کنترل هوشمند تاسیسات در ساختمان‌‌هایی با ماهیت بسیار حساس

از: Kirk Anderson، Clair Jenkins

ماخذ: ASHRAE

ساختمان های بلند فیشر پلازا واقع در شهر سیاتل آمریکا که متعلق به شرکت ارتباطات فیشر می باشد یکی از پروژه هایی است که به هیچ وجه نمیتوان آن را در زمره ساختمان سازی عادی طبقه بندی کرد. فیشر پلازا مجموعه ای است مخابراتی و رسانه ای که کارکردی بسیار حساس و حیاتی دارد.

به عبارت دیگر این مجموعه ساختمانی در برگیرنده سطحی ویژه از زیرساختار های سازه ای مکانیکی و الکتریکی است که در ساختمان های دیگر با آنها برخورد نمیکنیم.

سیستم های ایمنی حفاظت از جان ساکنان و سایر سیستم های به کار برده شده در این پروژه به طور اختصاصی برای تامین و برآورده سازی نیازمندی های خاص این مجموعه حساس طراحی شده اند.

فیشر پلازا یک مجموعه ساختمانی است که از ابتدا برای سرویس دهی به زمینه ای خاص در دنیای ارتباطات طراحی شده است. ساختمان های بلند مرتبه فیشر پلازا در حال حاضر جایگاه بیش از ده شرکت و شبکه های مختلف مخابراتی است و آنها در این ساختمان به کیفیتی نوین از ارتباط با جهان دست یافته اند. در واحد های مختلف این ساختمان شبکه های ماهواره ای فیبر های ساختمان شبکه های ماهواره ای فیبر های نوری و مسی و انواع مختلف ارتباطات بی سیم در اختیار استفاده کنندگان و ساکنان قرار داده شده است. علاوه بر این امکانات تولید رسانه ای و سایر قابلیت های مورد نیاز برای مراحل پس از تولید برنامه ها و اطلاعات در این ساختمان وجود دارند که سازمان ها را در بهینه و موثرسازی ارتباط خود با مشتریان یاری میکنند.

درواقع فیشر پلازا جامعه ای است که منابع و امکانات در آن بین سازمان ها و شرکت های مستقر به اشتراک گذاشته میشود تا منابع جمعی آنها به بهترین نحو ممکن تضمین گردد. وجود کلیه این منابع مزیت های فراوانی را برای هر شرکتی که در این ساختمان مستقر باشد به همراه دارد به عنوان مثال شرکت ها میتوانند در این ساختمان به تعداد زیادی از ارائه کنندگان خدمات شبکه ای و ارتباطی دسترسی آسانی داشته باشند که این ضمن کاستن از هزینه های مربوط به مدارات مخابراتی قابلیت انعطاف تنوع و تکثیر فعالیت های تجاری را بالا میبرد.

چنین ویژگی هایی در جهان پر رقابت امروز تضمین بقای سازمان ها و شرکت های بزرگ است.

فیشر پلازا از دو ساختمان تشکیل شده است که توسط یک سازه پارکینگ چهار طبقه ای زیر زمینی به هم متصل میگردند.

فاز اول این ساختمان به مساحت 200000 فوت مربع در تابستان سال 2000 میلادی به اتمام رسید و فاز دوم آن که شامل 100000 فوت مربع اضافی است در پاییز سال 2002 میلادی به طور قطعی تحویل گردید.

مجموعه فیشر پلازا حاصل تحقیقات وسیع و گسترده شرکت فیشر درباره نیازمندی های شرکت ها و سازمان های با تکنولوژی بالا است که از مشخصه های برجسته آنها رشد سریع و گسترش روز افزون فعالیت ها میباشد.

کرک اندرسون مدیرعامل شرکت خدمت رسانه ای فیشر و یکی از موسسان و بنیانگذاران این ساختمان ها میگوید:

ما در جهانی زندگی میکنیم که نقش اطلاعات در آن بسیار مهم و تعیین کننده است. برقراری جریان پیوسته اطلاعات برای کلیه فعالیت های ارائه خدمات به مشتریان تا شیوه عکس العمل در شرایط اضطراری در دنیای امروز بسیار حیاتی بوده و از جمله عوامل ضمانت بقای شرکت ها سازمان ها و جوامع است. البته هزینه زیر ساختار های مورد نیاز برای این کار به خصوص در شرایط اقتصادی ناپایدار هزاره جدید بسیار گزاف است و سازمان ها هرگز نمیتوانند به تنهایی از عهده مخارج برقراری چنین زیرساختار هایی برآیند.

