سیستم گرمایش ،سرمایش و تهویه مطبوع HVAC
به منظور ارائه بهتر مطالب و توضیحات کاربردی یک پروژه نمونه که دارای کلیه سیستم گرمایش و سرمایش و تهویه مطبوع کامل با یکسری فرضیات در نظر گرفته می شود که در اغلب ساختمانهایی که استفاده از سیستمهای مدیریت هوشمند ساختمان در آنها ضروری است یا لزوما و یا عمدتا وجود دارد لذا مطالب را بر یک سری فرضیا ت استوار کرده و توضیحات بر این اساس ارائه می شود.
فرضیات
– یک ساختمان اداری ۱۰ طبقه با ۵ طبقه منفی در نظر گرفته می شود که موتورخانه و تاسیسات مکانیکی در طبقه منفی ۵ قرار دارند.
– برای طبقات پارکینگ دو نوع فن در نظر گرفته می شود یکی فن های رفت (Supply Fan ) و دیگری فن های تخلیه (Exhaust Fans) با توجه به عمق پارکینگها به منظور تامین هوای تازه و تخلیه دود از فضاها این دو نوع فن در نظرگرفته می شوند که مکان آنها در یک محوطه باز در طبقه همکف می باشد.
– برای فضاهای اداری طبقات سه دستگاه هواساز کانال برگشت دار درنظر گرفته می شود که وظیفه تهویه و گرمایش و سرمایش را با مجموعه ای از فن کوئل های سقفی و جع به های توزیع متغیر هوا بعهده دارند
– به منظور تهویه هوای راه پله ها در دو شفت شمالی و جنوبی مجموعه ایی از فنهای تخلیه در نظر گرفته می شوند که بسته به نیاز در شرایط مختلف هوای راه پله هارا تخلیه می نمایند.
– با توجه به ابعاد کار تجهیزات موتورخانه بصورت زیر فرض می شوند:
۱- یک دستگاه بویلرآب داغ (Hot Water Boiler) که تامین کننده آب داغ مبدلهای حرارتی ، مدار هواسازها و فنکوئل ها،منابع آب گرم مصرفی جهت طبقات اداری و مصارف محلی در دیگر طبقات می باشندکه هرکدام در مدارخود دارای منابع انبساط بسته در طبقه بام خواه ند بود که هر یک از بویلرها برای تامین آب داغ یک شفت فرض می شوند که شفت جنوبی احتمالا ظرفیت بالاتری خواهد داشت.
- یا یک دستگاه بویلر بخار که وظیفه تامین آب داغ بخشهای مختلف و عمدتا استخر و سونا و
آب گرم مصرفی طبقات را بعهده داردو دارای یک منبع دیرایتورو یک منبع کندانس می باشد.
– به منظور تامین آب سرد ۲ دستگاه چیلر جذبی با ظرفیت مناسب فرض می شود که با ۲ عدد برج خنک کن درطبقه همکف یا بام متصل خواهند بود و درمدار این تجهیزات ۲ منبع انبساط بسته در نظر گرفته می شود.
– به منظور تامین آب گرم مصر فی حداقل ۴ منبع تامین آب گرم (DHWG) مصرفی درنظر گرفته می شود.
– به منظور تامین آب داغ مصرفی درمصارف استخر و سونا از حداقل ۲ مبدل حرارتی HEX که یکی از آنها درطبقه استخر قرار دارد استفاده می شود.
– ساختمان دارای ۴ مخزن بزرگ می باشد که یکی جهت ذخیره آب سیستم ا طفا حریق و دیگری جهت ذخیره آب شهر و دیگری جهت ذخیره سوخت موتورخانه و دیزل ژنراتور و در نهایت یک مخزن فاضلاب در طبقه منفی ۵ در نظر گرفته می شود.
– به منظور تامین هد گردش آب داغ ویا سرد مدارات مختلف موتورخانه و سیستم اطفا ویا تقویت
فشار مدارات مختلف مجموعه ای از پمپ های با هد های مختلف و تیپ ها مختلف فرض میشوند.
