سيستم مديريت هوشمند ساختمان

Intelligent Building management systems

چکيده
 

سيستم هاي مديريت ساختمان (BMS)، از زمان معرفي در اوايل سال 1970 راهي طولاني را طي کرده اند.
سيستم هاي مدرن کم هزينه تر، سريع تر و بيش تر قابل اطمينان هستند و به سبب اين مشخصه ها همواره آموختن و به کارگيري و استفاده از آن ها راحت تر است و پيشنهاد مي شود. آن هاهمواره به صورت کاملاً موفق و تقريباً در بسياري از انواع تأسيسات و ساختمان ها نصب و راه اندازي شده اند و همين امر آن ها را به عنوان يک نياز ضروري که لازمه ي يک مديريت موفق است، مطرح مي سازد. اين مقاله مفاهيم مديريتي در باب EMS و BMS را در صنعت ساختمان و تأسيسات به صورت جداگانه ارائه، و از آنجايي که EMS زير مجموعه اي از BMS مي باشد در ابتدا مورد بررسي قرار مي گيرد.

مقدمه ي EMS
 

سيستم مديريت انرژي (EMS) جهت کنترل و مانيتورينگ تأسيسات الکتريکي و مکانيکي و استفاده ي بهينه از انرژي الکتريکي و سوخت در ساختمان ها مي باشد که در قالبي يکپارپه با سيستم مديريت هوشمند BMS پياده مي شود. سيستم EMS شامل تابلويي از تجهيزات حفاظتي، کنترلي و مانيتوري مجهز به اينترفيس مناسب (Mod-BUS) جهت ارتباط با سيستم BMS مي باشد که با پياده سازي اطلاعات ارسالي در پايگاه اطلاعات زمينه ي لازم را جهت اجراي روش هاي بهينه جهت مصرف انرژي فراهم مي آورد. مديريت مصرف انرژي در ساختمان هاي هوشمند تأثير به سزايي در صرفه جويي مصرف انرژي دارد. وابسته کردن نور و سيستم تهويه به حضور شخص و برنامه ريزي دماي اتاق ها در ساعات مختلف شبانه روز از مصاديق مديريت مصرف انرژي مي باشد. همچنين جلوگيري از تابش مستقيم نور خورشيد به داخل ساختمان توسط کنترل خودکار پرده و کرکره سبب صرفه جويي در مصرف انرژي الکتريکي براي دستگاه هاي سرمايشي مي شود.

منطق کنترل BMS , EMS
 

در جهت کاهش هزينه هاي صنعت ساختمان و استفاده ي بهينه از فن آوري و به کارگيري فن آوري ارتباطات و رايانه عملکرد سيستم هاي مديريت و اتوماسيون ساختمان چشمگيرتر مي گردند که در مجموع صرفه جويي انرژي را در بر خواهد داشت، به طوري که صرفه جويي هاي ناشي از به کارگيري اين سيستم ها در مدت زمان کوتاهي موجب جبران هزينه هاي مربوطه مي شود. سيستم هاي کنترل هوشمند داراي انعطاف بالايي خواهند بود که مي توان به راحتي آن ها را با نيازهاي مختلف منطبق نمود. همچنين در هنگام بهره برداري به راحتي مي توان عمليات تغيير و بهينه سازي براي راهبري بهتر و کاهش هزينه هاي انرژي و کاهش هزينه هاي تعميراتي را انجام داد. در ساختمان هوشمند بسياري از اعمالي که ساکنان از روي عادت و به صورت غير ارادي انجام مي دهند توسط سيستم هاي هوشمند انجام مي گردد که باعث صرفه جويي در زمان و هزينه ي نيروي انساني مي گردد. با به کارگيري انواع و اقسام حس گرها در داخل و خارج ساختمان و با به کارگيري يک شبکه و سيستم واحد مي توان به صورت دائمي و بلادرنگ اطلاعات دما، فشار، رطوبت،دبي هوا، ميزان اکسيژن و دي اکسيد کربن را در اختيار داشت و از آن ها در جهت رسيدن به شرايط ايده آل استفاده کرد. در يک ساختمان هوشمند با امکانات نرم افزاري مي توان نمودارهاي مختلفي را بر حسب زمان در اختيار داشت و از آن ها در جهت بهبود کيفي شرايط زيستي و حداکثر استفاده از هواي طبيعي را براي ساکنان به وجود آ ورد. در زمان کارکرد سيستم هوشمند، ساکنان در جهت صرفه جويي مصرف انرژي حق باز کردن پنجره ها را نخواهند داشت و در ساختمان هاي اداري قبل از اتمام ساعت کار اين سيستم به صورت خودکار و متناوب شروع به خاموش کردن سيستم هاي تهويه مطبوع مي کند. در يک ساختمان هوشمند با امکانات ايجاد شده مي توان در هر زمان ميزان مصرف انرژي بر پايه ي مصرف انرژي سوخت و برق را به دست آورد و از آن در جهت کاهش مصرف انرژي و بهينه سازي مصرف سوخت در ساختمان (مبحث نوزدهم- مقررات ملي ساختمان) بهره برد.
بيش ترين مصرف انرژي در ساختمان توسط سيستم روشنايي به وجود مي آيد که با هوشمند سازي اين سيستم مي توان از اتلاف انرژي تا حد زيادي جلوگيري کرد. اين عمل با ترکيب روشنايي روز و روشنايي مصنوعي به بهترين نحو و خاموش کردن چراغ ها در زمان بدون مصرف به وجود مي آيد. سيستم هاي مدرن مديريت ساختمان امروزه بر پايه ي وب - web base- نگاشته مي شوند که بزرگ ترين مزيت آن در به کارگيري امتيازات شبکه ي جهاني اينترنت و کنترل ساختمان از راه دور توسط سيستم هاي ارتباطي متداول در دنيا است به اين صورت که با راه اندازي سايت ساختمان مورد نظر و با وارد کردن شناسه ي کاربري و رمز عبور مي توان از هر مکاني بر ساختمان احاطه داشت. در اين گونه ساختمان ها مي توان با نصب تابلوهاي نمايش گر الکترونيکي در مکان هاي خاص ساختمان و نمايش اطلاعات مختلف از سيستم هاي کنترلي ساختمان، زندگي را براي ساکنان لذت بخش کرد.

