سال: 2019

سیستم کنترل هوشمند مورخانه چیست؟

سیستم های هوشمند کنترل موتورخانه بر خلاف سایر روشهای بهینه سازی (به استثناء عایق کاری موتورخانه و سیستم های لوله کشی) که تنها در دوره سرما و پنج یا شش ماه سال قادر به صرفه جویی و بهینه سازی مصرف سوخت ساختمان می باشند، بدلیل کنترل دمای آب گرم مصرفی با دو دمای حداقل و حداکثر در طی شبانه روز در تابستانها نیز به میزان قابل ملاحظه ای مصرف سوخت را کاهش می دهند و بدین ترتیب بصورت لحظه ای در 12 ماه سال فعال می باشند.

مهم ترین عوامل پایین بودن کارایی موتورخانه ها

• اختلاط ناقص سوخت و هوا که منجر به احتراق ناقص می شود (مشعل این موتورخانه ها نمی توانند سوخت و هوا را به طور کامل با هم مخلوط نمایند بنابراین در بعضی از مواقع برای اینکه بتوان هوای لازم برای احتراق را تامین نمود باید هوای اضافه را بالا برد.)
• عدم انعطاف پذیری در مقابل تغییرات جوی و شرایط کاری موتورخانه ها (به علت عدم نصب سیستم کنترل محیطی هوشمند موتورخانه، تغییر شرایط محیطی باعث می شود که دیگ و مشعل از حالت بهینه خود خارج شده و بازده شان پایین بیاید.)
• عدم تنظیمات فصلی در موتورخانه ها که باعث افت شدید راندمان و افزایش مصرف سوخت می شود.

در حال حاضر میزان درجه حرارت آب گرم مصرفی و آب گرم چرخشی در موتورخانه­ ها و تمام تنظیمات درجه حرارت ترموستات دیگ و یا پمپ های سیرکولاسیون به صورت دستی انجام می­گردد و معمولاً برای تمام مدت بر روی یک عدد ثابت قرار دارد . تغییرات دمای هوا در طول روز موجب افزایش و یا کاهش دمای داخل ساختمان شده که نتیجه آن انحراف دمای داخل ساختمان از محدوده آسایش و مصرف بیهوده سوخت و انرژی می­باشد . همچنین در بسیاری از ساختمانهای غیر مسکونی با کاربری اداری –عمومی- آموزشی –تجاری که از فضای ساختمان بصورت غیر پیوسته و تنها در بخشی از ساعات روز استفاده می­گردد و نیازی به کارکرد موتورخانه پس از اتمام ساعت کاری وجود ندارد .

روش فعلی تنظیم دستی ترموستات دیگها و پمپها ، قابلیت اعمال خاموشی و یا کنترل تجهیزات در وضعیت آماده باش را ندارند . بنابراین با توجه به عدم کارآیی دقیق و محدودیتهای کنترلی ترموستاتهای دستی ، ضرورت استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه به منظور :

• راهبری و کنترل صحیح تجهیزات موتورخانه شامل مشعلها و پمپ ها
• بهینه سازی و جلوگیری از مصرف بیهوده سوخت و انرژی الکتریکی
• تثبیت محدوده آسایش حرارتی ساکنین ساختمان
• کاهش استهلاک تجهیزات و هزینه های مربوطه
• کاهش هزینه های سرویس و نگهداری تاسیسات حرارتی
• عیب یابی آسان و رفع عیب سریع
• کاهش تولید و انتشار آلاینده های زیست محیطی

آشکار می گردد .

1. اصول بهینه سازی مصرف سوخت و انرژی توسط سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه مبتنی بر کنترل گرمایش از مبداء و محل تولید انرژی حرارتی (موتورخانه ) می­باشد . این سیستم با دریافت اطلاعات از سنسورهای حرارتی که در محل های زیر نصب می­گردند :

• ضلع شمالی ساختمان ، جهت اندازه گیری دمای سایه (حداقل دمای محیط خارج از ساختمان )
• کلکتور آب گرم چرخشی خروجی منبع آب گرم مصرفی

به صورت لحظه به لحظه اطلاعات حرارتی موقعیت­های فوق اندازه­ گیری و با تشخیص هوشمند ، نیاز حرارتی ساختمان تا برقراری شرایط مطلوب در تابستان و یا زمستان ، تجهیزات حرارتی موتورخانه (شامل مشعلها و پمپهای آب گرم چرخشی) را راهبری و کنترل می­نماید . بدین صورت مصارف گرمایشی (گرمایش – آب گرم مصرفی) نیز متناسب با نوع کاربری ساختمان ، مسکونی یا غیر مسکونی (اداری – عمومی – آموزشی – تجاری) تأمین و کنترل می­شود .