ما احساس کردیم که با دخیل کردن دیگران در برنامه ریزی چنین زیرساختار هایی و تعامل پذیری از سازمان ها و شرکت های دیگری که نیاز هایی مشابه دارند میتوانیم هزینه نهایی و تمام شده را برای همه طرفین ذینفع کاهش دهیم. به عبارتی دیگر ما در این ساختمان جامعه کوچکی آفریده ایم که در آن کل از مجموع اجزاء بزرگ تر است.

زیرساختار های مجموعه فیشر پلازا با ساختمان های اداری و تجاری معمولی بسیار متفاوت است. فعالیت های رسانه ای که در این ساختمان جریان دارد و حساسیت آنها نیازمند سرویس های 24 ساعته و در تمام 365 روز سال است. همین امر یعنی تضمین کارکرد بدون انقطاع سیسم ها و سرعت در بازیابی فعالیت ها پس از بروز شرایط اظطراری سرلوحه طراحان پروژه بوده است.

این مجموعه علاوه بر تغذیه شبکه برق محلی به ژنراتور های اظطراری با توان 18 مجهز است. منابع سوختی پیش بینی شده برای ژنراتور ها میتوانند کارکرد کامل سیستم ها و تغذیه ساختمان ها را تا یک هفته تضمین نمایند. ظرفیت الکتریکی در فاز اول پروژه تا 200 می باشد.

فیشر پلازا علاوه بر تغذیه از شبکه آبرسانی شهری برای مصرف سیستم های تهویه مطبوع و مصارف آشامیدنی دارای دو حلقه چاه اضطراری است تا در صورت قطع شبکه شهری مشکلی به وجود نیاید. این ساختمان با توجه به مقتضیات زون سه زمین لرزه ای ساختمان های خاص طراحی شده است. زمینی که این ساختمان در آن بنا شده از جمله اراضی تاثیر نگرفته از یخچال های بزرگ منطقه است و به هیچ دلیل درصورت وقوع زمین لرزه ریسک و خطر بسیار کمی خواهد داشت. ساختار بتنی پس کشیده به کار برده شده در این ساختمان عملکرد عالی آن را در برابر زلزله تضمین کرده و فضای داخلی بدون ستون نیز بر قابلیت انعطاف طراحی و استفاده بهینه از فضا ها افزوده است.

تنها هلی پورت موجود در منطقه تجاری شهر سیاتل بر بام این مجموعه قرار داده شده است. توجه داشته باشید که یک هلی پورت علاوه بر بلند شدن و نشستن هلی کوپتر ها دارای امکان سوخت رسانی به هلی کوپتر ها  نیز می باشد درحالی که هلی پد های عادی تنها برای بلند شدن و نشستن هلیکوپتر ها طراحی میشوند.

کف های بلند دیوار های قابل جداسازی و مبلمان اداری مدولار به کار برده شده در این مجموعه امکان تغییر آرایش سریع و بدون در دسر تجهیزات تهویه مطبوع و کابل کشی های ساختمان را بر اساس ضرورت و توسعه های آتی ایجاد نموده و بدین ترتیب حداکثر انعطاف پذیری حاصل گردیده و زمان مورد نیاز برای اصلاح و به روز رسانی فضا ها بر اساس کاربری های جدید به حداقل رسیده است.

سیستم تهویه مطبوع فیشر پلازا بسیار مدرن بوده و در نوع خود بی نظیر و حتی در دیدگاهی هنرمندانه است سه هواساز بزرگ پشت بامی در فاز اول پروژه پیش بینی شده و آب سرد سرمایش توسط سه دستگاه چیلر سانتریفیوژ تامین میگردد. دو برج خنک کن به چیلر های فاز اول سرویس میدهند. در فاز دوم چهارم چیلر و برج های خنک کن اختصاصی برای آنها نصب شدند ولی به جای استفاده از هواساز های پشت بامی برای هر یک از طبقات هواساز های جداگانه ای پیش بینی شده است.

