روش های هوشمند سازی ساختمان

تعریف BMS

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان یا ,  Building managment system

به مجموعه سخت افزارها و نرم افزارهایی اطلاق میشود که به منظور مانیتورینگ و کنترل یکپارچه قسمت های مهم وحیاتی در ساختمان نصب میشوند. وظیفه این مجموعه پایش مداوم بخش های مختلف ساختمان و اعمال فرامین به انها به نحوی است که عملکرد اجزای مختلف ساختمان در تعامل به یکدیگر و درشرایط بهینه و باهدف کاهش مصارف ناخواسته و تخصیص منابع انرژی فقط برای فضاهای درحین بهره برداری باشد.

دراین تابلوهای برق روشنایی عمومی,دیزل ژتراتور,سیستم اعلام و اطفاء حریق ,سیستم حفاظتی,اسانسورها,سیستم کنترل تردد ونیز اجزای موتورخانه مرکزی شامل چیلرها ,بویلرها,پمپ های سیرکولاسیون,برجهای خنک کننده ,هواسازها, و اگزوز فن ها به نوعی به طور یکپارچه و بطور منسجم توسط یک یا چند رایانه هماهنگ و کنترل میشوند

اجزای سیستم مدیریت هوشمند ساختمان

اساسا همانند دیگر سیستم های کنترلی, Bms نیز از سه بخش تشکیل میشود:

1.حسگرها (sensors)

 سنحش پارامترهای محیطی و ارسال اطلاعات به این سیستم را عهده دار هستند. این اطلاعات میتوانند دمای محیط بیرون و درون دمای سیال گرم کننده و یاخنک کننده, میزان روشنایی محیط,میزان رطوبت,مقدار گازها درهوا ,حضور ویا عدم حضور افراد در محل و دیگر اطلاعاتی که برای راهبری بهیته سیستم حیاتی ست باشد.

2.کنتلرها (controllers)

اجزایی از سیستم هستند که اطلاعات دریافتی از حسگرها را دریافت و براساس نرم افزار درونی خود و یا نرم افزار شبکه پردازش و برحسب نیاز فرامینی را به عملگردها ارسال میکند.

3.عملگردها (actuators)

اجزایی از سیستم هستند که فرامین ارسالی از کنتلرها را دریافت و براساس ان واکنش نشان میدهند.این عملگردها میتوانند شیرهای برقی سیالات ,دریچهای قابل تنظیم عبور هوا, رله های قطع و وصل جریان الکتریکی ، پرده برقی و … باشند.

سه بخش یادشده بالا توسط یک مکانیزم ارتباطی باهم مرتبط میشوند که خود از دو قسمت مهم تشکیل شده است:

1.رسانه (مدیای)ارتباطی مانند سیم ,فیبرنوری امواج رادیویی

2.پروتکل ارتباطی ویا زبان محاوره اجزا مانند

Bacnet,lonworks

درحقیقت حسگرها کنتلرها و عملگرهااز طریق مدیای ارتباطی ,براساس زبان محاوره ای ویا پروتکل ارتباطی با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند.

معرفی پروتکل باز در هوشمندسازی بنا:

سازندگان متعددی دردنیا در زمینه تولید سخت افزار ونرم افزار های bms فعال هستند.

برخی از این سازندگان پروتکل های خاص خودرا معرفی و بر ان اساس محصولات خودرا ساخته و روانه بازار میکنند.

شرکت هاو متخصصانی که اقدام به طراحی پروژه های هوشمندسازی براساس اینگونه محصولات میکنند

ملزم به استفاده از سخت افزار و نرم افزارهای عرضه شده شرکتهای یاد شده خواهندبود از این رو مشاوران و مدیران پروژه های هوشمندسازی میبایست در انتخاب سازندگان به نحوی که در درازمدت مجبور به رعایت اتحصار استفاده از محصولات شرکتی خاص نباشند,دقت کافی به خرج دهند .

به منظر شکستن این قفل انحصار و تامین ازادی عمل برای مدیران پروژه های هوشمندسازی رویکرد متفاوتی توسط عده ای دیگر از سازندگان که بخش بزرگتری از بازار رانیز به خوداختصاص داده اند شده است که با سیستم های با پروتکل باز (open protocol systems)

قیمت هوشمند سازی خانه

مشهور میباشند این.سازندگان محصولات سخت افزاریو نرم افزاری خودرا براساس پروتکل های باز رایج هوشمندسازی عرضه مینمایند.از این رو خریدار ملزم به خرید مادام اعم از شرکت اولیه برای تعمیرات ,خرابی ها وتوسعه سیستم در اینده نخواهدبود.

