خانه‌های هوشمند تکنولوژی هزاره سوم

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

وقتى که در مورد هزینه ساختمان سوال مىشود کلیه مهندسین معمارومشاور قادر به محاسبه هزینه آن هستند. به هر حال قیمت واقعی ساختمان از روی حجم سرمایه و هزینه ساخت و راه اندازی آن محاسبه می شود.

که این هزینه ها شامل موارد زیرمی باشد:

۱. ارزش ساخت

۲. ارزش تجهیزات

۳. ارزش سرمایه گذاری

۴. ارزش فعالیتهای اجرائی

با در نظرگرفتن این مسئله که کلیه افراد مایل به کاهش هزینه ها هستند، چگونه ساختمانهای هوشمند به این هدف می رسند؟

همانطور که در بالا اشاره شد، نتیجه استفاده از سیستم مدیریت ساختمان کاهش هزینه، به وسیله کاهش هزینه راه اندازى ساختمان است. یک سیستم مدیریت ساختمان با استفاده از روشهاى زیرکاهش مى دهد :

برنامه ریزىآغاز و پایان : به چه دلیل تاسیسات ساختمان مى بایست ۲۴ساعت در شبانه روز و ۷ روز در هفته در زمستان و یا در مواقع غیر پر مصرف کار کنند در صورتیکه سیستم مدیریت ساختمان مى تواند از این امر جلوگیرى کند.

مدل اقتصادى : با استفاده از سیستم مدیریت ساختمان امکان این وجود دارد که به عنوان مثال وقتى دفتر کارى تعطیل مى باشد با استفاده از این سیستم کلیه امکانات به حالت خاموش در آید. یا مثلا در هنگام خالى بودن محل کار اگردما در حد ۲۲ درجه مى باشد به محض ورود افراد با استفاده از این سیستم مى‌توان دما را تا ۲۸ درجه افزایش داد.

آغاز و پایان بهینه : تغییر دادن ساعت شروع ماشین آلات وابسته به شرایط آب وهواى داخل و خارج مى باشد. به چه دلیل ماشین آلات موجود در ساختمان مى بایست در زمانى که دماى محیط به حد تعیین شده آن براى افراد موجود در آن رسیده است کار کنند. روشن شدن ماشین آلات و یا دستگاه تهویه مطبوع وابسته به دماى محیط مى باشد، به همین دلیل مى بایست با حداقل زمان ممکن کار کنند. وظیفه چرخه به وسیله ایجاد چرخه درپمپها و چیلرها و غیره برپایه زمان واقعى کارکرد تجهیزات، اجازه کارکرد تهیه تجهیزات و همچنین افزایش طول عمرتجهیزات را مىدهد واین باعث کاهش هزینه هاى اجرائى ساختمان مى شود.

کنترل تطبیق پذیرى : درسیستم مدیریت ساختمان از کنترل ریزپردازنده استفاده می‌کنند و ازآنجائى که ریزپردازنده ها به خودى خود هوشمند هستند، کارکرد خوب و مناسب یک سیستم را مى توانند بیاموزند. اگر به عنوان مثال یکى ازماشین آلات روزانه ساعت۵ صبح براى رسیدن به هدف مورد نظر در ساعت ۷ صبح شروع به کار مى نماید ولى درساعت ۶:۳۰ صبح به هدف مورد نظر برسد، قابلیت یادگیرى دارد .به این ترتیب که از روز بعد از آن در ساعت ۵:۳۰ صبح شروع به کار خواهد نمود و همین امرباعث ذخیره انرژى مى گردد.

منابع انرژى بهینه : به وسیله استفاده آزاد انرژى براى سرمایش وگرمایش، به عنوان مثال اگریک واحد سرمایش وگرمایش نیاز به فراهم کردن دماى ۱۵ درجه باشد به طورعادى براى خنک کردن هوا از آب سرد استفاده مى نماید. به هر حال اگردرجه حرارت محیط خارج کمتر از ۱۵ درجه (درزمستان) باشد، در این هنگام BMS هواى تازه بیشترى را وارد محیط مى‌نماید و به این ترتیب در مصرف انرژى صرفه جوئى مى‌شود.