هواساز هایمربوط به طبقاتی که در برگیرنده سالن های کامپیوتر و مراکز داده و اطلاع رسانی هستند دارای بخش های تبخیری می باشند تا افراد حاضر در آنها بتوانند از دما و شرایط آب و هوایی منطقه شمال غرب قاره آمریکا لذت ببرند. این سیستم به گونه ای طراحی شده است که میتواند ظرفیت اضافی هواساز ها برای هر یک از طبقات را تامین نماید و بدین ترتیب ساکنان میتوانند در آینه و بر حسب ضرورت نسبت به افزایش ظرفیت اقدام کنند. ویژگی بسیار مهم سیستم تاسیسات و تهویه مطبوع فیشر پلازا این است که دو ساختمان میتوانند ظرفیت آب سرد خود را در اختیار یکدیگر بگذارند.

در مناطقی از ساختمان که کف های بلند وجود دارد از واحد های ترمینالی تعدیلی یکپارچه برای سرمایش و از فن کویل های الکتریکی در پیرامون و محیط ساختمان برای گرمایش استفاده شده است.

بالانس کردن سیستم های تهویه مطبوع از طریق بادزن های تخلیه و تجهیزات متنوع دیگری صورت میپذیرد. طراحی نوآورانه سیستم تهویه مطبوع این ساختمان به گونه ای است که تغییر دادن زون های سیستم های مکانیکی تنها با جابه جا کردن یک تکه از کفپوش که دیفیوزر در آن قرار دارد و بردن آن به موقعیتی جدید در کف بلند امکان پذیر است. البته اجرای این سیستم هزینه اولیه بیشتری در بر دارد ولی قابلیت انعطاف و صرفه جویی هایی که بعدا در عمل برای ساکنان وجود خواهد داشت ارزش آن را دارد.

کلیه سیستم های مکانیکی توسط یک سیستم خودکار سازی و مدیریت ساختمان سازگار با پروتکل BACnet کنترل میشود. ستون فقرات این سیستم یک شبکه محلی اترنتی BACnet است که به سرور ها و ایستگاه های کاری کامپیوتری BACnet خدمات میدهد. ده درگاه یا پورت اضافی نیز برای اتصال ایستگاه های کاری موقتی با کامپیوتر های لپ تاپ پیش بینی شده اند.

کنترل کننده های کلی  ساختمان به این شبکه محلی اترنتی متصل هستند و هر یک مسئولیت کنترل بخش های تعیین شده ای از ساختمان را بر عهدا دارند. یک شبکه BACnet اتصال کنترل کننده های کلی ساختمان را با کنترل کننده های میدانی BACnet  برای سایر تجهیزات تهویه مطبوع مانند هواساز های اصلی برج های خنک کن فن کویل ها ترمینال های vav یا حجم متغیر هوا و بادزن های تخلیه برقرار می سازد. در مجموع 279 کنترل کننده میدانیBACnet  در فیشر پلازا نصب شده اند.

یک راهگاه مبتنی بر پروتکل BACnet به شبکه محلی اترنتی متصل شده است تا امکان یکپارچه سازی سیستم های BACnet کل ساختمان با کنترل کننده های چیلر ها که توسط سازندگان آنها ارائه گردیده فراهم آید.

ایستگاه های کاری کامپیوتری BACnet  قابلیت کنترل کامل را برای اوپراتور ها فراهم کرده و ضمن نمایش داده ها و اطلاعات به صورت تنیمیشن های سه یعدی امکان تصحیح و نمایش کلیه اعمال سیستم تهویه مطبوع مانند زمان های کاری آلارم ها سابقه آلارم ها فعالیت های انجام شده و اطلاعات کامل زون ها و تجهیزات مکانیکی مجزا را در اختیار قرار میدهند. اپراتور های سیستم میتوانند راهکار های کلی کنترل را تدوین نموده و یا الگوریتم های کنترلی موجود برای هر یک از کنترل کننده ها را توسط یک نرم افزار برنامه ریزی گرافیکی DDC تصحیح نموده و سپس برنامه  ها و دستورالعمل ها را در هر یک از کنترل کننده های سیستم بارگذاری نمایند.

