سیستم‎های کنترل هوشمند در موتورخانه‎

ضرورت سیستم‎های کنترل هوشمند در موتورخانه‎ها

در این مطلب می‎خواهیم به بررسی اصول بهینه سازي مصرف سوخت و انرژي، توسط سیستم‎هاي کنترل هوشمند در موتورخانه بپردازیم. با توجه به عدم کارآیی دقیق، و محدودیت‎هاي کنترلی ترموستات‎هاي دستی، ضرورت استفاده از سیستم‎هاي کنترل هوشمند در موتورخانه‎ها مشخص می‎شود. از این سیستم‎ها به منظور کنترل صحیح تجهیزات موتورخانه شامل مشعل‎ها و پمپ‎ها، بهینه سازي مصرف سوخت و انرژي الکتریکی، تثبیت محدوده آسایش حرارتی ساکنین ساختمان،کاهش هزینه تعمیر و نگهداري،کاهش انتشار آلاینده‎هاي زیست محیطی و کاهش استهلاك تجهیزات استفاده می‎شود.

در حال حاضر میزان درجه حرارت آب گرم چرخشی و آب گرم مصرفی در موتورخانه‎ها و تمام تنظیم درجه حرارت ترموستات دیگ و یا پمپ‎هاي سیرکولاسیون، به صورت دستی انجام می‎گردد و معمولاً بر روي یک عدد ثابت قرار دارد. تغییرات دماي هوا در طول روز موجب افزایش یا کاهش دماي داخل ساختمان شده که نتیجه آن انحراف دماي داخل ساختمان از محدوده آسایش و مصرف بیهوده سوخت و انرژي می‎باشد.

در بسیاري از ساختمان‎هاي غیرمسکونی با کاربري اداري- عمومی- آموزشی- تجاري، که از فضاي ساختمان بصورت غیرپیوسته و تنها در بخشی از ساعات روز استفاده می‎گردد، نیازي به کارکرد موتورخانه پس از اتمام ساعت کاري نیست. در ساختمان‎هاي با کاربري غیرمسکونی نظیر ادارات، مدارس، مجتمع هاي تجاري و … نیز بدلیل غیر پیوسته بودن ساعت بهره برداري از ساختمان، سیستم‎های کنترل هوشمند موتورخانه توسط یک تقویم زمانی پس از ساعت کاري و تا زمان پیش راه اندازي موتورخانه در صبح روز بعد، موتورخانه را کاملاً خاموش و یا در وضعیت آماده باش (کنترل دماي آب گرم چرخشی در یک دماي ثابت و پائین) قرار می‎دهند.

مستقل بودن عملکرد سیستم از مساحت زیربنای ساختمان 

با افزایش مساحت زیربناي ساختمان، مصرف سوخت و انرژي آن نیز به نسبت ساختمان‎هاي کوچکتر افزایش می‎یابد و موجب می‎شود تا اجراي روش‎هاي بهینه سازي مصرف انرژي در ساختمان‎هاي بزرگتر، پر هزینه تر شود. بعنوان مثال در صورتیکه مساحت پنجره‎هاي هر ساختمان 15% مساحت کل ساختمان در نظر گرفته شود، در یک ساختمان با مساحت 10/000 متر مربع، مقدار و هزینه اجراي پنجره دو جداره 5 برابر مقدار و هزینه اجراي آن در یک ساختمان با مساحت 2000 متر مربع می‎باشد. به همین ترتیب براي اجراي روش‎هاي دیگري مانند:

• عایق حرارتی
• عایق‎هاي حرارتی دیوار، کف و سقف
• شیرهاي ترموستاتیک رادیاتور

سیستم هاي کنترل هوشمند موتورخانه داراي ویژگی منحصربفرد و متمایز “مستقل بودن عملکرد از مساحت بناي ساختمان” می‎باشند. به عبارت دیگر در موتورخانه هر ساختمان، صرف نظر از مساحت آن، تنها با نصب یک دستگاه با هزینه‎اي ثابت و حداقل، موتورخانه، هوشمند می‎گردد. دلیل این ویژگی منحصربفرد در تعداد مشعل‎ها و دیگ‎هاي هر موتورخانه است. تعداد و ظرفیت حرارتی مشعل‎ها و دیگ‎هاي تاسیسات حرارتی هر ساختمان (مصرف کنندگان سوخت) با مساحت آن نسبت مستقیم دارد و همواره تعداد مشعل‎ها و ترکیب ظرفیت حرارتی آنها به نحوي است که علاوه بر تامین بار حرارتی مورد نیاز ساختمان، موجب افزایش هزینه‎هاي اجرایی نیز نگردند.

عملکرد هر خروجی مشعل یا پمپ در سیستم‎هاي کنترل هوشمند در موتورخانه، به شکلی است که بصورت سریال (سري) در مدار برق این تجهیزات قرار گرفته و صرف نظر از ظرفیت جریانی و آمپراژ آنها، با فرمان ON/OFF در زمان‎هاي مقتضی، آنها را کنترل می‎نماید. بنابراین با توجه به توضیحات فوق سیستم‎هاي کنترل هوشمند موتورخانه با قابلیت کنترل تا 3 مشعل، داراي ویژگی منحصربفرد مستقل بودن عملکرد از مساحت بناي ساختمان می‎گردد.