توانائى هاى تکنولوژى اطلاعات : خیلى از سیستمهایى که در بالا توضیح داده شد با موفقیت در طراحى ساختمانها براى سالهاى متمادى استفاده گردیده است. امروزه با استفاده از مزایاى تکنولوژى اطلاعات، سیستمهایى که مى توانند ساختمانها را قادر به اندازه گیرى ارزش یابى و پاسخ گوئى به تغییرات نمایند، ما در موقعیتى قرار گرفته ایم که توانایى ساخت و نگهدارى ساختمانها را به صورت مؤثرترداریم .

به چه دلیل ساختمانهاى هوشمند مورد توجه سازندگان ساختمان قرارگرفته است ؟ در بالا به مزایاى سیستمهاى مدیریت ساختمان براى سازندگان و مالکان ساختمان اشاره شد.نکات کلیدى که در این مورد وجود دارد را به صورت زیر مى توان خلاصه نمود :

۱. کاهش هزینه هاى اجرائى

۲. کاهش هزینه هاى نگهدارى

۳. افزایش قابلیت تولید

۴. سازگارى

جایگاه حال وآینده ساختمانهاى هوشمند

توضیحات بالا جزئیاتى در مورد چگونگى صرفه جوئى در هزینه ها توسط سیستمهاى مدیریت ساختمان را تشریح نمود. اما چه سیستمهاى دیگردراین ارتباط وجود دارند:

ارتباطات و کابل کشى

سیستمهاى امنیتى آتش

سیستمهاى گرمایش و سرمایش آسانسور

کنترل دسترس و سیستمهاى امنیتى تابلوهاى برق

سیستم هاى روشنائى

سیستم مدیریت انرژى ساختمان

سیستم مدیریت هم زمان سرویسهاى صوتى، تصویرى، اینترنت وغیره ...

به وسیله مجتمع کردن سرویسهاى ساختمان قسمتهایى مانند چیلر، سیستم اعلام حریق، سیستم کنترل دسترسى وتابلوهاى برق این سیستم یک راه حل جامع با مصرف انرژى ارتباط مستقیم دارد فراهم مىنماید و این امر باعث ذخیره انرژى و کارکرد منظم ماشین آلات ساختمان است . از آنجائیکه ساختمانهاى هوشمند یک مفهوم جدید است، توسعه استفاده از این گونه سیستمها باعث ذخیره هرچه بیشتر انرژى مى شود و مزایاى زیر را نیز دارد. ارتباطات به یک راه حل عادى بدل می شود. تجهیزات تنها می بایست انتخاب شوند و سپس به سادگى قابلیت مجتمع شدن را پیدا خواهند کرد. یک سیستم مدیریت ساختمان مى بایست قادر به " تشخیص و گزارش " و همحنین "کنترل و نمایش" امکانات باشد. سیستم مدیریت ساختمان مى تواند به صورت اتوماتیک کلیه اطلاعات را به یک سیستم Enterprise resource planing ERP منتقل نماید.

هوشمند سازی ساختمان‌ها ، صرفه‌جوئی در انرژی و هزینه

در ساختمان‌های هوشمند با استفاده از سیستم خودکار کنترل روشنائی ساختمان، کنترل دوربین‌های مدار بسته، کنترل دربها، کنترل وضعیت‌های اضطراری همچون آتش‌سوزی، زلزله و بسیاری کنترل‌های هوشمند دیگر، مصرف انرژی به‌نحو چشمگیری کاهش می‌یابد.

