هوشمند سازی ساختمان از طریق کنترلرهای تهویه مطبوع

در جهت کاهش هزینه های صنعت ساختمان واستفاده بهینه از تکنولوژی و بکارگیری فناوری ارتباطات و رایانه عملکرد سیستمهای مدیریت و اتوماسیون ساختمان چشمگیرتر می گردند که در مجموع صرفه جویی انرژی را در بر خواهد داشت بطوریکه صرفه جویی های ناشی ازبکارگیری این سیستمها در مدت زمان کوتاهی موجب جبران هزینه های مربوطه می شود.

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 .یک سـاخـتمان هـوشمنـد بـنـا بـه تـعریـف انـستیتو ساختمانهای هوشمند بنایی است که با استفادة بهینه از چند عنصر پایة : سازه و سیستم و خدمات و مدیریت و روابط درونی آنها ، محیطی مناسب و دارای صرفة اقتصادی ایجاد نماید . در ساختمان 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 هزینه ی 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. در یک ساختمان هوشمند با امکانات نرم افزاری بوجود آمده میتوان نمودارهای مختلفی را برحسب زمان دراختیار داشت و از آنها در جهت بهبود کیفی شرایط زیستی و حداکثر استفاده از هوای طبیعی را برای ساکنین بوجود آورد. در زمان کارکرد سیستم هوشمند ساکنان در جهت صرفه جویی مصرف انرژی حق باز کردن پنجره ها را نخواهند داشت و درساختمانهای اداری قبل از اتمام ساعت کار این سیستم بصورت اتوماتیک و متناوب شروع به خاموش کردن سیستمهای تهویه مطبوع می کند . در یک ساختمان هوشمند با امکانات بوجود آمده می توان در هر زمان میزان مصرف انرژی بر پایه مصرف انرژی سوخت و برق را بدست آورد و از آن در جهت کاهش مصرف انرژی و بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان ( مبحث نوزدهم – مقررات ملی ساختمان ) بهره برد .

بیشترین مصرف انرژی در ساختمان توسط سیستم روشنایی بوجود می آید که با هوشمندسازی این سیستم می توان ازاتلاف انرژی تا حد زیادی جلوگیری کرد که این عمل با ترکیب روشنایی روز و روشنایی مصنوعی به بهترین نحو و خاموش کردن چراغها در زمان بدون مصرف بوجود می آید . سیستمهای مدرن مدیریت ساختمان امروزه برپایه وب – web base – نگاشته می شوندکه بزرگترین حسن آن در بکارگیری امتیازات شبکه جهانی اینترنت و کنترل ساختمان از راه دور توسط سیستمهای ارتباطی متداول در دنیا است به اینصورت که با راه اندازی سایت ساختمان موردنظر و با وارد کردن شناسه کاربری و رمز عبور میتوان ازهر مکانی بر ساختمان احاطه داشت . در اینگونه ساختمانها میتوان با نصب تابلوهای نمایشگر الکترونیکی در مکانهای خاص ساختمان و نمایش دادن اطلاعات مختلف از سیستمهای کنترلی ساختمان ، زندگی را برای ساکنین لذت بخش کرد .
در ساختمانهای مسکونی با متراژ زیر پنج هزار مترمربع میتوان از سیستمهای اتوماسیون خانگی استفاده کرد که شامل اجزاء متنوعی است :

Motion Detection : از لحاظ امنیت و کنترل روشنایی کاربرد دارد

Pool&Spa : کنترل فیلترها و دما وتاثیراشعه نور خورشید بر استخر

Vehicle Detection : در هنگام ورود وسیله نقلیه چراغها را روشن و تصویر دوربین پارکینک را بر روی تلویزیون سویچ می کند

Lighting : کنترل روشنایی بر اساس نیاز و برنامه زمان بندی شده

Irrigation : سیستم کنترل اتوماتیک آبیاری

Security : کنترل هوشمند امنیتی

Trend Temprature :نمایشگرهای دما و رطوبت هوای بیرون و داخل ساختمان

Multi Room Audio : سیستمهای صوتی هوشمند

Heating&Cooling : سیستم کنترل هوشمند سرمایش و گرمایش

Telephone&Internet : سیستم تلفن سانترال و شبکه داخلی

و…

HVAC :

