مديريت ساختمان
نويسندگان: مهندس پدرام بداقي، (1) مهندس افشين عابدي (2)
Building management system
اصطلاحBMS، تمامي المان هاي کنترلي شامل سخت افزارها، حس گرها، شبکه هاي ارتباطي و کنترلرهاي مرکزي را پوشش مي دهد. به طور کلي يک سيستم کنترلي شامل سه بخش اصلي سنسور، کنترلر و يک وسيله کنترل کننده است 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 و راديو.
* پروتکل، که يک دسته از قوانين زباني رايج براي ارتباط برقرار کردن سيگنال ها است.
نتيجه ي استفاده از سيستم مديريت ساختمان، کاهش هزينه ها، از طريق کاهش هزينه هاي راه اندازي ساختمان است. يک سيستم مديريت ساختمان، با استفاده از روش هاي زير مي تواند موجب کاهش هزينه ها شود:
برنامه ريزي براي شروع و پايان کارکرد تجهيزات: به چه دليل تأسيسات ساختمان بايد 24 ساعت شبانه روزِ و 7 روز هفته در زمستان و تابستان يا در مواقع غير پُر مصرف کار کنند، در صورتي که سيستم مديريت ساختمان مي تواند از اين امر جلوگيري کند؟با استفاده از سيستم مديريت ساختمان اين امکان وجود دارد که به عنوان مثال وقتي دفتر کاري تعطيل مي باشد، کليه ي امکانات به حالت خاموش در آيد، و يا مثلاً در هنگام خالي بودن محل کار در زمستان، اگر دما در حد 16 درجه ي سانتيگراد مي باشد به محض ورود افراد با استفاده از اين سيستم مي توان دما را تا 20 درجه ي سانتيگراد افزايش داد.
تغيير دادن ساعت شروع کار تجهيزات HVAC، بستگي به شرايط آب و هواي داخل و خارج دارد. به چه دليل تجهيزات گرمايشي و سرمايشي موجود در ساختمان، زماني که دماي فضا به حد تعيين شده ي آن رسيده است، بايد کار کنند* روشن شدن تجهيزات تهويه ي مطبوع بر حسب دماي محيط باعث مي شود تا تجهيزات، در زمان لازم کار کنند و اين امر موجب افزايش طول عمر تجهيزات و کاهش هزينه هاي اجرايي ساختمان مي شود.
کنترل تطبيقي: سيستم مديريت ساختمان از ريز پردازنده هاي کنترلي استفاده مي کند و از آن جايي که ريز پردازنده ها به خودي خود هوشمند هستند، مي توانند کارکرد خوب و مناسب يک سيستم را بياموزند. به عنوان مثال، اگر يکي از تجهيزات HVAC، هر روز ساعت 5 صبح براي تأمين شرايط آسايش مورد نياز در ساعت 7 صبح، شروع به کار کند، ولي در ساعت 30: 6 صبح به هدف مورد نظر برسد، ريزپردازنده ياد مي گيرد که از روز بعد، در ساعت 30: 5 صبح شروع به کار کند و همين امر باعث ذخيره ي انرژي مي گردد.
استفاه ي بهينه از انرژي: اين عمل به وسيله ي استفاده از انرژي موجود در طبيعت براي سرمايش و گرمايش، امکان پذير است. به عنوان مثال، اگر يک دستگاه HVAC، نياز به تأمين دماي 15درجه ي سانتيگراد دارد، به طور عادي براي خنک کردن هوا از آب سرد استفاده مي کند. به هر دليل، اگر درجه ي حرارت هواي خارج، کم تر از 15 درجه ي سانتيگراد شود. (مثلاً در شب) در اين هنگامBMS هواي تازه بيش تري را وارد فضا مي کند و به اين ترتيب در مصرف انرژي صرفه جويي مي شود.
