بررسی نقش سیستم مدیریت هوشمند (EBMS )در بهینه سازی مصرف انرژی درساختمان

 

 

چکیده :

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان(EBMS ) با بکارگیری از آخرین تکنولوژی ها در صدد آن است که شرایطی ایده آل همراه با مصرف بهینه انرژی در ساختمان ها پدید آورد.

از آن جایی که محدود بودن منابع انرژی همواره یکی از مشکلات بزرگ بشر بوده است و شهر سازی درنقاط مختلف کشور از جمله عوامل مهمی می باشد که در اتلاف انرژی در ساختمان دارای اهمیت بسیار می باشد . در نتیجه ایجاد یک سری تغییرات در ساختمان قادر به جلوگیری از هدر رفت منابع مختلف مورد استفاده در بخش های گرمایشی/ سرمایشی و غیره  می باشد. با طراحی سیستم های مختلف هوشمند که مقدار مصرف انرژی در ساختمان را به طور درست مدیریت کرده و یا از انرژی های پاک مثل خورشید و باد و .... استفاده می کند  میزان ،مصرف انرژی را به حداقل می رسانیم.  در این مقاله، نمونه هایی از طراحی و نصب سیستم مدیریت هوشمند در کشور مورد بررسی قرار گرفته و ضمن مقایسه تطبیقی به ارائه پیشنهاداتی در جهت بهبود اشاره شده است.

 

مقدمه:

با توجه به وضعیت مصرف انرژی در ایران که برابر آمار های ارائه شده توسط بانک مرکزی و شرکت ملی پخش فرآورده‌های نفتی ایران طی سال‌های 1350 تا پایان سال 1386 ، میزان مصرف 12.7 ومیزان تولید 2.9 برابر شده است  و از سوی دیگر علت اصلی اتلاف انرژی در ساختمان های کشور، طراحی نادرست در سبک شهر سازی می باشد علاوه بر طراحی اجزای داخلی یک ساختمان نحوه قرار گیری بنا ها در کنار هم نیز در جلوگیری از اتلاف انرژی بسیار مهم می باشد.  در نتیجه میتوان با اجرای برخی راهکارهای ساده به ویژه در ساختمان های در حال ساخت همچون استفاده ازعایق حرارتی درپوسته خارجی ساختمان، سمت قرارگرفتن پنجره ها، استفاده ازسقف کاذب از اتلاف مقدار قابل توجهی انرژی درواحد های مسکونی جلوگیری کرد.  علاوه بر مواردی که در بالا ذکر شد می توان با بکار گیری سیستم هایی ساختمان را به یک ساختمان هوشمند تبدیل کرد که ساختمان هوشمند ، ساختمانی است که کلیه اجزای داخلی آن به واسطه سیستمی یکپارچه و ایجاد منطقی سازگار با محیط در تعامل با یکدیگرند. هوشمندی بدان معنی است که سیستم بر اساس حالتهای پیش آمده و منطق های تعریف شده اقدام به تصمیم گیری مناسب کند. که این سیستم ها به طور کلی به سه دسته 1) سیستم های سرمایشی 2) سیستم های گرمایشی 3) سیستم های الکتریکی و روشنایی تقسیم میشود .

متدولوژی:

جهت جمع آوری اطلاعات در این مقاله از مطالعات پیمایشی از طریق بررسی سایت های اینترنتی مرتبط، مراجعه به سازمانها و ارگان های مسئول همچون شرکت بهینه سازی مصرف سوخت کشور و استخراج مطالب قابل استفاده از مقالات، پایان نامه های مختلف استفاده شده است. لازم بذکر است روش بررسی انجام مقایسه تطبیقی در نمونه های موردی اجرا شده در کشور بوده و در نهایت به ذکر پیشنهاداتی در بهبود و بومی نمودن این شیوه جهت بهینه سازی مصرف انرژی اشاره شده است.

 

نتایج :

جهت بررسی وضعیت هوشمند نمودن سیستم انرزی در یک ساختمان دو مطالعه موردی در کشور بررسی گردیده است. در نتیجه در این بخش طراحی و استقرار سیستم مدیریت هوشمند در بیمارستان مرکزی شرکت نفت و نیز در مجتمع مسکونی ولیعصر در شمال کشور مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. همچنین نتایج حاصل از کاربرد شیوه های مختلف در بهینه سازی مصرف انرژی در قالب جداول مقایسه ای ارائه شده است.