روش هاي بهينه سازي مصرف انرژي (EMS)
 

تا کنون اقدامات مفيدي در زمينه ي بهينه سازي مصرف انرژي در کشور به ثمر رسيده است. تدوين استانداردها و معيارهاي برچسب مصرف انرژي، ايجاد و توسعه ي آزمايشگاه ملي صرفه جويي انرژي، بهينه سازي انرژي و مديريت بار در صنايع، مميزي انرژي در ساختمان ها، تهيه نرم افزارهاي مشاور بهينه سازي و فعاليت هاي آموزشي و آگاه سازي از جمله اين اقدامات بوده است. اما علي رغم انجام اين موارد، همچنان پتانسيل هاي بسيار گسترده اي براي بهينه سازي مصرف انرژي در کشور وجود دارد، که در صورت به کارگيري راه کارهاي مناسب، نتايجي همچون کاهش سطح تقاضاي انرژي و محدود شدن نرخ رشد رو به افزايش ظرفيت سازي نيروگاهي، بهبود الگوي توليد، مصرف و بهبود ضريب استفاده از سيستم موجود و آزادسازي ظرفيت هاي عرضه براي حضور فعال تر در بازارهاي بين المللي انرژي را به دنبال خواهد داشت.

ارزيابي پتانسيل مصرف انرژي دريک ساختمان اداري
 

مصرف انرژي در چند دهه ي اخير به طور سرسام آوري افزايش يافته است. اين افزايش از يک سو نشان دهنده ي رشد اقتصادي و به گردش افتادن بيش تر چرخ هاي صنعت و در پي آن جابه جا شدن کالاهاي صنعتي به نقاط مختلف مي باشد. از سوي ديگر، شايد به دليل قيمت ارزان انرژي، صاحبان صنايع و مصرف کنندگان خصوصي کشور در پي صرفه جويي و استفاده ي منطقي از اين نعمت خدادادي نبوده اند. بعد از بحران انرژي سال هاي 1974 که با افزايش قيمت نفت خام و قيمت انرژي همراه بود، به طور کلي روند مصرف ا نرژي کمي تغيير کرد و کشورهاي بدون نفت در مصرف آن به صورت سيستماتيک تر عمل نمودند. به همين دليل ممالک مصرف کننده ي انرژي در جهت جايگزيني انرژي هاي جديد فسيلي و صرفه جويي در مصرف انرژي و استفاده ي بهتر از انرژي هاي موجود گام برداشته اند.