سیستمBACnet فی نفسه توزیع یافته و ساختارمند است. کنترل کننده های کلی ساختمان هر یک میتوانند به طور مجزا عمل کرده و بخش های مربوط به خود را در ساختمان هدایت و راهبری نمایند. این کنترل کننده ها اعمال کنترلی عمومی را اجرا کرده و ترافیک شبکه ای را همراه با برنامه های زمان بندی کاری فعالیت های انجام شده و آلارم ها رهبری ممینمایند و علاوه بر این قابلیت کارکرد خوداتکا را نیز دارا هستند. منطق و روال کنترلی هر یک از آنها به طور کامل قابل برنامه ریزی است.

کنترل کننده های ترمینالی برای MIT ها و ترمینال های فن کویل ها با شبکه BACnet ارتباط دارند. روال های کنترلی و منطق کارکردی این تجهیزات نیز به طور کامل قابل برنامه ریزی است.

قابل ذکر آن که هر واحد ترمینالی به یک کنترل کننده مجهز می باشد. همان طور که قبلا نیز اشاره شد کف های بلند تعبیه شده در ساختمان برای نصب و استقرار فن کویل ها واحد های MIT مورد استفاده قرار میگیرند.

ایستگاه های کاری کامپیوتری اپراتور ها کلیه اطلاعات مربوط به تک تک واحد های ترمینالی را به صورت گرافیکی نمایش میدهند. اپراتور میتواند از این طریق پارامتر ها و برنامه های زمان بندی کارکرد سیستم را تنظیم و یا تصحیح نماید.

دمای هوای رفت محیط های زیر کف بین 60 تا 62 تنظیم شده که تاثیر سرمایی آن معادل هوای تغذیه شونده با دمای 52 تا 55 از تزمینال های سقفی است. بنابراین سیستم های تهویه مطبوع ساختمان های فیشر پلازا موثر و پر راندمان بوده و عملکردی بسیار اقتصادی دارند. این پارامتر در چنین پروژه هایی که میزان بار ها بسیار زیاد می باشد حائز اهمیت فراوان است.

کنترل کننده های هواساز های اصلی کنترل کامل و جامعی بر کلیه موارد مانند فشار استاتیک دمپر های تهویه ریست دمای هوای رفت محرک های فرکانس متغیر و پایش کل ظرفیت هوادهی هوای رفت اعمال می نمایند. این کنترل کننده ها دارای نرم افزار خاصی هستند که قادر است میزان آزاد بهینه سیستم را محاسبه نماید و در نتیجه بار وارده بر چیلر ها را به حداقل می رساند. در این سیستم از راهکار های کلان کنترلی برای ایجاد ارتباط بین کنترل کننده های واحد های ترمینالی و محاسبه دمای بهینه هوای رفت استفاده به عمل آمده است. بدین ترتیب سرمایش مکانیکی به عنوان آخرین راهکار مورد بهره برداری قرار میگیرد.

کنترل کننده های  BACnet  کارکرد برج های خنک کن را نیز تحت کنترل خود دارند و راهکار های کلی و کلان کنترلی برای تعیین ترتیب و میزان کارکرد برج ها بر اساس بار انرژی در ساختمان به حداقل ممکن کاهش یابد. تصاویر گرافیکی بسیار واضحی در ایستگاه های کاری کامپیوتری برای تسهیل تنظیم و تصحیح پارامتر ها نمایش داده میشوند.

در این ساختمان ها هر یک از تجهیزات تحت پوشش یک سیستم کنترلی سامان مند و منسجم قرار میگیرند و کلیه فعالیت های وابسته یکپارچه میشود.

سیستم BACnet به کار برده شده در فیشر پلازا بر اساس آخرین و جدید ترین فناوری های صنعت کنترل طراحی شده است شبکه های محلی اترنتیBACnet و ایستگاه های کاری کامپیوتری گرافیکی امکان بهره برداری از جدیدترین فناوری ها را مهیا ساخته است. استاندارد پروتکل BACnet بر اساس همگون سازی رفتار و فعالیت تجهیزات تهویه مطبوع ساخته شده توسط شرکت های مختلف تدوین شده است و با استفاده از آن میتوان تجهیزات متنوعی را که در یک ساختمان نصب میشوند توسط یک سیستم کنترلی واحد تحت پوشش قرار داد.

اما نکته بسیار مهم این است که پروتکل BACnet به عنوان یک استاندارد رسمی ماندگار سیستم های تهویه مطبوع را در آینده تضمین خواهد نمود.

 

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 60

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید فیلم آموزشی طراحی تاسیسات- مهندسی تهویه و تهویه مطبوع را از آکادمی تهیه کنید.