 بیمارستان مرکزی شرکت نفت:

مجموعه فوق دارای سه طبقه به مساحت حدود 4500 متر مربع می باشد که در طبقات همکف و اول  تختهای بستری و اتاقهای ایزوله به همراه بخش کلینیک قلب ، دیالیز و مراقبتهای ویژه) (ICUقرار گرفته است . علاوه بر فضاهای یاد شده،فضاهای پشتیبانی از جمله اتاق پزشکان ، انبار تجهیزات و اتاقهای تمیز و کثیف و آبدارخانه را شامل می شود . اقدامات صورت گرفته در بهینه سازی مصرف انرژی در بیمارستان شرکت نفت شامل تجهیزات مکانیک ، رادیاتور با شیرهای ترموستاتیک ، هواساز مرکزی با سیستم بازیافت انرژی موتورخانه ، مبدل های صفحه ای ، شیرهای برقی و موتوری ، پمپهای خطی با موتور دور متغیر و ترموستاتیک  تجهیزات برقی و کنترل می باشد.

بر طبق محاسبات انجام گرفته در مدت 4 ماه کارکرد بیمارستان میزان کاهش مصرف انرژی مطابق جدول (1)        می باشد. برای محاسبه میزان کاهش مصرف انرژی (حرارتی/ الکتریکی ) بصورت عملی باید داده های یک سال در فصول مختلف سال را جمع کرده و در پایان سال تحلیل نمود . نرم افزار قدرتمند مرکزی تمام اطلاعات را در مدت یکسال گزارش کرده و پس از آن به راحتی می توان میزان بازگشت سرمایه را بصورت عملی محاسبه نمود بر طبق گزارش تحلیل اقتصادی تئوری میزان بازگشت سرمایه در این پروژه حدود 6.5 سال می باشد ولی میزان بازگشت سرمایه واقعی در انتهای سال اول محاسبه می گردد .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول (1) حداقل در  صد صرفه جویی در مصرف انرژی در مدت 4 ماه

حداقل درصد صرفه جویی در مصرف انرژی

شرح عملیات بهینه سازی

بخش

ردیف

20درصد

استفاده از عایق پلی استایرن با ضخامت 10 سانتی متر در دیوار های خارجی و پوشش سقف

ابنیه

1

استفاده از پنجره های ترمال بریک با جنس PVC با شیشه دو جداره

20 درصد

نرم افزار و سخت افزار محاسباتی جهت تطبیق شرایط داخلی با هوای خارج ساختمان

تأسیسات برقی

2

قابلیت انتقال اطلاعات از طریق اینترنت و تلفن

فرکانس کنورتور جهت تغییر دور فن ها و پمپها

کنتور انرژی جهت سرمایش و گرمایش

25 درصد

به کار گیری شیرهای ترموستاتیک در رادیاتورهای با راندمان بالا

تأسیسات مکانیکی

3

به کارگیری شیرهای کنترلی در ایربیم

استفاده از واحدهای سرمایش سقفی بدون فن (Air Beam)

شیرهای کنترل جریان دو راهه و سه راهه

پمپهای دور متغیر

دستگاه بازیافت انرژی حرارتی و برودتی در هوا ساز Recovery ) ( Heat

 

شهرک مسکونی ولی عصر کارخانه چوب و کاغذ ایران(چوکا):

 شهرک ولی عصر (عج) چوکا در سال 1354 به تدریج و همزمان با احداث کارخانه چوب و کاغذ ایران، جهت اسکان کارکنان کارخانه چوب و کاغذ ایران در ضلع شمالی در 75 کیلومتری شمال غربی رشت، احداث شده است. این شهرک با 1300 واحد مسکونی بصورت ویلایی، آپارتمانهای 3 و 4 و 6 طبقه، واحدهای پیش ساخته و کمپ و اماکن عمومی دیگر جهت رفاه حال کارکنان و ایجاد تسهیلات بیشتر با جمعیت حدود 7500 نفر مورد استفاده قرار می‏گیرد.  اقدامات مورد نیاز در شهرک ولیعصر جهت همگونی با مبحث 19 مقررات ملی ساختمان: دیوارهای جانبی به عایقکاری نیازدارد ، دو جداره نمودن پنجره ، درز بندی درها ، عایقکاری کف متصل به زمین و کف در مجاورت هوا و بستن فضای زیر بلوک است.  اقدامات صورت گرفته در بهینه سازی مصرف انرژی در  شهرک مسکونی  ولی عصر (عج) : عایقکاری دیواره‌های جانبی ، عایق‌کاری حرارتی کف ، صرفه‌جویی انرژی در پنجره‌ها ، کاهش تلافات نفوذ و درزگیری درها و پنجره‌ها ، بهینه سازی مصرف انرژی در موتورخانه های شهرک ، بهینه سازی مصرف آب در شهرک ولیعصر ، بهینه‏سازی مصرف انرژی در بخش برق می باشد.