صرفه جویی مصرف انرژی حاصل از عملکرد سیستم به دو دسته تقسیم می­شوند :

1. کنترل مصارف گرمایشی در زمان استفاده از ساختمان (مسکونی و غیر مسکونی)
2. خاموشی و یا آماده باش موتورخانه پس از ساعت کاری ساختمان­های غیر مسکونی ( اداری – آموزشی – عمومی – تجاری)

هنگام استفاده از موتورخانه در ساختمانهای مسکونی و یا غیر مسکونی و با در نظر گرفتن شرایط کارکرد زمستانی- تابستانی و برای کنترل گرمایش ، مشعلها و پمپها توسط یک منحنی حرارتی کنترل می شوند . در این منحنی دمای آب گرم چرخشی در تأسیسات ، تابعی از درجه حرارت محیط خارج ساختمان می­باشد و به صورت لحظه­ای و خودکار متناسب با تغییرات دمای خارج ساختمان کنترل می­شود و باعث ایجاد دمای یکنواخت در داخل ساختمان می­گردد . بدین صورت هنگام گرم شدن دمای محیط خارج ساختمان مشعلها و پمپها به اندازه ای کار می کنند که گرمایش در حد موردنیاز و در محدوده آسایش تأمین شود و از تولید بیش از حد حرارت که موجب کلافگی و باز شدن پنجره­ها به منظور تعدیل دمای اتاقها می­گردد جلوگیری می­نماید .

برای تأمین آب گرم مصرفی مطابق با شرایط مطلوب تعریف شده نیز تجهیزات موتورخانه به اندازه ای کار می­کنند که تنها دمای آب گرم مصرفی در ساعتهای مورد نظر به حد تعریف شده و مطلوب برسد و نه بیشتر .

در ساختمانهای با کاربری غیر مسکونی نظیر ادارات ، مدارس ، مجتمع­های تجاری و … نیز به دلیل غیر پیوسته بودن ساعت بهره برداری از ساختمان ، سیستم کنترل هوشمند موتورخانه توسط یک تقویم زمانی پس از ساعت کاری و تا زمان پیش راه اندازی موتورخانه در صبح روز بعد ، موتورخانه را کاملاً خاموش و یا در وضعیت آماده باش (کنترل دمای آب گرم چرخشی در یک دمای ثابت و پائین) قرار می­دهد .

ویژگیهای استفاده از سیستم کنترل هوشمند موتورخانه در مقایسه با سایر روشهای بهینه سازی مصرف انرژی :

1- مستقل بودن عملکرد سیستم از مساحت زیربنای ساختمان :

با افـزایش مساحت زیربنـای ساختمـان، مصرف سوخت و انرژی آن نیز به نسبت ساختمانهای کوچکتر افزایش می یابد و موجب می شود تا اجرای روشهای بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان های بزرگتر، پر هزینه تر شود. برخلاف روشهای فوق، سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه دارای ویژگی منحصربفرد و متمایز “مستقل بودن عملکرد از مساحت بنای ساختمان” می باشند. به عبارت دیگر در موتورخانه هر ساختمان، صرف نظر از مساحت آن، تنها با نصب یک دستگاه با هزینه ای ثابت و حداقل، موتورخانه هوشمند می گردد.

2- پیک زدایی مصرف سوخت در اوج سرما :

اوج مصرف گاز در فصل سرما از ساعت 17 تا ساعات اولیه بامداد می باشد . نکته قابل توجه دیگر، زمان پایان ساعت کاری ادارات، مجتمع های عمومی و تجاری و مدارس می باشد که دقیقاً همزمان با ساعت اوج مصرف گاز است. پیک زدایی مصرف در اوج سرما از مصرف گاز سالانه تاسیسات حرارتی هر ساختمان در حدود 20% آن مربوط به فصل گرما (متوسط 7 ماه سال) و در حدود 80% آن مربوط به فصل سرما (متوسط 5 ماه یا 150 روز در سال) می باشد.

