پروژه سیستم های هوشمند در تاسیسات حرارتی ساختمان/ رشته مهندسی مکانیک تاسیسات حرارتی برودتی

توضیحات محصول

پروژه سیستم های هوشمند در تاسیسات حرارتی ساختمان قابل استفاده دانشجویان رشته مهندسی مکانیک تاسیسات حرارتی برودتی بصورت فایل word  قابل ویرایش در 110 صفحه به همراه  ذکر منابع داخلی و خارجی مناسب برای پروژه پایانی دوره تحصیلات کارشناسی و کاردانی 

فهرست مطالب

چكيده. 1

مقدمه. 2

تاملي بر صنعتي سازي ساختمان.. 11

مفاهیم اولیه. 13

تعریف ساختمان هوشمند.. 13

صفحه کنترل مرکزی.. 15

کنترل با استفاده از امواج راديويی.. 15

کنترل از راه دور. 15

سناريو. 16

اتوماسيون.. 16

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان یا Building Management System چیست؟. 16

اجزاء سیستم مدیریت هوشمند ساختمان.. 18

حسگرها (Sensors). 18

کنترلر ها (Controllers). 18

عملگرها (Actuators). 19

برخی از اهداف سیستم مدیریت و کنترل هوشمند ساختمان.. 20

یک ساختمان هوشمند چگونه مقرون به صرفه عمل می کند.. 21

مزایای یک ساختمان هوشمند.. 22

از جمله دیگر  مزایای سیستم هوشمند.. 23

چگونه مالکین و استفاده کنندگان از ساختمان در هزینه ها صرفه جویى مى کنند؟. 24

جایگاه حال وآینده ساختمانهاى هوشمند.. 26

برخی سيستمها و تجهيزات الكتريكي و مكانيكي كنترل شونده. 27

انواع سيستمهاي سيستم مديريت ساختمان.. 29

سيستمهاي طراحي شده بر اساس پي ال سي.. 29

سيستمهاي متمركز با مدولهاي اختصاصي مانند  دبليو آي تي.. 30

سيستمهاي متمركز بر روي رايانه ها 30

سيستمهاي داراي كنترل گسترده. 30

مشخصات عمومي سيستم اتوماسيون ساختمان.. 31

كنترل محلي.. 31

كنترل ايستگاهي.. 31

كنترل مركزي.. 31

عملکرد ساختمان هوشمند.. 35

مفاهيم اوليه كنترل كننده ها 37

سيستم کنترل حلقه باز (Open Loop). 37

سيستم کنترل حلقه بسته (Closed Loop). 37

نقطه تنظيم (Set Point). 37

تقسيم بندي کنترل کننده ها براساس جايگاه درسيستم.. 37

انواع كنترل كننده ها 38

منطق كنترل.. 38

چه وسايل و تجهيزاتی قابل کنترل هستند؟. 39

روشنايی.. 39

سيستم ايمنی.. 39

در، پنجره، پرده، كركره و سايه بان.. 39

سيستمهای گرمايشی سرمايشی و تهويه مطبوع.. 39

سیستم صوتی ، تصویری.. 40

آيفون تصويری.. 40

سيستم آبياری خودكار. 40

كنترل تاسيسات استخر، سونا و جكوزی.. 40

وسايل الكتريكی ساختمان.. 40

اجزاء کنترل.. 41

1-متغییر کنترل شونده. 41

2-سنسور. 41

3-کنترلر. 41

4-دستگاه تحت کنترل.. 41

5-عامل کنترل شونده. 42

اتوماسیون صنعتی.. 42

برخي از مزاياي اتوماسيون صنعتي از اين قبيل اند.. 43

مونيتورينگ..... 43

سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه. 45

مستقل بودن عملکرد سیستم از مساحت زیربنای ساختمان.. 48

پیک زدایی مصرف سوخت در اوج سرما 49

کنترل مستقیم و از مبداء تجهیزات حرارتی ساختمان.. 49

بهینه سازی مضاعف مصرف سوخت در ساعتهای تعطیلی ساختمانهای غیرمسکونی.. 50

صرفه جويي هوشمنـد در پیش راه انـدازی و تسـریع در خـاموشی (یا دمـای آماده باش) موتورخانه ساختمانهای غیرمسکونی   51