 

 

 

 

 

 

میزان کاهش انرژی با کاربرد سیستم مدیریت هوشمند در  شهرک مسکونی  ولی عصر :

نوع

صرفه جویی در انرژی

بازگشت سرمایه (سال)

عایقکاری دیواره های جانبی

547.8 کیلو کالری

12.5

دوجداره کردن پنجره ها

25.56 کیلو کالری

بالاتراز 50

بهینه سازی مصرف انرژی در موتورخانه

مازوت 115000 لیتر

گازوئیل 8000 لیتر

 

بهینه‏سازی مصرف انرژی در بخش برق

2500  کیلو وات

 

 

لازم بذکر است نصب دزدگیر  حدود 50 درصد کاهش اتلاف انرژی ،  نصب فنر به درهای ورودی 80 درصد از کاهش اتلاف انرژی و نصب کنتور و اندازه‌گیری میزان آب مصرفی در حدود  20درصد در مصرف آب صرفه داشته است.

 

جمع بندی و ارائه پیشنهادات:

در این بخش نتایج حاصل از کاربرد سیستم مدیریت هوشمند در ساختمان هایی با کاربری مختلف ارائه گردیده است.

بهره گیری از عناصر استاندارد و مناسب جهت تشکیل یک ساختمان با بهره گیری حداقل مصرف ذخایر سوختهای فسیلی در واقع نیاز به یک تفکر باز و منطق پذیر دارد چرا که بسیاری از سیستم های استفاده شده در این پروژه دارای تکنولوژی پیچیده ای نبوده و تقریباً در دسترس همگان می باشند. در این رابطه جسارت مدیران محترم سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور جهت نوآوری و تعریف افقهای جدید طراحی و اجرا   پروژه ها با راهبرد بهینه سازی مصرف سوخت کشور شایسته تقدیر میباشند.  این تجربه می تواند در ساختمانهایی با کاربریهای ساده تر مجدداً استفاده گردد تا به مرور تبدیل به یک منطق طراحی در راستای صرفه جویی مصرف سوخت گردد.یکی از نتایج بزرگ این پروژه مقایسه استانداردهای اسکاندیناوی و آمریکا و برتری استانداردهای اسکاندیناوی در راستای بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان می باشد .

انتظار می رود مصرف انرژی ساختمان بخشهای 7و8 بیمارستان مرکزی شرکت نفت تهران حداقل 50% کمتر از ساختمانهای مشابه ( تاسیسات سنتی ) باشد که این مهم لزوم توجه طراحان سیستمهای تاسیسات از منطق طراحی در جهت استفاده در پروژه های ساختمانی در ابعاد بزرگ ( بیمارستان ، مراکز تجاری ، برجها ، ... ) و در ابعاد کوچک را می طلبد.

با توجه به ناپایداری و کمبود منابع و وضعیت مصرف انرژی در ایران و اینکه درصد زیادی از این انرژی در ساختمان به دلیل طراحی نادرست درسبک  شهرسازی و همچنین  طراحی بنا  اتلاف می شود.  ابتدا باید یک بازنگری کلی در ساخت و سازها به وجود آورد سپس به وسیله سیستم مدیریت هوشمند ، مصرف انرژی در  ساختمان ها را به حد اقل ممکن برسانیم و ساختمان ها به وسیله مدیریت صحیح و استفاده از تجهیزات هوشمند به بناهایی با حد اکثر کارایی، راحتی و ماندگار تبدیل کنیم. در این خصوص لازم به ذکر است از آنجاییکه کشور ما ایران از دیدگاه کاربرد منابع انرژی تجدید پذیر بویژه خورشید بسیار مناسب و مستعد می باشد لذا کاربرد این منبع در سبد انرژی مصرفی منازل در نواحی مسکونی به دلیل دارا بودن سقف صاف و امکانپذیر بودن نصب سیستم های مذکور بسیار مفید می باشد . از سوی دیگر کاربرد این منبع به صورت آبگرمکن خورشیدی و تزریق آبگرم تولیدی در سیستم نصبی موجود کمک بسیاری به کاهش انرژی مصرفی جهت گرمایش آب در موتور خانه می نماید . همچنین کاربرد سیستم های هوشمند تامین انرژی روشنایی در ساختمان های مسکونی و اداری که در مواقع فاقد نور به صورت هوشمند روشن گردند از دیگر مواردی است که نقش موثری در کاربرد مصرف انرژی دارد از سوی دیگر تنظیم خودکار دما در سیستم تامین  و گرمایش آب منازل با تنظیم دما در فصول مختلف و نصب سنسورهای مناسب روش موثر دیگر در اتلاف منابع  انرژی می باشد که در مجموع به صورت کاربرد سیستم های خودکار و هوشمند تامین انرژی معرفی گردیده و قابلیت کاربرد بسیار در نواحی شهری دارد.