در تعریف تهویه مطبوع بر اسا س I.B.S در استانداردهای جهانی آمده است :

نوعی از مکیدن و یا دمیدن هوا از طریق طبیعی و یا مکانیکی به هر فضا یا از هرفضا برای کنترل برودت و حرارت ساختمان با تنظیم هوشمند دما , رطوبت , همراه با حذف آلاینده های مختلف برای تامین آسایش حرارتی .در این سیستم که مبتنی بر بهینه سازی مصرف انرژی و کنترل صحیح تجهیزات مولد انرژی می باشد محل کنترل در سطوح مختلف ساختار برودتی و رطوبتی سیستم اعمال می شود .
سالهاست که چیلرها، بویلرها، هواسازها، فن کوئلها و دیگر تجهیزات مکانیکی یک ساختمان امکان کنترل را دارا می باشند که این کنترل بصورت کاملاً بسته و محلی صورت می گیرد . برای مثال در صورتی که فشار بخار داخل بویلر از حد استاندارد بالاتر رود بطور خودکار مشعل خاموش شده و یا شیر اطمینان عمل می کند .در چنین سیستمی تمامی کنترلها و عملکردهای تجهیزات بصورت دستی صورت می گیرد مثلاً در ابتدای فصل این مدیر واحد تاسیسات است که تصمیم می گیرد چند درصد از سیستم فعال شده و چه تعداد از پمپها در مدار قرار گیرند و یا اینکه توالی فعالیت پمپها طوری انجام گیرد که استهلاک بصورت متناسب انجام شود.
ولی در سیستم مدرن و نوین، طی پیاده سازی یک شبکه عصبی و کنترلی، اطلاعات مربوط به کلیه تجهیزات اعم از فشار مایع، فشارگاز، دما، رطوبت، فرمان حرکت و غیره در یک کنترلر مرکزی وارد شده و سپس با نرم افزاری که در آن کلیه ساختمان و تجهیزات مکانیکی آن بصورتگرافیکی شبیه سازی شده است عمل برنامه ریزی صورت می گیرد. بهترین نرم افزار و سخت افزار کنترل HVAC در ساختمان از شرکت DELTA CONTROLS و AUTOMATED LOGIC می باشد که نرم افزارهای ORCA WEB و WEBCONTROL از این شرکتها در نوع خود بی نظیر است.

طراحی سیستم (BMS) : (Building Management System )

برای شروع پروژه لازم است تا با مطالعه دقیق نقشه ها و داده های موجود , بهترین طراحی بر اساس نیاز ساختمان و کارفرما انجام گیرد. این طراحی باید توسط یک تیم طراح ماهر و کار آزموده که اشراف کامل بر سیستمهای مکانیکال و الکتریکال ساختمان دارد انجام شود تا بتواند بهترین نقاط کنترلی را بدست آورد و آنها را بصورت یک Datasheet کامل کنترلی درآورد.در این datasheet نقاط کنترلی , بصورت ورودی و خروجی دیجیتال و آنالوگ (DO,DI,AO,AI) مشخص می شود. بعد از این مرحله نوبت به طراحی نقشه های فاز یک میشود که بعد از بازبینی نقشه های مکانیکال و الکتریکال نقشه های اجرایی تهیه می گردد.
در یک ساختمان لازم است تا نقاطی به عنوان مرکز کنترل در بعضی نقاط مشخص شود (Control Panel) درون این محلها کنترلرها قرار می گیرند و توسط کابلهای UTP به هم و سنسورها و تابلوهای فرمان متصل می گردند تا بتوانند کار کنترل را انجام دهند.