بازگشت سرمايه در گروي ذخيره سازي انرژي
 

هدف اصلي استفاده از سيستم BMS در يک ساختمان ذخيره سازي انرژي و مصرف صحيح و بهينه از امکانات مي باشد، که نتيجه ي اين هدف علاوه بر ذخيره سازي انرژي بازگشت سرمايه ي اوليه که صرف اجراي BMS شده است مي گردد. با ذکر چند مثال کاربردي طريقه ي صرفه جويي در مصرف انرژي را شرح مي دهيم:
1- در اکثر ادارات و سازمان ها کارمندان براي مصرف درست اهميتي قائل نيستند. براي مثال، وقتي کارمندي محل کار خود را ترک مي کند حتا اگر بازگشت وي زمان زيادي طول بکشد سيستم تهويه و روشنايي خود را همچنان روشن ترک مي کند. در ساختار BMS در صورت عدم وجود فرد در محل به صورت خودکار و پس از طي زماني، سيستم به حالت حداقل مصرف سوئيچ مي کند تا دوباره فرد به محل کار خود باز گردد.
2- در ساختمان هاي بزرگ اداري ساعت 7 صبح تمام سيستم تهويه و روشنايي کل ساختمان روشن مي گردد در صورتي که ممکن است افرادي در مرخصي يا مأموريت باشند و يا با تأخير به محل کار بيايند که در اين صورت انرژي بيهوده مصرف مي گردد. در ساختار BMS تا فرد کارت حضور و غياب را در ورودي مي کشد، سيستم تهويه روشنايي اتاق او فعال مي گردد، و بدين صورت از مصرف بيهوده جلوگيري مي گردد.
3- در ساختمان هاي بزرگ بايد کنترل و مديريت تأسيسات مکانيکي وجود داشته باشد. به طور مثال بويلر را در نظر بگيريم. مثلاً چهار بويلر داريم که در صورت عدم وجود کنترل بر عملکرد مجموعه بويلرها دو يا سه بويلر را همواره در مدار قرار مي دهيم. در صورتي که ممکن است حتا يک بويلر نيز جواب گوي سيستم در زمان هاي خاصي باشد که در اين صورت نيز مصرف بهينه نمي باشد. ولي اگر با استفاده از اندازه گيري با تعداد بويلرها تعيين کنيم، همواره به صورت بهينه انرژي را مصرف مي کنيم ضمن آن که خللي در کار سيستم به وجود نمي آيد.
4- در هواساز ممکن است دماي مطلوب را بتوان از هواي محيط بيرون تأمين نمود، بدون اين که نياز به فعاليت هواساز باشد. در صورتي که مديريت و کنترل وجود نداشته باشد، با اين که محيط بيرون جواب گوي سيستم مي باشد، ولي همچنان هواساز نيز در حال کار است که نتيجه ي آن، عدم استفاده صحيح از انرژي مي باشد.
قابليت هاي بسيار ديگري نيز براي سيستم مي توان مثال زد که ذکر مثال هاي فوق فقط بخشي از نحوه ي ذخيره سازي انرژي را شامل مي شد.
بحث ديگري که در بازگشت سرمايه نقش دارد، مصرف بهينه از امکانات مي باشد که در ذيل توضيحات مختصري خواهيم داد:
1- در سيستم تأسيسات مکانيکي با تقسيم زمان هاي کارکرد بين تمام اعضاي يک مجموعه (براي مثال، مجموعه پمپ هاي سيروکولاسيون) فشار کاري بين همه اعضا تقسيم مي شود. ضمن اين که از غير فعال بودن يک بخش از مجموعه به طور دائم جلوگيري مي کند که خود باعث عملکرد بهتر تمام مجموعه مي گردد.
2- بر تمام تجهيزات مورد استفاده در ساختمان کنترل دارد و تمام وضعيت هاي موجود را اندازه گيري و در صورت بروز خرابي در سيستم به طور خودکار به جز Standby سوئيچ مي کند و خرابي را به اطلاع کاربر مي رساند تا در اسرع وقت جهت تعمير اقدام گردد.
3- زمان هاي کارکرد تمام تجهيزات را ذخيره مي نمايد و در زماني که نياز به سرويس مي باشد به کاربر اطلاع مي دهد تا سيستم همواره در حالت مطلوبي کار نمايد.
4- در تمام سيستم هاي تهويه مطبوع و تأسيسات مکانيکي (مثل مبدل ها) علاوه بر اندازه گيري دماي پروسه و ست يونيت تعريف شده با اندازه گيري دماي محيط بيرون روي ست يونيت اثر گذاشته تا نوسانات دما جبران گردد. (با توجه به اين که در اغلب مناطق ايران دماي شب و روز بسيار متفاوت است) با استفاده از اين روش به راحتي مي توان نوسانات ناشي از اين تغيير دما را به صورت خودکار جبران نموده بدون اين که نيازي به تغييرات مداوم ست يونيت باشد.
با توجه به موارد ذکر شده و موارد بسيار ديگر که در ساختار BMS قرار دارند، علاوه بر استفاده ي بهينه از تجهيزات بر عمر تجهيزات نيز افزوده مي گردد، ضمن اين که فضاي کار را آيده آل مي نمايد. با توجه به مطالب ذکر شده و آمارهاي به دست آمده از پروژه هاي اجرا شده بر اساس ساختار BMS به طور ميانگين در بحث ذخيره سازي انرژي حدود 25 الي 30 درصد کاهش مصرف وجود داشته است و بازگشت سرمايه در اثر استفاده از ساختار BMS در حدود 2/5 الي 3 سال امکان پذير مي باشد.

استراتژي هاي مناسب سيستم BMS در کاهش مصرف انرژي
 

معروف ترين روش هاي به کار گرفته شده توسط طراحان BMS عبارت اند از:
- خاموش و روشن کردن تجهيزات بر اساس جداول زمان بندي کارکرد؛
- Lock out يا بهره برداري از تجهيزات در صورت نياز و ضرورت؛
- بهره برداري از حداقل ظرفيت مجاز در بهره برداري از تجهيزات (Resets)؛
- محدود کردن تقاضا يا Demand Limiting که موجب قطع برق تجهيزات در صورت بارگذاري بيش از حدود تعيين شده، خواهد شد؛ و
- مونيتورينگ وضعيت تجهيزات توسط اپراتورهاي آموزش ديده و بهره برداري از داده ها در رفع مشکلات تجهيزات و بررسي عملکرد موثر آن ها.

مقدمه ي BMS
 

امروزه (Building Management System) BMS يا سيستم مديريتي ساختمان به يکي از گريزناپذيرترين شاخه هاي علمي، تحقيقاتي و اجرايي در ساختمان ها به منظور نظارت و کنترل خودکار تأسيسات تبديل گرديده است. همچنين با توجه به کمبود منابع انرژي در سطح جهان، اهميت مصرف بهينه ي سوخت بيش از پيش مورد توجه است. سيستم مديريتي ساختمان (BMS) وظيفه ي مديريت و کنترل وضعيت ساختمان را از لحاظ سرمايش و گرمايش (HVAC)، روشنايي (Lighting)، کنترل تردد امنيت (Access)، سيستم اعلام حريق (FAS) و ارتباط منطقي اين زير سيستم ها را که از طريق يک پردازش گر ديجيتالي الکترونيکي براي کنترل الگوريتم ها استفاده مي شود و قابليت برقراري ارتباط با ديگر کنترلرها را امکان مي سازد.
از آنجايي که به کارگيري سيستم هاي مديريت ساختمان بايد فاقد پيچيدگي هاي فني باشد و به سادگي توسط کاربر انجام پذيرد، امروزه اغلب توليدکنندگان سيستم هاي مديريت ساختمان، نرم افزارهاي گرافيکي کاربرپسندي را جهت کنترل سيستم ها ارائه مي دهند. نرم افزارهاي مربوطه به استفاده از اشياي گرافيکي مختلف، کنترل همه جانبه ي ساختمان را به راحتي دردسترس قرار مي دهند.

