هوشمندسازی موتورخانه و تاسیسات

هوشمندسازی موتورخانه و تاسیسات

هوشمند سازي تجهيزات و سيستم هاي ساختماني هم از نظر بالا بردن استانداردهاي آسايش زندگي و هم از نظر بالا بردن راندمان عملكرد تجهيزات و سيستم ها در سالهاي اخير در كانون توجه قرار گرفته است. در اين ميان كنترل تاسيسات سرمايشي و گرمايشي به دليل اينكه سهم بسزايي از مصرف انرژ ي در ساختمان را به خود اختصاص داده اند بسيار حايز اهميت هستند.

موتورخانه سيستم حرارت مركزي توسط روش هاي متداول كه استفاده از آنها در كشور ما از ديرباز مرسوم بوده است طراحي مي گردد، بدليل عدم وجود سيستم هاي كنترلي مناسب بر روي عملكرد موتورخانه ساختمان ها ، هزينه هاي مصرف انرژي (سوخت و برق) به شدت افزايش م ي يابد. بنابراين توجه به راهكارهاي ارائه شده در اين بخش براي كنترل هوشمند عملكرد موتورخانه هاي سيستم هاي حرارت مركزي مي تواند در كاهش مصرف انرژي بخش ساختمان به خصوص در كشور ما بسيار چاره ساز باشد .

كنترل هوشمند موتورخانه ساختمان يكي از راهكارهاي نسبتا ارزان قيمت و پر بازده با كاربري ساده است كه در سالهاي اخير معرفي شده است و تكنولوژي آن در كشور ما رو به تكامل بوده و با فرهنگسازي مناسب در خصوص بهره برداري از آن مي توان از بخش اعظمي از هدر رفت انرژي در موتورخانه ساختمان هاي سراسر كشور جلوگيري نمود همچنين ايجاد آسايش حرارتي متناسب با نياز نيز ارمغان ديگر اين سيستم هوشمند در ساختمان مي باشد.

ساخت دستگاه مركز ي كنترل هوشمند موتورخانه:

كنترل هوشمند موتورخانه، مجموعه اي است متشكل از سنسورها، رله ها و يك پردازشگر هوشمند مركزي جهت ثبت و كنترل عملكرد تجهيزات داخل موتورخانه كه براساس تخمين بارحرارتي لحظه اي مورد نياز فضاهاي داخلي ساختمان، عمل مي كند. شناسايي و تخمين بار حرارتي مورد نياز فضاهاي ساختمان در هر لحظه، با اطلاعات آب و هوايي جمع آوري شده توسط سنسورهايي كه در فضاهاي داخلي و خارج ساختمان داراي موتورخانه هوشمند نصب شده است انجام مي شود و پردازش اين اطلاعات توسط پردازشگر هوشمند مركزي اين سيستم كنترلي ، صورت مي گيرد.

پس از شناسايي نياز بار حرارتي لحظه اي ساختمان، سنسورها و رله هاي س يستم كنترل هوشمند موتورخانه كه بر روي تجهيزات موجود در موتورخانه ساختمان نصب شده اند عملكرد تجهيزات را كنترل مي نمايند.

بهره گيري از سيستم كنترل هوشمند موتورخانه محاسني از جمله مصرف انرژي در ساختمان بر طبق نياز حرارتي ساختمان و پيشگيري از مصرف بي رويه انرژي در موتورخانه هوشمند ساختمان را به همراه دارد و بالا بردن عمر مفيد تجهيزات سيستم حرارت مركزي ساختمان به واسطه كاهش زمان كاركرد آنها، هوشمند سازي و مهم تر از همه بالا بردن سطح آسايش حرارتي ساكنين و ارتقا سطح كيفي زندگي در ساختمان مي باشد.

امكانات ديگري كه سيستم كنترل هوشمند موتورخانه در ساختمان ها ايجاد مي كند كه به خصوص در ساختمان هاي اداري و ساختمان هاي با كاربري پاره وقت بسيار كاربرد دارد، قابليت برنامه ريزي عملكرد تجهيزات موتورخانه هوشمند به صورت روزانه، هفتگي و ماهانه است.