دوره موثر صرفه جویی و بهینه سازی مصرف سوخت (12 ماه سال). 51

زمان مناسب نصب و بهره برداری از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه. 51

تثبیت محدوده آسایش حرارتی در ساختمان.. 52

سيستم كنترل هوشمند موتورخانه. 52

معرفی پروتکل باز در هوشمند سازی بنا 54

مزایای کلی استفاده از BMS.. 55

حذف مصارف ناخواسته. 55

کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری.. 55

حذف خطاهای اپراتوری.. 55

مدیریت ساختمان هنگام بروز حوادث... 55

مزایای استفاده از BMSبرای مالکان ساختمان.. 56

مزایای استفاده از BMS برای مدیران تاسیسات... 56

مزایای استفاده از BMS برای ساکنان.. 56

BMS در ایران.. 58

معماری هوشمند ساختمان.. 58

1- ورودیها (inputs ). 61

1-1-حسگرها 61

1-2-بایگانی اطلاعات و رجوع مجدد. 63

1-3-برنامه ریزی دستی.. 63

1-4-اینترنت... 63

2-نرم افزار پردازش و تحلیل اطلاعات... 63

3 ـ خروجی‌ها (output). 63

3-1-معماری پاسخگو. 64

3-2-معماری حرکتی.. 65

3-2-1-مکانیزم کنترلی در معماری حرکتی.. 65

انواع دیگر کنترل.. 66

1ـ کنترل مستقیم.. 66

2ـ کنترل ورودی.. 66

3ـ کنترل توسط ورودیهای متعدد. 66

4ـ کنترل توسط حسگرهای متعدد که همه جا را پوشش می‌دهند.. 66

5 ـ کنترل هوشمند با ورودیهای متعدد. 66

5 ـ2ـ 2 حسگرها در معماری حرکتی.. 67

6 ـ ملاحظات زمانی.. 67

7 ـ ویژگی تجربه آموزی یا توانایی یادگیری.. 67

8 ـ نمونه‌هایی از معماری حرکتی.. 68

8 ـ1 ساختمان دوار. 68

8 ـ2 گنبدی شکل‌های متحول شده. 68

8 ـ3 ساختمان تار. 69

نتیجه. 69

مزاياي كنترل ازطریق استفاده ازBMS.. 71

حذف مصارف ناخواسته. 71

کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری.. 72

پایش دائمی کلیه اجزاء ساختمان.. 72

حذف خطاهای اپراتوری.. 72

اعلام وضعیت اجزاء جهت جلوگیری از خرابی و وقفه در کار اجزاء ساختمان.. 72

مدیریت ساختمان در هنگام بروز حوادث... 72

ثبت دقیق میزان بهره برداری از قسمتهای مختلف ساختمان.. 72

گزارش گیری آماری دقیق از عملکرد اجزاء مختلف ساختمان.. 72

تعریف سطوح مختلف دسترسی برای اپراتورها 73

اولویت بندی هوشمندانه مصارف در هنگام اضطرار. 73

اعلام آلارم های هشداردهنده برای بازبینی های دوره ای تجهیزات... 73

پایش کیفیت هوا وتنظیم پارامترهای مهم از قبیل میزان منواکسیدکربن ،گازهای قابل اشتعال ودود. 73

