لینک دانلود رایگان فایل pdf  مقاله

خانه هوشمند و کنترل مصرف انرژی

در راستای مدیریت مصرف انرژی و استفاده بهینه از آن سیستم مدیریت هوشمند ساختمان BMS با به‌کارگیری آخرین فناوری‌ها درصدد است که شرایطی ایده آل را همراه با مصـرف انرژی به صورت بهینه در خانه هوشمند بوجود آورد. انقلاب منطق فازی در عرصه دیجیتال با ایجاد تحول عظیم موجب توانایی بیشتر برای طراحان و برنامه ‌نویسـان نرم‌افزار شده است. تا هرچه دقیق‌تر به تعریف فرآیندهای کنترلی و هوشمند سازی ساختمان‌ها اقدام نمایند.

امروزه در بسیاری از ساختمان‌های مدرن از‌ سیستم‌های پیچیده‌ای استفاده می‌کنند که اجزای آن‌ها به‌گونه‌ای بهبود و توسعه یافته‌اند که به مالکان‌ این اجازه را می‌دهند تا شرایط  مصرف انرژی را بهینه نمایند. هر کدام از سیستم‌های روشنایی، امنیتی، گرمایشی، تهویه مطبوع و … را به صورت جداگانه تعریف کنند؛ درحالی‌که برای کسب صرفه‌های اقتصادی حقیقی، می‌بایستی که این سیستم‌ها به‌صورت مجتمع و در یک روش ساختاری و پویا با هم متصل گردند. سیستم‌ مدیریت هوشمند ساختمان موجب تجمیع زیرسیستم‌های جداگانه ساختمان می شود و در نتیجه کاهش هزینه‌ مصرف انرژی و اثرات مخرب زیست‌محیطی را در پی دارد و از یک طرح شبکه برقی مقاوم حمایت می‌نماید؛ به عبارت دیگر؛ ساختمان‌های هوشمند، خدمات ساختمانی مفیدی نظیر روشنایی، راحتی پشتیبانی از سیستم های گرمایشی و سرمایشی، هوای تنفسی مطلوب، امنیت فیزیکی، خدمات بهداشتی مناسب و … را با کمترین هزینه و اثرات محیطی در طول چرخه زندگی ساختمان فراهم می‌کند.

مصرف انرژی و سیستم های مدیریت ساختمان

امروزه سیستم‌های مدیریت ساختمان با تجمیع تمامی منابع اطلاعاتی و تجهیزات آنالیز داده‌ای موجب ایجاد درک و بینش منحصربه‌فرد از نحوه ارائه خدمات ساختمانی به ساکنین خانه هوشمند می‌شوند؛ به‌طور مثال، این سیستم‌ها با مدیریت و مانیتورینگ سیستم‌های HVAC، ایرادات فنی و عملکردی آن‌ها را شناسایی و برطرف می‌سازند. سیستم‌های مدیریت هوشمند ساختمان فراتر از تجهیزات صِرف می‌باشند و از داده‌های تمام سیستم‌ها مانند HVAC، روشنایی، کنتورهای هوشمند، گرمایشی و سرمایشی، تهویه مطبوع، امنیتی و … جهت بهینه‌سازی عملکرد کل ساختمان استفاده می‌ نمایند.

این ویژگی به ساختمان‌ها این اجازه را می‌دهد تا نسبت به شبکه هوشمند انرژی پاسخگو باشند و به ‌وسیله تعامل سازنده با اپراتورهای ساختمان موجب تقویت آن‌ها با سطوح بالاتری از اطلاعات وضعیتی و کارکردی می‌شوند. فناوری‌های هوشمند زمانی‌که با یکدیگر در ارتباط هستند، به صورت کارآمدتری فعالیت می نمایند؛ در واقع اطلاعات هنگامی معنادار هستند که جامع باشند، در غیر این صورت نمی‌توانند عملا مفید واقع شوند. به‌همین دلیل است که سیستمهای مدیریت هوشمند ساختمان، زیرسیستم‌های مختلف موجود در آن را به یکدیگر مرتبط نموده و در نهایت یک ساختمان هوشمند را ایجاد می‌کنند و از این طریق موجب بهبود آسایش و کارایی ساکنین آن و همچنین کاهش هزینه های مصرف انرژی می‌گردند.

