هوشمند سازی ساختمان

ضرورت هوشمند سازی:

امروزه با توجه به مصرف بالای انرژی و محدود بودن منابع انرژی مانند سوخت های فسیلی و بحران انرژی در سراسر دنیا، ضرورت بحث صرفه جویی و کاهش مصرف، بیشتر از سال‌های قبل احساس میشود و تمامی جوامع به خصوص کشورهای پیشرفته و صنعتی در پی آن هستند که به صورت بهینه و صحیح از انرژی استفاده کنند. در پی این تلاش مهندسان، خانه های هوشمند و سیستم BMS را پیشنهاد دادند که در مقایسه با خانه های قدیمی به میزان قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه جویی شده است.

انرژی، یکی از پایه‌های اساسی تمدن بشریست و در سال‌های اخیر، عواملی از قبیل رشد قابل توجه جمعیت، احتمال کمبود سوخت‌های فسیلی و آلودگی ناشی از مصرف آن‌ها و ظهور دستگاه‌های دیجیتال و خودرو های برقی، نیاز به انرژی را افزایش داده و تولید آن را با مشکلات عدیده‌ای رو به رو کرده است. در چنین شرایطی، مدیریت بهینه مصرف منابع موجود انرژی، یکی از بدیهی ترین راه‌های پیش روی ماست.
طبق گزارشات، در سال ۲۰۲۰ حدود ۲۲٪ از انرژی مصرف شده در ایالات متحده آمریکا متعلق به مصارف خانگی بوده است. با نظر گرفتن کنترل خانوار ها بر روی میزان و نحوه مصرف انرژی در خانه‌ها، توجه به راهکار های مصرف انرژی در خانه‌ها بسیار حائز اهمیت تلقی می‌شود. در همین راستا، می‌توان از فناوری‌های جدیدی بهره گرفت که به سادگی امکان نظارت، کنترل و مدیریت مصرف بهینه انرژی را در اختیار ساکنان خانه‌ها قرار می‌دهند. بله، سیستم‌های ساختمان هوشمند.

به ویژه در چند سال اخیر، مفهوم ساختمان هوشمند در کشورهای توسعه یافته بسیار فراگیر شده‌است. این موضوع باعث شده تا علاوه بر بازیگران خرد این صنعت، توجه شرکت‌های شناخته شده فناوری از مانند اپل، گوگل، آمازون و سامسونگ نیز به این حوزه جلب شود. حتی تسلا نیز با پروژه PowerWall، تلاش کرده تا راه خود را به خانه‌ها باز کند. این موضوع به این جهت حائز اهمیت است که علاوه بر مزایای رایج کنترل الکترونیکی مصرف انرژی، زیرساخت فنی چنین شرکت هایی این امکان را به آن ها می‌دهد که با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، وضعیت کلی انرژی در ساختمان را بررسی کرده، رفتارهای ساکنان ساختمان و کاربران سیستم را تحلیل کرده و بهینه ترین الگو های مصرف انرژی را در مقیاس ساختمان، به کاربران پیشنهاد دهند.

خانه های هوشمند:

بشر همواره در تلاش بوده تا با روش‌های نوین خانه خود را هوشمند کند. خانه های هوشمند علاوه بر صرفه جویی در مصرف انرژی، موجب راحتی ساکنین نیز می شوند. خانه های هوشمند علاوه بر مزایا و اهدافی که دنبال میکنند، معایبی نیز دارند که در ادامه به آنها اشاره می کنیم:

‏BMS چیست؟

BMS یا Building Management System که معادل مدیریت هوشمند ساختمان است، به مجموعه سخت‌افزارها و نرم‌افزارهایی اطلاق می شود که برای یکپارچه سازی و کنترل و مانیتورینگ تجهیزات خانه استفاده می شود.

در ساختمان ها ممکن است فقط بخشی از ساختمان از سیستم BMS استفاده شود و بقیه اجزای ساختمان با استفاده از روش های سنتی و دستی مدیریت شود.

باور غلط: هوشمند سازی ساختمان تنها به معنای استفاده از گجت‌های هوشمند مانند کلید لمسی کنترل از راه دور با تجهیزاتی مانند موبایل یا لپتاپ نیست و فراتر از آن است و کنترل همه تجهیزات ساختمان را در بر میگیرد. از تجهیزات موتورخانه گرفته تا سیستم های الکتریکی و مکانیکی.

