ما در دنیایی زندگی می کنیم که قبلا هرگز تجربه نکرده بودیم با سیاره ای مواجه هستیم در حال گرم شدن، کاهش منابع انرژی مبتنی بر کربن و افزایش گازهای گلخانه ای از یک سو، و از سوی دیگر جامعه ای بیش از حد مبتنی بر اینترنت، و ماشین های هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی و فناوری های بر پایه کلان داده. هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی جهان و سبک زندگی ما را در جهت بهتر شدن تغییر می دهند. این فناوری چه تاثیری بر صنعت تهویه مطبوع دارد؟ در ادامه به تشریح اصول اولیه فناوری هوش مصنوعی پرداخته می شود و در مورد چگونگی تأثیر آن بر متخصصان صنعت تهویه مطبوع و بهبود زندگی ساکنین ساختمان بحث می شود.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین
هوش مصنوعی در حال حاضر در زمینه‌های مختلف، به عنوان فناوری که توانایی‌های فکری انسان مانند تفکر و یادگیری از طریق رایانه را تجسم می‌دهد، در حال پیاده‌سازی است. فناوری هوش مصنوعی را می توان به عنوان توانایی یادگیری دستگاه معرفی کرد. در حالی که انسان‌ها در گذشته نحوه استفاده از دستگاه‌ها و ماشین‌ها را یاد گرفته‌اند، معرفی هوش مصنوعی آغازگر عصری است که ماشین‌ها در حال یادگیری درباره انسان هستند. با قابلیت یادگیری هوش مصنوعی، دستگاه ها قادر به تفسیر محیط اطراف خود و تجزیه و تحلیل و تعیین شرایط ایده آل برای ارائه مصرف بهینه انرژی و محیط زندگی هستند.
هوش مصنوعی کیفیت کنترل سیستم تهویه مطبوع را ارتقا می دهد:
انسان امروزی به طور میانگین بیش از 90 درصد از اوقات روز خود را در داخل خانه می گذراند. سیستم تهویه مطبوع وظیفه کنترل پارامترهایی نظیر دما، رطوبت، جریان هوا، توزیع هوا، گرد و غبار شناور، بوها، باکتری ها و غلظت گازهای خطرناک را در فضاهای تحت تصرف از ساختمان برعهده دارد. بر این اساس، هر سیستم تهویه مطبوع مبتنی بر هوش مصنوعی دارای سنسورهایی است که به ایجاد جریان هوای تمیز به محیط‌های داخلی میزان دما و رطوبت مطلوب را مدیریت می‌کند. عملکرد تجهیز توزیع کننده هوا بسته به فضای تحت تصرف به صورت خودکار قابل کنترل است. دیگر لازم نیست نگران این باشیم که آیا وقتی از ساختمان خارج شدیم اجزای سیستم تهویه خانه را خاموش کرده ایم یا خیر. علاوه بر این، برای نظارت یا کنترل عملکرد تهویه مطبوع می توان از یک گوشی همراه هوشمند استفاده کرد. از آنجایی که زمان فعالیت سیستم و مصرف برق قابل نظارت است، دیگر لازم نیست نگران قبض انرژی خود باشیم، زیرا می توان با تنظیم مقادیر هدف از مصرف بیش از حد انرژی جلوگیری کرد.
علیرغم پیچیدگی نیازهای صنعت تهویه مطبوع، ارائه راهکارها و خروجی هایی با دقت، کیفیت و ثبات بالا ضروری است. روش های مبتنی بر هوش مصنوعی یک راه حل ایده آل برای برآورده کردن این خواسته ها هستند که می توانند با ارائه سیستم های هوشمند بدون دخالت انسان عمل کنند و نتایج دقیق و ثابتی را تضمین کنند.
برخی از روش های استفاده از هوش مصنوعی در صنعت تهویه مطبوع
بهینه سازی طراحی: با کمک ابزارهای های هوش مصنوعی از جمله شبکه های عصبی، کنترل بر پایه مدل، الگوریتم ژنتیک، کنترل فازی و نظایر این ها، پیشرفت های چشم گیری در زمینه طراحی و بهینه سازی سیستم تهویه مطبوع حاصل می شود. به طور مثال، سیستم‌های هوش مصنوعی با الگوریتم‌های یادگیری ماشین، عملکرد پارامترهای مختلف طراحی را تجزیه و تحلیل می‌کنند تا کارآمدترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه را شناسایی کنند. با به کارگیری تکنیک های مدل سازی پیشرفته و ابزارهای شبیه سازی، مهندسان می توانند سیستم های بسیار کارآمد متناسب با نیازهای ساختمانی خاص ایجاد کنند. این مدل‌ها عواملی مانند چیدمان ساختمان، الگوهای مربوط به فضای تحت تصرف و شرایط محیطی خارجی را برای تعیین مؤثرترین پیکربندی سیستم تهویه مطبوع در نظر می‌گیرند. بنابراین روند طراحی این سیستم ها با توجه به مراحل زیر شکل می گیرد.