این سیستم یکپارچه سازی، ضمن نظارت بر بخش‌های مختلف ساختمان و ایجاد شرایط محیطی مناسب با ارائه خدمـات به صورت هم‌زمان‌، سبب بهینه‌سازی مصرف انرژی، ارتقای سطح کارایی و بهره‌وری دستگاه‌ها، ارزش ‌افزوده و امکانات موجود در ساختمان می گردد. بدیهی است با این کار سرمایه اولیه‌ای که صرف اجرای سیسـتم هوشمند شده است از راه صـرفه‌جویی‌های حاصـل از آن جبران می‌گردد. در این سیستم، انرژی به‌درستی مصـرف شده و ضمن محـافظت از انرژی تولید شده، راه‌های صـرفه جویی و بهره‌وری نیز نشان داده می‌شود.

نقش اتوماسیون ساختمان در مصرف انرژی

اتوماسیون ساختمان،شبکه ای برنامه‌ریزی شده، کامپیوتری و هوشمند از تجهیزات الکترونیکی است که سیستم‌های خدمات‌رسانی در یک ساختمان را مانیتورینگ و کنترل می‌نماید. هدف استفاده از سیستم اتوماسیون ساختمان، ایجاد یک مرکز هوشمند و کارآمد می باشد که موجب کاهش هزینه مصرف انرژی و نگهداری می‌گردد.

مصرف انرژی در خانه هوشمند

اکثر سیستم‌های اتوماسیون ساختمان شامل یک باس اولیه primary و ثانویه secondary هستند که دربردارنده کنترل‌گرهای منطقی برنامه‌پذیر،ورودی‌ها،خروجی‌ها و همچنین یک واسط ارتباطی اپراتور (که با عنوان رابط انسان نیز شناخته می‌شود) می‌باشند. برای ساختمان‌هایی با ابعاد وسیع، فرآیند اتوماسیون می‌تواند جنبه‌های بسیاری از عملکرد ساختمان را در برداشته باشد که ازجمله آن‌ها می‌توان به این موارد اشاره نمود:

  •  HVAC (تهویه مطبوع، گرمایش و سرمایش)
  •  روشنایی اتوماتیک
  • سیستم های امنیتی مانند اطفاء حریق و اعلام سرقت
  • کنترل بالابرها و آسانسورها
  •  مدیریت مصرف انرژی
  • ارتباطات از راه دور به واسطه اپلیکیشن
  •  مانیتورینگ ساختمان هوشمند

مصرف انرژی در ساختمان‌های مسکونی اتوماسیون شده

امروزه در ساختمان‌های مسکونی مدرن نقش اتوماسیون بسیار پررنگ است. یکی از بارزترین این نقش ها، استفاده از طرح‌های کنترلی در سیستمHVAC برای تنظیم بهینه، مصرف انرژی است. امروزه،تاسیسات مدرن دارای کنترل‌کننده‌های سیستم های اعلام حریق و تنظیم کننده های دمای اتاق (ترموستات) می‌باشند. این ترموستات‌ها معمولا دارای یک برنامه سوییچ تایمر داخلی برای کاهش خودکار دمای اتاق در هنگام ِشب نیز هستند.

کنترل روشنایی هوشمند مثال دیگری از اتوماسیون در ساختمان‌های مسکونی محسوب می گردد. سیستم روشنایی ساختمان اغلب به آشکارسازهای حرکتی متصل است و هنگام ورود افراد به فضای مورد نظر، به صورت خودکار روشن می‌ شود؛ این ویژگی همراه با یک حس‌گر روشنایی اطمینان می‌دهد که چراغ‌ها تنها در زمان مورد نیاز، روشن ‌شوند. گرچه این مثال عملکرد ساده‌ای از اتوماسیون است اما تلفیقی از کنترل رویداد و اتصالات منطقی را نیز نشان می‌دهد.

