سیستم کنترل هوشمند موتورخانه – بخش دوم

مزایای کنترل هوشمند موتورخانه

شمای کلی موتورخانه هوشمند

در این مقاله به ادامه ی بررسی قابلیت ها و مزایای کنترل هوشمند موتورخانه می پردازیم.

۱-۲- مستقل بودن عملکرد سیستم از مساحت زیربنای ساختمان:

با افـزایش مساحت زیربنـای ساختمـان، مصرف سوخت و انرژی آن نیز به نسبت ساختمان های کوچکتر افزایش می یابد و موجب می شود تا اجرای روش های بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان های بزرگتر، پر هزینه تر شود. به عنوان مثال در صورتی که مساحت پنجره های هر ساختمان ۱۵% مساحت کل ساختمان در نظر گرفته شود در یک ساختمان با مساحت ۰۰۰/۱۰ متر مربع، مقدار و هزینه اجرای پنجره دو جداره ۵ برابر مقدار و هزینه اجرای آن در یک ساختمان با مساحت ۲۰۰۰ متر مربع می باشد و به همین ترتیب برای اجرای روش های دیگری مانند: عایق حرارتی، عایق های حرارتی دیوار و کف و سقف، شیرهای ترموستاتیک رادیاتور.

برخلاف روش های 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. دلیل این ویژگی منحصربفرد در تعداد مشعل ها و دیگ های هر موتورخانه است. تعداد و ظرفیت حرارتی مشعل ها و دیگ های تاسیسات حرارتی هر ساختمان (مصرف کنندگان سوخت) با مساحت آن نسبت مستقیم دارد و همواره تعداد مشعل ها و ترکیب ظرفیت حرارتی آنها به نحوی است که علاوه بر تامین بار حرارتی مورد نیاز ساختمان، موجب افزایش هزینه های اجرایی نیز نگردند.

تحقیقات آماری

طبق تحقیقات انجام شده در سطح موتورخانه های کشور در بیش از ۹۹% ساختمان های موجود تعداد دیگ ها و مشعل ها حداکثر ۳ دستگاه می باشد. در ساختمان های کوچک با مساحت زیر ۲۰۰۰ مترمربع، ظرفیت حرارتی مشعل ها و دیگ ها پائین و در حدود kcal/h 150000 – ۱۰۰۰۰۰ می باشد و با افزایش مساحت ساختمان با ثابت ماندن تعداد دیگ و مشعل، ظرفیت حرارتی آنها افزایش می یابد و حتی به حدود kcal/h 1000000 و یا بیشتر نیز می رسد.

عملکرد هر خروجی مشعل یا پمپ در سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه به شکلی است که بصورت سریال (سری) در مدار برق این تجهیزات قرار گرفته و صرف نظر از ظرفیت جریانی و آمپراژ آنها با فرمان ON/OFFدر زمان های مقتضی آنها را کنترل می نماید.

بنابراین با توجه به توضیحات فوق سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه با قابلیت کنترل تا ۳ مشعل دارای ویژگی منحصربفرد مستقل بودن عملکرد از مساحت بنای ساختمان می گردند.

۲-۲- پیک زدایی مصرف سوخت در اوج سرما :

اوج مصرف گاز در فصل سرما از ساعت ۱۷ تا ساعات اولیه بامداد می باشد. این محدوده زمانی مقارن با غروب خورشید و کاهش دمای هوا و نیاز به افزایش فرآیند گرمایشی ساختمان می باشد (افزایش درجه حرارت بخاری های گاز سوز، افزایش درجه ترموستات دیگ در ساختمان های دارای موتورخانه مرکزی و یا افزایش تعداد رادیاتورهای فعال در هر واحد ساختمانی). 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 می باشد.

این مهم در کنار مزایای کنترل هوشمند موتورخانه که توانایی خاموشی و یا اعمال دمای آماده باش مصرف موتورخانه ساختمان های غیر مسکونی پس از پایان ساعت کاری را دارند مفهوم ویژه ای را پدید می آورد : پیک زدایی مصرف در اوج سرما از مصرف گاز سالانه تاسیسات حرارتی هر ساختمان در حدود ۲۰% آن مربوط به فصل گرما (متوسط ۷ ماه سال) و در حدود ۸۰% آن مربوط به فصل سرما (متوسط ۵ ماه یا ۱۵۰ روز در سال) می باشد.