به چه دليل ساختمان هاي هوشمند مورد توجه سازندگان ساختمان قرار گرفته است*
در بخش قبلي به مزاياي سيستم هاي مديريت ساختمان براي سازندگان و مالکان ساختمان اشاره شد. نکات کليدي که در اين مورد وجود دارد را به صورت زير مي توان خلاصه کرد:
1- کاهش هزينه هاي اجرايي؛
2- کاهش هزينه هاي نگهداري؛
3- افزايش قابليت توليد؛ و
4- سازگاري.
* ارتباطات و کابل کشي؛
* سيستم هاي امنيتي آتش سوزي؛
* سيستم گرمايش و سرمايش؛
* آسانسور؛
* کنترل تردد و سيستم هاي امنيتي؛
* تابلوهاي برق؛
* سيستم هاي روشنايي؛
* سيستم مديريت انرژي ساختمان؛ و
* سيستم مديريت هم زمان سرويس هاي صوتي، تصويري، اينترنت و غيره.
يک سيستم مديريت ساختمان بايد قادر به «تشخيص و گزارش» و همچنين «کنترل و نمايش» امکانات باشد. سيستم مديريت ساختمان مي تواند به صورت خودکار کليه ي اطلاعات را به يک سيستم Enterprise Resource Planing (ERP) منتقل نمايد.
بنابراين يک سيستم مديريت ساختمان مي تواند براي مالکان و سرمايه گذاران امکانات زير را فراهم آورد:
«يک سيستم قابل کنترل و نمايش انعطاف پذير، جامع، هوشمند و استاندارد براي مديريت و پشتيباني ساختمان و در نتيجه کاهش هزينه ها»
اين سيستم ها ضمن کنترل بخش هاي مختلف ساختمان و ايجاد شرايط محيطي مناسب با ارائه ي سرويس هاي هم زمان، سبب بهينه سازي مصرف انرژي، افزايش سطح کارآيي و بهره وري سيستم ها و امکانات موجود در ساختمان مي شوند. کنترل و دسترسي به اين سيستم با استفاده از نرم افزارهاي مربوطه از هر نقطه در داخل ساختمان و خارج از آن از طريق اينترنت مقدور مي باشد.
* استفاده ي بهينه از تجهيزات و افزايش عمر مفيد آن ها؛
* ارائه ي سيستم کنترلي با قابليت برنامه ريزي زماني؛
* کاهش چشمگير هزينه هاي مربوط به نگهداري و 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 و يا اينترنت؛
* با توجه به يکپارچه سازي ساختمان، تمام تجهيزات به صورت هماهنگ کارکرده و امکان تداخل و بروز مشکلات ناشي از عدم هماهنگي از بين مي رود؛ و
* امکان تهيه ي گزارش هاي آماري از تمامي تجهيزات و عملکرد آن ها به منظور بهينه سازي مصرف و عملکرد.
* کنترل سيستم هاي روشنايي (مرتبط با بخش کنترل سيستم هاي روشنايي)؛
* کنترل تردد و حفاظت (مرتبط با بخش کنترل تردد و حفاظت)؛ و
* مديريت آسانسورها در زمان هاي خاص.