اجزای اصلی یک سیستم  BMS.. 73

1- سیستم امنیتی و حفاظتی.. 73

1- 1- سیستم حفاظت خارجی.. 73

1- 2- سیستم حفاظت داخلی.. 74

2- سیستم صوتی.. 74

3- سیستم کنترل HVAC.. 75

4- سیستم آتش نشانی.. 76

5- مدیریت سیستم انرژی الکتریکی.. 76

گرمايش مركزي.. 77

گرمايش موضعي - بخاري ها 77

گرمايش آب... 78

نكات كاربردي در مصرف آب گرم. 78

کنترل تردد در جهت صرفه جویی انرژی.. 79

مزایای بهره گیری از  BMS.. 80

اجزاء و مشخصات راه حلهای BMS.. 81

استراتژی های مناسب سیستم BMS در کاهش مصرف انرژی.. 81

انواع سیستمهای کنترل.. 81

استانداردها و پروتکلهای ارتباطی.. 83

واسط کاربر وب (WEB Interface Browser). 83

معماری سیستم BMS.. 84

وظایف BMS در ساختمان.. 85

سیستم EIB برکر. 86

KNX/EIB چیست؟. 86

کنترل هوشمند خانه و ساختمان یعنی.. 87

توانائیهای تکنولوژی اطلاعات... 90

جایگاه حال و آینده ساختمانهای هوشمند.. 90

یکپارچه سازی کنترل مجموعه. 91

تهویه مطبوع.. 91

مزایای سیستم مرکزی.. 93

کنترل در سیستمهای تهویه مطبوع.. 94

کنترل مرکزی.. 94

کنترل اتاقی.. 95

نقاط کنترلی یک هواساز عبارتند از. 96

سیستم روشنایی و کنترل هوشمند آن.. 97

مزایای کنترل سیستم روشنایی.. 98

پروتکل X10.. 101

پروتکل EIB... 103

ویژگیهای سیستم پایه. 104

امکانات ویژه حفاظتی.. 104

Building Automation.. 105

بویلرها و منابع کویلی.. 105

پمپها 105

هوا سازها 108

چیلرها 109

فن کوئل ها 109

فن های تخلیه هوا 109

ROOM AUTOMATION... 109

سیستم کنترل روشنایی.. 109

سیستم کنترل پرده ها و شیدرها 110

سیستم کنترل تهویه مطبوع.. 110

منابع. 111

چكيده 

محدوديت منابع انرژي ، آلودگي محيط زيست ، هزينه هاي هنگفت  بالا دستي در توسعه منابع انرژي همگي مسائلي است كه دولتهاي كشورهاي توسعه يافته و در حال توسعه را به خود مشغول كرده است . در اين ميان اختصاص 40 درصد منابع انرژي به بخش ساختمان ، كنترل و بهينه سازي مصرف انرژي در اين بخش را بيش از پيش حائز اهميت مي سازد .

وجود الگوهاي نادرست مصرف انرژي و شدت بالاي آن كه در كشور ما به مراتب بيش از متوسط استانداردهاي جهاني مي باشد و توليد و انتشار آلاينده هاي زيست محيطي يكي از معضلات فراروي دولت مي باشد كه باعث اهميت دو چندان ارايه راهكارهاي عملي بهينه سازي مصرف سوخت و انرژي در كشور ما مي گردد . اين مهم نگارندگان اين مقاله را بر آن داشت تا در اوايل سال 1381 فاز تحقيقاتي طرح " سيستم مديريت هوشمند انرژي در تأسيسات حرارتي ساختمان " را با همكاري و حمايت سازمان بهينه سازي مصرف سوخت كشور  با موفقيت اجرا نمايند . هم اكنون تعدادي از اين سيستم در ساختمانهاي مسكوني و غير مسكوني با كاربريهاي متفاوت نصب و راه اندازي شده است . 

در اين پروژه سعي بر آن است تا با ارائه مشخصات طرح فوق ، به ويژگيهاي منحصر بفرد روشهاي نوين كنترل تأسيسات حرراتي ساختمان پرداخته شود . استفاده از اين سيستم امكان دسترسي به صرفه جويي در مصرف انرژي تا 25 درصد در ساختمانهاي مسكوني و تا 65 درصد در ساختمانهاي غير مسكوني و اداري را فراهم مي سازد .

