اثرات مثبت استفاده از کنترل هوشمند در سیستم های تاسیساتی جهت صرفه جویی انرژی

ارسال به دوست

اثرات مثبت استفاده از کنترل هوشمند در سیستم های تاسیساتی جهت صرفه جویی انرژی

 

1- بهینه سازی زمان استفاده از تجهیزات 

با استفاده از این عملکرد می توان زمان روشن بودن تجهیزات سرمایش و گرمایش را به حداقل ممکن رساند، بدین ترتیب تا حد قابل توجهی در مصرف برق و سوخت صرفه جویی نمود. کنترلر با داشتن اطلاعات زیر از جمله :

·         زمان استفاده از محیط مورد نظر در طول هفته

·         مقدار درجه حرارت تنظیمی محیط

·         درجه حرارت درونی و بیرونی محیط

برای اینکار , زمان راه اندازی بهینه هواساز را در صبح هر روز محاسبه و بطور اتوماتیک هواساز را روشن می نماید. به عنوان مثال فرض کنید ساعت شروع به کار در یکی از دفاتر ساختمان اداری 8 صبح و ست پوینت دما نیز روی 25 درجه سانتیگراد تنظیم شده باشد. با توجه به اینکه کنترلر دائما دمای داخل را اندازه گیری و محاسبه می کند، به این نتیجه می رسد که هواساز دفتر مربوطه,  باید در ساعت 7:10 دقیقه صبح شروع به کار نموده تا بتواند در ساعت 8 صبح دما را به حد مطلوب برساند، بنابراین در مقایسه با سیستم های متداول سنتی که هواساز را بطور دائم روشن نگه می دارند و یا در ساعت 5 الی 6 صبح روشن می کنند، می توان به اهمیت این مسئله واقف شد.

 

2- چرخه کار

این قابلیت مشابه یک ترموستات عمل می کند و با استفاده از آن می توان در فواصل زمانی مشخص سیستمی را روشن و یا خاموش نمود. بدین ترتیب در زمانی که سیستم مربوطه خاموش است در مصرف انرژی صرفه جویی نمود. همانطور که می دانیم تمامی سیستم های حرارتی برودتی بر اساس حداکثر بار[1]  طراحی می شوند که بتوانند تحت هر شرایطی پاسخگو باشند ولی از آنجا که حداکثر بار در طول سال بسیار کم روی خواهد داد لذا این قبیل سیستم ها در مواقع عادی در حالت نامطلوب[2] بوده و باعث می شود, تلفات انرژی بیش از نیاز باشد، بنابراین با استفاده از چرخه کاری[3] می توان ظرفیت سیستم طراحی شده را به اندازه مورد نیاز تقلیل داد. به عنوان مثال می توان به مدرسه ای اشاره کرد که فقط در هر 2 ساعت به مدت 15 دقیقه فن تهویه سالن اصلی که در زنگ تفریح مورد استفاده شاگردان قرار می گیرد, روشن نمود و در بقیه مواقع خاموش باشد.

 

3- محدود کردن پیک تقاضا

با استفاده از این عملکرد، زمانی که مصرف انرژی الکتریکی بیش از حد مجاز تعیین شده باشد، سیستم تجهیزاتی را که روشن بودن آن ها در اولویت بالایی نمی باشد خاموش نموده  و زمانی که مصرف به کمتر از حد مجاز برسد مجددا اقدام به روشن نمودن آن ها می نماید. با این عمل در هزینه پرداختی برای مصارف الکتریکی می توان کاملا صرفه جویی نمود. مصرف برق بیشتر از حد مجاز در اکثر کشور ها دارای هزینه بالاتری می باشد. به عنوان مثال فرض کنید که تابلوی برقی برای سه عدد هواساز و تعدادی روشنایی و تجهیزات جانبی طراحی شده باشد و حد بالای مصرف را بروی 100 کیلو وات تنظیم کرده باشیم، حال فرض کنید سه عدد هواساز روشن بوده و مصرف آن ها در حدود 90 کیلو وات باشد، به تدریج لامپ ها و بقیه تجهیزات روشن می شوند بطوریکه مصرف برق به بیش از 100 کیلو وات می رسد، در این لحظه کنترلر اقدام به خاموش نمودن هواساز شماره 4 که از اهمیت کمتری بر خوردار است می کند و بدن ترتیب مصرف هیچگاه بالاتر از 100 کیلو وات نرفته و در مصرف غیر ضروری انرژی صرفه جویی انجام خواهد داد.