بررسی میزان مصرف گاز

اوج مصرف گاز در فصل سرما از ساعت 17 تا ساعات اولیه بامداد می‎باشد. این محدوده زمانی مقارن با غروب خورشید و کاهش دماي هوا و نیاز به افزایش فرآیند گرمایشی ساختمان می‎باشد (افزایش درجه حرارت بخاریهاي گاز سوز، افزایش درجه ترموستات دیگ در ساختمان‎هاي داراي موتورخانه مرکزي و یا افزایش تعداد رادیاتورهاي فعال در هر واحد ساختمانی). نکته قابل توجه دیگر، زمان پایان ساعت کاري ادارات، مجتمع‎هاي عمومی و تجاري و مدارس می‎باشد که دقیقاً همزمان با ساعت اوج مصرف گاز می باشد. این مهم در کنار قابلیت ویژه و منحصر بفرد سیستم‎هاي کنترل هوشمند که توانایی خاموشی و یا اعمال دماي آماده باش مصرف موتورخانه ساختمان‎هاي غیر مسکونی پس از پایان ساعت کاري را دارند، مفهوم ویژه‎اي را پدید می‎آورد.

بنابراین در این دسته از ساختمان‎ها عملاً 100% صرفه جویی حاصل از عملکرد سیستم‎هاي کنترل هوشمند موتورخانه مربوط به فصل سرما خواهد بود. که طبیعتاً میزان اثر بخشی آن بر روي جبران پیک مصرف نیز بسیار محسوس و قابل تامل می‎باشد. درحدود 80% از حجم گاز صرفه جویی شده حاصل از عملکرد سیستم‎هاي کنترل هوشمند موتورخانه در فصل سرما مربوط به خاموشی یا دماي آماده باش موتورخانه پس از پایان ساعت کاري ساختمان‎هاي غیرمسکونی و از ساعت 17 تا ساعت‎هاي اولیه بامداد می‎باشد که همزمان با ساعت اوج مصرف گاز است.

پیک‎هاي مصرف گاز در ساختمان‎هاي غیرمسکونی و اداري طی دو نوبت یکی صبح‎ها به هنگام شروع کار اداره و دیگري در هنگام ظهر و موقع نماز و ناهار و استفاده از آب گرم مصرفی می‎باشد که البته اثرات آن بر روي مصرف گاز شبکه ناچیز می‎باشد. با این وجود در صورت استفاده از سیستم‎هاي کنترل هوشمند موتورخانه با توجه به افزایش دماي هوا به هنگام ظهر و نیاز گرمایش کمتر در این مقطع زمانی نیز پیک زدایی صورت می‎پذیرد.

زمان مناسب نصب و بهره برداری از سیستم‎های کنترل هوشمند موتورخانه

مدت زمان نصب و راه اندازي سیستم‎هاي کنترل هوشمند موتورخانه بسیار کوتاه و بطور متوسط در حدود 3 ساعت می‎باشد که بدون انجام هیچگونه تغییرات مکانیکی در موتورخانه انجام می‎گردد. به همین علت این روش در هر زمان از سال قابل اجرا می‎باشد و هیچگونه وقفه اي در تامین مصارف گرمایشی ساختمان بوجود نمی‎آورد. در صورت استفاده از سیستم‎هاي کنترل هوشمند موتورخانه بدلیل لحاظ نمودن تغییرات دماي خارج ساختمان بر فرآیند کنترل دماي آب گرم چرخشی دماي داخل ساختمان با دامنه نوسانات محدودي کنترل شده و موجب تثبیت نسبی آسایش حرارتی ساکنین می‎گردد.

البته این ویژگی بصورت دقیق تر در شیرهاي ترموستاتیک رادیاتور نیز وجود دارد. سیستم‎هاي کنترل هوشمند بر خلاف سایر روش‎هاي بهینه سازي (به استثناء عایق کاري موتورخانه و سیستم‎هاي لوله کشی) که تنها در دوره سرما و پنج یا شش ماه سال قادر به صرفه‎جویی و بهینه‎سازي مصرف سوخت ساختمان می‎باشند، بدلیل کنترل دماي آب گرم مصرفی با دو دماي حداقل و حداکثر در طی شبانه روز در تابستان‎ها نیز به میزان قابل ملاحظه‎اي مصرف سوخت را کاهش می‎دهند و بدین ترتیب بصورت لحظه اي در 12 ماه سال فعال می‎باشند.

دلیل بهره گیری از سیستم‎های کنترل هوشمند موتورخانه

ساختمان‎ها به لحاظ کاربري به دو دسته مسکونی و غیرمسکونی (اداري- آموزشی -عمومی- تجاري) تقسیم می‎شوند. در ساختمان‎هاي مسکونی از موتورخانه بصورت پیوسته و دائم به منظور تامین مصارف گرمایشی استفاده می‎شود و صرفه جویی ناشی از عملکرد سیستم‎هاي کنترل هوشمند موتورخانه در این دسته از ساختمان‎ها صرفاً به لحاظ اعمال تغییرات در دماي خارج ساختمان و کنترل دماي آب گرم مصرفی می‎باشد و صرفه جویی در این ساختمان‎ها تا 20% امکان پذیر است.

سیستم‎های هوشمند موتورخانه یکی از روش‎های متداول در مدیریت مصرف انرژي در جهان محسوب می‎شود. سیستم کنترل هوشمند موتورخانه با اتصال به این سنسورها و محاسبه دقیق میزان گرمایش مورد نیاز با دقت بسیار بالایی سیستم را تحت کنترل خود قرار داده و بیشترین صرفه‎جویی ممکن را در موتورخانه انجام می‎دهد.