در موردBMS، دانستن چه مواردي ضروريست؟
 

اصطلاح BMS، تمامي المان هاي کنترلي شامل سخت افزاري، کنترلرها، شبکه هاي ارتباطي و کنترلرهاي مرکزي را پوشش مي دهد. به طور کلي يک سيستم کنترلي شامل سه بخش اصلي حس گر، کنترلر و يک وسيله کنترل کننده مي باشد و هر مولفه در معماري شبکه به طريقي با سيستم ارتباطي در تماس است. شبکه ي ارتباطي با دو قسمت ضروري مشخص شده است:
• قسمت فيزيکي: که سيگنال هاي کنترلي را منتقل مي کند از قبيل سيم، فيبر نوري، راديو.
• پروتکل: يک دسته از قوانين زباني رايج براي ارتباط برقرار کردن سينگال ها.
چندين پروتکل تا به امروز تدوين شده است، ولي همه ي آن ها هنوز براي استفاده در BMS استخراج نشده اند. از نظر تاريخچه، توليد کنندگان و سازندگان همواره قراردادهاي مربوط به خود را توسعه داده اند که امروزه حرکتي قدرتمند به سمت قراردادهاي استاندارد شده شکل گرفته است. يک مزيت عمده ي استفاده از شبکه BMS بر طبق يک پروتکل عملکردي استاندارد، افزايش ميزان سازگاري ميان اجزاي مختلف تجهيزات کنترلي اين سيستم مي باشد. اين سيستم زماني مفيد است که در يک سيستم کاري مجزا استفاده شود. BACnet بالاترين سطح پروتکلي است که در صنعت BMS استفاده مي شود و مي تواند اتوماسيون ساختمان و محصولات کنترلي از سازندگان مختلف را با هم يکي نمايند و به يک سيستم به هم پيوسته و منفرد تبديل کند. (Newman M, 1996)

توابع اوليه ي سيستم هاي مديريت ساختمان
 

BMS توابع مختلفي را ارائه مي کند که در زير تمامي آن ها ليست شده اند:
• سوئيچينگ خودکار ON/OFF تجهيزات:
اين تابع لحظه اي عمل مي کند و نوع آن روزانه بر اساس شرايط محيطي قابل تغيير است.
• مانيتورينگ وضعيت تجهيزات، همراه با شرايط محيطي:
توسط اين تابع پرسنل تعميراتي ساختمان مي توانند توسط هشدار دهنده (آلارم) در يک لحظه براي ترميم سيستم اطلاع حاصل کنند و اقدام نماين. به بياني ديگر يک سيستم خوب BMS به ما اجازه مي دهد که به روش غير فعال مديريتي خطاهاي موجود در سيستم را به صورت پيشگيرانه و فعال کنترل نماييم.
• نگهداري و حفاظت انرژي:
در طراحي خوب يک ساختمان و تجهيزات HVAC کارآمد، BMS نقشي اساسي در جلوگيري از اتلاف انرژي و کاهش اثرات محيطي ساختمان ايفا مي کند.
• مديريت تجهيزات ساختمان:
BMS خلاصه اي از الگوريتم ها و گزارش ها را در سطحي وسيع در اختيار قرار مي دهد. اين امر اطلاعات مفيدي را براي پيشبرد سرويس ها و هزينه ها تأمين مي کند. اين اطلاعات همچنين مي تواند ارزش تجهيزات اضافه شده و در کل ارزش مالکيت موقت اضافه شده به سايت را در اختيار قرار دهد. براي مثال، بعد از ساعت ها استفاده از تهويه مطبوع مي تواند به درستي عمل نظارت، ثبت و کنترل خودکار را هر جا که کاربردي داشته باشد انجام دهد.
• قابليت هاي کنترل از راه دور:
BMS نظارت کنترلي و مرکزي يک ساختمان را فراهم مي سازد. از يک مکان مي تواند وضعيت دما، فشار و تجهيزات را در مکان هاي ديگر به دست آورد که اين اطلاعات وضعيت ساختمان را کاملاً مشخص مي نمايد و اين موقعيت مرکزي از نظر جغرافيايي محدوديت ندارد.
• رديابي خطا:
BMS اين امکان را فراهم مي کند که تصويري بزرگ از سيستم هاي ساختمان در اختيار باشد و به کمک آن خطاهاي موجود در فرايند بهره برداري مشخص گردد.
• قابليت يکپارچه کردن سيستم هاي ساختمان:
انجام اين کار باعث افزايش راندمان و کاهش هزينه هاي مربوط به راه اندازي سيستم مي شود و از طرفي بازدهي کارکنان را نيز افزايش مي دهد.

