BİNA OTOMASYON SİSTEMİ İLE DEVREYA ALMA İŞLEMLERİ VE DİĞER SİSTEMLERLE BİLGİ ALIŞ VERİŞİ

M. Selçuk ERCAN

ÖZET

Bina otomasyon sistemleri, gelişen yetenekleri ile binalardaki enerji yönetiminde en önemli araç haline gelmiştir. Binadaki dinamik değişikliklere göre davranmayı sağlayan bina otomasyon sistemleri, 2007 yılında Avrupa normu EN15232’nin geliştirilmesine yol açmış, binanın mümkün olan davranış değişikliklerine (yük, doluluk, eşzaman, arıza vb. gibi) en uygun çözümleri canlı olarak gerçekleştirilmesine yol açabilecek hale gelmiştir.

1. GİRİŞ

Binanaki ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinin oluşan hataların zamanında tespiti ve çalışmalarının optimizayonu enerji yönetimi açsından en önemli uygulamalardan briridir. Bina otomasyon sstemlerindeki gelişmeler, değişik sistemlerin bir birlerine tümleşik çalışabilmesine olanak sağlamış, buradan toplanan bilgiler anlık ya da geçmiş kayıt değerlendirmeleriyle binaların beklenmedik verimlilikte işletilmelerine olanak sağlamıştır.

Avrupa birliği normu EN15232, “Bina Otomasyon Sisteminin enerji verimliliği üzerindeki etkisi” doğrudan bunu tanımlamaktadır

2. BİNA OTOMASYON SİSTEMİNİN GENEL YAPISI

Bu standard bina otomasyon sistemlerini yeteneklerine göre değişik sınıflandırmalara ayırmaktadır.

Yukardaki sistemlere işlevsel yapısına bağlı olarak sistem dört değişik tasnife ayrılmaktadır.

Sınıf A (Koyu Yeşil) : Yüksek performaslı Bina Otomasyon Sistemleri ve Bina Teknik Yönetimi

Sınıf B (Yeşil) : Gelişmiş Bina Otomasyon Sistemleri ve Bina Teknik Yönetimi.

Sınıf C (Açık Yeşil) : Bildiğimiz Bina Otomasyons Sistemleri

Sınıf D (Sarı) : Enerji etkin omayan Bina Otomasyon Sistemleri

Bina teknik yönetimi, enerji yönetimi için gereken tüm işletme, bakım ve yönetim yeteneklerini sağlayan bilgiyi sağlamaktadır. Bina da ki teknik sistemlerde oluşan arızalar aslında binanın sınıfını değiştirmektedir.

Örneğin bir oda kontrolunda otomatik kontrol yoksa, ya da sadece ısıtma ya da soğutma kaynağında kontrol varsa sınıf D dir. Eğer bir elektronik kontrol cihazıyla kontrol ediliyorsa sınıf C, eğer bir Bina Otomasyon Sistemine bağlıysa sınıf B, Eğer talep kontrolu gerçekleştiriliyorsa, meşguliyet kontrolu, iç hava kalitesi vb. gibi sınıf A kapsamı oluşmaktadır.

Ayrıca Bina Otomasyon Sistemlerinin diğer sistemlerle ilişkili çalışabilme yeteneği, doluluk, bakım, bina ile ilgili aktivite planları vb. gibi bilgileri diğer bilgisayar sistemlerinden alarak en optimum çalışmayı gerçekleştirecektir. En optimum çalışmanın ise, sadece cihaz hatalarını değil, optimıumdan uzaklaşmayı da tespit edebilecek bir yetenek sağlayacaktır.

A sınıfı bir sistemin, hatasız çalışmaya dayandığı kolayca anlaşılmaktadır.

Hatasız çalışma ne demektir ve nasıl sağlanacaktır? Hatasız çalışma sistemin istenen performansta çalıştığından, yani en uygun konfor koşullarını, en düşük enerji tüketimi ve maliyetlerde karşılamak ve en az emisyon yaratmaktır.

Nasıl sağlanacağı ise bilgisayarların gittikçe gelişmekte olan teknolojisinde yatmaktadır. Sürekli işletmeye alma sistemleri bina otomasyon sistemleriyle düşük maliyetlere gerçekleştirilmekte ve sistemin performansından emin olunmaktadır.

3.1. İşletmeye alma ve Hataların Belirlenmesi

Temel olarak ikiye ayrılır. Aktif işletmeye alma ve pasif işletmeye alma testleri olarak adlandırılırlar. Pasif teslerde sisteme hiç müdahale edilmez ve sadece BOS tarafından kayıt edilen verile işlenerek hatalar test edilmeye çalışılır.

Aktif testlerde ise değişik hatalar yaratılarak sistemin davranışı izlenir. Aktif testler genellikle bir uzman tarafından gerçekleştirilir, maliyueti yüksektir ama daha kısa zamanda tamamlanır. Uzman sadece insan olmayıp, uzman yazılımlarda bu testlerde kullanılabilmektedir. Hatta bazı cihazlar çalışmaya başlandığı zaman, örneğin bir soğutma gurubu, öncelikle çalışma koşullarıyla ilgili bazı aktif testleri otomatik olarak gerçekleştirir ve bu testler başarıyla çalışmışsa cihaza yol verilir.