زیر سیستمهای( HVAC) (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) :

هواساز AHU (Air Handling Unit) :

هر هواساز یک منطقه از ساختمان را تحت پوشش خود دارد و یکی از وظایف آن پیش سرمایی و یا پیش گرمایش هوای تزریقی به مناطق مختلف فضاههایی است که این مناطق از سیستم فن کویل استفاده می کنند و بعضی از مناطق بصورت مستقیم از هوای هواساز تغذیه می شوندو وظیفه دیگر آن تامین هوای تازه برای فضاهای داخلی ساختمان است که این مهم در قسمت Mixerهواساز میسر است که در این قسمت هماهنگی دمپرهای ورودی هوای تازه و هوای برگشته را می طلبد.که در این رابطه سیستم BMS با جمع آوری اطلاعات دمائی ،رطوبتی و مقدار CO2فضاها بهترین توازن را بین دمپرهای ورودی و خروجی بوجود می آورد که باعث استفاده بهینه از هوای برگشتی فضاها نیز می گردد.

فن تزریق هوا در هواساز ها :

درون هر هواساز فن تعبیه شده است که عمل دهش و یا مکش هوا را بعهدهدارد.در سیستم کنترل هوشمند هواساز ، کنترل عملکرد فن بسیار حیاتی است که می توان اطلاعات مورد نیاز را با استفاده از سنسورهای فشار هوا و نیز سیگنالهای الکتریکی تابلو های برق به سیستم BMS گزارش داد.
Ι – سنسورDifferential Pressure : جهت نشان دادن فعالیت فن به سیستم بصورت اندازه گیری اختلاف فشار ورودی و خروجی به فن می باشد .
П – تابلو برق
status – نشان دهنده وجود برق در دوسر ورودی برق فن
Trip-نشان دهنده جهش ناگهانی ولتاژ
Start/Stop – اعمال دستور خاموش و یا روشن شدن فن هواساز

نحوه کنترل دما در هواساز ها :

هواساز دارای یک مبدل حرارتی است که نقش انتقال حرارت از سیال مایع سرد و یا گرم به سیال گذرا (( هوا )) را بر عهده دارد که می توان بصورت مستقیم DX و یا غیر مستقیم باشد که در هر صورت می توان با تعبیه یک شیر سه راهه به همراه یک شیر برقی قابل کنترل توسط BMS به ذخیره انرژی و کارکرد بهینه دست پیدا کرد.باز و بسته شدن شیر عملگر (Actuator) بستگی به دمای منطقه های تحت پوشش هواساز دارد که توسط برنامه ریزی سیستم BMS اینکار صورت می گیرد

دمپرهای تزریق هوا :

در حالت کنترل سیستم به شیوه HVAC, VAV جهت کنترل دبی هوای تزریقی و دمای مطلوب محیط دمپرها نقش حیاتی دارند، این دمپرها کارایی گوناگونی دارند ، بعنوان مثال در زمان آتش سوزی کلیه دمپرها بسته می شوند تا اکسیژن به مناطق آتش سوزی نرسد . در زمان بسته بودن کلیه دمپرها ، جهت آسیب نرسیدن به موتور هواساز ، سیستم BMS موتور را خاموش می کند. در سیستم تهویه مطبوع توسط سیستم هواساز می توان بر روی zone های ورودی ((هوای تازه و هوای برگشتی )) وzone خروجی از هواساز، سنسور های رطوبت ،دماو حتی CO قرار داد تا بیوان از محیط های مختلف اطلاعات مفیدی جهت کنترل کیفی محیط بدست آورد.

سنسورهای ضد یخ زدگی Freezing Detector :

در شرایط سرد محیط، وجود سنسور یخ زدگی بر روی کویل ها ضروری است به این صورت که در هنگام پایین تر رفتن دما از نقطه مشخص سیستم BMS ، فرمانهای لازم را جهت جلوگیری از یخ زدگی کویل صادر می کند .