موتورخانه ها در ساختمان اداری و مدارس

در بسیاری از ساختمان های اداری و مدارس، موتورخانه در تابستان خاموش و تنها در زمستان مورد بهره برداری قرار می گیرد. بنابراین در این دسته از ساختمان ها عملاً ۱۰۰% صرفه جویی حاصل از عملکرد سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه مربوط به فصل سرما خواهد بود. که طبیعتاً میزان اثر بخشی آن بر روی جبران پیک مصرف نیز بسیار محسوس و قابل تامل می باشد.

درحدود ۸۰% از حجم گاز صرفه جویی شده حاصل از عملکرد سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در فصل سرما مربوط به خاموشی یا دمای آماده باش موتورخانه پس از پایان ساعت کاری ساختمان های غیرمسکونی و از ساعت ۱۷ تا ساعت های اولیه بامداد می باشد که همزمان با ساعت اوج مصرف گاز است.

پیک های مصرف گاز در ساختمان های غیرمسکونی و اداری طی دو نوبت یکی صبح ها به هنگام شروع کار اداره و دیگری در هنگـام ظهر و موقع نماز و ناهار و استفاده از آب گرم مصرفی می باشد که البته اثرات آن بر روی مصرف گاز شبکه ناچیـز می باشـد ولی با این وجود در صورت استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه با توجه به افزایش دمای هوا به هنگام ظهر و نیاز گرمایش کمتر در این مقطع زمانی نیز پیک زدایی صورت می پذیرد.

۳-۲- کنترل مستقیم و از مبداء تجهیزات حرارتی ساختمان :

با اجرای روش های مختلف بهینه سازی در ساختمان هایی که دارای سیستم حرارت مرکزی می باشند، فرآیند صرفه جویی و کاهش مصرف سوخت نهایتاً منجربه تقلیل زمان کارکرد مشعل ها به دو صورت مستقیم و یا غیر مستقیم می گردد.
در تمامی روش های بهینه سازی مصرف سوخت، به استثناء سیستم های کنترل هوشمند، کاهش زمان کارکرد مشعل ها بصورت غیرمستقیم و با :

کاهش نرخ افت دمای آب گرم چرخشی، مانند استفاده از عایق های حرارتی در بدنه دیگ ها، منابع آب گرم مصرفی و سیستم های لوله کشی گرمایش از کف، مشعل پربازده، کاهش حجم آب گرم چرخشی در ساختمان، مانند شیر ترموستاتیک رادیاتور.

کاهش توام موارد فوق، مانند پنجره دوجداره، عایق کاری حرارتی سقف و کف دیوارها می باشد.

در صورتی که سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه به طور مستقیم علاوه بر کنترل زمان روشنی-خاموشی مشعل ها، پمپ های 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 منحصربفرد (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. در غیراینصورت همواره دمای آب گرم چرخشی در بالاترین حد خود بوده و با اجرای روش های بهینه سازی در محل مصرف می بایست از اتلاف آن جلوگیری نمود. علاوه بر آن کنترل مستقیم پمپ های آب گرم چرخشی به میزان قابل ملاحظه ای در مصرف انرژی الکتریکی، صرفه جویی شده و هزینه های استهلاک و سرویس-نگهداری نیزبه شدت کاهش می یابند.

۴-۲- بهینه سازی مضاعف مصرف سوخت در ساعت های تعطیلی ساختمان های غیرمسکونی :

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

  1. کنترل مصارف گرمایشی در زمان کارکرد و بهره برداری از موتورخانه
  2. امکان خاموشی و یا آماده باش موتورخانه در دمایی ثابت و پائین پس از ساعت کاری در ساختمان های غیرمسکونی
    ساختمان ها به لحاظ کاربری به دو دسته مسکونی و غیرمسکونی (اداری- آموزشی- عمومی- تجاری) تقسیم می شوند در ساختمان های مسکونی از موتورخانه بصورت پیوسته و دائم به منظور تامین مصارف گرمایشی استفاده می شود و صرفه جویی ناشی از عملکرد سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در این دسته از ساختمان ها صرفاً به لحاظ اعمال تغییرات دمای خارج ساختمان و کنترل دمای آب گرم مصرفی می باشد و صرفه جویی در این ساختمان ها تا ۲۰% امکان پذیر است.