ساختمان هوشمند، ساختمانی است که مجهز به یک زیرساختار ارتباطی قوی باشد که می‌تواند به‌صورت مستمر نسبت به وضعیت‌های متغیر محیط عکس‌العمل نشان داده و خود را با آنها وفق دهد و همچنین به ساکنین ساختمان این اجازه را می‌دهد که از منابع موجود به‌صورت مؤثرتری استفاده کرده و امنیت و آسایش آنها را افزایش دهد. در حال حاضر هزینه‌های جاری یک ساختمان اغلب بخش عمده‌ای از درآمد مالکان را به‌خود اختصاص می‌دهد. اکنون بسیاری از سازمان‌ها در دنیا به صرفه‌جوئی در مصرف انرژی و هر چه بهتر کردن محیط‌های کاری و زندگی خود روی آورده‌اند.

مدت زیادی نیست که بحث درباره موضوع ساختمان‌های هوشمند در محافل عمومی مطرح شده است. اما یک ساختمان هوشمند چگونه ساختمانی است؟ تعریفی که در ایالات متحده آمریکا درباره یک ساختمان هوشمند عنوان می‌شود چنین است: "یک ساختمان هوشمند ساختمانی است که در بردارنده محیطی پویا و مقرون به صرفه به وسیله یکپارچه کردن چهار عنصر اصلی یعنی سیستم‌ها، ساختار، سرویس‌ها و مدیریت و رابطه میان آنها است." مزایای یک ساختمان هوشمند از طریق اتوماتیک کردن سیستم‌هائی مانند گرمایش "Ventilation" و تهویه مطبوع (Air Conditioning, HVAC)، سیستم اعلام حریق و آتش‌نشانی، سیستم‌های امنیتی و مدیریت انرژی و روشنائی به‌وجود می‌آید. اگر حریقی در یک ساختمان به وقوع بپیوندند، سیستم اعلام حریق با سیستم امنیتی به‌صورت خودکار ارتباط برقرار می‌کند و از این طریق قفل‌های کلیه درها باز می‌شوند و مردم می‌توانند به راحتی از محل حریق دور شوند و سیستم امنیتی با سیستم HVAC نیز ارتباطی خودکار برقرار کرده و از این طریق هوای سالم جایگزین هوای دود‌آلود می‌شود. اصول یک ساختمان هوشمند می‌گوید که هزینه‌های واقعی یک ساختمان فقط هزینه‌های ساخت نیست بلکه باید به آنها هزینه‌های راهبری و تعمیرات را نیز اضافه کرد. ساختمان هوشمند تمامی این هزینه‌ها را به‌وسیله کنترل اتوماتیک و یکپارچه، مخابرات و سیستم مدیریت کم می‌کند. در قرن بیست و یکم و تغییرات فرهنگی و تکنولوژی و همچنین تغییر نحوه دید مردم در مورد محیط کاری و زندگی خود، چه در بخش تجاری یا صنعتی یا حتی مسکونی، نیاز به محیطی که حداکثر استفاده و حداقل هزینه را بتوان در آن تجربه کرد وجود دارد.

سیستم‌های مختلفی که در یک ساختمان هوشمند به‌کار گرفته می‌شوند:

۱. سیستم مدیریت و صرفه‌جوئی در مصرف انرژی

۲. سیستم‌های ایمنی جانی (Saftey Life)

۳. سیستم‌های مخابراتی

۴. سیستم‌های اتوماتیک‌سازی محل کاری

۵. مدیریت و صرفه‌جوئی در مصرف انرژی

طرح ساختمان هوشمند باعث شده تا درمصرف انرژی به مقدار قابل ملاحظه‌ای صرفه‌جوئی شود و همچنین مدیریت آن بسیار آسان باشد. سیستم‌های کامپیوتری به‌صورت قابل ملاحظه‌ای در این رابطه استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها با نام‌های مختلفی شناخته شده‌اند. نام‌هائی همچون سیستم اتوماتیک‌سازی ساختمان، سیستم مدیریت انرژی، سیستم مدیریت و کنترل انرژی، سیستم کنترل و مونیتورینگ مرکزی.