پروتکل های باز,ازادی عمل کافی را برای,سازندگان برای ساخت یک دستگاه منفرد و مجزا گرفته تا راه کارهای جامع و فراگیز تمام نیازهای هوشمندسازی به ارمغان اورده است.

قابلیت دیگر پروتکل های خاص ,امکان برقراری ارتباط هرجز از سیستم بادیگر اجزا بدون نیاز به واسط سخت افزاری و نرم افزاری باشد.

به طور کلی برای انحام یک پروژه بزرگ هوشمندسازی براساس پروتکل بازمیتوان از چندین سازنده بدون نگرانی ناسازگاری اجزا خریداری نمود.

این مساله باعث رقابتی کردن بازار ودر نهایت کاهش هزینه های کلی پروژه های هوشمندسازی میگردد.

مهمترین پروتکل های این گروه lonworks,technology

و bacnet standard

میباشند.

دراین میان lonworks

از نظر تنوع محصولات ساخته شده توسط سازندگان مختلف تعداد تجهیزات نصب شده در نقاط مختف دنیا و نیز تعداد شرکتهایی که گواهینامه تطبیق محصولات با این استاندارد را گرفته اند.

(که خود معرف حجم تقاضا میباشد.)از bacnetپیشی گرفته است.

مزایای کلی ازBMS

حذف مصارف ناخواسته:

از انحایی که سیستم فقط درهنگام بهره برداری از فضا,اجازه استفاده از منابع انرژی از قبیل سرمایش و گرمایش و روشنایی را میدهد,مصارف ناخواسته انرژی ازبین رفته و استفاده از انرژی بهینه میگردد.

کاهش هزینه های تعمیر ونگهداری:

مدیریت بهینه استفاده از تاسیسات ,موجب کاهش میزان ساعات کارکرد هر تجهیزگر دیده و در نهایت علاوه بر کاهش مصرف به مقدار قابل ملاحظه ای

هزینه های تعویض قطعات مصرفی و نیز خرابی های ناشی از کارکرد طولانی را کاهش میدهد.

پایش دائمی کلیه اجزای ساختمان;

کلیه اجزای مهم ساختمان ازقبیل مجموعه های سرمایش و گرمایش و تهیه و آبرسانی و …..به طور متمرکز از طریق یک کامپیوتر در محل ساختمان و یا از راه دور و در تمام ساعات قابل پایش بوده است.نیاز به سرکشی محلی هر تجهیز در محل نصب را مرتفع مینماید.

حذف خطاهای اپراتوری:

از آنجایی که پس از تنظیمات اولیه سیستم ,کلیه کنترلرها توسط رایانه صورت میپذیرد نگرانی اشتباهات و کوتاهی پرسنل بهره بردار ودر نتیجه بروز خسارات ازبین میرود.

اعلام وضعیت اجزا برای حلوگیری از خرابی و وقفه در کار اجزای ساختمان:

باتوجه به نمایش وضعیت کارکردی هر یک از اِلمان های تاسیسات روی رایانه اصلی کنترل سلامت اجزا به راحتی امکان پذیر است.

مدیریت ساختمان

در هنگام بروز حوادث:

مدیریت یکپارچه سیستم روی بخش های مختلف باعث ایجاد هماهنگی بین بخشهای مختلف از قبیل اعلام حریق,سیستم هوارسان,اگزورفن ها,اطفاء حریق سیستم هوارسان,اگزوز فن,اسانسور ها درجهت کاهش خطرات احتمالی در هنگام بروز حوادث میگردد.

ثبت دقیق میزان بهره برداری از قسمت های مختلف ساختمان:

میزان دقیق استفاده هرقسمت ویا واحد ازمنابع انرژی قابل ثبت میباشد.

گزارش گیری آمار دقیق از عملکرد اجزا مختلف ساختمان:

کارکرد دقیق کلیه اجزا ساختمان درسیستم ذخیره میگردد این ذخیره سازی راهنمای مدیر تاسیسات ساختمان برای تنظیم بازبینی ها و تعمیرات دوره ای میباشد.

