نظام أتمتة المباني في المملكة العربية السعودية | SENTRADO
دراسة حالة مفصلة لحلول الأتمتة الصناعية من SENTRADO والتي تقدم نتائج قابلة للقياس لعمليات أتمتة المباني في المملكة العربية السعودية.
خلفية المشروع والأهداف
قدمت SENTRADO نظام إدارة مباني متكامل (BMS) لمجمع تجاري ضخم في الرياض، المملكة العربية السعودية، والذي يتألف من أربعة أبراج مكتبية، ومنصة تجارية، ومرافق مواقف تحت أرضية، بإجمالي مساحة مكيفة تتجاوز 180,000 متر مربع. وقد تطلب العميل، وهو مطور عقاري رئيسي، منصة موحدة لإدارة أنظمة HVAC، والإضاءة، وقياس الطاقة، والتحكم في الدخول عبر جميع المباني، مع الالتزام بلوائح كفاءة الطاقة الصارمة في المملكة العربية السعودية وأهداف الاستدامة لرؤية 2030.
يجعل المناخ القاسي في الرياض — حيث تتجاوز درجات الحرارة في فصل الصيف بانتظام 45°C — من تكييف الهواء أكبر مستهلك منفرد للطاقة في المباني التجارية. وقد احتاج المطور إلى نظام BMS قادر على تحسين توزيع التبريد بشكل فعال دون المساس براحة المستأجرين، مع توفير بيانات الطاقة التفصيلية المطلوبة لإعداد تقارير مركز كفاءة الطاقة السعودي (SEEC) والحصول على شهادات المباني الخضراء.
شمل نطاق عمل SENTRADO تصنيع لوحات BMS، وتوريد وبرمجة وحدات التحكم DDC، وبرمجيات محطات العمل المركزية، والتكامل مع أنظمة الجهات الخارجية (محطة أنظمة التبريد، والإضاءة، والمصاعد، وأنظمة إنذار الحريق)، وتشغيل واختبار جميع تسلسلات التحكم في جميع أنحاء المجمع.
المشكلات التي كان يتعين علينا حلها
1. حمل التبريد في المناخ القاسي
تؤدي درجات الحرارة في فصل الصيف في الرياض والتي تتجاوز 45°C إلى خلق أحمال تبريد هائلة تتفاوت بشكل كبير على مدار اليوم وحسب توجيهات المباني. وكان تشغيل أنظمة HVAC وفق جداول زمنية ثابتة يؤدي إلى هدر الطاقة خلال فترات انخفاض الإشغال، بينما يفشل في بعض الأحيان في الحفاظ على نقاط الضبط المحددة خلال ذروة حرارة فترة ما بعد الظهر.
2. تكامل الأنظمة المتعددة
يستخدم المجمع موردين مختلفين لأجهزة التبريد (Carrier)، والتحكم في الإضاءة (Philips Dynalite)، والمصاعد (KONE)، وإنذار الحريق (Siemens Cerberus). كان من الضروري أن يتواصل نظام BMS مع جميع هذه الأنظمة باستخدام بروتوكولات BACnet/IP و Modbus والبروتوكولات الخاصة دون الحاجة إلى استبدال أي من الأنظمة القائمة.
3. الامتثال للإبلاغ عن الطاقة
تتطلب لوائح SEEC تقديم تقارير مفصلة عن استهلاك الطاقة مع وجود عدادات فرعية على مستوى الطوابق والمستأجرين. لم تكن عدادات الكهرباء الحالية تمتلك قدرة على الاتصال، وكان لا بد من تحديثها بوحدات إخراج نبضية أو وحدات إخراج Modbus.
4. راحة المستأجرين مقابل الكفاءة
احتاج المطور إلى تقليل تكاليف الطاقة مع الحفاظ على معايير راحة صارمة (23±1°C، 50±5% RH) لإرضاء المستأجرين التجاريين المميزين. تطلب ذلك استراتيجيات التهوية بناءً على الطلب، والتشغيل والإيقاف الأمثل، واستراتيجيات موفر الطاقة بناءً على المحتوى الحراري.