مبحث انرژی در کشور ما

سال‌ها مورد توجه بوده و یارانه‌های آشکار و پنهان دولتی همواره شهروندان را از توجه واقعی به ارزش انرژی در اشکال مختلفش باز داشته است.در سال‌های اخیر، به‌دلایل گوناگون لزوم محاسبه میزان مصرف صرفه‌جوئی انرژی به‌عنوان یک ضرورت قطعی و چاره‌ناپذیر مطرح شده است. سرعت رشد مصرف داخلی انرژی به‌حدی است که با روند موجود توسعه منابع نفتی شاید با گذشت چند سال و اندی دیگر قادر به صادرات نفت نباشیم.بخش ساختمان بیش از یک سوم انرژی مصرفی کشور را به‌خود اختصاص داده که به‌نظر می‌رسد ارزش آن به قیمت جهانی، سالیانه بالغ بر شش میلیارد دلار می‌شود. در صورتی‌که می‌توان با اجرای سیستم‌های نوین در ساختمان‌ها، این هزینه را به شکل قابل توجهی کاهش داد و هزینه‌ای را که برای پیاده کردن این سیستم اجراء می‌شود، در مدت زمانی نه چندان دور از راه ذخیره انرژی به‌دست آورد.

تغییر وضع موجود به‌سوی وضع قابل قبول تلاش هماهنگ عظیمی را از سوی مردم و مسئولان به‌صورت پیوسته می‌طلبد که BMS (سیستم مدیریت یکپارچه ساختمان) همین هدف را دنبال می‌کند. در ساختمان‌های هوشمند با استفاده از سیستم‌های خودکار کنترل روشنائی ساختمان، کنترل دوربین‌های مداربسته، کنترل درها، کنترل وضعیت‌های اضطراری همچون آتش‌سوزی و زلزله و بسیاری از کنترل‌های هوشمند دیگر مصرف انرژی به نحو چشمگیری کاهش می‌یابد.

مدیریت هوشمند ساختمان

تکنولوژی ساختمان هوشمند امکانات متنوع و گسترده ای در اختیار می گذارد که هر شخص نسبت به علاقه و سلیقه خود می تواند از تمامی یا تنها بخشی از آن بهره مند شود. با کمک این تکنولوژی، تمامی وسایل و تجهیزات داخل ساختمان، بر حسب خصوصیات محل و نیاز استفاده کنند گان، توسط صفحه ای نمایش داده می شوند و از همان جا قابل کنترل و مدیریت هستند. ویژگی منحصر به فرد این تکنولوژی، ایجاد هماهنگی و یکپارچه سازی بین تمامی سیستم هایی است که تاکنون به صورت منفرد استفاده می شده اند و به این ترتیب در محدوده وسیعی امکان طراحی، نصب و استفاده می دهد. از فواید اصلی این تکنولوژی در کنار ایجاد راحتی و امنیت بیشتر، می توان به صرفه جویی در مصرف انرژی اشاره کرد. فلسفه اصلی تکنولوژی ساختمان هوشمند براساس محوریت بخشیدن به شخص استفاده کننده و نیازهای او پایه ریزی شده، به درخواست های امروز و آینده پاسخی ساده و مناسب می دهد و قابلیت هماهنگ شدن با تکنولوژهای بعدی را داراست.

- در ساختمان هوشمند منابع نور اعم از چراغ سقفی، دیواری، رومیزی، چراغ های رنگی تزئینی، فلورسنت و لامپ های LED همگی به تفکیک یا گروهی قابل کنترل هستند.با این روش می توان بدون نیاز به سرکشی به تمامی چراغ ها از وضعیت تک تک آن ها اطلاع حاصل کرد و آن ها را «روشن-خاموش» یا " Dim " کرد.

-ساختمان هوشمند قابلیت مدیریت سیستم دزدگیر، دوربین های مداربسته و حسگر اثر انگشت ( Biometric System ) را داراست. از مزیت های اصلی می توان دقت بالا، قابلیت کنترل از راه دور، امکان ارسال SMS روی تلفن همراه، منطقه بندی فضای تحت پوشش ( Zone ) و تشخیص دود و آب گرفتگی را نام برد.