مقدمه

امروزه امكانات و تسهيلات در نظر گرفته شده در يك ساختمان نقش بسيار حياتي را در موفقيت سازمان استفاده كننده از آن ايفا مي نمايد كه باعث افزايش بازدهي و بهينه سازي عملكرد آن سازمان مي شود. بودجه اندك، بالا رفتن تصاعدي هزينه انرژي ، بهره برداري و نگهداري، مسائل و مشكلات پرسنلي، حفاظت و كنترل تردد پرسنل وبازديد كنندگان، كاهش خسارتهاي ناشي از وقوع حريق يا سهل انگاري انساني و ايجاد شرايط محيطي مناسب، صاحبان و مديران ساختمانها را مجبور مي سازد كه در صدد پياده سازي روشهاي جديدي به منظور كاهش  هزينه هاي،  سوخت بهره برداري وبهبود قدرت رقابت بنمايند. علاوه بر آنكه زمينه را براي رفاه و ايمني بيشتر و همچنين افزايش نظارت و مديريت سازمان  با استفاده از امكانات كامپيوتري و مخابراتي فراهم آورد.

متأسفانه سیستمهاي عمومي و فراگیر تأسیسات حرارتي موجود در كشور بدلیل بهره گیري از تكنولوژي قدیمي فاقد كارآیي و راندمان لازم در بهینه سازي مصرف سوخت و انرژي مي باشند .

در حال حاضر اساس كنترل دما در تأسیسات حرار تي ساختمان به روش سنتي و تو سط تنظیم در جه حرارت ترموستات دیگ مي باشد ، تنظیم مربوطه باعث كن ترل دماي آب گرم چرخشي در تأسیسات ( C.H.W و به ت بع آن آب گرم مصرفي (D.H.W ) مي گردد . در این روش هیچگو نه كنترل و نظارت دقیقي بر میزان دماي مورد نیاز آب گرم چرخشي در سیستمهاي گرمایشي و آب گرم مصرفي صورت نمي گیرد و سیستم قادر به درك و شناسایي مناسب ترین وضعیت كنترل رژیم حرارتي ساختمان جهت دسترسي به الگوي صحیح مصرف انرژي توأم با ایجاد محدوده آسایش حرارتي براي ساكنین نميباشد . (شكل)

همانگونه كه از اطلاعات نمودار مشخص است با گرم شدن دماي محیط خارج ساختمان ، هیچگونه پاسخي در وضعیت كنترلي تأسیسات حراتي دیده نمي شود و همچنین دماي داخل ساختمان با اختلاف 3 درجه سانتي گراد بین 27 تا 30 درجه مي باشد كه خارج از محدوده آسایش حرار تي است .

در چنین شرایطي معمول باز شدن پنجره ها راه حل مناسبي براي تعدیل دماي محیط زندگي مي باشد !

کنترل  گرمايش ساختمان 

کنترل مديريت انرژي در ميان مولفه‎ هاي مصرف انرژي در ساختمان، سيستم‎هاي گرمايشيکه عمدتا از سوخت‎هاي فسيلي استفاده مي‎کنند و از جمله مصرف کنندگان عمده انرژي بشمار مي‎روند، از اهميت ويژه‎اي برخوردار هستند، چرا که 70% از گاز طبيعي مصرفي کشور به گرمايش ساختمان اختصاص مي‎يابد. 

توجه به عوامل گوناگوني که در ميزان مصرف انرژي گرمايشي ساختمان نقش دارند، در ارائه راهکارهاي صرفه‎جويي در بخش ساختمان و کاهش مصرف انرژي در بخش خانگي، تاثير فراواني مي‎گذارد. شرايط اقليمي و آب و هوايي، معماري ساختمان، مصالح ساختمان، راندمان سيستم‎هاي گرمايش، بکارگيري تجهيزات با ظرفيت مورد نياز که اساساً در ميزان بار حرارتي ساختمان موثر هستند و همچنين کنترل سيستم‎هاي گرمايش از عوامل موثر در ميزان مصرف انرژي گرمايشي محسوب مي‎شوند.

