موتورخانه هوشمند چیست؟ یکی از مهم‌ترین ایرادهایی که به سیستم حرارت مرکزی یا موتورخانه وارد می‌شود، انعطاف‌پذیری پایین آن است. در واقع با توجه به اینکه تنظیمات تجهیزات مختلف از جمله ترموستات دیگ بخار و پمپ‌های سیرکولاسیون به‌صورت دستی انجام می‌شود، معمولا دمای آب گرم مصرفی که از موتورخانه خارج می‌شود، عدد ثابتی است. اما طبیعی است که در محیط بیرون به‌صورت دائمی شرایط آب و هوایی در حال تغییر است. عدم انطباق بین دمای آب گرم تولید شده در موتورخانه با دمای هوای محیط باعث می‌شود که تأمین شرایط آسایش حرارتی در ساختمان کار دشواری باشد. اما در سال‌های اخیر موتورخانه هوشمند به‌عنوان یک راه‌حل فوق‌العاده مؤثر برای حل این مشکل ابداع شده است. در ادامه بررسی می‌کنیم که موتورخانه هوشمند چیست و چه مزایایی دارد. با ما همراه باشید.
موتورخانه هوشمند چیست؟
راندمان کاری پایین موتورخانه‌های سنتی و همچنین مشکل آن‌ها در تأمین شرایط آسایش حرارتی برای ساکنین ساختمان باعث شد که متخصصان این حوزه به فکر راهکاری برای حل مشکل بیفتند. سیستم‌ها و تجهیزات الکترونیکی بدون شک بهترین ابزار برای کنترل شرایط کاری در موتورخانه‌ها به شمار می‌روند. توسعه تکنولوژی در سال‌های اخیر پای تجهیزات الکترونیکی را بیش از پیش به محیط موتورخانه باز کرد.
اگر بخواهیم در پاسخ به این سؤال که موتورخانه هوشمند چیست، پاسخ ساده‌ای ارائه کنیم، باید بگوییم موتورخانه‌ای که با تجهیزاتی نظیر سنسورها و عملگرها مجهز شده است را موتورخانه هوشمند می‌نامند. هدف از هوشمندسازی موتورخانه‌ها در وهله اول بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش سطح آسایش حرارتی در ساختمان‌ها است.
نگاهی به نحوه عملکرد موتورخانه هوشمند
برای درک صحیح عملکرد موتورخانه هوشمند، باید بدانیم که در عمل قرار است چه اتفاقی درون موتورخانه به وقوع بپیوندد. همان‌طور که در بالا اشاره کردیم، مهم‌ترین مشکل موتورخانه سنتی این است که آب گرم مصرفی که در دیگ تولید می‌شود، در دمای ثابتی قرار دارد. برای تغییر این دما باید اپراتور به کمک ترموستات دستی که روی بدنه دیگ نصب است، درجه آب خروجی را تغییر دهد. با توجه به اینکه بار حرارتی مورد نیاز ساختمان در هر لحظه با توجه شرایط محیطی تغییر می‌کند، عملا امکان تغییر دمای ترموستات دیگ به‌صورت دستی وجود ندارد.
بنابراین اگر می‌خواهید بدانید که هدف اصلی از طراحی موتورخانه هوشمند چیست، باید توجه داشته باشید که کنترل دمای آب گرم خروجی دیگ اصلی‌ترین مأموریت یک موتورخانه است. البته همه ماجرا به همین جا ختم نمی‌شود. بلکه موتورخانه هوشمند وظایف مهم دیگری را نیز بر عهده دارد که در ادامه بیشتر به آن‌ها می‌پردازیم.
کنترل دمای آب در موتورخانه هوشمند چگونه انجام می‌شود؟
در موتورخانه آب سرد در چیلر و آب گرم در دیگ یا بویلر تولید می‌شود. آب سرد و گرم تولید شده به سمت هواسازها یا فن‌کویل‌ها درون ساختمان هدایت می‌شود و سرمایش و گرمایش ساختمان به این وسیله تأمین می‌شود. همچنین بخشی از آب گرم تولیدی در بویلر برای مصارف آب گرم بهداشتی به‌صورت مستقیم درون ساختمان منتقل می‌شود. همان‌طور که در بحث موتورخانه هوشمند چیست، اشاره کردیم، باید دمای آب خروجی از موتورخانه به‌صورت لحظه‌ای با توجه به نیاز مصرف‌کننده تغییر کند.