- با یک لمس روی صفحه کنترل، پرده و کرکره (نصب شده در داخل یا خارج) و سایبان‌ها به سادگی قابل کنترل هستند. هنگام ترک ساختمان با یک نگاه به صفحه نمایش از وضعیت باز و بسته بودن کلیه درها و پنجره ها آگاه شوید. کنترل درها با استفاده از حسگر اثر انگشت و کارت های مغناطیسی به صورت مرکزی، علاوه بر ایجاد ایمنی بیش تر امکان طبقه بندی و زمان بندی دسترسی به ساختمان را به وجود می آورد.

- در ساختمان هوشمند، می توان دمای اتاق‌ها را به تفکیک و بنا به نیاز تنظیم کرد. همچنین مشروط کردن رویه کار سیستم به حضور ساکنین در ساختمان تاثیر بسزایی در کاهش مصرف انرژی خواهد داشت.

- در ساختمان هوشمند استفاده از آرشیو موسیقی و فیلم بنا به سلیقه شخصی و به تفکیک از هر اتاق امکان پذیر است. آرشیو موسیقی و فیلم شامل: DVD ، CD ، Radio ، TV ، DVB ، Sound Box و ... که از آن در تمام اتاقهای ساختمان بدون نقل و انتقال دستگاه و یا حتی CD و DVD مورد نظر استفاده می شود.

- با به صدا در آمدن آیفون، تصویر مراجع در صورت تمایل فقط روی صفحه نمایش مورد نظر یا روی کلیه صفحات نمایش منعکس می‌شود. همچنین هنگامی که ساکنان در ساختمان حضور ندارند تصویر مراجع و زمان مراجعه ثبت شده و پس از بازگشت از آن مطلع خواهید شد.

- آبیاری گل و گیاه، تنظیم فواره و آبشارهای مصنوعی از طریق صفحه کنترل به سادگی قابل کنترل است. همچنین ساختمان هوشمند می تواند کنترل، آبیاری گل و گیاه در حیاط و یا داخل ساختمان را به طور خودکار طبق برنامه از پیش تعیین شده عهده دار شود. برای مثال هر غروب در صورت پایین تر بودن رطوبت چمن از ۳۳درصد سیستم آبیاری به شکل خودکار به کار می افتد.

- در ساختمان هوشمند روشن کردن و تعیین حرارت سونا، اطلاع یافتن از زمان رسیدن سونا به دمای مطلوب، خودکار کردن تصفیه استخر و یا جکوزی همگی به سادگی امکان پذیر است.

- پشتیبانی از چند خط تلفن، پیام گیر، تلفن سانترال، سرویس Caller ID و Fax از ویژگی های ساختمان هوشمند است. همچنین در محیط تحت پوشش می توان از تلفن تصویری ( In-House Video telephony ) استفاده کرد.

- در ساختمان هوشمند، امکان اطلاع یافتن از وضعیت تمامی وسایل الکتریکی و کنترل آنها وجود دارد. مثلاً پس از اتمام کار ماشین لباس شویی هشداری مبنی بر اتمام کار به اطلاع می رسد، هنگام استفاده از جارو برقی با به صدا در آمدن زنگ تلفن یا آیفون جارو به صورت خودکار خاموش می شود. به این صورت احتمال نشنیدن صدای زنگ تلفن هنگام کار با وسایل خانگی پر صدا یا به علت زیاد بودن صدای موسیقی، در ساختمان هوشمند عملاً منتفی است. همچنین در صورت باز ماندن در یخچال به مصرف کننده اخطار لازم داده می‌شود.

- با یک صفحه کنترل مرکزی شما قادر به کنترل هوشمند تمامی دستگاه های موجود در ساختمان و آگاهی از وضعیت کارکرد آن ها هستید. صفحه نمایش مجهز به تکنولوژی لمسی ( Touch Screen ) است که به راحتی استفاده از آن می افزاید و برای استفاده احتیاج به وسیله ورودی دیگری نیست.