3- کنترل مستقیم و از مبداء تجهیزات حرارتی ساختمان :

در تمامی روشهای بهینه سازی مصرف سوخت، به استثناء سیستمهای کنترل هوشمند، کنترل تجهیزات کاهش زمان کارکرد مشعلها بصورت غیرمستقیم و با کاهش نرخ افت دمای آب گرم چرخشی، مانند استفاده از عایق های حرارتی در بدنه دیگها، منابع آب گرم مصرفی و سیستمهای لوله کشی گرمایش از کف، مشعل پربازده ، کاهش حجم آب گرم چرخشی در ساختمان، مانند شیر ترموستاتیک رادیاتورها می باشد .

در صورتیکه سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه بطور مستقیم علاوه بر کنترل زمان روشنی ، خاموشی مشعلها، پمپهای آب گرم چرخشی را نیز با منطقی هماهنگ و سازگار با برنامه کارکرد مشعل ها، متناسب با تغییرات دمای خارج ساختمان و شرایط مطلوب دمای آب گرم مصرفی کنترل می نماید.
این ویژگی منحصربه فرد (کنترل تجهیزات در مبداء) باعث می گردد تا دمای آب گرم چرخشی تنها به اندازه مورد نیاز و تا برقراری شروط مصارف گرمایشی افزایش یابد.

4- بهینه سازی مضاعف مصرف سوخت در ساعتهای تعطیلی ساختمانهای غیرمسکونی :

قابلیتهای کنترلی سیستم های هوشمند موتورخانه موجب صرفه جویی در مصرف سوخت به دو صورت زیر می گردند :

الف- کنترل مصارف گرمایشی در زمان کارکرد و بهره برداری از موتورخانه
ب- امکان خاموشی و یا آماده باش موتورخانه در دمایی ثابت و پائین پس از ساعت کاری در ساختمانهای غیرمسکونی

5- صرفه جویی هوشمنـد در پیش راه انـدازی و تسـریع در خـاموشی موتورخانه ساختمانهای غیرمسکونی :

یکی دیگراز پتانسیلهای قابل ملاحظه صرفه جویی در مصرف سوخت ساختمانهای اداری-آموزشی، استفاده از قابلیتهای هوشمند پیش راه اندازی و تسریع در خاموشی یا آماده باش سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در ساختمانهای غیرمسکونی می باشد.

6- دوره موثر صرفه جویی و بهینه سازی مصرف سوخت (12 ماه سال) :

سیستم های کنترل هوشمند بر خلاف سایر روشهای بهینه سازی (به استثناء عایق کاری موتورخانه و سیستم های لوله کشی) که تنها در دوره سرما و پنج یا شش ماه سال قادر به صرفه جویی و بهینه سازی مصرف سوخت ساختمان می باشند، بدلیل کنترل دمای آب گرم مصرفی با دو دمای حداقل و حداکثر در طی شبانه روز در تابستانها نیز به میزان قابل ملاحظه ای مصرف سوخت را کاهش می دهند و بدین ترتیب بصورت لحظه ای در 12 ماه سال فعال می باشند.

7- تثبیت محدوده آسایش حرارتی در ساختمان :

در صورت استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه بدلیل لحاظ نمودن تغییرات دمای خارج ساختمان بر فرآیند کنترل دمای آب گرم چرخشی دمای داخل ساختمان با دامنه نوسانات محدودی کنترل شده و موجب تثبیت نسبی آسایش حرارتی ساکنین می گردد. البته این ویژگی بصورت دقیق تر در شیرهای ترموستاتیک رادیاتور نیز وجود دارد.