 

4-برنامه ریزی زمانی

توسط این عملکرد می توان تجهیزات را بر اساس برنامه زمانی در طول شبانه روز خاموش و روشن نمود، بطوریکه در ساعات غیر ضروری از روشن بودن آن جلوگیری شود.

 

5- برنامه ریزی تقویمی

بر اساس این عملکرد می توان کارکرد تجهیزات را بمدت یک سال در اختیار کنترلر قرار داد تا بر اساس تعریف کارفرما در روز های پنجشنبه، جمعه و یا سایر روز های هفته عملکرد های مخصوص بمنظور جلوگیری از اتلاف انرژی اجرا گردد.

 

6-برنامه ریزی روز های خاص و تعطیل

توسط این عملکرد می توان با مشخص نمودن تاریخ تعطیلات رسمی و غیر رسمی برای کنترلر، از عملکرد مخصوص این روز ها استفاده نمود.

 

7- زمانبندی موقت

اگر مثلا در مجموعه ای به دلیلی در روز های دوشنبه و سه شنبه بعد از ظهر قرار به تعمیر سرویس بهداشتی ممکن است باشد، دیگر نیازی به روشن بودن فن ها نیست پس می توان بطور موقت فقط برای هفته جاری این تغییر را در برنامه اعمال نمود و در آن ساعات فن ها را خاموش نمود.

 

8- کنترل تنظیمات در شب

در ساختمان های اداری در هنگام شب با کاهش و یا افزایش ست پوینت که بستگی به فصل دارد می توان مصرف انرژی را کاهش داد. در عین حال، این مسئله نیز مورد توجه است که در صبح فردا در سریع ترین زمان ممکن و کمترین مصرف انرژی بتوان دمای محیط را به ست پوینت مورد نیاز در روز رساند.

 

9- تغییر آنتالپی

با استفاده از اندازه گیری میزان آنتالپی درون و بیرون ساختمان و مقایسه آن ها با یکدیگر می توان از انرژی مجانی هوای خارج ساختمان با استفاده از دمپر های قابل کنترل استفاده بهینه نمود. عملکرد آن به دو بخش تقسیم می شود. در زمانی که هواساز در حالت ایجاد برودت برای ساختمان است، در هر ساعت از شبانه روز (مثلا صبح زود) چنانچه آنتالپی همای خارج، از هوای داخل ساختمان کمتر باشد، هواساز روشن شده و با باز نمودن 100 درصد دمپر، هوای تازه و تخلیه، به تهویه کلی ساختمان و خارج نمودن گرمای درون می پردازد. در فصولی که هواساز در حال گرمایش است دقیقا عکس این برنامه پیاده می شود و زمانی که آنتالپی هوای خارج از داخل بیشتر است به استفاده از گرمای مجانی هوای بیرون با حداکثر ظرفیت می پردازد.

 

10- کنترل سرعت فن ها

با کنترل سرعت فن ها می توان در مصرف انرژی الکتریکی صرفه جویی نمود. در مواقع غیر ضروری، کنترلر بر اساس برنامه طراحی شده، سرعت فن را کاهش داده و علاوه بر کاهش مصرف انرژی الکتریکی توسط موتور فن، می توان در مصرف سوخت نیز با کاهش بار کویل ها صرفه جویی نمود.

 

11- سلسله ای از چیلر ها و بویلر ها

با استفاده از این استراتژی می توان از بکار گیری تمامی چیلر ها و بویلر ها جلوگیری نموده و فقط بر اساس نیاز واقعی به برودت و یا گرمایش تعداد چیلر ها و بویلر های روشن را تنظیم نمود. برای حصول به این نتیجه روش های متعددی وجود دارد که در اینجا به ذکر نمونه هایی از آن می پردازیم:

اندازه گیری دمای آب برگشت: در این روش دمای آب برگشت به موتور خانه اندازه گیری می شود و کنترلر با مقایسه ست پوینت به تدریج تعداد چیلر ها و بویلر های در حال کار را افزایش و یا کاهش می دهد.

