در دنیای امروز شهرک های علمی و تحقیقاتی با رسالت بنیادی توسعه نوآوری های علمی و تکنولوژیکی و ارائه تصویری روشن از شهرهای آینده در حیطه های معماری و شهرسازی، تأسیسات ساختمانی، استفاده از سیستم های مدیریت انرژی و... نقش مهمی را در راستای اشاعه فرهنگ توسعه پایدار و سازگار با محیط زیست ایفا می نمایند. در این خصوص سرمایه گذاری در مدیریت انرژی و رعایت معیارها و ضوابط انرژی در بخش های مختلف این شهرک ها می تواند تصویر روشنی از یک شهر مدرن و آینده گرا را ارائه نمایند. بدیهی است که این امر تنها با انجام مطالعات و تحقیقات گسترده در زمینه کاربرد تکنولوژی های مدرن و امروزی در حیطه های مختلف نظیر معماری، تأسیسات ساختمانی و بویژه سیستم های هوشمند مدیریت انرژی محقق خواهد شد.

معرفی سیستم کنترل پیشنهادی

   با توجه به نوع کاربری ساختمان و نحوه توزیع انرژی و وضعیت فعلی تابلوهای توزیع برق ساختمان ساختار شکل زیر برای مدیریت انرژی ساختمان پیشنهاد می شود.

مدیریت انرژی روشنایی الکتریکی

همانطور که در شکل نشان داده شده است این بخش شامل سه قسمت دفاتر کار، مکان های عمومی و روشنایی محوطه می باشد که در ادامه هر یک شرح داده می شود.

• مدیریت روشنایی دفاتر کار

با توجه به نوع روشنایی استفاده شده در دفاتر کار که از لامپ های کم مصرف و لامپ های مهتابی تشکیل می شود اشتفاده از سنسورهای حضور افراد برای کنترل روشنایی این مکان ها توصیه نمی شود، به دلیل اینکه ممکن است باقطع و وصل کردن روشنایی از عمر لامپ ها به میزان زیادی کاسته شود.

به عنوان یک راه حل بلند مدت جایگزینی بالاست لامپ های مهتابی و لامپ های کم مصرف با بالاست های الکترونیکی مجهز به کنترل دستی (دیمر) یا مجهز به کنترل اتوماتیک بر مبنای میزان نور طبیعی توصیه می شود.

به عنوان راه حل کوتاه مدت استفاده از حداقل دو کلید مجزا برای روشنایی سقف و تقسیم لامپ های مربوط به روشنایی سقف به دو ردیف زوج و فرد پیشنهاد می شود.

• مدیریت روشنایی مکان های عمومی

با گروه بندی مناسب لامپ راهروها می توان ضمن تأمین روشنایی مناسب برای راهروها، با خاموش کردن لامپ های اضافی در مصرف و هزینه انرژی بخصوص در ساعات پیک مصرف، صرفه جویی کرد.

با توجه به اینکه روشنایی راهروها توسط چندین کلید قابل کنترل از راه دور (کنتاکتور) تغذیه می شود و کنترل آن ها نیز از طریق تابلوی نصب شده در اتاق نگهبانی است بنابراین سیستم کنترل را می توان در همین تابلو نصب نمود. ضمناً برای کم کردن هزینه تعویض لامپ ها توصیه می شود که زمان کار گروه های مختلف لامپ ها حتی الامکان یکسان باشد، مثلاً اگر دو گروه لامپ داریم به صورت یک روز در میان هر گروه استفاده شود تا پس از طی شدن عمر متوسط لامپ ها بتوان تمام لامپ ها را یکجا تعویض نمود.

• مدیریت روشنایی محوطه

با توجه به فراهم بودن امکان گروه بندی روشنایی محوطه می توان ضمن تأمین روشنایی مورد نیاز محوطه، با خاموش کردن لامپ های اضافی بخصوص بعد از ساعت خاصی از شب مثلاً بعد از ساعت 11 شب ذر انرژی مصرفی صرفه جویی کرد. البته این سیستم مکمل سیستم فتوسل موجود خواهد بود و جایگزین آن نمی شود.

در مورد این سیستم هم توصیه می شود برای کم کردن هزینه تعویض لامپ ها، تعویض لامپ ها پس از طی شدن عمر متوسط لامپ ها انجام شود، لذا سیستم کنترل باید بتواند مدت زمان کار گروه های مختلف را تقریباً برابر کند. در اینجا نیز برای برنامه ریزی بهتر استفاده از یک PLC خانگی پیشنهاد می شود. ضمناً ممکن است بتوان با برنامه ریزی مناسب تنها از یک PLC برای کنترل روشنایی راهروها و روشنایی محوطه استفاده کرد.

البته با توجه به اینکه محل نصب هر دو سیستم کنترل در اتاق نگهبانی است، درصورت لزوم می توان از یک PLC صنعتی مناسب با امکان شبکه شدن نیز استفاده کرد تا در صورت لزوم بتوان در آینده سیستم مدیریت انرژی را گسترش داد و به یک سیستم مدیریت ساختمان تبدیل کرد.