Pasif testler de ikiye ayrılırlar. İlk yöntem verileri toplayıp, uygun aralıklarla değerlendirilmeleri gerçekleştirlir. Çok sayıda veri değelendirilebilir. Cihazların bir günlük performanslarından bir yıllık performanlsrına kadar uzun süreli değerlendirme gerçekleştirlebilir.

Pasif testlerin diğer bir türü ise, kontrol programları içine konulan hata belirleyici kodlardır. Bu tür uygulamalar genellikle DDC programlarının, dolayısıyla Bina Otomasyon Sistemlerinin mühendislik maliyetlerini oldukça artırılar.

	PASİF	AKTİF
İşletmeye Alma Tipi	Çalışan	Başlangıç, Yeniden ya da Tadilat
Uygulama	Insan, Bilgisayar	Insan, Bilgisayar
Yazılımın Yeri	Ayrı, üstünde	Ayrı
Cihazla İletişim	Oku	Yaz - Oku
Veri Toplama	Uzun Dönem	Kısa Dönem
Kullanıcı Bilgi Düzeyi	Orta	Yüksek
Bina İşletmesine etki	Yok	Yüksek
Maliyet	Düşük	Yüksek

3.1.1. Pasif Testler

En basit ve herkesin kolayca gerçekleştirebileceği test yöntemi karşılaştımadır. Excel gibi bir program bu iş için yeterlidir. Sadece uygun verilerin seçilmesi önem taşımaktadır. Burada en basit sistemlerden biri olan VAV kutuları bir çalışma yapalım. Bunu yaparken eğer elimizde bir yıllık bir veri varsa, en sıcak olduğu hafta, en soğuk olduğu hafta ya da dış hava sıcaklığının en çok değiştiği hafta gibi kısa veri aralıklarını örnek olarak alarak, verilerimiz daha küçük ve işleneblir hale getirebiliriz.

Yılın en soğuk haftası

Yılın en soğuk haftasında, çalışma ssatler, içinde en soğuk olan VAV ların tablosu. Yaklaşık 1000 adet VAV içinde, 44 tanesi 18 Derecenin altında, 112 tanesi 24 derecenin üzerindedir.

Yılın en sıcak haftasında 40 adet VAV ın 22 ̊̊C nin altında (aşırı soğutulmuş), 41 tanesinin ise 26 ̊̊C nin üzerinde olduğunu görüyoruz.

Dış hava sıcaklığının en çok değiştiği hafta ise 7 tanesinin 19 ̊̊C nin altında, 14 tanesinin 26 ̊̊C nin üzerine olduğu anlaşılıyor.

Bulunduğumuz hafta için bu incelemeyi yaptığımızda ise ise 7 tanesinin 19 ̊̊C nin altında, 10 nesinin 26 ̊̊C nin üzerine olduğu anlaşılıyor.

Görüldüğü gibi normal bir haftadaranı %2 iken, en soğuk ya da en sıcak hafta da hatalı oranı %10’a kadar çıkmaktadır. Listemizde bulunan bu cihazlar kontrol edilmeleri gereken cihazlardır.

Bu tür bir çalışma ile, VAV ünitelerinde ortaya çıkan

• Yüksek oda sıcaklığı

• Düşük oda sıcaklığı

• Yüksek hava debisi

• Düşük hava debisi

• Düzensiz hava debisi

• Klima santrali üfleme sıcaklığı yüksek

• Klima santrali üfleme sıcaklığı düşük

Hataların, gerçekte sahada aşağıdaki gibi fiziksel hatalardan oluşmuştur.

• Mahal sıcaklık sensörü hatası

• Hava debi sensörü hatası

• Klima santrali üfleme sensörü hatası

• VAV Damper hatası

• Yeniden ısıtma vansı hatası

• Klima üfleme sıcaklığı yüksek

• Klima üfleme sıcaklığı düşük

• Kanal statik basınç sensörü hatası

• Klima ve VAV çalışma takvimlerinin paralel olmaması

• Küçük seçilmiş VAV kutusu

• Klima ve VAV otomatik kontrol çevrim hataları

• Ayar değer hataları

• DDC program hataları

Gibi pek çok hata yukardaki gibi basit çalışmalarla bulunabilmektedir.

Veri Dosyasının Yapısı

3.1. 2 Aktif Testler

Belirtildiği gibi bir uzman ya da uzman yazılım tarafından, aktif şekilde komut vererek gerçekleştirilirler. Aktif testlerde VAV kutuları test edilmeden önce, BYS ekranından aşağıdakilerin varlığı kontrol edilir.

