راهکار پژوهشگران شریف برای حل بحران ناترازی انرژی کشور

به گزارش گروه آموزش و دانشگاه خبرگزاری علم و فناوری آنا، متخصصان دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف به سرپرستی علی‌رضا فرهادی دانشیار گروه سیستم‌های الکترونیک دیجیتال این دانشکده، موفق به طراحی، توسعه و پیاده‌سازی سیستم هوشمند گرمایش-سرمایش بهینه ساختمان مبتنی بر اینترنت اشیای صنعتی و یا به اختصار سیستم هوشمند تهویه مطبوع با هدف حل بحران ناترازی انرژی کشور شدند.

بنا بر این گزارش؛ با حمایت مدیریت امور ساختمان و تاسیسات دانشگاه، پایلوت موفقی از این سیستم پیشرفته و صد در صد بومی در دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف به وسعت ۶/۷۰۰ مترمربع پیاده‌سازی شده و در حال بهره‌برداری است. این سیستم با ارائه قابلیت پایش برخط و راه دور، تعیین دفاتر فاقد ساکن، امکان کنترل و برنامه‌ریزی از راه دور ادوات گرمایشی-سرمایشی ساختمان و از همه مهم‌تر ارائه بهترین دما برای بویلر و چیلر بر اساس شرایط محیطی داخل و خارج ساختمان، کاهش ۵۰ درصدی در مصرف گاز و برق ساختمان جهت گرمایش-سرمایش را موجب شده است.

فرهادی در این خصوص گفت: یکی از بحران‌های جدی جاری کشور، بحران ناترازی انرژی است که دولتمردان کشور را وادار به تنظیم مقررات جدید در راستای کاهش مصرف انرژی و بهینه‌سازی آن کرده است. نمونه آن ابلاغیه‌ی اخیر دولت در آذرماه ۱۴۰۲ است که تمامی ارگان‌ها، سازمان‌ها و نهاد‌های دولتی را موظف به کاهش ۲۰ درصدی مصرف انرژی نسبت به سال قبل کرده است. البته پیش از آن نیز و در آبان‌ماه ۱۴۰۰ دولت ابلاغیه مشابهی صادر کرده بود که ارگان‌ها، نهاد‌ها و سازمان‌های دولتی را ملزم به کاهش مصرف انرژی، دست کم به میزان ۱۰ درصد نسبت به سال قبل از آن کرده بود که با جدی‌تر شدن بحران ناترازی انرژی کشور، برای امسال دولت تقاضای صرفه‌جویی بیشتری از ارگان‌ها و سازمان‌های دولتی دارد. یکی دیگر از اقدامات دولت جهت حل بحران ناترازی انرژی، افزایش قابل توجه گاز بها و آبونمان برق به‌صورت پلکانی است که در تیرماه ۱۴۰۱ صورت گرفته است. اقدام دیگر دولت، طرح پاداش صرفه‌جویی برق و گاز، چندین برابر تعرفه فروش است که در اردیبهشت ۱۴۰۲ ابلاغ شده است. همچنین قطع گاز و برق ادارات و سازمان‌های پرمصرف اقدام دیگر دولت جهت بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش مصرف بوده است.

وی گفت: سیستم هوشمند تهویه مطبوع قابلیت اعمال به طیف وسیعی از ادوات و سیستم‌های تهویه مطبوع، از جمله، فن کوئل، شوفاژ، پکیج، کولر آبی، کولر گازی، اسپیلت و داکت اسپیلت را داراست. برای مثال سیستم تهویه مطبوع دانشکده مهندسی برق دانشگاه شریف مجهز به فن کوئل، بویلر و چیلر می‌باشد. لیکن سیستم تهویه مطبوع ساختمان تحقیق و توسعه همراه اول که پایلوت موفقی از این سیستم با حمایت قائم مقام همراه اول در آن هم اجرا شده و در حال بهره‌برداری است از نوع داکت اسپیلت و اسپیلت سقفی و دیواری است.