فوايد استفاده از BMS :
 

هدف اصلي به کارگيري BMS در ساختمان ها بهره گيري از مزاياي اقتصادي و کاهش مصرف انرژي و ايجاد فضاي امن و آرام در آن هاست. عموم مزايا و نتايج بهره برداري از BMS عبارت اند از:
• ايجاد محيطي مطلوب براي افراد حاضر در ساختمان؛
• استفاده ي بهينه از تجهيزات و افزايش عمر مفيد آن ها؛
• ارائه ي سيستم کنترلي با قابليت برنامه ريزي زماني عملکرد؛
• کاهش چشمگير هزينه هاي نگهداري و تعميرات؛
• بهينه سازي و صرفه جويي در مصرف انرژي؛
• عدم نياز به پيمانکار دائمي ساختمان؛
• امکان مانيتورينگ و کنترل تمامي نقاط تحت کنترل از طريق يک PC، موبايل يا اينترنت؛
• با توجه به يکپارچه سازي مديريت تأسيسات و سيستم هاي مختلف در ساختمان، تمام تجهيزات به صورت هماهنگ کار کرده و امکان تداخل و بروز مشکلات ناشي از عدم هماهنگي از بين مي رود؛ و
• امکان گرفتن گزارش هاي آماري از تمامي تجهيزات و عملکرد آن ها به منظور بهينه سازي مصرف و عملکرد.
لازم است يادآوري کنيم که فوايد BMS شديداً هنگام درگير شدن استفاده کنندگان مختلف با سيستم هاي ساختمان بروز پيدا مي کند. موارد ذيل علاوه بر مزايايي که در بالا به آن پرداخته شد فهرست تعدادي از فوايدي را که تحت تأثير يک BMS مدرن و موثر حاصل شده است، نشان مي دهد [CIBSE guide 2000]
اين فوايد تنها زماني حاصل مي شود که سيستم به درستي مشخص، نصب، سازماندهي، اجرا و نگهداري شده باشد.

مزايا براي صاحب ساختمان
 

• بهاي اجاره بالاتر (ارزش افزوده ساختمان)؛
• قابليت انعطاف و تغيير در استفاده از ساختمان؛ و
• صورتحساب جداگانه سرويس ها براي مستأجران.

مديريت تاسيسات
 

• کنترل مرکزي يا از راه دور و نظارت به عملکرد ساختمان؛
• بهاي عملکردي پايين؛
• استفاده کافي از منابع ساختمان وسرويس ها؛
• بهره وري بالا؛
• سيستم اطلاع رساني سريع و تشخيص خطاها؛ و
• طرح و شماتيک کلي از تجهيزات همراه با مستندات به طور مطلوب.

مستاجر يا ساکنان ساختمان:
 

• نظارت موثر در مصرف انرژي؛
• کنترل شرايط آسايش دروني؛
• امکان کنترل جداگانه اتاق ها؛
• افزايش بازدهي کارکنان؛
• بهبود قابليت اعتماد و عمر مفيد ساختمان؛ و
• جوابگويي موثر به شکايات در خصوص HVAC.

نگهداري وحفاظت کردن:
 

• سهولت دستيابي به اطلاعات در خصوص تشخيص مشکلات؛
• برنامه ريزي حفاظت کامپيوتري؛
• استفاده ي موثر از کارکنان واحد تعميرات ونگهداري؛
• مشخص کردن سريع مشکلات؛ و
• متقاعد کردن بهتر ساکنين و ايجاد شرايط آسايش بيش تر

انتخاب صحيح BMS:
 

خريد، نصب و راه اندازي صحيح يک سيستم BMS سرمايه گذاري مهمي به شمار مي رود. اين سيستم ها به صورت يکپارچه و گران قيمت هستند و نصب آن ها مي تواند به صورت مرحله اي انجام شود. مديران تأسيسات به منظور اين که BMS خريداري شده بهترين سيستم جهت نصب و اطمينان از برآورده کردن خواسته هاي آن ها به منظور رفع نيازهاي مصرف کننده باشد عواملي را جهت تصميم گيري و انتخاب خود در نظر مي گيرند. اين عوامل در زير به طور مختصر بحث شده است.

1- قابليت هاي BMS
 

توانايي BMS براي کنترل هزينه ي انرژي و اصلاح عملکرد اجزا از طريق کنترل از راه دور و همچنين کاهش اتلاف انرژي و هزينه ي نيروي انساني به طوري که آسايش و راحتي ساکنان را فراهم کند، بسيار حائز اهميت است. همچنين يکپارچه کردن توابع ساختمان و عملکردها در يک سيستم يکي از مهم ترين مشخصه هاي سيستم هاي اتوماسيون امروزي است.

2- انتخاب يک سيستم
 

فراين انتخاب يک BMS بايد طبق عوامل زير انجام شود.
* تأمين نياز مصرف کننده در پروژه هاي مشابه؛
* مدت زماني که سيستم در فعاليت تجاري مي باشد؛
* آموزش کاملاً طبقه بندي شده توسط پشتيباني کننده، جهت پرسنل عملياتي و کارکنان تعميرات نگهداري
* حمايت، گارانتي و خدمات پس از فروش جهت يک دوره ي زماني بلند مدت [Eastwell A, 1998]

3- محدوديت هاي سيستم
 

BMS تمام مشکلات مربوط به حفاظت و عملکردها را بهبود نمي بخشد. هر چند که اين سيستم به موثرتر بودن عملکردها کمک مي کند، اما نمي تواند تمام نقايص مربوط به عمليات ها را پوشش هد، از قبيل عدم پيشگيري و برنامه ريزي هاي حفاظتي.