ساختار سیستم مدیریت هوشمند ساختمان
در چنین ساختمانی سیستم مدیریت هوشمند ساختمان شامل بخشهای زیر می باشد:
۱) سیستم های گرمایش و سرمایش و تهویه مطبوع
۲) سیستم های کنترل دسترسی و امنیتی و نظارت تصویری
۳) سیستمهای الکتریکی و کنترل روشنائی
۴) سیستمهای اعلان حریق
– سیستم های گرمایش ، سرمایش و تهویه مطبوع
این سیستم شامل کنترل تجهیزات داخل موتورخانه نظیر بویلرها ،چیلرها،منابع آب گرم مصرفی، مبدل های حرارتی ،برج های خنک کن ، پمپ های مدارات مختلف و مانیتورینگ دماها و فشار های بخشهای مختلف سیستم و از سوی دیگر کنترل هوارسانهای طبقات و به همراه مجموعه فن کوئلهای آنهاو به اشتراک گذاشتن داده های این بخشها با یکدیگر به منظور ارائه یک سیستم گرمایش و سرمایش با کم ترین مصرف انرژی و بیشترین بازدهی سرمایشی و گرمایشی و تهویه مطبوع.
موتورخانه
در بخش موتورخانه سیستم مدیریت هوشمند دارای دونوع عملکرد خواهد بود در عملکرد اول تمامی سیستم ها بصورت اتوماتیک عمل می نمایند و در حالت دوم سیستمهای مورد نظر بصورت دستی یا با مدارفرمان طراحی شده برای آن کار خواهند کرد و از سیستم کنترل اتوماتیک فرمان نخواهند گرفت تفکیک این دو نوع عملکرد با طراحی یک کلید Hand-Off-Auto در مدارفرمان کلیه تابلوهای کنترلی تجهیزاتی که فرمان پذیر هستند انجام می شود که اپراتور به منظور خارج کردن سیستم از عملکرد اتوماتیک یا خاموش کردن آن از این کلید ها استفاده می کند.
کنترل پمپ ها
با این سیستم کنترلی دو حالته تمامی پمپهای موتورخانه تحت پوشش این سیستم قرار دارند و سیستم به منظور مقاصد تعمیر و نگهداری عملکرد ساعتی تمامی آنها را ثبت می کند و در فواصل زمانی منظم پمپ ها با جایگزینهای استند بای خود تعویض می شون دو نیز بسته به بازخورد از مدارات تجهیزات مختلف مانند بویلرها و چیلرها کنترل این پمپ ها در اختیار سیستم مدیریت هوشمند قرار می گیرد و با توجه به اینکه وضعیت های آنها گرفته می شود در صورت بروز هرنوع خطائی آلارم آن ثبت و در مرکز مانیتورینگ به نمایش در می آید.
کنترل بویلر
هدف از کنترل بویلر قرار دادن آن در شرایط کاری است که پاسخگوی بار گرمایشی مور نیاز سیستم باشد .بدین منظور بسته به متراژ طبقات و دمای خوانده شده از هر طبقه و نقطه تنظیم انجام شده برای هر طبقه و دمای هوای بیرون بر اساس محاسبات ترمودینامیکی یک دمای آب داغ برای کلیه بخشهای مدار بویلر و خود بویلر تعیین می شود که این نقطه د ر زمانهای مختلف شبانه روز بسته به دمای هوای بیرون و درخواست موجود متغییر خواهد بود و سیستم مدیریت مرکز موجود در موتورخانه هر لحظه آنرا محاسبه و بسته به نیاز به سیستم اعمال می کند که در اثر این کار دمای آب داغ بویلر با تغییر مراحل کاری مشعل آن توسط سیستم و یا خاموش و روشن کرد ن آن و یا افزایش فلوی آب ورودی به آن تحت کنترل قرار می گیرد که نتیجه این کار کاهش مصرف سوخت و هوشمند سازی سیکل تولید گرمایش می باشد.
پارامترهایی چون دمای آب داغ داخ ل بویلر و دمای آب های رفت و برگشت آن دمای اگزوز و وضعیت مشعل آن تحت کنترل قرار گرفته و تمامی پارمترهای فوق در صفحات گرافیکی مربوط به موتورخانه در مانیتورینگ مرکزی به نمایش درمی آی ن د.در صورت بالا رفتن دمای آب داغ بیش از حد مجاز ترموستات کات آف ، بویلر را خاموش و آلارم آن در بخش مانیتورینگ به نمایش در آمده و آژیر داخل موتورخانه به صدا در می آید. در صورت تصمیم به استفاده پله ای از بویلرها (Sequencing) با استفاده از شیر دوراهه ایزوله کننده بویلر را کلا از مدار آب داغ خارج کرده و خاموش می کند.