سيستم BMS سال هاست که در ايران نيز مانند ساير نقاط جهان در ساختمان هاي دولتي و غير دولتي اجرا شده است و در حال کار مي باشد. با اين وجود ايران در اين زمينه به دليل عدم توجه کافي به صرفه جويي در مصرف انرژي آنچنان که بايد فعال نبوده است. با اين حال سيستم BMS در ساختمان هايي در تهران هم اکنون در حال کار و يا راه اندازي مي باشند. در ادامه اين متن، کاربرد و قابليت هاي اين سيستم BMS براي برخي ساختمان ها به صورت مجزا بررسي و معرفي شده اند:
* اتوماسيون و مديريت موتورخانه؛
* کنترل و مديريت تأسيسات الکتريکي؛
* کنترل و مديريت روشنايي عمومي؛
* کنترل و مديريت تهويه ي مطبوع و تهويه ي اجباري؛
* حفاظت و دوربين هاي مداربسته؛
* کنترل دود و سيستم اعلام و اطفاي حريق؛
* کنترل دسترسي و تردد با تعبيه قفل هاي الکتريکي مخصوص و استفاده از کارت ها و يا اثر انگشت. و کنترل تمام تجهيزات الکتريکي و گازي موجود در خانه با استفاده از خط تلفن و يا اينترنت شامل:
* کنترل تجهيزات آشپزخانه مانند روشن و خاموش کردن اجاق گاز، ماکروفر، پلوپز و ...؛
* کنترل باز و بسته شدن تمامي پرده ها از طريق کنترل از راه دور؛
* کنترل روشن و خاموش شدن و ضبط کردن برنامه مورد نظر از تلويزيون در زمان مورد نظر؛ و
* کنترل روشن و خاموش شدن روشنايي اتاق ها از طريق تلفن و پانل کنترلي نصب شده در اتاق خواب والدين.
* اتوماسيون و مديريت موتورخانه؛
* کنترل و مديريت تأسيسات الکتريکي؛
* کنترل و مديريت روشنايي؛
* کنترل و مديريت تهويه ي مطبوع و تهويه ي اجباري؛
* حفاظت و دوربين هاي مدار بسته؛
* کنترل دسترسي و تردد با تعبيه قفل هاي الکتريکي مخصوص و استفاده از کارت ها و يا اثرانگشت؛
* کنترل دما، رطوبت، فشار و کيفيت هوا در اتاق هاي خاص؛
* سيستم پيج مرکزي؛
* کنترل دود و سيستم اعلام و اطفاي حريق؛ و
* کنترل و مانيتورينگ تمامي موارد فوق از طريق يک کامپيوتر و نرم افزار مخصوص در داخل ساختمان و از طريق اينترنت از خارج ساختمان انجام مي پذيرد.
* کنترل و مديريت تأسيسات الکتريکي؛
* کنترل و مديريت روشنايي عمومي؛
* کنترل و مديريت تهويه ي مطبوع و تهويه ي اجباري؛
* حفاظت و دوربين هاي مداربسته؛
* کنترل دسترسي و تردد با تعبيه قفل هاي الکتريکي مخصوص و استفاده از کارت ها و يا اثرانگشت؛
* نرم افزارهاي هتل داري؛
* کنترل و مديريت روشنايي و تهويه داخل اتاق ها با استفاده از سنسورهاي حرکتي و سنسورهاي اندازه گيري ميزان نور؛
* کنترل دود و سيستم اعلام و اطفاي حريق؛
* سيستم هاي سمعي و بصري مرکزي؛ و
* کنترل و مانيتورينگ تمامي موارد فوق از طريق يک کامپيوتر و نرم افزار مخصوص در داخل ساختمان و از طريق اينترنت از خارج ساختمان انجام مي پذيرد.
متأسفانه در ايران به علت پايين بودن ارزش حامل هاي انرژي، عدم سياست گذاري هاي صحيح دولت و سازمان هاي ذي ربط و عدم آشنايي متخصصان، مهندسان و عموم مردم، سيستم هاي مديريت ساختمان به اندازه ي کافي مورد توجه قرار نگرفته اند که اميد است با رفع مشکلات و موانع موجود، در آينده اي نزديک، شاهد استفاده ي روز افزون اين نوع سيستم ها در ساختمان ها باشيم.
مقدمه
اصطلاحBMS، تمامي المان هاي کنترلي شامل سخت افزارها، حس گرها، شبکه هاي ارتباطي و کنترلرهاي مرکزي را پوشش مي دهد. به طور کلي يک سيستم کنترلي شامل سه بخش اصلي سنسور، کنترلر و يک وسيله کنترل کننده است 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 و راديو.