4- مشخص کردن نيازهاي اتوماسيون
 

BMSمي تواند نقايص موجود در عملکردهاي کنوني را مشخص کند، نمونه ي بارز کمبود و نواقصي که مديران تأسيسات را در مورد راه اندازي يک سيستم جديد اتوماسيون ترغيب مي نمايد عبارت اند از:
* استفاه ي زياد از انرژي؛
* بازدهي حفاظتي پايين؛
* عدم هماهنگي فعاليت هاي حفاظتي؛
* عدم توانايي تطابق سيستم هاي ساختمان براي تغيير نيازها و احتياجات ساکنان؛ و
* عدم هماهنگي ميان سيستم هاي مختلف ساختمان.

5- توانايي سيستم در مشخص کردن روند حرکت در آينده
 

BMS انتخاب شده در صنعت ساختمان بايد به آساني بتواند خود را با روند حرکت رو به رشد در آينده تطبيق دهد. به اين طريق مديران تأسيسات مي توانند در آينده تصميمات جديدي را بدون صرفه هزينه ي کلان اتخاذ کنند.
BMS به عنوان يک مکمل پيشرفته براي شرکت هاي نگهدارنده ي تأسيسات
BMS فرصتي عالي براي شرکت هاي تأسيساتي به منظور رقابت با ديگر شرکت هاي ساختماني در بازار، به ويژه براي شرکت هاي متوسط يا کوچک فراهم مي کند. BMS اين کار را توسط ابزارهاي زير انجام مي دهد.
* توان اطلاعاتي: عمليات و عملکردهاي نگهداري به سمت يکپارچکي نزديک مي شود، و اين امر دستيابي به اطلاعات را براي پرسنل تأسيساتي امکان پذيرتر مي سازد و به آن ها در شناخت مشکلات کمک مي کند تا به خوبي تمامي مشکلات، حتي آن هايي که غير قابل تشخيص و اخطار دادن مي باشند، را تشخيص دهند.
* استفاده موثر از کارکنان تأسيساتي و نگهداري: کنترل و مونيتورينگ از راه دور براي افزايش بازدهي.
* تشخيص خطاها: که هزينه ي تأسيساتي را کاهش و عمر مفيد سيستم را افزايش مي دهد و به برنامه ريزي بهتر تأسيسات کمک مي کند.
علاوه بر تمامي موارد ذکر شده در بالا هميت ادامه آموزش کارکنان را در مورد کليه سيستم هاي جديد مديريتي BMS را در بازار افزايش مي دهد.

چرا سيستم هاي ساختماني يکپارچه؟
 

سيستم هاي BMS مدرن در واقع يک منبع اطلاعاتي قدرتمند هستند. يک سيستم تمام زير مجموعه هاي يک ساختمان يا تأسيسات را از لحاظ کاري سازگار و يکپارچه مي کند. در اينجا چند دليل عمده وجود دارد که چرا صاحبان ساختمان ها و مديران تأسيسات سيستم هاي يکپارچه را ترجيح مي دهند:

گستردگي سايت و اشتراک مکان هاي مجزا
 

کنترل و هدايت سيستم هاي مجزا از طريق يک BMS مرکزي اين امکان را فراهم مي کند تا تمام سيستم ها و تجهيزات مربوطه را از يک ايستگاه کاري به صورت ماهرانه تحت نظارت قرار دهيم. اطلاعات يک سسيتم در حال کار و شرايط مختلف قابل مشاهده و ارزيابي است و کمک مي کند تا راه اندازي تأسيسات بازده بالاتر و هزينه ي کم تري را در حين افزايش بازدهي کارکنان داشته باشد.

استفاده از توان اطلاعاتي
 

اين فن آوري مدرن اين امکانات را به مديران تأسيسات مي دهد تا اطلاعاتي دقيق در يک طيف وسيع از طريق عوامل زير به دست آورند:
نظارت و بازرسي از طريق مانيتورينگ، هشدار دهنده ها، تشخيص دهنده ها، عيب يابي، حفاظت و نگهداري همراه با تحليل انرژي. پيوستگي اطلاعات ميان تمام تجهيزات و سيستم ها باعث افزايش راندمان و کاهش هزينه ها مي شود.

پاسخگويي به نيازهاي ساکنان ساختمان
 

يکپارچگي سيستم اين فرصت را فراهم مي کند تا سيستم هاي ساختماني به هدف خود، افزايش راندمان و تأمين آسايش، برسند. اين امر باعث مي شود تا پاسخ گويي به واکنش هاي سيستم سريع تر شود و راندمان افزايش و در نهايت هزينه ها کاهش يابند.

گرفتن بيش ترين خروجي با توجه به آنچه که به آن داده مي شود.
 

يکپارچه بودن سيستم، توانايي BMS را براي جمع آوري داده ها، طراحي شبکه کردن و برقراري ارتباط با ديگر سيستم هاي ساختمان توسعه داده مي دهد. اين امر به BMS اين اجازه را مي دهد تا استعدادهاي بالقوه ديگر قسمت هاي سيستم که معمولاً بلااستفاده مي مانند را آ شکار سازد.