در ساختمان داراي موتورخانه هوشمند كه به طور مداوم مورد استفاده قرار نمي گيرند براي جلوگيري از اتلاف انرژي بايستي تجهيزات مصرف كننده انرژي در سيستم حرارت مركزي در روزهاي تعطيلي ساختمان خاموش گردند و يا در حالت آماده به كار (استندباي) قرار بگيرند. سيستم موتورخانه هوشمند اين امكان را براي ساختمان فراهم مي كند تا با برنامه ر يزي قبلي، در ايام تعطيلي بتوان عملكرد تجهيزات را كنترل نمود.

ثبت عملكرد تجهيزات موتورخانه در بازه هاي زماني مختلف ، نيز براي بررسي عملكرد دوره اي موتورخانه هوشمند بسيار مفيد است.

كاربرد موتورخانه هوشمند:

در يك جمله كاهش مصرف انرژي جهت تامين بار حرارتي ساختمان و افزايش سطح آسايش حرارتي ساكنين دو عامل اصلي هستند كه لزوم بكارگيري سيستم كنترل هوشمند موتورخانه را در ساختمان تعيين مي نمايند. از گذشته تا كنون بدليل عدم استفاده از موتورخانه هوشمند براي تنظيم دماي آبگرم در گردش سيستم حرارت مركزي ساختمان و آبگرم مصرفي بهداشتي از ترموستات هاي دستي استفاده مي شده است.

طرز عملكرد اين ترموستات ها بد ين گونه است بر روي لوله هاي اصلي جريان آب گرم در گردش و آبگرم مصرفي بهداشتي نصب مي شوند و توسط اپراتور موتورخانه با توجه به فصل سال بر روي دماي خاصي تنظيم مي گردند، در هنگام عملكرد سيستم زماني كه دماي آبگرم به دماي تنظيمي مي رسد ترموستات ها عمل كرده و توسط رله اي سيستم مشعل و پمپ سيركولاسيون را از كار مي اندازند و با دور شدن آبگرم از دما تنظيمي مجددا با فرماني تجهيزات را روشن مي نمايند.

در ساختمان هاي فاقد سيستم كنترل هوشمند موتورخانه مشخص است كه سيستم ترموستات دستي بدليل عدمواكنش سريع و عدم توانايي در واكنش در مقابل تغييرات آب و هواي خارج و دماي هواي داخل ساختمان در ساعات مختلف شبانه روز امكان كنترل بهينه تجهيزات مصرف كننده انرژي در سيستم حرارت مركزي ساختمان را ندارد و در صورت افزايش يا كاهش دماي هواي محيط خارج ساختمان، موتورخانه با دماي ثابت كار ميكند كه بعضا به ايجاد گرماي بيشتر از حد مورد نياز فضاهاي ساختمان منجر مي شود و اتلاف بيش از حد انرژي را به همراه دارد. همچنين در زماني كه دماي هواي بيرون به طور غير منتظره سرد مي شود سيستم حرارت مركزي امكان تنظيم خودكار سيستم را نداشته و ممكن است نتواند بار گرمايي مورد نياز را تامين كند كه اين امر باعث نارضايتي ساكنين مي گردد.

مقايسه سيستم كنترل هوشمند موتورخانه با ترموستات:

در حال حاضر جهت تنظيم دماي آب مورد نياز گرمايش و مصرفي ساختمان در موتورخانه از ترموستاتهاي معمولي استفاده ميشود كه قابليت تنظيم توسط متصدي موتورخانه بر روي دماي دلخواه را دارند و بر اساس نقطه تنظيم شده نسبت به خاموش و راه اندازي كردن مشعلها اقدام ميكنند، از معايب اصلي اين ترموستاتها عدم واكنش در اثر تغييرات هواي بيرون و همچنين وضعيت عملكردي در ساعات مختلف شبانه روز ميباشد .

در صورت افزايش دماي هواي محيط كه مسلماً گرماي مورد نياز ساختمان كاهش مييابد موتورخانه با دماي بالا كار ميكند و گرماي بيشتر از حد مورد نياز وارد ساختمان ميشود كه عملاً بدون استفاده به هدر ميرود. همچنين در ساختمانهاي اداري در هنگام شب نيز موتورخانه به فعاليت خود و توليد گرما ادامه ميدهد. جهت رفع اين مشكل، استفاده از سيستمهاي كنترل هوشمند موتورخانه با قابليت برنامهريزي ساعتي و هفتگي و همچنين مجهز به حسگر دماي محيط، توصيه ميگردد .