نمودار بالا مراحل متوالی مربوط به دستیابی به طراحی سیستم تهویه مطبوع بهینه را نشان می دهد، که از جمع آوری اطلاعات ساختمان آغاز شده و به نصب سیستم نهایی بهینه ختم می شود. هوش مصنوعی در هر مرحله نقش مهمی ایفا می کند و مهندسان را قادر می سازد تا تصمیمات مبتنی بر داده را بگیرند و کارایی بی نظیری را ارائه دهند.
پیش بینی تعمیر و نگهداری: سیستم های تهویه مطبوع به تعمیر و نگهداری منظم نیاز دارند تا از عملکرد بهینه آن ها اطمینان حاصل شود. سیستم‌های مجهز به هوش مصنوعی از رویکرد یادگیری ماشین برای پیش‌بینی نیاز احتمالی به فرآیند تعمیر و نگهداری استفاده می کنند. این قابلیت منجر به کاهش زمان خرابی و افزایش طول عمر تجهیزات خواهد شد. در ساختمان های بزرگ، برای نگهداری موثرتر تجهیزات تهویه مطبوع، سیستم عامل های مبتنی بر فضای ابری می توانند خطاهای عملیاتی را از قبل شناسایی کنند. در صورت خرابی هر یک تجهیزات نظیر کولر، چیلر، پمپ حرارتی، کوره، دیگ بخار و نظیر این ها، مدیران سیستم و کاربران می توانند از طریق سنسورها و هشداردهنده ها از مشکل مطلع شوند. سپس مدیر سیستم می تواند خطای سیستم را تجزیه و تحلیل کند و مهندس تعمیر و نگهداری را مطلع سازد. همچنین مدیر تعمیر و نگهداری می تواند موضوع خرابی را تشخیص داده و ابزارها، اجزا و متریال مورد نیاز را قبل از اعزام آماده کند. این سرویس به ارائه فرآیند تعمیر و نگهداری سریع و دقیق کمک می کند. همچنین، استفاده از پایگاه داده جامع، مدیریت عملیات و دسترسی به تاریخچه نگهداری سیستم، زمان پاسخگویی سریع‌تر را ارتقا می‌دهد و از مصرف انرژی اضافی در طول فرآیند نگهداری جلوگیری می‌کند.
کنترل کیفیت: دیگر زمان هایی که دمای محل اقامت با یک عدد ثابت تنظیم می شده است گذشته است. سیستم‌های تهویه مطبوع مجهز به فناوری هوش مصنوعی سطح جدیدی از آسایش را به برای افراد ارمغان می‌آورند. از طریق استفاده از سنسورهای پیشرفته و ترموستات‌های هوشمند، این سیستم‌ها می توانند ترجیحات کاربر را آموزش ببینند، با محدوده آسایش فردی سازگار شوند و بر اساس این اصل مهم، به طور هوشمند دما و جریان هوا را تنظیم کنند. به عنوان مثال، در ساعات اوج کار، یک سیستم تهویه مطبوع مبتنی بر هوش مصنوعی می‌تواند مناطق خاصی را در یک ساختمان بر اساس الگوهای استفاده از فضاها اولویت‌بندی کند. این سطح از دقت نه تنها رضایت ساکنین را افزایش می دهد، بلکه باعث صرفه جویی قابل توجهی در انرژی می شود.
یکی از مزیت های هوش مصنوعی قابلیت کنترل کیفیت هوای داخل ساختمان است. سیستم‌های تهویه مطبوع سنتی اغلب با چالش کنترل هوای سالم مواجه هستند که ریشه این چالش به دلیل عواملی مانند تهویه ناکافی، تجمع آلاینده‌ها و فیلتراسیون نادرست است. با این حال، سیستم‌های تهویه مطبوع مبتنی بر هوش مصنوعی با این چالش‌ها مقابله می‌کنند. این سیستم‌های هوشمند با جمع آوری داده‌های برخط از سنسورها و ادغام آن با الگوریتم‌های یادگیری ماشین، می‌توانند به صورت پویا نرخ تهویه را تنظیم کنند و از تامین پیوسته هوای تازه و در عین حال به حداقل رساندن اتلاف انرژی اطمینان حاصل کنند. علاوه بر این، الگوریتم‌های هوش مصنوعی می‌توانند آلاینده‌ها را رصد و شناسایی کنند، سیستم‌های فیلتراسیون را برای حذف ذرات مضر تنظیم می‌کنند و در نتیجه محیط داخلی سالم‌تری فراهم می‌کنند.