اندازه گیری انرژی: در این روش با اندازه گیری انرژی برودتی و گرمایی مصرفی ساختمان می توان تعداد چیلر ها و بویلر های مورد نیاز برای جبران این انرژی را تعیین نمود. این عملکرد با نصب یک کالری متر در لوله اصلی برگشت از ساختمان انجام می شود، این سنسور با اندازه گیری دبی و حرارت رفت و برگشت ساختمان مقدار انرژی مصرفی را اندازه گیری می نماید.

 اندازه گیری اختلاف فشار: در این روش فشار آب ورودی به ساختمان با آب خروجی از ساختمان اندازه گیری شده و بر اساس آن کنترلر به محاسبه بار مورد نیاز توسط هواساز ها می پردازد و اقدام به روشن و خاموش کردن چیلر ها و بویلر ها می نماید. قابل ذکر است که اختلاف فشار بین آب ورودی به ساختمان و آب خروجی از آن به سمت موتور خانه تابعی از درصد باز بودن شیر های کنترلی و در نتیجه میزان بار هواساز می باشد. پس از مشخص شدن بار ساختمان توسط یکی از سه روش نمونه فوق و تنظیم تعداد تجهیزاتی که باید روشن باشند، با استفاده از یک عدد شیر برگشت تعبیه شده، می توان دقیقا دبی آب مورد نیاز به ساختمان را به سمت آن هدایت نموده و دبی اضافی را از طریق این شیر به موتور خانه برگشت دهیم، بنابراین با استفاده از این روش ظرفیت پله ای چیلر ها و بویلر ها را که معادل تعداد چیلر ها و بویلر های روشن است به ظرفیت خطی و تدریجی تبدیل کرده و دقیقا به همان اندازه مورد نیاز از انرژی خروجی آن ها استفاده می کنیم. بدین ترتیب این روش در مقایسه با سایر روش های سنتی که چیلر ها و بویلر ها را دائما خاموش و یا دائما روشن نگه می دارند از مزیت صرفه جویی در انرژی برخوردار می باشد.

 

12- افزایش عمر مفید تجهیزات و کاهش نرخ خرابی آن ها

یکی از قابلیت های سیستم یک پارچه سازی سیستم های تاسیساتی جمع آوری اطلاعات دقیق از تمامی تجهیزات حرارتی و برودتی نظیر فن، پمپ، فیلتر، شیر های برقی، دمپر ها، چیلر، بویلر و غیره بروی کامپیوتر پست مرکزی می باشد که بتوان این اطلاعات را برای مدت طولانی ذخیره نمود. با دریافت سریع آلارم خرابی تجهیزات و رفع عیب آن ها می توان عمر مفید تجهیزات را افزایش داد و همچنین با آنالیز اطلاعات و تصمیم گیری به موقع و منطقی می توان نرخ خرابی را کاهش داد. مثلا اگر یک پمپ در 6 ماه گذشته 4 بار برای رفع نواقص فنی تعمیر شده است آیا تعویض پمپ منطقی تر است یا تعمیر مجدد آن؟

 