طريقه عملكرد

اصول بهينه سازي مصرف سوخت و انرژي توسط سيستمهاي كنترل هوشمند موتورخانه مبتني،بر كنترل گرمايش از مبداء و محل توليد انرژي حرارتي (موتورخانه) مي باشد. اين سيستم با دريافت اطلاعات از سنسورهاي حرارتي كه در محلهاي زير نصب مي گردند :

  •     در ضلع شمالي ساختمان (اندازه گيري دماي محيط خارج ساختمان )
  •    خروجي ديگ آبگرم (اندازه گيري دماي آبگرم چرخشي)
  •    رفت آبگرم مصرفي (اندازه گيري دماي آبگرم بهداشتي ) نصب ميشوند به سيستم كنترل هوشمند ارسالورودي ديگ آبگرم (اندازه گيري دماي آبگرم چرخشي) ميگردند .

به طور كلي دلايل عمده هدر رفت انرژي در سيستم حرارت مركزي ساختمانهاي فاقد موتورخانه هوشمند را مي توان بدين صورت برشمرد:

  • عدم تنظيم درست و در برخي موارد پايين بودن راندمان مشعل
  • عدم عايقبندي و وجود رسوب در داخل پرههاي ديگ
  • عدم تناسب ظرفيت حرارتي ديگ با مشعل
  • مناسب نبودن دودكش و طراحي غلط لوله كشي
  • عدم انطباق ظرفيت حرارتي موتورخانه با بار حرارتي ساختمان
  • عدم عايق بندي ديگ و لوله ها
  • عدم تنظيم صحيح ترموستات
  • عدم كنترل عملكرد تجهيزات

دومورد آخر كه از نواقصي است كه سيستم ترموستات دستي كه در فقدان وجود موتورخانه هاي هوشمند استفاده مي شود بوجود مي آورد. سيستم كنترل هوشمند ساختمان، مي تواند جايگزين مناسبي براي سيستم ترموستات دستي در موتورخانه ساختمان گردد چرا كه با عملكرد خود مي تواند كليه مواردي كه ذكر گرديد را رفع نمايد.

عملكرد كنترل هوشمند موتورخانه:

كنترل هوشمند موتورخانه ساختمان داراي تعدادي سنسور دما در داخل موتورخانه و يك سنسور دما در محيط خارج ساختمان و تعدادي سنسور دما در داخل فضاهاي ساختمان(سردترين فضاهاي ساختمان مانند فضاهاي ضلع شمالي) مي باشد.

سنسورها ي موتورخانه هوشمند همگي به يك پردازشگر هوشمند مركزي متصل هستند كه عموما در داخل موتورخانه نصب نمي گردد. با اندازه گيري دماي محيط خارج ساختمان و پردازش آن بر اساس دماي هواي داخل توسط پردازشگر مركزي، ميزان بار حرارتي مورد نياز فضاهاي ساختمان براي رسيدن به دماي مورد نياز آسايش حرارتي (دماي تنظيم شده) برآورد مي نمايد و دماي آبگرم در گردش مورد نياز را (با خاموش ي ا روشن كردن مشعلها) به نحوي تنظيم ميكند تا بار حرارتي مورد نياز ساختمان تامين گردد.

در حقيقت با روش هوشمند سازي موتورخانه توسط سيستم كنترل هوشمند ، انرژي گرمايي متناسب با نياز ساختمان توليد و از هدر رفت گرماي اضافي جلوگيري ميگردد.