تعریف سطوح مختلف دسترسی برای اپراتورها:

کاربران سیستم با سطوح مختلفی از دسترسی میتوانند به اجزا مختلف  دسترسی داشته باشد.

اولویت بندی هوشمندانه مصارف درهنگام اضطرار:

درهنگام پیک مصرف و هنگامی که منابع کافی برای در مدار قراردادن کلیه اجزا وجود ندارد

سیستم به طور هوشمندانه براساس اولویتهای از پیش تعیین شده نسبت به تخصیص منابع اقدام مینماید.

اعلام آلارهای هشداردهنده برای بازبینی دوره های تجهیزات :

براساس مشخصات ثبت شده هر اِلمان تاسیساتی زمان های بازبینی ها و تاسیس و تعویض و تعمیر توسط سیستم به اپراتور گوشزد میگردد.

پایش کیفیت هوا و تنظیم پارامترهای مهم از قبیل میزان مونواکسید کربن گازهای قابل اشتعال و دود:

سیستم به طور مستمر نسبت به کنترل کیفیت هوا اقدام نموده و درصورت وجود آلایندگی فراتر از حد مجاز نسبت به افزایش ورود هوای تازه و اعلام وضعیت اقدام مینماید.

مزایای استفاده ازBms

برای مالکین ساختمان:

1.تبدیل ساختمان به فضای متمایز و چشمگیر و ارتقا سطح کیفی ساختمان

2.ایحاد ارزش افزوده ملکی به مراتب بیشتر از هزینه سیستم

3.وجود انعطاف در تغییر کاربری فضا

4.ثبت مقدار دقیق مصارف هر واحد از منابع جداگانه

مزایای استفادا ازBms برای مدیران تاسیسات:

1.پایش و کنترل سیستم ازمحل یا از راه دور

2.هزینه کم اپراتوری

3.راندمان بالای تجهیزات تاسیساتی

4.کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری

5.اعلام سریع خرابی ها و نیازمندی های بازبینی

6.لزوم مهندسی اصولی و ساختاریافته درهنگام اجرای تاسیسات

مزایای استفاده ازBmsبرای ساکنین:

1.افزایش ایمنی در ساختمان

2.راندمان بالای تاسیسات

3.وجود محیطی مطبوع و راحت

مثالی ازیک ساختمان مسکونی

مجهز به bms:

دریک ساختمان با کاربری مسکونی گرمایش و سرمایش ,تهویه و روشنایی فضاهای عمومی از قبیل :

لابی,سالن اجتماعات,مجموعه ورزشی و…..

درساعات شب میبایست به حداقل برسد

در داخل واحدهای مسکونی,ترموستات های دیواری علاوه بر روشن یاخاموش کردن موتور فن کویل دمای دلخواه هرساکن را منفرد را به سیستم مخابره مینماید.

سیستم براساس اطلاعات جمع اوری شده از کل واحدها تعداد بویلرها,چیلرها,پمپهای سیرکولاسیون و دیگر اجزا را برحسب نیاز کلی(overall demand)وارد مدار بهره برداری مینماید.بنابراین اجزای تاسیساتی موتورخانه فقط براساس نیاز واقعی درمدارخواهندبود

ازطرفی درخواست هرواحد به طور جداگانه در فایل مربوط به آن واحد خاص ذخیره میگردد در نتیجه در پایان دوره های زمانی خاص میتوان هزینه های بهره برداری از تاسیسات را به طور عادلانه و براساس اطلاعات مکتوب از ساکنین مطالبه نمود.

مدیریت ساختمان درهنگام بروز حوادث از دیگر وظایف مهم bms میباشد هماهنگی عملیات بخش های اعلام حریق,مدیریت بهینه اسانسورهو برای تخلیه ساکنین,قطع جریان الکتریکی درهنگام نشت قابل اشتعال ونیز تهویه گازهای سمی ازجمله قابلیت های ک سیستم جامع bms میباشد

سیستم کنترل تردد بکپارچه باعث میشود تا تردد در فضاهایی از قبیل پارکینگ ,انباری ها,راهروهای طبقات فقط درساعات مجاز و توسط مالکین همان مشاعات قابل دسترسی باشد.