انجام بيش ترين با کم ترين
 

رقابت ميان شرکت هاي مختلف هميشه در اين است که بيش ترين کارايي را با استفاده از کم ترين ورودي و استفاده از منابع داشته باشد و اين امر از طريق کاهش تعداد کارکنان، ثابت نگه داشتن تعداد آن ها و گسترش تجارت بدون افزايش تعداد کارکنان امکان پذير است. نتيجه اين که بازدهي و راندمان ايجاد شده با ذخيره در مصرف انرژي و کاهش هزينه هاي اجرايي همراه خواهد بود.

استقلال فروش
 

طراحي BMS امروزه به طور کاملاً شاخص بر اساس فن آوري سيستم هاي باز (open protocol) بنيان گذاري شده است که در اين طراحي ابزار آلات BMS مي توانند با سيستم هاي مختلف ديگر در کارخانجات متفاوت که از پروتکل هاي مختلف استفاده مي کنند، ارتباط برقرار کنند. اين امر توانايي انتخاب اجرا و شرکت سيستم در يک محيط رقابتي را فراهم مي کند. آزادي انتخاب مي تواند باعث صرفه جويي در هزينه هاي عملياتي و اوليه شود.

تشخيص مسئوولانه ي يک منبع پاسخگو
 

براي بسياري از مشکلات اين مزيت نهايي از همه مهم تر است. يک سازنده ي تجربي مي تواند تمام مزيت ها را با هم جمع کند و يک جا به کار ببرد، از قبيل طراحي، نصب، اجرا و تأمين نيازهاي مصرف کنندگان. يک منبع پاسخ گويي زماني ارزشمند است که مشکلي بروز مي کند و اين منبع پاسخ گويي شامل تجهيزاتي مي شود که نقش موثري را در افزايش کارآيي و بهره وري توليد ايفا مي کند.

چرا تعدادي از پروزه هاي BMS شکست مي خورند؟
 

متأسفانه تعداد زيادي از پروژه هاي BMS در ساختمان ها شکست خورده و هرگز به هدف نهايي خود نرسيده اند. چهار مشکل در مورد اين پروژه ها مطرح است که مي تواند پروژه ها را قبل از رسيدن به حالت استاندارد و بهره برداري دچار شکست کند [Fennimore J, 1998]
مزيت هاي يک سيستم مديريت ساختمان مدرن و موثر تنها زماني حاصل مي شود که سيستم به طور صحيح و مشخص، نصب، نگهداري و حفاظت شده باشد.

انجام ندادن وظايف
 

کوتاهي در ارزيابي اطلاعات پيشنهاد شده و مشخصات قابل دسترس از سازندگان مختلف و صحبت با شرکت هاي ديگر براي پي بردن به اين که آيا آن ها اين کارها و وظايف را به خوبي و چگونه انجام مي دهند.

انجام ندادن تعدادي از عامل اثر بخش
 

کوتاهي در محاسبه مقدار ذخيره سازي و صرفه جويي حقيقي سيستم ها. مديران همواره نياز دارند تا درک درستي از هزينه ها و منافع و مزيت هاي پروژه داشته باشند.

مخفي نگه داشتن و بروز ندادن اطلاعات
 

مهندسان ساختمان و تأسيسات براي اداره کردن يک سيستم بايد به صورت يک تيم کاري و برنامه ريزي شده به منظور موفقيت در پروژه عمل نمايند. نه اين که به صورت مجزا و مخفيانه عمل کنند. کار بايد همواره به صورت گروهي باشد. اداره کردن يک ساختمان به صورت مهندسي، در يک پروژه بسيار مهم است.

ناديده گرفتن جهان واقعي
 

اين امر کاملاً براي اطمينان از اين که چيزي که شما روي مونيتور کامپيوتر به صورت تصوير مي بينند تا چه حدي با چيزي که در جهان واقعي وجود دارد هماهنگ و سازگار است، کاملاً لازم و ضروري است.

مسير حرکت BMS در آينده
 

چندين دليل که تأثير حضور انقلابي و موثر اتوماسيون ساختمان هاي بزرگ را مشخص مي کند در زير ذکر شده است.
سيستم هاي مديريت ساختمان براي مشکلات عملکردي و تأسيساتي کامل نيستند و نمي توانند به تمام کمبودها و نواقص عملياتي از قبيل فقدان عوامل حفاظتي و تأسيساتي با برنامه ريزي مشخص غلبه کنند.

شبکه ي گسترده ي جهاني
 

اينترنت به BMS اين اجازه را مي دهد تا متوسط توابع ورودي، با وجود محدوديت هاي جغرافيايي، يکپارچه و توسعه يافته شود و به آساني تمام داده ها از هر نقطه سايت انتقال دهد و اين باعث مي شود که کاربرد حفاظت آن براي کاربردي هاي سيستم هاي ساختماني راحت تر شو.

انقلاب بي سيم
 

پتانسيل فوق العاده اي در فن آوري بي سيم وجود دارد. مانند حس گرهاي بي سيم، نظارت و بازرسي بي سيم (مانيتورينگ) اين امکان را فراهم مي کند تا سيستم هاي يک ساختمان از طريق کامپيوترهاي مرکزي با يکديگر در ارتباط باشند و اطلاعات مربوط به آن ها براي يک مديريت ماهرانه از طريق اينترنت در دسترس باشد.