در كلي ترين حالت سيستم كنترل هوشمند موتورخانه ساختمان براي دريافت اطلاعات دمايي داراي ادوات زير است:

  1.     يك سنسور دمايي در ضلع شمالي ساختمان (اندازه گيري دماي محيط خارج ساختمان )
  2.     يك سنسور دمايي بر روي لوله خروجي ديگ آبگرم (اندازه گيري دماي آبگرم چرخشي)
  3.     يك سنسور دمايي بر روي لوله ورودي دي گ آبگرم(اندازه گيري دماي آبگ رم چرخشي)
  4.     يك سنسور دمايي بر روي لوله رفت آبگرم مصرفي (اندازه گيري دماي آبگرم بهداشتي)

اين چهار سنسور بهس يستم پردازشگر مركزي سيستم كنترل هوشمند موتورخانه ساختمان متصل شده و اطلاعات دمايي دريافت شده را در هر لحظه براي پردازشگر ارسال مي كنند.

به طور مثال اگر سنسور خارجي موتورخانه هوشمند ، دماي ٥ -درجه سانتي گراد را به عنوان دماي محيط خارج ساختمان براي پردازشگر ارسال كند(هواي سرد زمستاني)، پردازشگر به ديگ فرمان مي دهد دماي آب جهت گرمايش ساختمان را تا ٨٠ درجه سانتي گراد (با توجه به نوع ساختمان اين دما تغيير مي كند) افزايش دهد.در صورتي كه همان روز دماي هواي خارج ٥ +درجه سانتي گراد شود، با توجه به نياز كمتر ساختمان به گرمايش پردازشگر فرمان مي دهد تا دماي آب گرمايش به ٦٥ تا ٧٠ درجه سانتي گراد كاهش يابد. بنابراين موتورخانه هوشمند ساختمان با توجه به نياز گرمايي ساختمان انرژي مصرف مي كند.

در صورتي كه در موتورخانه هاي سنتي فاقد سيستم كنترل هوشمند موتورخانه در ابتداي فصل تا انتهاي فصل دماي ديگ بر روي يك عدد ثابت تنظيم مي گردد و موتورخانه همواره تحت فشار بوده و انرژي بسيار زيادي مصرف مي كند در صورتي كه در سيستم كنترل هوشمند موتورخانه دماي ديگ همواره در حال تنظيم شدن با توجه به دماي هواي بيرون (با در نظر گرفتن دماي مورد نياز براي آب مصرفي) در حال تنظيم مي باشد. همچنين درموتورخانه هوشمند عملكرد پمپ هاي سيركولاسيون نيز مي تواند براساس گردش آبگرم در سيستم كنترل گردد و اين امر در مصرف برق مورد نياز موتورخانه تاثير بسزايي دارد.

سيستم كنترل هوشمند موتورخانه قابليت برنامه ري زي جهت روشن و خاموش كردن تجهيزات موتورخانه هوشمند بر اساس ساعت كاري شركت ها و ادارات را نيز دارد و مي تواند قبل از شروع ساعت كار كارمندان فعال گردد و در پايان ساعت كاري سيستم موتورخانه هوشمند غيرفعال شود و چند ساعت قبل از شروع به كار ساختمان سيستم را روشن كرده تا فضاي ساختمان گرم گردد و ن يز مي توان در ساختمان هاي مسكوني ميزان دماي آب گرم مصرفي را از ساعت ١٢ شب تا ٤ صبح كاهش داد.

بنابراين سه عملكرد اصلي سيستم كنترل هوشمند موتورخانه ساختمان بدين شرح است:

  1.     كنترل هوشمند آبگرم چرخشي داخل ساختمان (رادياتورها، فن كويل ها و …) بر اساس نياز ساختمان
  2.     كنترل ميزان آبگرم بهداشتي بر اساس ميزان مصرف
  3.     كنترل كاركرد موتورخانه هوشمند بر اساس زمان كاربري و استفاده از ساختمان، در ساختمان هايي كه بصورت پاره وقت مورد استفاده قرار مي گيرند

البته مي توان عملكرد كنترلي سيستم كنترل هوشمند موتورخانه ساختمان را در سيستم حرارت مركزي با الحاق سنسورها و تجهيزات بيشتر و بخصوص با ارتقا سيستم نرم افزاري آن گسترده تر نمود و قابليت هاي بيشتري به عملكرد موتورخانه هوشمند اضافه نمود. همچنين در تنظيم تجهيزات كنترلي در داخل فضاها مانند ترموستات اتاقي و شير ترموستاتيك رادي اتور در سيستم هاي حرارت مركزي با كنترل هوشمند موتورخانه بايد دقت نمود.