مثالی از یک ساختمان تجاری مجهز به bms:

عموما یک.رایانه مرکزی نقش واسط بین سیستم و مدیر تاسیسات را بازی میکند.مدیر تاسیسات جدول تعطیلات رسم و نیز زمان بندی حضور واحدهای مختلف را که در سیستم به عنوان نواحی (zone)مجزا بخش بندی گردیده است را در ابتدا به سیستم وارد میکند.به عنوان مثال اگر واحد های اداری از ساعت ۷:۳۰تا ۱۷:۳۰ روزهای شنبه تا چهارشنبه واحد پشتیبانی از ۷:۳۰ تا ۲۰ شنبه تاچهارشنبه و ۹تا۱۳ روزهای پنجشنبه و جمعه, واحدهای تاسیسات و نگهبانی به طور پیش فرض دمای داخلی را در ماههای سرد بین ۱۸تا۲۰درجه سانتی گراد تنظیم مینماید برای این متظور شیرهای آب گرم یا اب خنک (بسته به فصل) منتها به فن کویل های هرناحیه ۳۰تا۶۰دقیقه قبل از حضور کارکنان بازشدا و فن کویل روشن میشود. درساعات کاری ,موتور الکتریکی فن کویل بسته به اطلاعات دریافت شده از حسگر دمای ناحیه روشن و یا خاموش میگردد درپایان زمان کاری سیشتم از طریق حسگرهای حرکت ,حضور افراد را درمقاطع مختلف کنترل نموده و نواحی بدون استفادا را ازمدار عبور سیال گرم کننده ویاسرد کننده جدا و موتورفن کویل هارا خانوش مینماید از طرف دیگر حجم سیال کنندا و یا خنک کننده مورد نیاز کل ساختمان محاسبه و تعداد پمپهای سیرکولاسیون مورد نیاز مشخص وباقی پمپها خاموش خواهتد گردید.

همچنین سیستم بویلرها و یا چیلرهای موتورخانه رادر ساعات غیر کاری و تعطیلات آخر هفته خاموش نموده ویا در حداقل بار ثابت میکند.

از طرف دیگر در صورت بازشدن هر کدام از پنجرها سیستم نسبت به خاموش نمودن موتور الکتریکی فن کویل ان قسمت اقدام مینماید عملیات مشابه برای تابلوهای برق روشنایی عمومی و نیز واحدها اتفاق میافتد.درساعات خارج از ساعات کاری,روشنایی واحدها فقط درصورت حضور پرسنل روشن مانده و چراغ های راهروها و مسیرهای داخلی به صورت محدود روشن میماند از این رواست که میتوان در مصرف انرژی با استفاده از سیستم مدیریت هوشمند ساختمان تا۴۵درصد مصرف قبلی صرفه جویی نمود.

لازم به یاداوری است که تغییر در هریک از پارامترهای یادشده مانند ساعات کاری ویا نقاط تنظیم دما (set points) به سادگی از طریق نرم افزار سیستم برای موارد خاص ویا مناسبتها قابل انجام

میباشد.

bms در ایران

متاسفانه در کشور ما تاکنون به دلیل عدم فرهنگ سازی صحیح و حضور کمرنگ شرکتهای تخصصی فعال در این زمینه,تاکنون توجه جدی به استفاد ازbmsنشده است.

تخصیص یارانه های انرژی باعث گردیده تاحتی بافرض هدر رفتن انرژی درطول دوره بهره برداری سازندگان ساختمان ازقبول هزینه اولیه این مجموعه در هنگام ساخت سرباز زده و کماکان نسبت به بهره برداری سنتی از تاسیسات پافشاری نمایند.

عدم تقبل هزینه سرشکن شده سیستم مدیریت هوشمند ساختمان توسط خریداران واحدهای ساختمان نیز دلیل دیگری برای مقاومت سازندگان ساختمان در مقابل اجرای پروژه های هوشمندسازی بنا به حساب میآید.اگرچه در حال حاضر نیز اجرای پروژه های فوق درساختمان هابا دید بلندمدت کاهش هزینه های مصرفی انرژی نیز کاهش هزینه های تعمیر ونگهداری توجیه اقتصادی دارد ولی حذف یارانه های انرژی در اینده نزدیک کمک ب کاهش زمان استهلاک هزینه پروژه های bms خواهد داشت .

فرهنگ سازی در زمینه مصرف صحیح انرژی , باعث بهره مندی عادلانه از نعمت های خدادادی و راهگشای اجرای پروژه های انرژی بر کشور در نهایت افزایش درامد ملی خواهد بود.