5. قابلية التوسع للتوسعات المستقبلية
خطط العميل لإنشاء برج خامس في غضون ثلاث سنوات. كان من الضروري أن تستوعب بنية نظام BMS وحدات تحكم إضافية، ونقاطاً، ورسومات بيانية دون الحاجة إلى إعادة هندسة كبيرة أو استبدال الخادم.
نهجنا وبنية النظام
صممت SENTRADO نظام BMS يعتمد على BACnet/IP باستخدام وحدات تحكم Siemens DDC موزعة في جميع أنحاء المجمع، حيث يتمتع كل مبنى بشبكة خاصة به على مستوى الأتمتة متصلة بخادم BMS مركزي عبر العمود الفقري IP للمبنى. تتبع بنية النظام نموذج BMS ثلاثي المستوى: مستوى المجال (المستشعرات والمحركات)، ومستوى الأتمتة (وحدات تحكم DDC)، ومستوى الإدارة (محطات العمل المركزية وعملاء الويب). يضمن هذا التقسيم استمرار التحكم المحلي حتى في حالة عدم توفر الخادم المركزي أو الشبكة.
تشمل استراتيجيات تحسين HVAC البدء/الإيقاف الأمثل بناءً على درجة حرارة الهواء الخارجي والكتلة الحرارية للمبنى، والتهوية الخاضعة للتحكم في الطلب باستخدام أجهزة استشعار CO2 في المناطق المشغولة، وإعادة ضبط الماء المبرد بناءً على طلب التبريد الفعلي، وإعادة ضبط درجة حرارة هواء التوريد. يتم التحكم في محطة المبردات كنظام متكامل مع تسلسل يزيد من كفاءة المبردات من خلال مطابقة المبردات العاملة مع الحمل، والتحكم في درجة حرارة ماء المكثف بناءً على ظروف البصيلة الرطبة، وموازنة سرعات المضخات باستخدام التحكم في ضغط الفرق.
تم تحقيق تكامل الإضاءة عبر بوابة BACnet إلى نظام Philips Dynalite، مما يتيح التحكم المجدول في الإضاءة، والتبديل بناءً على الإشغال، واستغلال ضوء النهار في المناطق المحيطية. تم تحديث عدادات الطاقة بوحدات اتصال Modbus، مما يوفر قياساً فرعياً على مستوى المستأجرين مع تصدير تلقائي لبيانات الفواتير. يعمل خادم BMS على Desigo CC مع عميل ويب يسمح لمديري المرافق بمراقبة المجمع والتحكم فيه من أي متصفح، مع لوحات معلومات تعرض أداء الطاقة في الوقت الفعلي، ومقاييس الراحة، وحالة المعدات.
أبرز ميزات هندسة النظام
- وحدات تحكم Siemens DDC عبر BACnet/IP في جميع المباني
- تحسين متكامل لمحطة المبردات مع تسلسل مطابقة الحمل
- تهوية خاضعة للتحكم في الطلب بناءً على استشعار CO2
- خوارزميات البدء/الإيقاف الأمثل وتعلم الكتلة الحرارية
- تكامل بوابة BACnet مع أنظمة الإضاءة والمصاعد والحريق
- القياس الفرعي للطاقة على مستوى المستأجرين مع تصدير تلقائي للفواتير
- منصة إدارة Desigo CC مع وصول عبر عميل ويب
- هندسة قابلة للتوسع مصممة لإضافة البرج الخامس
معلمات النظام والتكوين
| منصة BMS | Siemens Desigo CC |
| وحدات تحكم DDC | 24 × وحدات تحكم Siemens PXC المدمجة |
| إجمالي نقاط BMS | 4,200+ (AI: 680, AO: 320, BI: 1,800, BO: 1,400) |
| بروتوكول الاتصال | BACnet/IP / Modbus TCP / KNX |
| محطات العمل الإدارية | 2 × Desigo CC + 5 عملاء ويب |
| لوحات التحكم | 8 × لوحات DDC IP44 |
| المباني التي يتم التحكم فيها | 4 أبراج + منصة تجزئة + مواقف سيارات |
