذیري را براي خود ایجاد مینماید.
- بهینه سازي و کاهش مصرف انرژي: یکی از اهداف اصلی از بکارگیري سیستمهاي هوشمند بهینهسازي
مصرف انرژي است. با استفاده از این سیستم انرژي هموااره به طور معقول و منطقی مورد استفاده قرار میگیرد و به دلیل کنترل همه جانبه، تلفات آن به طور چشمگیري کاسته میشود. بررسیها نشان میدهد با بکارگیري یک منطق کنترلی صحیح تا میزان 40 درصد از انرژيهاي مصرفی در ساختمان هوشمند کاسته میشود با توجه به آنکه مصرف
انرژي کاملاً در کنترل قرار دارد، بهاي پرداختی تا حد قابل قبولی به میزانمفید مصرفی نزدیک است.
- انعطافپذیري: پیادهسازي یک استاندارد باز در ساختمان مثل EIB یا BACNET باعث انعطافپذیري سیستمهاي کنترلی ساختمان میشود و منطقهاي کنترلی بدون نیاز به تغییرات فیزیکی و سختافزاري در صورت نیاز قابل تغییرند.
- کنترل یکپارچه: سیستم هوشمند امکان کنترل یکپارچه کل ساختمان را میسر میسازد و سیستمهاي کنترلی در دورترین نقاط ساختمان هم به راحتی مونیتور و کنترل میشوند و نیازي به مراجعه به نقطه کنترلی نیست .[10]
سیستم مدیریت ساختمان
اولین سیستمهاي مدیریت ساختمان - 1BMS - در اوایل سال 1970 معرفی شدند. طرح اولیه هوشمندسازي از دانشگاه میشیگان ایالات متحده آمریکا شروع شد و در ساختمانهاي دانشگاه آریزونا در سال 1995 اجرا گشت. سیستمهاي مدیریت و اتوماسیون ساختمان علاوه بر کنترلی کردن تمام تجهیزات داخل یک خانه، سیستمهاي ایمنی و امنیتی کاملی را ایجاد میکند که در برابر سرقت، آتشسوزي، نشت گاز و ... میتوانند خانه را محافظت کنند
این سیستمها عبارتنداز: سیستم تهویه، سیستم ایمنی، سیستم اعلام و اطفاي حریق، سیستم مدیریت روشنایی و انرژي سیستمهاي کنرتل هوشمند داراي انعطاف بالایی خواهند بود که میتوان براحتی آنها را با نیازهاي مختلف منطبق نمود. همچنین در هنگام بهرهبرداري براحتی میتوان عملیات تغییر و بهینهسازي براي راهبري بهتر و کاهش هزینههاي انرژي و کاهش هزینههاي تعمیراتی را انجام داد.
در ساختمان هوشمند بسیاري از اعمالی که ساکنان از روي عادت و بصورت غیرارادي انجام میدهند توسطط سیستمهاي هوشمند انجام میگردد که باعث صرفهجویی در زمان و هزینه، نیروي انسانی میگردد. با بکارگیري انواع و اقسام سنسورهاي حسی در داخل و خارج ساختمان و با بکارگیري یک شبکه و سیستم واحد میتوان دائمی و بلادرنگ اطلاعات دما، فشار، رطوبت، دبی هوا، میزان اکسیژن و در اکسیدکربن را در اختیار داشت و از آنها در جهت رسیدن به شرایط ایدهآل استفاده کرد.
