سیستمهای کنترل هوشمند در موتورخانه
محتوای جدول
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.