| إجمالي مساحة الأرضية | 180,000+ m² |
| تكامل المبردات | Carrier AquaEdge عبر بوابة BACnet |
| تكامل الإضاءة | Philips Dynalite عبر BACnet/IP |
| عدادات الطاقة | 120+ عداد فرعي بمخرج Modbus |
| توفير الطاقة | 25% (تم التحقق منها بعد الإشغال) |
المكونات والأجهزة الرئيسية
Siemens PXC24 DDC
S55376-C125
وحدة تحكم DDC مدمجة BACnet/IP
Siemens PXC16 DDC
S55376-C122
وحدة تحكم DDC لمنطقة أصغر
خادم Desigo CC
S55801-Y120
منصة إدارة BMS
مستشعر الغرفة QFA3171
S55720-S171
مستشعر غرفة لدرجة الحرارة/الرطوبة النسبية/CO2
مستشعر الضغط QBE3000
S55720-S121
مستشعر ضغط تفاضلي
مشغل Siemens RAB11
S55720-S221
مشغل المخمد لعلب VAV
موجه BACnet
S55801-Y115
موجه من BACnet/IP إلى MSTP
SITOP PSU100C
6EP1332-5BA10
مزود طاقة 24V DC للوحات DDC
مراحل المشروع
تصميم BMS
6 أسابيعجدول النقاط، تسلسل العمليات، خطة الشبكة
تصنيع اللوحات
4 أسابيعتجميع واختبار 8 لوحات DDC
برمجة DDC
8 أسابيعتسلسلات ورسومات HVAC والإضاءة والطاقة
تكامل الجهات الخارجية
4 أسابيعتكوين البوابة للمبردات والإضاءة والمصاعد
التركيب
8 أسابيعمنسق مع جدول بناء المبنى
التشغيل
6 أسابيعفحوصات نقطة بنقطة، التحقق من التسلسل، الضبط
فترة التحسين
12 أسبوعًاالضبط الموسمي، دعم انتقال المستأجرين
التدريب والتسليم
2 أسبوعًاتدريب فريق المرافق، وثائق التنفيذ الفعلي
النتائج القابلة للقياس
بيانات الأداء التي تم التحقق منها بعد تشغيل النظام والتشغيل المستمر.
انخفاض تم التحقق منه في استهلاك طاقة HVAC
الحفاظ على درجة الحرارة ضمن نقطة الضبط ±1°C
دقة تفصيلية لاستهلاك الطاقة على مستوى المستأجر
منصة موحدة للمجمع بأكمله
قبل مقابل بعد: مقارنة كمية
| المقياس | قبل | بعد | التغير |
|---|---|---|---|
| استهلاك طاقة HVAC | خط الأساس (جدول زمني ثابت) | انخفاض تم التحقق منه بنسبة 25% | −25% |
| التحكم في درجة الحرارة | تذبذب ±3°C | 23°C ±1°C ثابت | أكثر دقة |
| قياس الطاقة | على مستوى المبنى فقط | أكثر من 120 عدادًا فرعيًا للمستأجرين | تفصيلي |
| إدارة المباني | 4 أنظمة BMS منفصلة | 1 منصة موحدة | موحد |
| استجابة الصيانة | تفاعلي، شكاوى المستأجرين | تنبؤي، تنبيهات آلية | استباقي |
البيانات مستندة إلى تقارير تشغيل المشروع والقياسات التشغيلية المستمرة. اسم العميل متاح بموجب اتفاقية عدم الإفصاح NDA.
الأثر على صافي النتائج
تجاوز نظام الأتمتة الذي تم تسليمه جميع أهداف الأداء المحددة في العقد، حيث حقق إنتاجية أعلى، واستهلاكًا أقل للطاقة، وجودة منتجات محسنة مقارنة بالعمليات الأساسية. أبلغ العميل عن استرداد كامل للاستثمار ضمن فترة الاسترداد المتوقعة، ومنذ ذلك الحين تعاقد مع SENTRADO لمراحل إضافية من توسعة المصنع.
هل لديك مشروع مشابه؟
سواء كنت بحاجة إلى ترحيل كامل لنظام DCS، أو خزائن تحكم PLC مخصصة، أو حل أتمتة متكامل، فإن مهندسينا مستعدون للمساعدة. احصل على استشارة وعرض أسعار مجاني اليوم.