- گرمايش مركزي     

- گرمايش موضعي - بخاري ها     

- گرمايش آب     

گرمايش مركزي

     در سيستم‎هاي گرمايش مرکزي، گرماي مورد نياز تمام قسمت‎ها در يک قسمت از ساختمان توليد مي‎شود و به کمک وسايل توزيع از قبيل رادياتور، فن کويل، کانال و ... به بخش‎هاي مورد نياز فرستاده مي‎شود.

اساس کار سيستم‎هاي گرمايش مرکزي بر اين است که حرارت از يک منبع انرژي به قسمت‎هاي مختلف ساختمان انتقال مي‎يابد. براي انتقال حرارت وجود سيال واسطه‎اي چون آب، بخار و يا هوا لازم است که ناقل حرارت بين منبع انرژي و دستگاه‎هاي گرم کننده باشد. سيستم‎هاي گرمايش مرکزي همگي داراي يک ديگ آب گرم يا ديگ بخار مي‎باشند و تفاوت ميان سيستم‎هاي مختلف گرمايش مرکزي در پايانه‎هاي آنها مي‎باشد که مي‎تواند رادياتور آلومينيومي يا فولادي، فن کويل، هواساز يا فن کويل‎هاي کانالي باشد.

گرمايش موضعي - بخاري ها   

  بخاري، بيشتر براي گرمايش بخش محدودي از فضاي ساختمان، كاربرد موثر دارد. به كارگيري بخاري در نقاط مختلف منزل، قابليت انعطاف بيشتري از نظر بهينه سازي مصرف سوخت دارد. در انتخاب بخاري بايد به عواملي از قبيل ايمني، مصرف كم، هزينه نصب مناسب، رده بالاتر در برچسب انرژي، مطابقت با استانداردهاي زيست محيطي و تناسب ظرفيت و اندازه وسيله با فضا توجه نمود. بخاري‌هاي گازي و نفتي بدون دودكش تا حد زيادي مطابق با معيار و الگوي صحيح مصرف هستند. در مواردي كه مايل به استفاده از وسايل گرمايشي جانبي هستيد، استفاده ازانواع بخاري هاي بدون دودكش توصيه مي‌شود.

اين بخاري‌ها را مي‌توان در هر جايي از منزل و بدون هيچ محدوديتي نصب كرد، البته توجه داشته باشيد، ظرفيت بخاري‌ها نبايد بيش از نياز فضاي مورد نظر انتخاب شوند. توجه كنيد كه بالا بودن ظرفيت دستگاه‌ها تضميني بر افزايش بازدهي آن‌ها نمي‌باشد و بهتر است از وسايل با اندازه مناسب و زمان كار طولاني‌تر استفاده شود.

یکپارچه سازی کنترل مجموعه

از اقدامات مهم و مؤثری که در زمینه کنترل این مجموعه می­توان نام برد هماهنگی و استفاده همزمان کلیه اطلاعات در یک مرکز می­باشد. این سیستم قادر می­باشد با دریافت کلیه اطلاعات ، از جمله اطلاعات مربوط به روشنائی­ها ، تهویه مطبوع ، اعلام حریق ، دوربین­ها و کنترل دسترسی و تحلیل همزمان آنها با یکدیگر امکان عملکرد بهتر با راندمان بالا را فراهم سازد.  

 تهویه مطبوع 

شرایط محیط زیست انسان تأثیر مستقیمی بر چگونگی حالات روانی ، وضعیت فیزیکی ، نحوه انجام کار و بطور کلی تمام شئون زندگی او دارد. از آنجائیکه بخش عمده زندگی بشر امروزی در داخل ساختمان می­گذرد ایجاد شرایط مطلوب زیست محیطی در ساختمان ، خواه محل کار باشد یا منزل و غیره ، واجد اهمیت بسیاری است که مهمترین بخش آن تهویه هوای مطبوع برای ساکنین ساختمان با توجه به نوع فعالیت آنهاست. زیباترین و گرانبهاتریت ساختمانها در صورتیکه فاقد سیستم تهویه مطبوع مناسب باشند قابل سکونت نخواهند بود. 