مولفه هاي کنترلي سيستم هاي HVAC
 

براي تجهيزات HVAC ساختمان، همواره دستگاه هايي به منظور کنترل عملکرد آن ها وجود دارد. هزينه ي پايين تر و افزايش کارآيي ريز پردازنده هاي DDC مطابقت با پروتکل هاي مخابراتي استاندارد، نتيجه ي کنترل هاي صنعت HVAC است.

محيط زيست
 

جهان امروزي بسيار در حال رشد است و تغييرات به سرعت در آن اتفاق مي افتد. همواره مکانيزه کردن جهان با محيطي سبز و پاکيزه بايد همراه باشد و بايد دستگاه ها و تجهيزاتي که براي اتوماتيک کردن جهان به کار مي روند، اين هدف را تأمين کنند. يک مديريت موفق اين مسائل را با چيزهايي که نياز است، تطبيق ميدهد. ساختمان هايي که داراي استانداردهاي متناسب با محيط زيست هستند، شامل فضاهاي اداري مشترک مي باشد، که اين امر تمام حمل و نقل ها و زير ساخت هاي حمايتي را تا زماني که واحدهاي مسکوني را راندمان بالا ساخته شوند، شامل مي شود. [Sinclair K, 2001]

قابليت همکاري با استانداردها
 

يکي از مهم ترين پيشرفت هاي اخير و تازه در زمينه ي BMS پياده سازي و اجراي استانداردهاست.
دو استاندارد در مورد چگونگي کارکرد سيستم و ارتباط ميان تجهيزات عبارت اند از: ASHRAE's BACnet و LonMark's LonWorks . مديران فروش بايد بدانند که سيستمي که آن ها براي فروش مي گذارنند با يکي از استانداردها مطابقت داشته باشد و همچنين علي رغم اين که رقابت و پيرفت زيادي ميان سازندگان در اين زمينه وجود دارد زمان زيادي از استفاده ي آن ها توسط يک سازنده نگذشته باشدو [Piper J, 1998]

يکپارچه کردن سيستم ها
 

ساختمان ها در حال حاضر از سيستم هاي مستقل استفاده مي کنند که اين سيستم ها شامل مديريت انرژي، آتش نشاني، امنيتي، روشنايي و تعمير و نگهداري تأسيسات مي شود. اغلب اوقات نياز به جمع آوري و به اشتراک گذاشتن اطلاعات ميان سيستم ها مطرح مي باشد. به اشتراک گذاشتن اطلاعات به کمک يکپارچه کردن سيستم ها، هزينه هاي عملياتي و تأسيساتي را کاهش مي دهد و از طرفي راندمان ساختمان را بهبود مي بخشد و باعث افزايش کارآيي کارکنان مي شود. [Sullivan E, 1998]

توسعه ي نرم افزاري
 

بيش ترين تغييرات مهم که در صنعت BMS اتفاق افتاده است، ارتباطات نرم افزاري بوده است. سازندگان همواره در جست و جوي راه هايي براي استفاده هر چه بيش تر از اطلاعاتي هستند که هم اکنون در سيستم ها در دسترس آن ها قرار دارد. همچنين کاربران درصدد آموزش و استفاده آسان تر از اين سيتم ها مي باشند. سيستم هاي آينده نسبت به سيستم هاي کنوني از لحاظ شهري و گرافيکي بيش تر و راحت تر در دسترس قرار خواهد گرفت. [Piper J, 1998]

سيستم هاي خبره (ويژه)
 

اين سيستم ها يک فرايند تشخيص خودکار هستند. بر اساس آنچه که حقيقت دارد و اتفاق افتاده است اين سيستم ها مي توانند کاربران را از طريق روش هايي براي حل مشکلات راهنمايي کنند.

نتيجه گيري
 

با ظهور ريزپردازنده ها، سيستم هاي کنترل کامپيوتري در بيش تر جوامع و صنايع ساختماني نقشي اساسي را ايفا مي کنند و به هنگام عملکرد صحيح سيستم ها و ذخيره سازي منابع انرژي، افزايش قابليت اعتماد آن ها را به دنبال دارد. بدون شک يکپارچگي سيستم هاي ساختماني مدرن تر نويد و موجي از آينه به شمار مي رود. در دهه هاي بعد نه تنها سيستم هاي HVAC بلکه تقويت تمامي سيستم هاي ساختماني از قبيل کنترل روشنايي، آسانسورها و سيستم هاي اطفاي حريق يکپارچه خواهد شد. اينترنت در اين فرايند نقش عمده اي را ايفا مي کند و هم اکنون زمان آماده شدن براي آينده اي خوب با ارتباطاتي موثر است.

پي نوشت
مراجع
1- CIBSE guide (2000): " Building Control Systems", Uk A. (1998). "Building Energy Management" & " Intelligent Buildings", UK
2- Eastwell
3- Fennimore, J. (1998). "Four ways to sink an upgrade" Building Automation & Control Products Using the BACnet Protocol".
4- Newman, M. (1996). "Intelligent
5- Piper, J. (1998). "Finding the Right BAS" & "Building Automation Today"
6- Sinclair, K. (2001). "The greening of buildings with automation"
7- Sullivan, E. (1998). "Is The Future Now"
8- ASHRAE Standard 135
9- www.facilitiesnet.com
10- www.bacnet.org
11-www.lonmark.org
12- www.mibcco.com
دانش نما شماره166-165