برج خنک کن : Cooling Tower

برج خنک کن وظیفه پایین آوردن دمای آب خروجی کندانسور دستگاههای چیلر را بر عهده دارد.در سیستم BMS جهت کنترل بهینه برج خنک کن نقاط کنترلی متمرکز برکلکتورهایMakeup و قسمت Bypass دستگاه است و اطلاعات لازم را از سنسورهای دمایی بر روی کلکتورهای رفت و برگشت برج خنک کن و از اطلاعات باینری موجود در تابلو برق ( Trip- status) بهره می برد و می تواند در مواقع لزوم از قسمت start/stop تابلو برق بهره جسته و به فن های برج فرمان لازم را صادر کند. در این ساختمان از دو برج خنک کن بهره گرفته شده است در سیستم های جدید می توان از سیستم دور متغیر فن و یا پمپ استفاده کرد . با تغییر اول می توان انتقال حرارت را کنترل کرد و با تغییر دوم می توان دبی سیال را کنترل کرد .

تانک ومبدل حرارتی آب گرم مصرفی : D.H.W.G

در این دستگاه بخار یا آب جوش تولید شده در دیگها وارد کویل تانک ها شده و حرارت خود را به آب مصرفی می دهد و آن را گرم می کند .با داشتن دمای آب ورودی و خروجی به تانک آب گرم مصرفی (آب جوش و آب مصرفی ) می توان انتقال حرارت بوجود آمده را بدست آورد و از این اطلاعات در جهت کنترل هر چه بهتر دستگاه استفاده کرد .در حالت ایده آل، بر حسب نوع و کیفیت کویل استفاده شده، کیفیت انتقال حرارت تعیین می گردد ، اما با وجود سختی و رسوبات در داخل آب مصرفی ، به مرور زمان بر روی کویل ،یک لایه از رسوبات ایجاد میشود. که انتقال حرارت را با مشکل مواجه می سازد .
در سیستم BMS اگر انتقال حرارت صحیح دچار اختلال گردد با یک بوق هشدار دهنده (alarm) به فرد نگهدارنده دستگاه اعلام می گردد که D.H.W.G از لحاظ جرم گرفتگی کویل دچار اشکال گردیده است . همچنین با نصب یک ستسور فشار بر روی تانک می توان امنیت کاری دستگاه را افزایش داد .

سیستم کنترلی پمپها :
در ساختمان از پمپهای سیر کولاتور (و یا بوسترپمپها ) استفاده می شود که بطور معمول یکی از آنها در حالت رزرو قرار دارد ،مابقی با توان نامی مشغول بکار هستند که انرژی برق فراوانی را مصرف می کنند ، از این پمپها در جهت گردش آب درون سیستم های مختلف از قبیل هواساز ها، فن کویلها ، آب مصرفی و برج خنک کن و … استفاده می شود که این گردش سیال بدون در نظر گرفتن مصرف انرژی و را ندمان کاری است در صورتیکه در سیستمBMS این گردش سیال بصورت کنترل شده است و بر حسب نیاز ساختمان پمپهابصورت متوالی و چرخشی ، روشن و خاموش می گردند . در سیستم کنترل پمپها می توان از فرامین و اطلاعات زیادی همچون ((Start/stop-Trip-Status)) در جهت کنترل پمپها استفاده کرد که این اطلاعات در منطق کنترل بصورتهای مختلف قابل استفاده است و همچنین در قسمت ورودی و خروجی پمپها از سنسورهای فشار جهت کنترل کار پمپها از نظر سلامت بهره جست .

سیستم کنترل چیلرجذبی :

وظیفه آن تامین آب سرد جهت سرمایش ساختمان است . چیلر های بکار رفته دارای یک سیستم کنترلی کامل هستند .بنا به ماهیت سیستم BMS که یک سیستم مدیریت جامع است .دستگاههای چیلر بصورت کامل با مدارات کنترلی داخلی بکار خود ادامه می دهند ،تنها کاری که سیستم BMS انجام می دهد. این است که در یک مرحله کنترلی بالاتر کار کنترل را انجام می دهد تا در مواقع اضطراری فرمانهای لازم را صادر نماید که اینکار با اطلاعات جمع آوری شده توسط سنسورهای متعدد و اطلاعاتی که از تابلو برق گرفته می شود امکان پذیر است|.
نقاط حساس چیلر همچون خط chilled و condenser دارای سنسورهای حرارتی ورود و خروج سیال از چیلر است و همچنین دارای سنسور جریان سیال (F.Sw) در نقاط ورودی اپراتور و کندانسور است تا احتمال یخ زدگی و سلوشن شدن مایع مبرد را از بین ببرد و همچنین با کنترل دبی آب گرم ورودی از دیگ آب گرم به چیلر به همراه سنسورهای حرارتی در ورودی و خروجی آب گرم کار کنترل خط ژنراتور را انجام دهد .