برای این منظور تعدادی سنسور در بخش‌های مختلف ساختمان و همچنین روی لوله‌های ورودی و خروجی آب به موتورخانه نصب می‌شود. این سنسورها به‌صورت لحظه‌ای دمای آب موجود در لوله‌ها و همچنین هوا را ثبت و ضبط می‌کنند. در ادامه این داده‌ها به یک پردازشگر مرکزی که درون موتورخانه قرار دارد، منتقل می‌شود. این پردازشگر داده‌های دریافتی را در لحظه آنالیز می‌کند و به این ترتیب تشخیص می‌دهد که آب گرم یا سرد تولیدی در موتورخانه باید در چه دمایی قرار داشته باشد. در نهایت فرمان‌هایی از طریق عملگرهای متصل به پردازشگر به بویلر و چیلر منتقل می‌شود.
همان‌طور که می‌دانید، انرژی بویلر از طریق مشعل گازی سوخت‌رسانی می‌شوند، تأمین می‌شود. چیلر نیز معمولا با انرژی الکتریکی کار می‌کند. عملگرها با تغییر میزان سوخت ورودی به مشعل‌ها یا انرژی الکتریکی مصرفی چیلرها، دمای آب گرم و سرد خروجی آن‌ها را کنترل می‌کنند. این یک تصویر کلی و ساده از عملکرد موتورخانه هوشمند است.
10 مورد از مهم‌ترین مزایای موتورخانه هوشمند
در ادامه بحث موتورخانه هوشمند چیست، نوبت به بررسی مزایای این سیستم هوشمند می‌رسد. با مطالعه این قسمت از مقاله متوجه خواهید شد که استفاده از این سیستم چه دستاوردهای بزرگی برای صنعت تأسیسات مکانیکی به شمار می‌رود.
1. بهینه‌سازی مصرف انرژی
همان‌طور که اشاره کردیم، بویلرها با استفاده از گاز طبیعی و چیلرها نیز به کمک انرژی الکتریکی کار می‌کنند. در موتورخانه سنتی این دو تجهیز همواره با نرخ ثابتی کار می‌کنند. اما در یک موتورخانه هوشمند، به‌خوبی میزان مصرف آن‌ها در لحظه مدیریت می‌شود. ممکن است گاهی اوقات نیاز ساختمان بیشتر شود. در نتیجه مصرف انرژی بیشتر شده و در مواقعی که نیاز کاهش پیدا می‌کند نیز مصرف انرژی کاهش می‌یابد. تجربه نشان داده است که در بلندمدت میزان مصرف انرژی کاهش می‌یابد. میزان صرفه‌جویی در مصرف انرژی به تفکیک ساختمان‌ها به‌صورت زیر است:
- ساختمان‌های مسکونی: کاهش 15 درصد مصرف انرژی
- ساختمان‌های غیرمسکونی: کاهش 35 تا 45 درصد مصرف انرژی
باید توجه داشته باشید با توجه به محاسبه بهای مصرف انرژی به‌صورت پلکانی، کاهش مصرف در قبوض پرداختی موجب کاهش هزینه‌های بیشتری خواهد شد.
2. کاهش نرخ استهلاک تجهیزات موتورخانه
در ادامه بحث مزایای موتورخانه هوشمند چیست، به یک موضوع فوق‌العاده مهم می‌رسیم. یک موتورخانه متشکل از مجموعه‌ای تجهیزات است که هر کدام از آن‌ها قیمت تمام شده نسبتا بالایی دارند. در نتیجه کاهش نرخ استهلاک آن‌ها باعث می‌شود که عمر مفید تجهیزات بیشتر شود. این یک هدف عملیاتی فوق‌العاده مهم در نگهداری از موتورخانه است که نقش کلیدی در کاهش هزینه‌های جاری یک ساختمان دارد.
موتورخانه هوشمند، شرایطی را ایجاد می‌کند که سیستم در زمان‌هایی که نیاز ساختمان در حداقل مقدار ممکن است، با توان بسیار پایینی فعالیت کند. به این ترتیب نرخ استهلاک تجهیزات به طرز چشمگیری کاهش می‌یابد. این مسئله در ساختمان‌های غیرمسکونی نمود بسیار بیشتری دارد که در ادامه اشاره می‌کنیم.
3. تأمین آسایش حرارتی دائمی در ساختمان
آسایش حرارتی به‌عنوان مهم‌ترین هدف هر سیستم تهویه و مطبوع به شمار می‌رود. منظور از آسایش حرارتی به زبان ساده این است که افراد حاضر در ساختمان باید در تمام روزهای سال از نظر دمایی احساس راحتی کنند. یکی از مشکلاتی که در موتورخانه‌های سنتی وجود دارد این است که در فصل‌های بهار و پاییز معمولا تأمین آسایس حرارتی کار بسیار دشواری می‌شود. معمولا در این فصول از سال دمای هوا مدام در حال تغییر است و همین شرایط باعث می‌شود که تأمین شرایط آسایش در ساختمان عملا در دسترس نباشد.