* پروتکل، که يک دسته از قوانين زباني رايج براي ارتباط برقرار کردن سيگنال ها است.
نتيجه ي استفاده از سيستم مديريت ساختمان، کاهش هزينه ها، از طريق کاهش هزينه هاي راه اندازي ساختمان است. يک سيستم مديريت ساختمان، با استفاده از روش هاي زير مي تواند موجب کاهش هزينه ها شود:
برنامه ريزي براي شروع و پايان کارکرد تجهيزات: به چه دليل تأسيسات ساختمان بايد 24 ساعت شبانه روزِ و 7 روز هفته در زمستان و تابستان يا در مواقع غير پُر مصرف کار کنند، در صورتي که سيستم مديريت ساختمان مي تواند از اين امر جلوگيري کند؟با استفاده از سيستم مديريت ساختمان اين امکان وجود دارد که به عنوان مثال وقتي دفتر کاري تعطيل مي باشد، کليه ي امکانات به حالت خاموش در آيد، و يا مثلاً در هنگام خالي بودن محل کار در زمستان، اگر دما در حد 16 درجه ي سانتيگراد مي باشد به محض ورود افراد با استفاده از اين سيستم مي توان دما را تا 20 درجه ي سانتيگراد افزايش داد.
تغيير دادن ساعت شروع کار تجهيزات HVAC، بستگي به شرايط آب و هواي داخل و خارج دارد. به چه دليل تجهيزات گرمايشي و سرمايشي موجود در ساختمان، زماني که دماي فضا به حد تعيين شده ي آن رسيده است، بايد کار کنند* روشن شدن تجهيزات تهويه ي مطبوع بر حسب دماي محيط باعث مي شود تا تجهيزات، در زمان لازم کار کنند و اين امر موجب افزايش طول عمر تجهيزات و کاهش هزينه هاي اجرايي ساختمان مي شود.
کنترل تطبيقي: سيستم مديريت ساختمان از ريز پردازنده هاي کنترلي استفاده مي کند و از آن جايي که ريز پردازنده ها به خودي خود هوشمند هستند، مي توانند کارکرد خوب و مناسب يک سيستم را بياموزند. به عنوان مثال، اگر يکي از تجهيزات HVAC، هر روز ساعت 5 صبح براي تأمين شرايط آسايش مورد نياز در ساعت 7 صبح، شروع به کار کند، ولي در ساعت 30: 6 صبح به هدف مورد نظر برسد، ريزپردازنده ياد مي گيرد که از روز بعد، در ساعت 30: 5 صبح شروع به کار کند و همين امر باعث ذخيره ي انرژي مي گردد.
استفاه ي بهينه از انرژي: اين عمل به وسيله ي استفاده از انرژي موجود در طبيعت براي سرمايش و گرمايش، امکان پذير است. به عنوان مثال، اگر يک دستگاه HVAC، نياز به تأمين دماي 15درجه ي سانتيگراد دارد، به طور عادي براي خنک کردن هوا از آب سرد استفاده مي کند. به هر دليل، اگر درجه ي حرارت هواي خارج، کم تر از 15 درجه ي سانتيگراد شود. (مثلاً در شب) در اين هنگامBMS هواي تازه بيش تري را وارد فضا مي کند و به اين ترتيب در مصرف انرژي صرفه جويي مي شود.
به چه دليل ساختمان هاي هوشمند مورد توجه سازندگان ساختمان قرار گرفته است*
در بخش قبلي به مزاياي سيستم هاي مديريت ساختمان براي سازندگان و مالکان ساختمان اشاره شد. نکات کليدي که در اين مورد وجود دارد را به صورت زير مي توان خلاصه کرد:
1- کاهش هزينه هاي اجرايي؛
2- کاهش هزينه هاي نگهداري؛
3- افزايش قابليت توليد؛ و
4- سازگاري.