سطح آب منابع انبساط مدار آب داغ در دوسطح بالا و پائین و در صورت بسته بودن منابع فشار گاز N2 آنها اندازه گیری و در بخش مانیتورینگ قابل نمایش بوده و در صورت کاهش یا افزایش بیش از حد سطح یا فشار خط ،آلارم مربوطه تولید شده و در صورت کاهش بیش از حد سطح آب داغ داخل سیکل بسته به منظور جلوگیری از آسیب دیدن بویلر آنرا خاموش و آلارم مربوط به صور مختلف تولید می شود.
کنترل چیلر
هدف از کنتر چیلر قراردادن آن در شرایطی است که به همان میزانی که بار سرمایشی مورد نیاز است تولید سرمایش نموده و انرژی بیشتری برای مصرف تولید نشود که د رخطوط انتقال تلف شده و از بین برود بلکه سیستم در یک حلقه کنترلی هوشمند که فید بک آن از فضاهای مصرف بار سرمایشی و بخشهای مختلف مدار توزیع می آید فرآیند تولید سرمایش را تحت کنترل خود دارد.چیلرها اغلب دارای یک کنترلر اختصاصی هستندکه کلیه کنترل ها و پارامترهای کنترلی آ نرا درخود داشته و از طریق یکی از پروتکلهای ارتباطی نظیر SNMP,Modbus,… با دنیای خارج آن اطلاعات را به اشتراک می گذارند.در بخش کنترل چیلرها تمامی این پارامترها از طریق درگاه ارتباطی توسط کنترلر موتورخانه خوانده شده و می توان مد چیلر را تغییر داده و آنرا روشن یا خاموش کرد.دمای بخشهای مختلف آب خنک و چیلد اطمینان از گردش آب در مدار چیلر بانصب یک فلوسوئیچ در مدارکندانسور و اوپراتور از دیگر فرآیندهای کنترلی است.
استفاده پله ای از ظرفیت چیلرها با خارج کردن ویا واردکردن آن هابه مدار با استفاده از ارتباط بامدار کنترلی و شیر پروانه ای .جلوگیری از کاهش بیش از حد دمای آب خنک برگشتی از برج به منظور جلوگیری از کریستالیزه شدن مایع مبرد با استفاده از شیرپروانه ای بای پاس و کنترل دور فن برج چیلر از دیگر فرآیندهای کنترلی چیلر محسوب می شوند.
استفاده پله ای از ظرفیت برج های خنک کن با استفاده از شیرهای ایزوله کننده برج و ایجاد ترکیبهای ۱و۲و۳ تائی از چیلرها و برج های خنک کن جهت صرفه جوئی در مصرف انرژی الکتریکی و سوخت.و مانیتورینگ دمای برگشت آب خنک از برج و سطح آب تشتک برج ها از جمله کنترلهایی هستند که در سیستم کنترلی چیلر مورد ا ستفاده قرار می گیر ن د که ماحصل این فرآیند ها استفاده بهینه از ظرفیت تولید چیلرها و بهینه سازی مصرف انرژی ها فسیلی و الکتریکی برای تولید بارسرمایشی می باشد.
سختی گیرها
دراین بخش با نصب کنتورهای دیجیتال از میزان مصرف آب سیستم سیکل بسته و آب مصرفی کل ساختمان اطلاع یافته و در صورت مصرف بیش از حد یا وجود نشتی در سیکل بسته آلارم آن تولید می شود.
دی اریتور
در صورت وجود دی اریتور دمای آب داغ داخل آن که برای تزریق به بویلر بخار استفاده می شود و فرمان شیربخار دوراهه تزریق بخار تحت سناریوهای کنترلی سیستم کنترل هوشمند قرار دارد.
منبع کندانس
در صورت وجود منبع کندانس سطح آب داخل آن و پمپ تخلیه کندانس و دمای آب خروجی از آن تحت سناریوهای کنترلی سیستم مدیریت هوشمندقرار خواهد داشت.
منابع تولید آب گرم مصرفی
منابع تولید آب گرم مصرفی بدلیل حساسیتی که دمای آب گرم مصرفی دارد و افزایش بیش از حد دمای آن موجب ایجاد سوختگی در ساکنین شده و کاهش بیش ازحد دما استفاده از آن را بی معنی میکند تحت کنترل سناریوهای کنترلی سیستم مدیریت هوشمند موتورخانه قرار دارند و تمامی پارامترهای کنترلی آنها قابل مشاهده است.
مبدل های حرارتی
به منظور تولید آب با دماهای مختلف جهت مصارف متفاوت دمای آب خروجی از مبدلهای حرارتی تحت کنترل سیستم مدیریت هوشمند موتوخانه قرار داشته و تمامی پارامترهای کنترلی آنها قابل مشاهده است.