13- کاهش  هزینه های نگه داری و راهبری و کاهش پرسنل

نگهداری و راهبری تاسیسات تهویه مطبوع در ساختمان های عظیم نظیر برج های تجاری، اداری و بیمارستان ها با مشکلات فراوانی همراه می باشد. زمانیکه کنترل این تاسیسات با کنترلر های ساده انجام می شود و اندازه گیری های معمولی (اندازه گیر ها)  برای اندازه گیری پارامتر های مختلف نظیر درجه حرارت، فشار، رطوبت و غیره استفاده می شود، گروه راهبری مقادیر متغیر ها را از روی اندازه گیر ها وضعیت و سلامت تجهیزات را با حضور و مشاهده فیزیکی یاداشت می کنند و برنامه تعمیراتی و راهبری خود را تدوین می نمایند که این مستلزم صرف وقت و پرسنل می باشد. در صورتیکه در سیستم کنترل تاسیساتی، سنسور ها اندازه گیری پارامتر ها را به عهده دارند و انتقال اطلاعات آن ها به کامپیوتر مرکزی به آسانی و بصورت بلادرنگ انجام می گیرد و وضعیت سلامت  و یا خرابی تجهیزات نیز از طریق سنسور ها و یا چک کردن تابلوی برق تجهیزات به آسانی در کامپیوتر قابل دسترسی می باشد. گروه راهبری با استفاده از این اطلاعات متمرکز، برنامه راهبری خود را به نحو احسن تدوین نموده و بازدید های روزانه و هفتگی خود را بر اساس نیاز واقعی سیستم اجرا می نمایند. اگر شرکت نگهدارنده تجهیزات از گروه راهبری مجزا باشند، گروه نگهدارنده نیز می تواند این اطلاعات را حتی از طریق راه دور و از طریق خطوط مخابراتی، در دفتر شرکت خودشان دریافت نموده و برنامه نگهداری خود را تدوین نمایند. امروزه نرم افزار هایی موجود است که با دریافت اطلاعات از تاسیسات، نسبت به اولویت آلارم های دریافتی، بطور اتوماتیک برنامه راهبری و نگهداری را تدوین می نمایند.

 

14- بهبود شرایط راحتی در محیط کار در نتیجه بازده کاری پرسنل‌

یکی از محاسن سیستم های فنی و مدیریتی ساختمان افزایش راحتی ساکنین و در نتیجه بازده کاری آنهاست، که معمولا در هیچ گزارش اقتصادی برای محاسبه زمان برگشت سرمایه گذاری سیستم کنترل تاسیساتی ساختمان گنجانده نمی شود، ولی در ساختمان های اداری این مزیت از ارزش والائی برخوردار است. سیستم کنترل تاسیساتی با استفاده از کنترلر های قابل برنامه ریزی نقش مهمی در کنترل دقیق پارامتر هایی که باعث افزایش راحتی ساکنین می شود ایفا می کنند. عمده ترین این پارامتر ها عبارتند از: درجه حرارت، درصد رطوبت، مقدار co2، سرعت هوا. اپرا تور می تواند سریعا از طریق کامپیوتر نیاز گرمایی و سرمایی پرسنل را تامین نموده و درجه حرارت و یا رطوبت محیط را طبق خواست و شرایط فیزیکی پرسنل اصلاح نماید. کنترل co2 در مکان های پر رفت و آمد نظیر ساختمان های اداری، بیمارستان ها و دانشگاه ها بسیار مهم است که امروزه با نصب سنسور های اندازه گیری co2 در کانال برگشت هواساز و یا مستقیما در فضاهای داخلی، این پارامتر را اندازه گیری کرده و با تنظیم دمپر هوای تازه، مقدار آن را تحت کنترل قرار می دهند.

 

15- بالا بردن سطح علمی مهندسین در نتیجه کار با سیستم کنترل تاسیساتی

یکی دیگر از محاسن سیستم کنترلی ارتقاء سطح علمی تکنسین ها و مهندسین مکانیک و برق با استفاده از این سیستم می باشد. این متخصصین برای تطبیق خود با سیستم جدید بمنظور راهبری تاسیسات مکانیکی و الکتریکی باید آموزش های لازم در زمینه کامپیوتر و کنترل را تحصیل نمایند که خود باعث پیشرفت سطح علمی آن ها شده و آن ها بهتر می توانند آنالیز اطلاعات دریافتی از تاسیسات را انجام دهند و همواره این تاسیسات را در وضعیت سالم تری نگهداری کرده و در بهینه سازی مصرف انرژی نیز موثر باشند، که این خود هزینه پرداختی برای آموزش پرسنل را توجیه می نماید. 



 

[1] Maximum Load

[2] Over design

[3] Duty Cycle