جايگاه حال و آينده ساختمان هاي هوشمند
* ارتباطات و کابل کشي؛
* سيستم هاي امنيتي آتش سوزي؛
* سيستم گرمايش و سرمايش؛
* آسانسور؛
* کنترل تردد و سيستم هاي امنيتي؛
* تابلوهاي برق؛
* سيستم هاي روشنايي؛
* سيستم مديريت انرژي ساختمان؛ و
* سيستم مديريت هم زمان سرويس هاي صوتي، تصويري، اينترنت و غيره.
يک سيستم مديريت ساختمان بايد قادر به «تشخيص و گزارش» و همچنين «کنترل و نمايش» امکانات باشد. سيستم مديريت ساختمان مي تواند به صورت خودکار کليه ي اطلاعات را به يک سيستم Enterprise Resource Planing (ERP) منتقل نمايد.
بنابراين يک سيستم مديريت ساختمان مي تواند براي مالکان و سرمايه گذاران امکانات زير را فراهم آورد:
«يک سيستم قابل کنترل و نمايش انعطاف پذير، جامع، هوشمند و استاندارد براي مديريت و پشتيباني ساختمان و در نتيجه کاهش هزينه ها»
سيستم مديريت هوشمند ساختمان چيست*
اين سيستم ها ضمن کنترل بخش هاي مختلف ساختمان و ايجاد شرايط محيطي مناسب با ارائه ي سرويس هاي هم زمان، سبب بهينه سازي مصرف انرژي، افزايش سطح کارآيي و بهره وري سيستم ها و امکانات موجود در ساختمان مي شوند. کنترل و دسترسي به اين سيستم با استفاده از نرم افزارهاي مربوطه از هر نقطه در داخل ساختمان و خارج از آن از طريق اينترنت مقدور مي باشد.
برخي از اهداف سيستم مديريت هوشمند ساختمان
* استفاده ي بهينه از تجهيزات و افزايش عمر مفيد آن ها؛
* ارائه ي سيستم کنترلي با قابليت برنامه ريزي زماني؛
* کاهش چشمگير هزينه هاي مربوط به نگهداري و 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 و يا اينترنت؛
* با توجه به يکپارچه سازي ساختمان، تمام تجهيزات به صورت هماهنگ کارکرده و امکان تداخل و بروز مشکلات ناشي از عدم هماهنگي از بين مي رود؛ و
* امکان تهيه ي گزارش هاي آماري از تمامي تجهيزات و عملکرد آن ها به منظور بهينه سازي مصرف و عملکرد.
وظايف سيستم مديريت هوشمند ساختمان
* کنترل سيستم هاي روشنايي (مرتبط با بخش کنترل سيستم هاي روشنايي)؛
کنترل تهويه ي مطبوع (مرتبط با بخش کنترل تهويه ي مطبوع)؛
* کنترل تردد و حفاظت (مرتبط با بخش کنترل تردد و حفاظت)؛ و
* مديريت آسانسورها در زمان هاي خاص.
سيستم BMS سال هاست که در ايران نيز مانند ساير نقاط جهان در ساختمان هاي دولتي و غير دولتي اجرا شده است و در حال کار مي باشد. با اين وجود ايران در اين زمينه به دليل عدم توجه کافي به صرفه جويي در مصرف انرژي آنچنان که بايد فعال نبوده است. با اين حال سيستم BMS در ساختمان هايي در تهران هم اکنون در حال کار و يا راه اندازي مي باشند. در ادامه اين متن، کاربرد و قابليت هاي اين سيستم BMS براي برخي ساختمان ها به صورت مجزا بررسي و معرفي شده اند:
ساختمان هاي ويلايي
* اتوماسيون و مديريت موتورخانه؛
* کنترل و مديريت تأسيسات الکتريکي؛
* کنترل و مديريت روشنايي عمومي؛
* کنترل و مديريت تهويه ي مطبوع و تهويه ي اجباري؛
* حفاظت و دوربين هاي مداربسته؛
* کنترل دود و سيستم اعلام و اطفاي حريق؛
* کنترل دسترسي و تردد با تعبيه قفل هاي الکتريکي مخصوص و استفاده از کارت ها و يا اثر انگشت. و کنترل تمام تجهيزات الکتريکي و گازي موجود در خانه با استفاده از خط تلفن و يا اينترنت شامل:
* کنترل تجهيزات آشپزخانه مانند روشن و خاموش کردن اجاق گاز، ماکروفر، پلوپز و ...؛
* کنترل باز و بسته شدن تمامي پرده ها از طريق کنترل از راه دور؛
* کنترل روشن و خاموش شدن و ضبط کردن برنامه مورد نظر از تلويزيون در زمان مورد نظر؛ و
* کنترل روشن و خاموش شدن روشنايي اتاق ها از طريق تلفن و پانل کنترلي نصب شده در اتاق خواب والدين.