این سیستم از چهار بخش اصلی: ترموستات‌های هوشمند، گیت وی، محاسبات ابری و اپلیکیشن تشکیل شده است. ترموستات‌های هوشمند در هر دفتر که مجهز به ادوات گرمایشی-سرمایشی (فن کوئل، شوفاژ، کولر گازی) است، نصب شده و از طریق آن پارامتر‌های محیطی نظیر دما، رطوبت، شدت نور، تردد و یا عدم آن به‌طور برخط به‌صورت محلی و از راه دور قابل پایش می‌باشد. همچنین با استفاده از آنها امکان تنظیم ادوات گرمایشی – سرمایشی ساختمان به‌صورت محلی و راه دور فراهم شده است.

در هر طبقه ساختمان یک گیت وی، مخصوص ترموستات‌های هوشمند آن طبقه نصب شده است که وظیفه آن صرفا اتصال بی‌سیم ترموستات‌های هوشمند به اپلیکیشن پیاده‌سازی شده در سرور است. محاسبات ابری در این سیستم پیشرفته به‌صورت کاملا توزیع شده در ترموستات‌های هوشمند صورت می‌گیرد این امر سبب مقیاس‌پذیری بسیار بالای این سیستم شده است به گونه‌ای که محدودیتی در تعداد ترموستات‌های هوشمند قابل سرویس توسط گیت وی وجود ندارد و با بهره‌گیری از تنها ۶ هسته محاسباتی مرکز محاسبات شریف، کل ساختمان‌های دانشگاه صنعتی شریف به وسعت ۳۲۰/۰۰۰ مترمربع قابل سرویس توسط این ۶ هسته است.

تلفیق محاسبات ابری با دارایی‌های فیزیکی که در این سیستم صورت گرفته است سبب شده است که این سیستم اینترنت اشیای صنعتی از نوع سامانه‌های فیزیکی-سایبری باشد. علاوه بر مقیاس‌پذیری بسیار بالا، تاب‌آوری بسیار بالا از دیگر مزایای این سامانه فیزیکی- سایبری است به گونه‌ای که در صورت از کار افتادن گیت وی‌ها و اپلیکیشن، همچنان ترموستات‌های هوشمند اقدام به تنظیم مطلوب دمای دفاتر می‌کنند. همچنین به دلیل عدم نیاز به سرور‌های محاسباتی قدرتمند که ناشی از تلفیق محاسبات ابری با دارایی‌های فیزیکی این سیستم است، این سیستم کاملا بومی بسیار مرقون به صرفه می‌باشد.

قابلیت کنترل از راه دور سیستم تهویه هوشمند از طریق اپلیکیشن

فرهادی بیان کرد: اپلیکیشن این سیستم از طریق گوشی هوشمند، تبلت و یا کامپیوتر از هر نقطه از کشور قابل دسترسی است. کاربر از طریق اپلیکیشن می‌تواند اطلاعات محیطی دفاتر به تفکیک دفاتر (شامل دما، رطوبت، میزان شدت نور، وضعیت تردد، حالت کاری ادوات گرمایشی-سرمایشی، دمای مطلوب کاربر) را به‌طور برخط پایش کرده و اقدام به خاموش و روشن کردن ادوات گرمایشی - سرمایشی و تنظیم حالت کاری آنها (کلاسیک/بهینه‌سازی) با دمای مطلوب، از راه دور کند. این قابلیت این امکان را به کاربر می‌دهد که در ایام تعطیل و خارج از بازه اداری اقدام به خاموش کردن ادوات گرمایشی- سرمایشی دفاتر فاقد تردد کن که بر اساس مستندات ارائه شده توسط شرکت بهینه‌سازی مصرف سوخت تا ۲۰% باعث کاهش مصرف گاز و برق جهت گرمایش-سرمایش ساختمان می‌شود.

همچنین در این اپلیکیشن، کاربر می‌تواند با وارد کردن نام شهری که سیستم در آن نصب می‌باشد این قابلیت را به سیستم دهد تا از طریق دسترسی به سایت‌های هواشناسی، اطلاعات هواشناسی را برای ترموستات‌های هوشمند به‌طور مداوم ارسال کند که با استفاده از این اطلاعات، ترموستات‌های هوشمند اقدام به بهینه‌سازی مصرف انرژی می‌کنند.