در ساختمان های غیرمسکونی مانند ادارات و مدارس به دلیل استفاده منقطع و غیرپیوسته از ساختمان امکان خاموشی و یا آماده باش موتورخانه پس ازساعت کاری نیز وجود دارد. بهره برداری از این پتانسیل تنها توسط سیستم های کنترل هوشمند امکان پذیر می باشد. به عنوان مثال در مدرسه ای که ساعت کاری آن از ساعت ۷ صبح تا ۱۶ عصر می باشد و جمعه ها نیز تعطیل است، تنها از محل خاموشی موتورخانه پس از ساعت کاری بیش از ۵۵% صرفه جویی حاصل می شود و در صورتی که صرفه جویی زمان کارکرد موتورخانه نیز به آن اضافه گردد این رقم صرفه جویی به حدود ۶۵% افزایش می یابد.

در سایر روش های بهینه سازی، صرفه جویی در مصرف سوخت تنها در زمان کارکرد موتورخانه ممکن می باشد و قادر به استفاده از پتانسیل بالای صرفه جویی زمان تعطیلی در ساختمان های غیرمسکونی نمی باشند.

۵-۲- صرفه جویی هوشمنـد در پیش راه انـدازی و تسـریع در خـاموشی (یا دمـای آماده باش) موتورخانه ساختمان های غیرمسکونی:

یکی دیگر از مزایای کنترل هوشمند موتورخانه صرفه جویی در مصرف سوخت ساختمان های اداری-آموزشی، استفاده از قابلیت های هوشمند پیش راه اندازی و تسریع در خاموشی یا آماده باش سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در ساختمان های غیرمسکونی می باشد. با توجه به اطلاعات ارسالی از سنسور حرارتی که در ضلع شمالی ساختمان نصب شده است، سیستم های کنترل هوشمند قادر می باشند طبق برنامه جدول زمانی و متناسب با سردی هوای خارج ساختمان موتورخانه ها را از چندین ساعت زودتر از ساعت شروع به کار ساختمان روشن و یا از دمای آماده باش به شرایط تابع حرارتی برسانند. همچنین با توجه به دمای هوای خارج ساختمان و در ساعات انتهایی کار ساختمان، تا ۱ ساعت زودتر موتورخانه را خاموش و یا به دمای آماده باش می برند که موجب صرفه جویی هوشمند در مصرف سوخت می گردد.

۶-۲- دوره موثر صرفه جویی و بهینه سازی مصرف سوخت (۱۲ ماه سال) :

سیستم های کنترل هوشمند بر خلاف سایر روش های 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 تابستان ها نیز به میزان قابل ملاحظه ای مصرف سوخت را کاهش می دهند و بدین ترتیب بصورت لحظه ای در ۱۲ ماه سال فعال می باشند.

۷-۲- زمان مناسب نصب و بهره برداری از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه :

مدت زمان نصب و راه اندازی سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه بسیار کوتاه و بطور متوسط در حدود ۳ ساعت می باشد که بدون انجام هیچ گونه تغییرات مکانیکی در موتورخانه انجام می گردد.

به همین علت این روش در هر زمان از سال قابل اجرا می باشد و هیچ گونه وقفه ای در تامین مصارف گرمایشی ساختمان بوجود نمی آورد.

در دیگر روش های بهینه سازی این فاکتور عامل محدودکننده ای برای زمان اجرای پروژه می باشد. بعنوان مثال پنجره های دو جداره را نمی توان در فصل سرما و در ساختمان هایی که از آن بهره برداری شده است اجرا نموده یا تعویض شیرهای ترموستاتیک رادیاتور با شیرهای قدیمی در زمستان موجب اختلال چند روزه در گرمایش ساختمان می گردد.

۸-۲- تثبیت محدوده آسایش حرارتی در ساختمان :

در صورت استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه به دلیل 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.

مطالب مرتبط

۱- سیستم کنترل هوشمند موتورخانه – بخش اول