گروه فنی و مهندسی سپهر صنعت با هدف بررسی راهکارهای هوشمند سازی و مدیریت مصرف انرژی ساختمان های مسکونی و تجاری با توجه به آخرین دست آورد های علمی در جهت هرچه کارآمدتر کردن سیستم های موجود، راه کارهای زیر را به عنوان خط مشی کلی خود تعریف نموده است  :

1.       بررسی سیستم موجود و اجزا کنترل (  نظیر سنسورها و عملگر های موجود  ) :

ارزیابی طراحی  به منظور ارزیابی سیستم های پیشرفته تاسیساتی در سه مرحله انجام میگردد که شامل :

1. با هر مشتری بحث و تبادل نظر می شود تا اهداف اصلی پروژه تعیین و روال ارزیابی طراحی ها و نحوه کنترل طبق نظر کارشناس تاسیسات مورد توافق قرار گیرد ( نیازمندی ها و محدودیت های پروژه مطرح می شود )
2. انجام آنالیز ها ومحاسبات کامپیوتری جهت شبیه سازی سیستم های مختلف تا حد امکان
3. پیگیری و ارزیابی سیستم واقعی در مراحل مختلف کار به منظور پی بردن به دقت ارزیابی و شبیه سازی انجام شده

سپس با مطالعه دقیق نقشه ها و داده های موجود و جمع بندی آن با ارزیابی طراحی بر اساس مذاکرات انجام گرفته با کارشناسان تاسیسات و برق اقدام به طراحی مدارک فنی بر اساس نیاز ساختمان و کارفرما میگردد.

2.      طراحی :

مدارک فنی و نقشه های مورد نیاز پروژه توسط یک تیم ماهر و کارآزموده که اشراف کامل بر سیستمهای الکتریکال و مکانیکال ساختمان دارد انجام می شود .

3.     ساخت و مونتاژ :

در این مرحله اقدام به ساخت ادوات و مونتاژ تابلوهای کنترلی بر اساس مدارک تهیه شده می گردد .

4.      برنامه نویسی و تهیه صفحات HMI :

جهت برنامه نویسی و تهیه صفحات HMI  استراتژی های زیر به کار گرفته می شود :

1. خاموش و روشن کردن تجهیزات به دو صورت دستی و اتوماتیک
2. کنترل دما ، فشار ، فلو ، رطوبت و سطح به صورت اتوماتیک
3. خاموش و روشن کردن تجهیزات بر اساس جداول زمانبندی کارکرد
4. طراحی محیط گرافیکی ساده و مناسب کاربر پسند
5. طراحی صفحات آلارم

نمونه صفحات کنترل و مانیتورینگ سیستم

تجهیزات تحت کنترل سیستم هوشمند موتورخانه در یک ساختمان شامل موارد زیر می باشد :

بویلرها و منابع کویلی :

1. نظارت و کنترل عملکرد بویلرها
2. تنظیم بویلرها به صورت هوشمند براساس دمای بیرون و بار مصرفی
3. خارج کردن بویلرها از مدار به صورت هوشمند براساس بار مصرفی
4. تنظیم دبی آب در گردش منابع کویلی به صورت هوشمند براساس بار مصرفی

پمپها :

1. نظارت و کنترل عملکرد پمپها
2. عیب یابی پمپها در صورت بروز کوچکترین مشکلی قبل از صدمات جدی
3. خارج کردن پمپ ها از مدار به صورت هوشمند براساس بار مصرفی

هوا سازها :

1. نظارت و کنترل عملکرد هواسازها
2. کنترل دبی هوای اگزاست و هوای تازه با توجه به تعداد ساکنین در فضا
3. کنترل رطوبت ، دما و گازهای سمی هوای در گردش به صورت هوشمند

چیلرها :

1. نظارت و کنترل کامل چیلرها
2. خارج کردن چیلرها از مدار بصورت هوشمند براساس بار مصرفی
3. کنترل دبی آب در گردش برج خنک کننده جهت صرفه جویی در مصرف آب

فن کوئل ها :

1. نظارت و کنترل عملکرد فن کوئل ها
2. تنظیم برنامه ریزی و Setpoint جداگانه برای فن کوئل ها
3. تنظیم مرز کنترلی دما برای هر فن کوئل بصورت جداگانه

فن های تخلیه هوا  :

1. نظارت و کنترل عملکرد کلیه فن های تخلیه هوا براساس دما، رطوبت وکیفیت هوای داخل
2. کاهش استهلاک و مصرف انرژی آنها
3. تشخیص گرفتگی فیلتر و خرابی موتور فن بصورت هوشمند

5.     اجرا و راه اندازی