Интеллектуальные системы энергосбережения в офисных помещениях

ДОКЛАД

Уважаемые члены государственной аттестационной комиссии, Вашему вниманию представляется дипломный проект на тему «Интеллектуальные системы энергосбережения в офисных помещениях».

Главная задача дипломного проекта - создание интеллектуальной системы энергосбережения офисного помещения компании «Т.Д. Техекспо».

Цель создания такой системы – минимизация потребления энергоресурсов.  

Как правило, в состав системы жизнеобеспечения здания может входить множество подсистем: отопления, пожарно-охранная, система теленаблюдения, ЛВС, телефония, водоснабжение, электропитание, вентиляция и кондиционирование, система освещения и т.д. Моей целью было построение интеллектуальной системы энергосбережения на основании тех подсистем, управление и диспетчеризация которыми принесет максимальную эффективность сбережения энергоресурсов: электроэнергии, теплоносителей. К таким подсистемам относятся подсистема отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, освещения.

Важным этапом проектирования систем такого рода является выбор протокола управления обменом данных. Проанализировав существующие стандарты, автором был выбран EIB (European Installation Bus) – это общеевропейский стандарт международной ассоциации EIBA. Использования данного стандарта имеет преимущества:

позволяет автоматизировать управление различными системами помещения (освещение, охрана, отопление) без прокладки большого количества кабелей, а с использованием единой шины EIB;

упрощаются кабельные системы, существенно снижаются затраты на их проектирование и прокладку.

В простейшей конфигурации в состав системы входят источник питания с дросселем, сенсор и активатор. Источник питания обеспечивает компоненты системы питанием (постоянный ток, 24 В). Сенсор получает информацию извне и преобразует ее в EIB-сообщение (телеграмму). Активатор получает телеграмму от сенсора и выполняет содержащуюся в ней команду.

На следующем слайде изображена функциональная схема интеллектуальной системы управления энергосбережением офисного помещения. Исходя из поставленных задач автоматизации система управления состоит из трех подсистем, которые обеспечивают оптимальный эффект энергосбережения. К этим подсистемам относятся подсистема вентиляции и кондиционирования воздуха, подсистема отопления и подсистема освещения.

Все элементы, которые входят в состав интеллектуальной системы, соединены посредством единой шины instabus EIB. Кроме этого в системе присутствуют элементы, которые используют и другие физические среды для управления и обменом данными: силовые линии, витую пару, радиочастотная связь, инфракрасное излучение. Это позволяет использовать возможности управления и расширяемости системы, в частности при необходимости удаленное управление системой через Интернет.

Система управления предусматривает возможность управления и диспетчеризации через персональный компьютер, путем его подсоединения к центральному контроллеру, который имеет встроенные порты RS – 232 и USB 2.0. Так как стандарт EIB является децентрализованным, то возможно также и управление каждой подсистемой по отдельности. Для этой цели в состав подсистем могут входить свои собственные контроллеры и другие элементы управления.

В состав подсистемы освещения входят осветительные приборы коридоров, кабинетов, санузла и лестничных проемов, диммируемые люминесцентные лампы, датчики освещенности, датчики движения и присутствия, диммерные модули. При использовании датчиков движения свет в плохо освещенных коридорах управляется от датчиков движения. Они будут мгновенно включать свет во всем коридоре при появлении человека, и выключать его через 5-10 минут отсутствия какой-либо активности. В рабочих помещениях осветительные приборы могут располагаться на разном расстоянии от оконных проемов. В результате необходимо плавно регулировать уровень освещенности в сторону понижения уровня на тех приборах, которые размещены ближе к оконным проемам. Так как на рабочих местах возле окон выше естественный уровень освещенности. Использование датчиков освещенности и диммерных модулей позволяет регулировать уровень освещенности в зависимости от времени суток и поры года. Освещение в санузле включается по сигналу с датчика присутствия.

При проектировании подсистемы ВиКВ сравнивались 2 системы: сплит-система и система с чилеров и фанкойлов. Выбор остановился на второй. Совместима с EIB – инсталляцией. Подсистема вентиляции и кондиционирования воздуха состоит из следующих элементов: внутренние и наружные блоки, датчики микроклимата помещения, присутствия, контроллер системы вентиляции и кондиционирования воздуха, датчик наружной температуры. Система прогнозирования комнатной температуры относительно изменения наружной позволяет с наибольшей точностью поддерживать установленные параметры. Погодные условия и смена времени суток, влияющие на изменения микроклимата в помещении, учитываются системой управления благодаря внешнему температурному датчику. Считывая данные изменения внешней температуры, кондиционер соответственно изменяет климатические параметры внутри помещения и, к примеру, заранее уменьшает интенсивность охлаждения, если внешняя температура понизилась. Вытяжная вентиляция в санузле запускается по сигналу с датчика присутствия.

Подсистема отопления комплексно взаимодействует с системами вентиляции и кондиционирования. В подсистеме отопления предусмотрены «интеллектуальные» исполнительные механизмы, – сервоприводы термостатических головок,  – которые способны отрабатывать управляющие сигналы, поступающие от комнатных регуляторов температуры, датчиков температуры помещения. Предусмотрено автоматическое регулирование системы отопления, обеспечивающее температуру теплоносителя системы отопления в зависимости от температуры наружного воздуха и времени суток.

На слайде показаны блок схемы алгоритмов управления подсистемами офисного помещения. Функционирование алгоритмов происходит аналогично: запускается управляющая программа, происходит опрос датчиков, на основании полученных данных выполняется операция сравнения, если условие выполняется – происходит выполнение действия, в противном случае опрос повторяется по циклу.

В разделе охраны труда на примере отдельного помещения были рассчитаны и сравнены с нормой следующие параметры помещений. Так как некоторые из них не соответствуют норме, то были предложены мероприятия по их улучшению.

В экономическом разделе выполнен расчёт полной себестоимости, цены и срока окупаемости интеллектуальной системы управления энергосбережением офисного помещения. Целесообразность внедрения разработки подтверждена экономическим эффектом, который в денежном эквиваленте составит порядка 9000 грн. годовой экономии финансовых средств на сбережении энергоресурсов.