مدیریت انرژی بخش HVAC

   همانطور که در شکل نشان داده شده است این بخش شامل سه قسمت دفاتر کار، مکان های عمومی و سیستم مرکزی (موتورخانه) می شود که در ادامه هر یک شرح داده می شود.

• مدیریت انرژی گرمایش و سرمایش دفاتر کار

در حال حاضر با استفاده از ترموستات دیواری در دفاتر کار می توان بار سرمایش و گرمایش دفاتر کار را کنترل نمود.

برای تکمیل کنترل موجود پیشنهاد می شودبا نصب سنسور مناسب مانند لیمیت سوئیچ، در صورتی که پنجره دفتر کار از حد مشخصی بیشتر باز شود، فن کویل خاموش گردد. اینکه حد مشخصی برای باز بودن پنجره برای عملکرد کلید پیشنهاد می شود به خاطر این است که افراد برای تهویه دفتر کار ممکن است ترجیح بدهند که پنجره به مقدار معینی در تمام ساعات باز باشد و در این حالت بهتر است جهت رفاه افراد، سیستم کنترل با خواسته ساکنین هماهنگی داشته باشد. البته می توان علاوه بر لیمیت سوئیچ از تایمر نیز استفاده کرد تا پس از مدت زمان معینی اکر پنجره باز بود فن کویل خاموش شود که این امکان نیز رفاه ساکنین را افزایش می دهد. همچنین از نظر مشخصات فنی ممکن است لازم باشد که از یک رله کمکی یا کنتاکتور برای قطع و وصل موتور فن کویل استفاده کرد.

• مدیریت انرژی گرمایش و سرمایش مکان های عمومی

در راهروها و مکان های عمومی نیز فن کویل ها مجهز به ترموستات تنظیم دما هستند که بر اساس دمای تنظیمی محل، قطع و وصل موتور فن کویل انجام می شود.

در اینجا نیز برای تکمیل سیستم کنترل پیشنهاد می شود، برای پنجره های نزدیک هر فن کویل لیمیت سوئیچ نصب شده تا در صورتیکه هر یک از پنجره ها باز شود، موتور فن کویل خاموش گردد. ضمناً در این حالت نیز می توان علاوه بر لیمیت سوئیچ از تایمر نیز استفاده کرد که البته به نظر می رسد در راهروها، نصب تایمر ضرورتی ندارد اما برای سالن های اجتماعات توصیه می شود. همچنین از نظر مشخصات فنی ممکن است که از یک رله کمکی یا کنتاکتور برای قطع و وصل موتور فن کویل استفاده کرد.

درهای ورودی و خروجی ساختمان نیز از جمله قسمت هایی است که در بار گرمایش و سرمایش ساختمان تأثیر قابل ملاحظه ای دارد. اگرچه با نصب یک سیستم ساده اتوماتیک می توان کار بستن در را بصورت اتوماتیک انجام داد اما به لحاظ صرفه جویی بیشتر در انرژی و به خصوص با توجه به نوع آداب معاشرت ایرانی ها در زمان ورود و خروج به ساختمان توصیه می شود از دربازکن های مجهز به سنسورهای خضور استفاده شود که با این روش میزان باز بودن در به حداقل می رسد. ضمناً در صورت استفاده از دو در متوالی که با این روش کنترل شود، میزان تلفات انرژی ناشی از تبادل هوای ورودی و خروجی کمتر می شود. همچنین در صورت زیاد بودن میزان رفت و آمد افراد توصیه می شود درهای ورودی و خروجی مجزا باشد.

برای اجرای این سیستم کنترل می توان از یک PLC خانگی که در محل نگهبانی نصب می شود استفاده نمود.

• مدیریت انرژی سیستم مرکزی گرمایش و سرمایش ساختمان

سیستم مرکزی مشتمل بر بویلر و چیلر نوع جذبی است. دمای آب گرم خروجی بویلر در زمستان حدود 80 درجه ساتنتی گراد و در تابستان که برای تأمین انرژی چیلر استفاده می شود، حدود 125 درجه سانتی گراد است. در حال حاضر سیستم کنترل بر اساس دمای آب برگشتی به بویلر، کنترل مشعل را انجام می دهد و در صورتیکه دمای آب برگشتی به بویلر از دمای تنظیم شده بیشتر باشد، مشعل را خاموش می کند. دمای برگشتی بویلر برای زمستان 73 درجه سانتی گراد در نظر گرفته شده است.

با استفاده از یک کنترل کننده مناسب و بکارگیری سنسورها و تجهیزات تکمیلی می توان سیستم مرکزی را بهتر مدیریت نمود. این کنترل کننده می تواند یک PLC عمومی و استاندارد با تعداد مناسب ورودی و حروجی و ظرفیت حافظه مناسب و دارای قابلیت های لازم برای نوشتن یک برنامه کنترلی باشد مانند PLCهای صنعتی استاندارد زیمنس مانند سری 115U و یا PLC های خانگی استاندارد مانند سری PRS10.82 شرکت زیمنس که این PLC ها قابلیت اجرای روش های کنترلی و پیچیده را دارند و یا می توان از یک کنترل کننده خاص که برای اینگونه سیستم ها طراحی و برنامه ریزی شده اند استفاده کرد.