سیستم کنترل بویلر :

بویلر ها دارای مدارات کامل کنترلی داخلی هستند که کنترل تمام سیستمهای داخلی بویلر را انجام می دهد.در سیستم کنترل بویلر توسط BMS با داشتن دمای ورودی و خروجی می تواند در یک مرحله بالاتر، بر کار بویلر نظارت داشته باشد و در زمان خطر ، فرامین لازم را صادر کند .

فن کویلها :

بر اساس نیاز پروژه و تعداد زیاد فن کویلها ، پیش بینی سیستم کنترلی خاص برای کاهش مصرف انرژی و کنترل بهینه دمای اتاقها وجود دارد .
تنظیم و دبی آب سرد و یا گرم مورد نیاز فن کویلها به کمک شیر سه راهی .که دستورباز یا بسته بودن را از کنترلر می گیرد انجام می پذیرد . اما با توجه به بهینه شدن پروژه ۲ گونه خاص طراحی در نظر گرفته شده است .

I – استفاده از شیر سه راهه و چهار شیر سوزنی :

این روش جهت فضاهای بسته ایست که تنها یک فن کویل در آنها فعال است.

II– استفاده از شیر سه راهه و دو شیر سوزنی :

در سیستم کنترل BMS می توان بر هماهنگی و کارایی دستگاههای مرتبط با سیستم گرمایش ساختمان همچون بویلرها و پمپهای مربوطه و فن کویلها و هوا ساز ها و در یک زمان واحد ، کار نظارت را انجام داده تا بهترین بازده را از سیستم بدست آوریم .
این روش جهت فضاهایی است که تعداد فن کویل بیش از یک دستگاه می باشد ، که در صورت نیاز به تعمیر دیگر فن کویل ها جبران بار حرارتی محیط را انجام می دهند.

با این برنامه ریزی امکان آن بوجود می آید که:
در مصرف انرژی تا ۳۰% صرفه جوئی شود،
هزینه های نگهداری تجهیزات مکانیکی ساختمان کاهش می یابد،
استهلاک دستگاهها تا حد بسیار زیادی کاهش یابد،
دمایی مطلوب بدون نیاز به کنترل لحظه ای و حتی مستقل از فصول در تمام طول سال ایجاد گردد،
امکان تعامل سیستم با دیگر زیرسیستم های ساختمان مانند کنترل روشنایی، اعلام حریق و غیره وجود داشته باشد، تمام تجهیزات از راه دور توسط شبکه جهانی اینترنت قابل کنترل باشند (Web base)،
خرابی تجهیزات مکانیک بلافاصله پس از وقوع و اعلام سریع آن توسط فکس، پست الکترونیکی(E-Mail)، آلارم، تلفن و دیگر روشهای ممکن جهت رفع سریع آن صورت پذیرد.

برگرفته از پرتال تخصصی تاسیسات مکانیکی

هوشمند سازی ساختمان از طریق کنترلرهای تهویه مطبوع

مطالب مشابه :

هوشمند سازی ساختمان از طریق کنترلرهای تهویه مطبوع

چاپ دومین کتاب سیستم های هوشمند

خانه هوشمند/ساختمان هوشمند

كنترل هوشمند ساختمان BMS

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان (BMS)

توزيع انرژی مصرفی در کشور

بهينه سازي مصرف انرژي الكتريكي

سیستم مدیریت ساختمان های هوشمند BMS

موتورخانه و سیستم های کنترل هوشمند

ازهوشمند سازی ساختمان چه میدانید؟