بهره وری انرژی: سیستم های تهویه مطبوع مصرف کنندگان اصلی انرژی هستند به گونه ای که به طور میانگین نیمی از مصرف انرژی انواع ساختمان ها توسط سیستم های تهویه مطبوع صورت می پذیرد. سیستم‌های مجهز به هوش مصنوعی داده‌های مربوط به الگوها مصرف را تجزیه و تحلیل می کنند و به کمک نتایج حاصله از آن تنظیمات مربوط به توان مصرفی را به صورت خودکار انجام می دهند. انجام این تنظیمات در جهت بهینه نمودن مصرف انرژی کل سیستم تهویه مطبوع خواهد بود. این امر نه تنها مصرف انرژی را کاهش می دهد بلکه به کاهش هزینه های انرژی نیز کمک می کند. با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، این سیستم‌های هوشمند می‌توانند حجم وسیعی از داده‌ها مانند الگوهای آب و هوا، میزان فضای تحت تصرف و سوابق مصرف را تجزیه و تحلیل کنند تا تنظیمات دقیق مربوط به توان مصرفی را به صورت برخط انجام دهند. این رویکرد مبتنی بر داده تضمین می‌کند که سیستم‌های گرمایشی، سرمایشی و تهویه هوا در حداکثر راندمان کار کنند، با شرایط متغیر سازگار شوند و انرژی هدر رفته را به حداقل رسانند.
استفاده از هوش مصنوعی در صنعت تهویه مطبوع مزایای زیادی دارد که می تواند به بهبود کارایی، دقت و سازگاری کمک کند و در عین حال ضایعات، خرابی ها و هزینه ها را کاهش دهد. همانطور که فناوری هوش مصنوعی به تکامل خود ادامه می دهد، می-توانیم انتظار سیستم های پیچیده تری را داشته باشیم که صنعت را متحول کند. با این حال، چالش هایی نیز وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرد. یکی از چالش های اصلی فقدان پرسنل ماهر برای راه اندازی و نگهداری سیستم های هوش مصنوعی است. شرکت ها باید در آموزش و ارتقای مهارت کارکنان خود سرمایه گذاری کنند تا اطمینان حاصل کنند که آنها می توانند به طور موثر از این سیستم ها استفاده کرده و آن ها را حفظ کنند. چالش دیگر نیاز به استفاده از تجهیزات پرهزینه نظیر سنسورهایی با تکنولوژی بالا جهت راه اندازی سیستم های هوش مصنوعی است که طبیعتا هزینه اولیه اجرای سیستم های تهویه مطبوع مجهز به سامانه های هوش مصنوعی را با افزایش چشم گیری مواجه خواهد کرد. همچنین وابستگی دقت و بهره وری این قبیل سیستم های تهویه مطبوع به میزان دقت و سرعت عمل سنسور ها و تجهیزات جمع آوری اطلاعات را می توان از دیگر معایب آن ها برشمرد.
کنترل هوشمند سیستم تهویه مطبوع
کنترل‌های سیستم تهویه مطبوع مبتنی بر هوش مصنوعی سطوح فوق العاده ای از اتوماسیون و هوشمندی را ارائه می‌دهند. از طریق ادغام با سیستم‌های مدیریت هوشمند ساختمان، این کنترل‌ها می‌توانند پارامترهای مختلف مربوط به تهویه مطبوع ساختمان را بر اساس داده‌های لحظه ای و برخط نظارت و تنظیم کنند و عملکرد سیستم و سطح آسایش ساکنین را بهینه کنند. به عنوان مثال، الگوریتم‌های هوش مصنوعی می‌توانند پیش‌بینی‌های آب‌وهوا را تجزیه و تحلیل کنند و بر اساس آن، تنظیمات دما را را انجام دهند و اطمینان حاصل کنند که سیستم تهویه مطبوع شرایط آب و هوایی متغیر را پیش‌بینی کرده و به آن پاسخ می‌دهد. علاوه بر این، سنسورهای اندازه گیری فضای تحت تصرف از ساختمان می‌توانند با کنترلرهای سیستم کلی ارتباط برقرار کنند و با فرمان دادن به عملگرهای آن، جریان هوا و نرخ‌های تهویه را بر اساس فضای تحت تصرف تطبیق دهند. به این ترتیب پارامترهایی نظیر سطح آسایش ساکنین و بهره وری انرژی به بیشینه میزان خود می رسند.
هوش مصنوعی انقلابی در صنعت تهویه مطبوع
هوش مصنوعی را می توان ابزاری که رفتار انقلابی در صنعت تهویه مطبوع داشته است در نظر گرفت که در حال سوق دادن این صنعت به عصر جدیدی از کارایی، آسایش و پایداری است. هوش مصنوعی با معرفی مزیت هایی نظیر افزایش بهره وری انرژی، شخصی سازی کنترل سطح آسایش، بهبود کیفیت هوای داخل ساختمان، بهینه سازی طراحی سیستم و فعال کردن کنترل های هوشمند، روشی را ارائه می دهد که می تواند صنعت تهویه مطبوع را متحول سازد.
همانطور که سیستم های هوش مصنوعی به توسعه خود ادامه می دهند، آن ها به بخشی جدایی ناپذیر از دنیای ما تبدیل خواهند شد و بسیاری از سیستم هایی را که روزانه استفاده می کنیم را در زمینه بهره وری انرژی بهبود می بخشند. در آینده، انتظار می‌رود فناوری هوش مصنوعی با توسعه نرم افزاری و سخت افزاری سیستم‌های تهویه مطبوع موجود را تا مرحله‌ای بهبود بخشد که بتوانند فعالیت‌های انسان را بشناسند و سلامت و خلق و خوی ما را برای کنترل دقیق‌تر و شرایط بهینه درک کنند.