Öncelikle yapılması gereken işlem, sensörün “0” kalibrasyonudur. Sensör kalibrasyonu yazılımla tamamen otomatik olarak gerçekleştirilir. Diğer dikkat edilmesi gereken bir özellik ise, VAV damperlerinin hepsinin maksimum açılmasının gerekip gerekmediğidir. Eğer sistemde bir eş kullanım faktörü tasarımcı tarafından belirlenmişse, bu eş kullanım faktörünğn test prosedüründe dikkate alınmadı gereğidir. Doğal olarak %30 eş kullanım faktçrü olan bir sistemde VAV kutularuını tam açmak, gereken kanal satatik basıncını sağlamamızda zorluk çıkartabilir.

*Klima santrali çalışıyor.

*VAV kontrol cihazı beslenmiş, programı yüklenmiş ve adreslenmiş. Haberleşme tamam.

*Oda sıcaklık sensörü taklıl ve çalışıyor.

*Test parametreleri girilmiş durumda olmalıdır.

Artık aktif teslerle otomatik kontrol çevrimlerinin ayarı, hava debisinin ölçümü, damperlerin çalışması ve hava akışı, eğer yeniden ısıtma varsa testi, eğer fan destekli VAV ise ısıtma ve soğutma modları test edilebilir. Bu testlerden sonra, cihazlar çalışıyor, şüpheli ve arızalı olarak üç bölüme ayrılır. Şüpheli olanlara daha detaylı testler uygulanırken, arızalı olanlar tamir edilirler.

Aşağıdaki grafikte herkesin çok kolay anlayabileceği grafiklerin sistemde kolaca oluşabildiğibi görüyoruz. Klima santrali ve diğer VAV kutularının durumlarına göre ölçülen değerler şekilde görüldüğü gibi iki ayrı testte iki ayrı durumda görülebilir. Görüldüğü gibi Debi2 arızalı olan bir VAV kutusu davranışıdır ve düzaltilmesi gerekir.

Aşağıda ise sağlıklı bir ısıtma işlev testi görülmektedir.

Aşağıda ise bir VAV kutusuna ait, hataları canlı tespit edebilecek Automated Logic, EIKON, DDC programı kodu görüyorsunuz. (Şimdilerde her türlü Bina Otomasyon Sistemi üzerinde çalışabilecek C++, Python vb. gibi dilleri daha çok tercih ediyorum.)

Görüldüğü gibi hataları tespit edecek kodlar, gerçek program kodlarından çok daha fazla yer kaplayabilmektedir.

SONUÇ

Bina çalışmasının optimizayonu ve oluşan hataların tespiti pek çok yararı birlikte getirecektir.

1. Enerji ve Su tasarrufu

2. Yaşam kalitesinin ve personel verimliliğinin artması. İç hava kalitesi olarak özetlenebilecek bu tanım, içerde barınacan kişilerin olumsuzluklardan etkilenmeden önce sorunların belirlenmesini ve çözümünü sağlayacaktır.

3._Bakım maliyetlerinin azlatması. Bakımların ne erken ne geç, tam zamanında yapılmasını, hataların kısa zamnda belirlenmesini, bakım işlerinin planlanmasını, bakım personelinin yeteneklerine göre ve uygun zamanda kullanımını, uygun yedek parça stoğu turulmasını ve sistemin çok daha az görev dışı kalmasını sağlayacaktır.

4._ Personele ve cihazlara oluşacak zararların önlenmesini sağlayacaktır.

Müteahhid açısından ise, sistemin zamanında ve etkin teslimini sağlayarak, oluşacak en düşük maliyetle sistemin teslim edilmesini sağlayacaktır.

şletmeye alma ve test prosedürlerinin belirlenmesi mekanikçi, elektrikçi ve otomasyoncu arasında eşgüdümlü bir çalışmayı gerektimektedir.

Mekanik ve elektrik testlerin gerçekleştirilmesinden sonra, işletme testi dediğimiz, otomasyon sisteminin de yer aldığı testler geçekleştirlir.

Testler kesinlikle rastgele değil, yazılı senaryolar eşliğinde yapılmalıdır.

Test prosedürleri, cihazların önem sıraları, test maliyuetleri ve arzıalanadıktan sonra gerçekleşecek bakım maliyetleri göz önüne alınarak oluşturulur.

Bu testler sırasında bina otomasyon sistemleri, tkayıt tutabilme, test senaryolarını otomatik yapabilme ve raporlama yetenekleriyle, en güçlü araclar olarak elimizin altında bulunmaktadır.

KAYNAKLAR

1. ERCAN M. Selçuk., “EĞİLİM ANALİZİ İLE BİNALARDA TEŞHİS”, TTTMD, 2002
2. Robert S,Curl, P.E. Analyzing Field Measurements: air Conditioning & Heating,
3. Tim Salsbury and Rick Diamond, Model-Based Diagnostics for Air Handling Units , Lawrence Berkeley National Laboratory, H., “Saniteartechnik”, Krammer Verlag, 1995.
4. http://www.eco.public.lu/attributions/dg3/d_energie/energyefficient/info/directive_en
5. Michael F. Hordeski., “HVAC Controln the New Millennium”