موتورخانه هوشمند در مقابل می‌تواند به‌خوبی این مشکل را برطرف کند؛ چرا که قابلیت هماهنگ کردن خودش را شرایط آب‌وهوایی دارد و به این ترتیب آسایش حرارتی نیز تحت شرایط مختلف فراهم می‌شود.
4. بهترین انتخاب برای ساختمان‌های غیرمسکونی
ساختمان‌های اداری، تجاری و … که در طول شبانه‌روز صرفا در ساعات محدود و مشخصی فعالیت می‌کنند، همواره با مشکل هدر دادن انرژی و تحمیل هزینه‌های اضافی مواجه هستند. در چنین شرایطی موتورخانه هوشمند می‌تواند به‌عنوان یک انتخاب فوق‌العاده هوشمندانه برای این دسته از مجموعه‌ها باشد. از یک طرف امکان خاموش کردن سیستم‌های تهویه مطبوع پس از پایان ساعات کاری عملا امکان‌پذیر نیست. چراکه رساندن مجموعه به شرایط آب‌وهوایی مطلوب عملا زمان زیادی می‌برد.
اما با توجه به اینکه در ساعات غیرکاری نیاز ساختمان به حداقل مقدار ممکن کاهش پیدا می‌کند، در نتیجه می‌توان به کمک موتورخانه‌های هوشمند، سیستم را به حالت آماده با کار منتقل کرد تا مشکلی نیز به وجود نیاید و اتلاف هزینه و انرژی نیز صورت نگیرد.
5. عیب‌یابی هوشمند تجهیزات موتورخانه
موتورخانه هوشمند، علاوه بر آن چیزی که به‌عنوان مظابف اصلی برشمردیم، برخی از قابلیت‌های جانبی را نیز در اختیار ما قرار می‌دهند که عیب‌یابی تجهیزات یکی از آن‌ها است. شاید بپرسید منظور از عیب‌یابی موتورخانه هوشمند چیست؟ این امکان وجود دارد که سنسورهایی را روی تجهیزات مختلف موجود در موتورخانه نصب کرد تا به‌صورت لحظه‌ای عملکرد آن‌ها را پایش نمود. به این ترتیب در صورت بروز کوچک‌ترین اختلالی در عملکرد تجهیزات، اپراتور موتورخانه مطلع می‌شود.
این قابلیت یک مزیت بزرگ به شمار می‌رود. چراکه هر چقدر زودتر بتوان ایرادات موجود در موتورخانه را شناسایی کرد، در عمل این امکان وجود دارد با هزینه کمتری مشکلات را برطرف کرد. همچنین جلوی متوقف شدن فعالیت موتورخانه را گرفت.
6. امکان کنترل از راه دور موتورخانه
در حال حاضر این امکان وجود دارد که با استفاده از تجهیزات الکترونیکی مانند رایانه یا موبایل، از راه دور نیز موتورخانه هوشمند را رصد کرد و در صورت نیاز فرمان‌های لازم را برای کنترل عملکرد تجهیزات مختلف در موتورخانه از راه دور صادر کرد. بنابراین این یک مزیت فوق‌العاده برای موتورخانه‌های هوشمند به شمار می‌رود.
7. مدیریت دمای آب گرم و سرد در شرایط پیک مصرف
برخی از روزهای سال است که مصرف آب در ساختمان افزایش پیدا می‌کند. به‌عنوان مثال می‌توان ایام منتهی به عید نوروز را اشاره کرد که معمولا کار نظافت در ساختمان‌های مسکونی و غیرمسکونی صورت می‌گیرد. در چنین شرایطی لازم است که تمهیداتی اندیشیده شود تا مصرف ساختمان مدیریت گردد. موتورخانه هوشمند در عمل این امکان را فراهم می‌کند که زمان‌های پیک مصرف مشکلی در ساختمان‌ها به وجود نیاید.
8. کاهش نرخ تولید آلاینده‌ها
موتورخانه‌ها مصرف سوخت دارند و طبیعی است که آلاینده‌های محیطی زیادی را تولید می‌کنند. با کاهش میزان مصرف سوخت در موتورخانه‌ها از طریق پیاده‌سازی سیستم‌های هوشمند در عمل تولید آلاینده‌های محیطی نیز کاهش پیدا می‌کند و این قابلیت در مقیاس کلان دستاورد بزرگی برای کشور به شمار می‌رود.
9. کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری موتورخانه
مجموع هشت مورد قبل که در خصوص مزایای موتورخانه‌های هوشمند ذکر کردیم، در یک قضیه با هم مشترک هستند. همه آن‌ها به‌طور چشمگیری باعث کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری موتورخانه و همچنین مخارج جاری ساختمان می‌شوند.