بيمارستان ها
* اتوماسيون و مديريت موتورخانه؛
* کنترل و مديريت تأسيسات الکتريکي؛
* کنترل و مديريت روشنايي؛
* کنترل و مديريت تهويه ي مطبوع و تهويه ي اجباري؛
* حفاظت و دوربين هاي مدار بسته؛
* کنترل دسترسي و تردد با تعبيه قفل هاي الکتريکي مخصوص و استفاده از کارت ها و يا اثرانگشت؛
* کنترل دما، رطوبت، فشار و کيفيت هوا در اتاق هاي خاص؛
* سيستم پيج مرکزي؛
* کنترل دود و سيستم اعلام و اطفاي حريق؛ و
* کنترل و مانيتورينگ تمامي موارد فوق از طريق يک کامپيوتر و نرم افزار مخصوص در داخل ساختمان و از طريق اينترنت از خارج ساختمان انجام مي پذيرد.
هتل ها
* کنترل و مديريت تأسيسات الکتريکي؛
* کنترل و مديريت روشنايي عمومي؛
* کنترل و مديريت تهويه ي مطبوع و تهويه ي اجباري؛
* حفاظت و دوربين هاي مداربسته؛
* کنترل دسترسي و تردد با تعبيه قفل هاي الکتريکي مخصوص و استفاده از کارت ها و يا اثرانگشت؛
* نرم افزارهاي هتل داري؛
* کنترل و مديريت روشنايي و تهويه داخل اتاق ها با استفاده از سنسورهاي حرکتي و سنسورهاي اندازه گيري ميزان نور؛
* کنترل دود و سيستم اعلام و اطفاي حريق؛
* سيستم هاي سمعي و بصري مرکزي؛ و
* کنترل و مانيتورينگ تمامي موارد فوق از طريق يک کامپيوتر و نرم افزار مخصوص در داخل ساختمان و از طريق اينترنت از خارج ساختمان انجام مي پذيرد.
نتيجه گيري
متأسفانه در ايران به علت پايين بودن ارزش حامل هاي انرژي، عدم سياست گذاري هاي صحيح دولت و سازمان هاي ذي ربط و عدم آشنايي متخصصان، مهندسان و عموم مردم، سيستم هاي مديريت ساختمان به اندازه ي کافي مورد توجه قرار نگرفته اند که اميد است با رفع مشکلات و موانع موجود، در آينده اي نزديک، شاهد استفاده ي روز افزون اين نوع سيستم ها در ساختمان ها باشيم.
پي‌نوشت‌ها:
1- مهندس مکانيک، حرارت و سيالات، دانشگاه آزاد اسلامي واحد شهرکرد، b_pdrm@yahoo.com
2- کارشناس ارشد مهندس مکانيک، تبديل انرژي، دانشگاه صنعتي اصفهان، رييس دانشکده ي مکانيک و عضو هيئت علمي دانشگاه آزاد اسلامي شهر مجلسي، AfshinA1976@gmail.com
/ج