منابع ذخیره
کلیه منابع ذخیره آب و سوخت و پسماند، بسته به اهمیت در چند سطح مختلف مانیتور شده و بسته به افزایش یا کاهش سطح مایع نسبت به تخلیه یا پرکردن آن ها اقدام شده و آلارم کاهش یا افزایش بیش از حد سطح این منابع تولید و در بخش مانیتورینگ مرکزی و موتورخانه قابل مشاهده است.
کنترل فشار
درصورت استفاده از سیستم فشار متغیر در موتورخانه کنترل فشار خطوط خاص با کنترل دور پمپ ها توسط سیستم مدیریت هوشمند موتورخانه انجام می شود.
سناریوهای کلی صرفه جوئی
بسته به اطلاعات بدست آمده از کنترلرهای سیستمهای تهویه از طبقات و دمای هوای بیرون و پیش بینی وضعیت هوا در ساعات آینده از طریق وب و فصل کاری موتورخانه سیستم مدیریت مرکزی ساختمان اقدام به کاهش ظرفیت تولید خود نموده و در دراز مدت باعث کاهش مصرف سوخت و برق در موتورخانه می گردد بعلاوه چون این اطلاعات با کنترلرهای بخش توزیع انرژی به اشتراک گذاشته می شوند آنها نیز از فشار کاری خود کاسته و با تغییر نقاط تنظیم خود از اختلاف دمای کم بیرون برای صرفه جوئی استفاده می کنند
علاوه بر این با توجه به عملکرد کلیه تجهیزات توزیع انرژی بصورت شبکه ای می توان تمامی فن کوئل ها را طوری تنظیم کرد که از ترموستاتهای دیواری خود یا فرمان نگرفته و یا تا نقطه خاصی فرمان پذیر باشند و بدین ترتیب از فشار بیش از حد به موتورخانه برای گرمایش یا سرمایش یک
فضای محدود از کل ساختمان جلوگیری کرده و مصرف انرژی را کاهش داد.
سیاستهای تعمیر و نگهداری
موتورخانه یک از هزینه زاترین بخشهای یک ساختمان است و جائی است که از یک سو شرایط آسایش و راحتی و تامین ضروریات اولیه سکونت در یک ساختمان را فراهم می کند و از سوی دیگر در صورت عدم راهبری و نگهدار ی صحیح و بموقع می تواند هزینه های کمر شکنی را به ساکنین تحمیل کرده و سکونت را در ساختمان به حالت تعلیق درآورد . لذا مراقبت ۲۴ ساعته و مانیتورینگ دائمی آن امروزه یک ضرورت انکار ناپذیر است. سیستم مدیریت هوشمند موتورخانه با تحت پوشش گرفتن تمامی نقاط حساس موتورخانه بصورت روزانه یا هر چن د ساعت یک بار بسته به اهمیت موضوع یک گزارش کامل از ت مامی لاگ های انجام شده از عملکر تجهیزات مختلف آلارمهای تولید شده را بصورت نمودار در نرم افزار مانیتورینگ هوشمند مرکزی تهیه و به نمایش می گذارد و تمامی این داده ها را می تواند بصورت یک فایل PDF تبدیل و بطور اتوماتیک به هر آدرس ایمیلی که برای آن تعریف شده باشد بفرستد.
با ترسیم نمودارهای مختلف مصرف و شرایط کاری تجهیزات تحت کنترل در بازه های زمانی طولانی می توان از بازدهی تجهیز مورد نظر آگاه شده و در صورت سررسیدن زمان سرویس شرایط رابرای انجام این کار برنامه ریزی کرد و نیز می توان از افت بازدهی یک تجهیز مانند مشعل بویلر با افزایش یا کاهش دمای اگزوز آن که ناشی از نقص فنی در سیستم تزریق سوخت یا خام سوختن و به هدر دادن سوخت آگاه شده و سریعا نسبت به رفع عیب مورد نظر اقدام نمود.
با نصب میتر های الکتریکی و مکانیکی در بخشهای مختلف می توان از مصرف بخشهای مختلف سیستم آگاه شده و با تشخیص بخش های پر مصرف نسبت به ت صحیح الگوی مصرف ویا رفع نقص فنی آن بخش اقدام نمود.از سوی دیگر سیستم نرم افزاری تریدیوم دارای قابلیت اندازه گیری میزان مصرف انرژی برای مشترکی ن مختلف بوده و قبض برق و آب و گاز را بطور دقیق محاسبه و برای مشترکین ساختمان از طریق ایمیل یا پیام کوتاه ارسال نماید.