10. هزینه راه‌اندازی مقرون‌به‌صرفه
گاهی اوقات تکنولوژی با بهای بسیار بالایی موجب بهبود و ارتقای عملکردها می‌شود. در چنین شرایطی معمولا کمتر مصرف‌کننده‌ای است که ترغیب می‌شود تا از تجهیزات جدید استفاده کند. در مقابل اما اجرای موتورخانه هوشمند هزینه چندان زیادی را به همراه ندارد و در کنار آن تمام هزینه صورت گرفته در مدت زمان کوتاهی از محل صرفه‌جویی در هزینه‌های جاری جبران می‌شود.
مراحل راه‌اندازی موتورخانه هوشمند
در ادامه بحث موتورخانه‌های هوشمند چیست، بد نیست نگاهی بیندازیم به مجموعه مراحلی که باید برای راه‌اندازی این دسته از موتورخانه در پیش گرفت.
- جلسه با کارفرما برای شناسایی دقیق نیازهای او و همچنین بررسی محدودیت‌های مالی و اجرایی پروژه
- شبیه‌سازی کامپیوتری سیستم‌های هوشمند موتورخانه و آنالیز عملکرد آن‌ها
- ارزیابی موقعیت موتورخانه برای پیاده‌سازی سیستم‌های هوشمند
- طراحی و تهیه نقشه‌های مکانیکی و الکتریکی موتورخانه
- ساخت و مونتاژ تجهیزات الکترونیکی
- برنامه‌نویسی رایانه‌ای سیستم هوشمند موتورخانه و پیاده‌سازی آن
- اجرای سیستم و آموزش بهره‌برداری به اپراتور
چند نکته مهم درباره اجرای سیستم موتورخانه هوشمند
در ادامه بحث موتورخانه هوشمند چیست، چند نکته ضروری وجود دارد که آگاهی از آن‌ها به کامل شدن بحثی که تا اینجا مطرح کردیم، کمک زیادی می‌کند.
1. امکان اجرا در ساختمان‌های قدیمی
بسیاری از افراد گمان می‌کنند که امکان اجرای موتورخانه هوشمند در ساختمان‌های قدیمی که از موتورخانه سنتی برخوردار هستند، وجود ندارد. با توجه به اینکه نصب و راه‌اندازی سیستم‌های هوشمند در موتورخانه نیاز به کارهای زیربنایی اساسی ندارد، به‌راحتی می‌توان در ساختمان‌های قدیمی نیز از این سیستم‌ها بهره‌برداری کرد.
2. تأثیر تعداد طبقات ساختمان بر عملکرد و ساختمان موتورخانه هوشمند
سیستم‌های هوشمند موتورخانه کاملا مستقل از تعداد طبقات و زیربنای ساختمان عمل می‌کنند و به همین دلیل با تغییر تعداد طبقات یا مساحت ساختمان، نوع سیستم‌های هوشمند ثابت باقی می‌ماند.
3. راه‌اندازی و نصب سریع موتورخانه هوشمند
راه‌اندازی موتورخانه هوشمند زمان زیادی نمی‌گیرد. در صورتی که شرایط در موتورخانه مهیا باشد، ظرف چند ساعت می‌توان تمام تجهیزات الکترونیکی را در موقعیت‌های مناسب نصب نمود.
4. جلوگیری از یخ‌زدگی لوله‌ها
ممکن است شائبه ایجاد شود که در زمانی که موتورخانه در حالت آماده به کار قرار می‌گیرد، لوله‌ها دچار یخ‌زدگی شوند. اما جا دارد به این نکته اشاره کنیم که در این زمان پمپ سیرکولاسیون و گردش آب نیز خاموش می‌شود و از این جهت مشکلی برای لوله‌ها رخ نمی‌دهد.
کلام پایانی
در این مقاله سعی کردیم تا به صورت کامل بررسی کنیم که موتورخانه هوشمند چیست و چه کارایی دارد. حرکت به سمت هوشمندسازی تأسیسات در ساختمان‌ها یک ضرورت انکارناپذیر است. در سال‌های آینده با افزایش قیمت حامل‌های انرژی، ساختمان‌هایی که از موتورخانه‌های سنتی استفاده می‌کنند، متحمل هزینه‌های جاری سنگینی خواهند شد. همچنین تأمین آسایش حرارتی که به‌عنوان مهم‌ترین فاکتور در ارزیابی عملکرد سیستم‌های تهویه مطبوع به شمار می‌رود، با استفاده از موتورخانه‌های هوشمند در بالاترین سطح ممکن میسر می‌شود.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