- با استفاده از این تکنولوژی امکان کنترل ساختمان هوشمند به صورت بی سیم (Wireless ) وجود دارد. وسیله کنترلی می تواند یک PDA ، Tablet PC و یا یک Remote Control ساده رادیویی باشد. مزیت اصلی استفاده از RF نسبت به IRDA (تکنولوژی به کار رفته در کنترل های تلویزیون) کارکرد از مسافت های طولانی تر و عدم نیاز به دید مستقیم است.

- ساختمان هوشمند امکان اطلاع یافتن از وضعیت کنونی و کنترل ساختمان را از راه دور مهیا می کند. شما می توانید با استفاده از SMS ، تلفن گویا ( Call Center ) و یا از طریق اینترنت از این امکان بهره مند شوید.

- سناریو به معنای انجام گروهی از کارها فقط با فشار دادن یک دکمه یا یک لمس به روی صفحه کنترل است. راحتی و سرعت در ایجاد فضای مناسب هدف اصلی استفاده از سناریوهاست.

- ساختمان هوشمند در جهت ایجاد راحتی برای شما، کنترل برخی از امور روزمره و تکراری را به دست گرفته و برای شما آسایش بیش تری به ارمغان می آورد. عملکرد خودکار سیستم می تواند شامل کارهای از پیش تعیین شده باشد یا با استفاده از سنسورهای دما، نور، باد، باران، سنجش رطوبت و سنسور تشخیص حضور شخص و ... شرایط را به صورت بهینه تنظیم کرده و یا اخطارهای لازم را اعلام کند.

ساختمان هوشمند با استفاده از اتوماسیون و برعهده گرفتن برخی کارهای تکراری راحتی بیش تر برای ساکنان خود به ارمغان می آورد. از طرف دیگر، برای ایجاد فضای دلخواه در ساختمان هوشمند تنها یک اشاره کافی است: «سناریوها وظیفه تنظیم دقیق محیط را به عهده می گیرند.استفاده از یک نرم افزار کارآمد با User Interface ساده و چند زبانه (از جمله فارسی) برای کنترل تمامی تجهیزات مزیت دیگری است که موجب سادگی زندگی در ساختمان هوشمند می شود. کار با این نرم افزار نیاز به هیچ آموزش خاصی ندارد.»

در شرایط بحرانی از جمله آتش سوزی، آب گرفتگی و سرقت، ساختمان هوشمند اخطارهایی اعلام می کند که می تواند سهم بسزایی در پیشگیری از وقوع خرابی یا بیش تر شدن آن ایفا کند. ویژگی خاص دزدگیر در منطقه بندی ( Zone ) فضاهای تحت پوشش، استفاده از سنسور دقیق تشخیص حضور شخص، حسگر اثر انگشت و همچنین کنترل و ضبط تصاویر دوربین های مدار بسته به صورت دیجیتال ایمنی را برای منازل به شکل چشمگیری بالامی برد.

- انعطاف پذیری در اجرا و استفاده از خصوصیات شاخص تکنولوژی هوشمند است. با استفاده از ابزاری که این تکنولوژی در اختیار قرار می دهد، برای اضافه کردن این امکانات به منازل موجود در اکثر موارد نیاز به سیم کشی مجدد و تعویض تجهیزات موجود در ساختمان وجود ندارد.استفاده از کلیدها و صفحات نمایش هوشمند برای برنامه ریزی و اجرای دستورات، امکان کنترل با استفاده از Remote Control از داخل ساختمان و یا با تلفن همراه، همگی ساکنان را برای دسترسی به امکانات ساختمان یاری می کنند.

- مدیریت مصرف انرژی در ساختمان هوشمند تاثیر بسزایی در صرفه جویی مصرف انرژی دارد. وابسته کردن نور و سیستم تهویه به حضور شخص و برنامه ریزی بهینه دمای اتاق ها در ساعات مختلف شبانه روز از مصادیق این مدیریت مصرف انرژی هستند.

همچنین جلوگیری از تابش مستقیم نور آفتاب به داخل ساختمان در تابستان توسط کنترل اتوماتیک پرده و کرکره، سبب صرفه جویی در مصرف انرژی الکتریکی برای دستگاه‌های سرمایشی می شود.