اهم و ظایف یک سیستم تهویه مطبوع عبارتند از کنترل دما ، رطوبت ، سرعت وزش هوا ، زدودن گرد و غبار ، تعفن و سایر آلودگی­های هوا و در صورت لزوم از بین بردن میکروبها و باکتری­های معلق در هوا. گرمایش و سرمایش هوا متناسب با فصل ، عمده­ترین وظیفه یک سیستم تهویه مطبوع بوده ، بقیه وظایف در مراتب بعدی اهمیت قرار دارند. 

تا چند سال اخیر سیستمهای تهویه مطبوع مرکزی تنها می­توانستند برای شرایط راحتی، هوای گرم تولید کنند. سرمایش، رطوبت زنی و رطوبت گیری توانست شرایط راحتی را در تمامی ماههای سال و در تمامی اقلیم­ها برای بشر به ارمغان آورد. با تقسیم هوای مطبوع به نواحی که با ترموستات کنترل می­شدند شرایط مطلوب­تری به دست آمد حتی برای ساختمانهایی که هم سرما و هم گرما در نقاط مختلف خود احتیاج داشتند و این مسئله احتیاج به تجهیزات پیچیده و کنترل آنها را بیشتر نمایان ساخت. در سالهای اخیر طراحی سیستم­های تهویه بصورت بسیار قوی از کمیت هوای داخلی ساختمان ، ذخیره سازی انرژی ، تأثیرات محیطی ، امنیت و مسائل اقتصادی تأثیرپذیر است. استفاده از کامپیوتر ، پیشرفت در زمینه تهویه مطبوع را آسان کرده است. کامپیوتر امکان طراحی­های پیشرفته و ترکیبی اما قابل اطمینان را افزایش داده است. نرم افزارها زمان مورد نیاز برای تعیین احتیاجات ساختمان­ها را کاهش داده و طراحی­های بهتر و سریع­تر piping و کانال کشی را امکان پذیر کرده است. سیستم­های تهویه مطبوع بوسیله سیستم­های Direct Digital Control) DDC) کنترل شده که به نام BMS شناخته می­شود.

گزینش صحیح نوع سیستم تهویه مطبوع برای ساختمان یا فضا ، تصمیم بسیار حساسی است که توسط مهندسین طراح سیستم اخذ می­شود. در این انتخاب علاوه بر دانش مهندسی نظر کارفرما و یا ساکنین و امکانات و شرایط ساختمان نیز دخالت دارند. عوامل زیادی باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند که از اهم آنها ، ایده­های شخصی یا سازمان سرمایه­گذار و جنبه­های اقتصادی طرح می­باشند. عمده­ترین مسائلی که باید مدنظر طراح سیستم تهویه مطبوع قرار گیرند را می­توان به ترتیب زیر برشمرد: 

امکانات مالی شخص یا سرمایه­گذار 

فضا یا ساختمان – هدف ، موقعیت مکانی 

مشخصات خارج ساختمان – دما، رطوبت ، باد ، تابش آفتاب، سایه 

تغییرات باز حرارتی داخل ساختمان ، ساکنین، چراغها، سایر مولدهای حرارتی 

قابلیت ساختمان در ذخیره کردن حرارت اکتسابی 

لزوم و ظرفیت پیش سرمایش جهت کاستن از اندازه دستگاههای تهویه مطبوع و یا سرمایش جزئی ساختمان 

جنبه­های فیزیکی فضا یا ساختمان از نظر تطبیق با سیستم تهویه مطبوع ، تجهیزات و تنظیم عملکرد سیستم تحت بار حرارتی جزئی

انتظارات و ایده­های شخص کارفرما در مورد کیفیت هوای محیط 

شکل زیر به صورت شماتیک اجزای اصلی یک سیستم تهویه مطبوع تجاری را نشان می­دهد. قسمت سمت راست و بالای شکل نشان دهنده قسمتهای گرمایش ، سرمایش ، رطوبت زنی و رطوبت گیری ، تمیز سازی و پخش هوا به نواحی مختلف می­باشد.