از کاربردهای دیگر سیستم اتوماسیون، قابلیت روشن و خاموش کردن واحدهای روشنایی در یک خانه از یک نقطه مرکزی می‌باشد، این کاربرد به‌ویژه زمانی مفید است که یک سارق، شب هنگام در خانه حضور داشته باشد. برای ایجاد چنین ساختاری با یک تأسیسات برقی مرسوم،به سیم‌کشی نیاز است. چنین لامپ‌هایی هر کدام به سیم‌های مخصوص خود نیاز دارند که مستقیماً به یک کلید متصل می‌شوند. با اتصال تمامی کلیدها به یک سیستم باس، که از طریق آن با لامپ‌ها ارتباط برقرار می‌کند، نیازی به سیم‌کشی اضافی نیست و کار اجرایی با فشار دادن این کلید به‌راحتی انجام می‌گیرد؛ درواقع در اینجا امنیت ساختمان نیز تأمین می‌شود.

مصرف انرژی در خانه هوشمند

در مجموع، محورهای اصلی که سیستم اتوماسیون در ساختمان‌های مسکونی روی آن موضوعات تمرکز می کند:

  • کاهش مصرف انرژی و به ‌صرفه بودن
  • راحتی و آسانی کار
  • سیستم امنیتی

نتیجه‌گیری

توسعه و گسترش سیستم‌های اتوماسیون ساختمان BASsتحت تأثیر عوامل متعددی نظیر فاکتورهای تکنیکی، مدیریتی، انسانی، اجتماعی و اقتصادی می‌باشد؛ در واقع در دو دهه گذشته، روند توسعه فناوری‌های اتوماسیون هوشمند ساختمان به‌طور عمده از پیشرفت فناوری اطلاعات)IT( و شبکه‌های ارتباطاتی به‌دست‌آمده است.

سیستم‌های مدیریت هوشمند ساختمان فراتر از تجهیزات صِرف می‌باشند و از داده‌های تمام سیستم‌ها مانند HVAC، روشنایی، کنتورهای هوشمند، گرمایشی و سرمایشی، تهویه مطبوع، امنیتی و … به‌منظور بهینه‌سازی عملکرد کل ساختمان استفاده می‌کنند. این ویژگی به ساختمان‌ها این اجازه را می‌دهد تا به شبکه هوشمند مصرف انرژی پاسخگو باشند و تعامل سازنده آنها با اپراتورهای ساختمان موجب تقویت سیستم با سطوح بالاتری از اطلاعات وضعیتی و کارکردی می‌شود.

سیستم‌های مدرن BAS با تجمیع و اجرای قابلیت‌های فیلد باس، کنترل مبتنی بر وب و فناوری‌های بی‌سیم و سیار می‌توانند موجب بهبود عملکرد ساختمان و صرفه جویی اقتصادی گردند. از طریق توسعه پروتکل‌های باز ارتباطی و ایجاد ارتباط مؤثر بین خدمات زیرسیستم‌ها، می‌توان یک شبکه تأسیساتی مجتمع به وجود آورد که قابلیت به اشتراک‌گذاری اطلاعات و منابع را فراهم می‌سازد و در نتیجه بهینه‌سازی سیستم کلی ساختمان را سبب می شود. به‌منظور مدیریت هوشمند امکانات و بهبود عملکرد ساختمان بایستی که توسعه و اجرای سیستم‌های BAS در یک روش کارآمد و با در نظر گرفتن فناوری‌های مناسب و الزامات واقعی پروژه صورت پذیرد؛ همچنین تعیین مشخصات کلیدی سیستم و آموزش صحیح برای تجمیع دانش‌ها و پروتکل‌های مختلف در عمل مهم می‌باشند.