اهداف و مزایای سیستم مدیریت ساختمان (BMS)

۱. کاهش هزینه های ساختمان علیرغم هزینه بالا و صرفه جویی

سیستم BMS چگونه موجب کاهش هزینه های ساختمان میشود ؟

الف) کاهش مصرف انرژی           ب)  کاهش نیروی انسانی           ج)  افزایش عمر تجهیزات

۲. کاهش هزینه های  تعمیر و استفاده صحیح و بهینه از عملکرد تجهیزات و تاسیسات و افزایش عمر مفید آن

۳.   منعطف بودن سیستم

۴.  افزایش ایمنی

 سیستم BMS چگونه امنیت ساختمان را فراهم می کند؟

الف) نظارت دقیق بر تاسیسات کلیدی و اعلام هشدار در صورت بروز کوچکترین مشکل         ب) اجرای پلان های از قبل مشخص شده در زمان وقوع بحران هایی مانند زلزله و حریق

۵. لوکس بودن و افزایش ارزش مالی ساختمان و راحتی ساکنان و ایجاد محیط مطلوب

سیستم BMS چگونه می تواند آرامش آسایش و راحتی ساکنان را فراهم کند؟

با تنظیم هوشمند دما و رطوبت و نور

۶. امکان مانیتورینگ و کنترل تمام تجهیزات ساختمان به صورت هماهنگ (در این صورت امکان تداخل و بروز مشکلات وجود ندارد.)

سیستم BMS چگونه می تواند مدیریت ساختمان را آسان تر کند؟

هر فعالیتی در هر اتاق خانه به صورت گرافیکی از اتاق کنترل قابل مشاهده و کنترل است و در زمان های ضروری هشدار و گزارش می دهد.

۷. گرفتن گزارش‌های آماری از تمامی تجهیزات و عملکرد آنها

امکانات مدیریت هوشمند انرژی:

چند نمونه از امکانات مدیریت هوشمند انرژی در منازل مسکونی را بررسی می‌کنیم.

۱. ترموستات هوشمند Google Nest

شرکت Nest، استارت‌آپی فعال در زمینه تولید ترموستات‌های هوشمند بود که در سال 2014، توسط گوگل تصاحب شده و اکنون تحت مالکیت گوگل فعالیت می‌کند. همچنان، یکی از محصولات اصلی این شرکت، Nest Thermostat بوده که یک ترموستات هوشمند با قابلیت مدیریت مصرف انرژی است. نکته حائز اهمیت در مورد این ترموستات، امکانات و قابلیت هاییست که این فناوری در اختیار کاربرانش قرار می‌دهد. این دستگاه امکان اتصال و کنترل سیستم تهویه، گرمایش و سرمایش ساختمان را داشته و با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، برخی رفتار‌های کاربران (مانند زمان های حضور در خانه) را زیر نظر می‌گیرد و بهینه‌ترین الگوی مصرف را در محیط اعمال می‌کند. به علاوه، خود کاربران نیز قادر هستند تا زمان‌بندی‌های دلخواه خود را برای تنظیمات دمای محیط، در این ترموستات تعریف کنند. یکی از ویژگی های جالب این دستگاه، مشاهده تغییرات جزئی در برنامه‌های روتین کاربران و پیشنهاد بهبود الگوهای مصرف منطبق با عادت‌های جدیدشان است.

۲. سیستم ذخیره انرژی Tesla PowerWall

این پروژه، توسط خود شرکت تسلا، «باتری خانگی» نام گرفته است. PowerWall در واقع یک سیستم ذخیره انرژیست که قادر است انرژی دریافتی از پنل‌های خورشیدی را در خود ذخیره کرده و در زمان نیاز، انرژی الکتریکی مورد نیاز خانه را تأمین کند. بله، این سیستم به این منظور طراحی شده تا کاربران بتوانند در خانه خود از پنل‌های خورشیدی استفاده کرده و انرژی مورد نیاز خانه را دریافت و ذخیره نمایند. یک قابلیت بسیار مهم این محصول، قابلیت بازگرداندن انرژی خورشیدی اضافی به سیستم برق شهری می‌باشد. در صورت دریافت انرژی بیش از ظرفیت باتری‌های PowerWall، این محصول قادر است انرژی الکتریکی دریافتی را به حالت قابل استفاده برای چرخه برق شهری تبدیل کرده و بخشی از انرژی مورد نیاز خطوط برق را تأمین کند. چنین محصولاتی، از ویژگی امنیتی نیز بهره می‌برند تا در زمان قطع برق شهری، تأمین برق به خطوط شهری را متوقف کنند تا در صورت فعالیت کارگران بر روی کابل‌های برق، امنیت جانی کارگران در خطر نباشد.

آینده سیستم‌های مدیریت انرژی:

فناوری های جدید، الگوریتم‌های هوش‌مصنوعی پیشرفته، سخت‌افزارهایی با توان پردازشی بسیار بالاتر از گذشته و توجه شرکت‌ها به حوزه‌های مختلف هوش مصنوعی، در کنار هم نوید آینده‌ای امیدوار کننده را برای سیستم‌های ساختمان هوشمند و تجهیزات مدیریت مصرف انرژی می‌دهند. باید دید چه‌قدر طول می‌کشد تا با استفاده از مواد عایق، طراحی و معماری بهینه و سیستم‌های هوشمند، خانه‌هایمان از مصرف‌کننده انرژی، به تولید کننده انرژی تبدیل می‌شوند.