در مقایسه با گذشته، مردم در کشورهای/مناطق توسعه یافته و کشورهای/مناطق در حال توسعه اکنون برای به دست آوردن فضاهای زندگی راحت بیشتر به سیستم تهویه مطبوع (AC) متکی هستند، بنابراین مصرف انرژی نیز به سرعت در حال افزایش است.
با توجه به انجمن بین المللی انرژی's"آینده تبرید" گزارش، تهویه مطبوع 10 درصد از کل مصرف انرژی امروز' تخمین زده می شود که تا سال 2050، این استفاده سه برابر شود که معادل کل ظرفیت تولید برق فعلی ایالات متحده، اتحادیه اروپا و ژاپن است. تا سال 2050، تعداد دستگاه های تهویه مطبوع در ساختمان های مسکونی و تجاری در سراسر جهان از 1.6 میلیارد امروز به 5.6 میلیارد افزایش خواهد یافت. این معادل فروش 10 کولر گازی جدید در هر ثانیه برای 30 سال آینده است.
نقش سنجش اشغال در تهویه مطبوع
با انطباق با سطوح فعالیت داخل ساختمان و هدایت جریان هوا به جایی که بیشتر مورد نیاز است، سنجش اشغال بدن انسان می تواند تهویه مطبوع را هوشمندتر و از نظر انرژی کارآمدتر کند. شکل 1 برخی از سناریوها را نشان می دهد. در این سناریوها، سنجش اشغال (مانند حضور/غیاب، فعالیت و تشخیص موقعیت پرسنل) بازخورد ارائه میکند. با تنظیم دمای اتاق و هدایت جریان هوا به سرنشینان داخلی، می تواند به صرفه جویی در انرژی و راحت تر کردن محیط کمک کند.
شکل 1: صحنه ای که نشان می دهد چگونه بازخورد به دست آمده از سنجش اشغال، میزان استفاده از تهویه مطبوع را تعیین می کند.
حسگرهای مادون قرمز غیرفعال و راه حل های دوربین دو فناوری مورد استفاده در سنجش اشغال تهویه مطبوع هستند. سنسورهای مادون قرمز غیرفعال هزینه کم و مصرف انرژی پایینی دارند، اما نرخ تشخیص کاذب بالایی در زیر نور شدید خورشید دارند و حساسیت به حرکت ظریف ندارند. در مقابل، دوربین می تواند وضوح عالی ارائه دهد، اما ممکن است نرخ تشخیص نادرست بالاتری داشته باشد، به خصوص برای تشخیص سایه ها و تصاویر پرتره. حسگرهای مادون قرمز غیرفعال و راهحلهای دوربین، حسگرهای نوری هستند، و طراحی نوری در طراحی مورد نیاز است، که نیاز به دهانههای اضافی دارد که ممکن است بر طراحی ظاهری تأثیر بگذارد.
کل صنعت برای دستیابی به صرفه جویی در مصرف انرژی از سنجش اشغال استفاده می کند و همچنین متعهد به هوشمندتر کردن تهویه مطبوع از طریق پردازش لبه است. علاوه بر کنترل عملکرد تهویه مطبوع از طریق تشخیص حضور برای بهبود راحتی کاربر، تلاشهای مستمری نیز برای اتخاذ یک فناوری تک سنسور وجود دارد. در آینده، دستگاه های تهویه مطبوع عملکردهای اضافی را برای نظارت بر ایمنی کاربر، مانند تشخیص رویداد سقوط و نظارت بر علائم حیاتی، از جمله ضربان قلب و تعداد تنفس، یکپارچه خواهند کرد.
مزایای سنسورهای موج میلی متری در سنجش اشغال
حسگرهای موج میلیمتری TI (mmWave) مجموعهای از دادههای غنی را ارائه میکنند که حاوی اطلاعات دقیق محدوده، سرعت و جهت رسیدن برای هر شی در ناحیه مربوطه است. از طریق پردازشگر سیگنال دیجیتال (DSP) که تشخیص، طبقه بندی و ردیابی اشیا را انجام می دهد، می توان اطلاعات مربوط به اشغال پرسنل مانند حضور، غیاب، تعداد پرسنل و موقعیت دقیق پرسنل نسبت به هوا را به دست آورد. تجهیزات تهویه مطبوع تجهیزات تهویه مطبوع می توانند از این اطلاعات برای تصمیم گیری آگاهانه استفاده کنند. به عنوان مثال، هنگامی که شخصی وارد اتاق می شود، سنسور قبل از روشن کردن جریان هوا، حضور فرد را در کوتاه ترین زمان از پیش تعیین شده ردیابی می کند. اگر فرد در اتاق بماند، تهویه مطبوع جریان هوا را با استفاده از اطلاعات ردیابی/موقعیت مکانی برای ایجاد راحتی به فرد هدایت می کند. تهویه مطبوع همچنین دما را با توجه به تعداد افراد در اتاق تنظیم می کند تا به راحتی بیشتر و اثرات صرفه جویی در انرژی بهتری دست یابد.
علاوه بر دقت و صحت دادهها، حسگرهای موج میلیمتری TI's مزایای بسیاری را هنگام ایجاد راهحلهای تهویه مطبوع هوشمند کممصرف ارائه میکنند، از جمله:
· کاهش تشخیص نادرست
· می تواند به طور معمول در محیط های خشن عمل کند
· محصول دارای طراحی زیبا و ظاهر جمع و جور است
· استفاده از فناوری سنجش به جای دوربین می تواند نگرانی های مربوط به حریم خصوصی را کاهش دهد. با فرض حفاظت از حریم خصوصی، شمارش افراد را متوجه شوید و ردیابی را هدف قرار دهید
هوش لبه را درک کنید
سنسور 60 گیگاهرتز موج میلیمتری TI'، یک فرستنده موج پیوسته مدولهشده فرکانس، مکانیسم نظارت و کالیبراسیون روی تراشه، میکروکنترلر Arm® Cortex®-R4F و C674x DSP را بر روی یک تراشه یکپارچه میکند. این ویژگی یکپارچه سازی می تواند از تحقق هوشمندی در حسگرهای بسیار یکپارچه و پردازش داده ها در زمان واقعی در خود دستگاه پشتیبانی کند.
یک برنامه نمونه از سنسور تک تراشه موج میلیمتری TI's IWR6843 60GHz برای دستیابی به سنجش اشغال برای تهویه مطبوع تجاری و مسکونی استفاده می کند. سنسوری که دادهها را پردازش میکند از شکلدهی پرتو Capon برای تشخیص انسان استفاده میکند و میتواند به صورت هوشمند اجسام را طبقهبندی کند تا تشخیصهای نادرست را به حداقل برساند. این نمونه برنامه دقت تشخیص +/-10 سانتیمتر را برای افراد (از جمله در حال حرکت و ثابت) نشان میدهد و فاصله تشخیص داخل ساختمان میتواند تا 8 متر باشد. تراکم شمارش 3 نفر در هر دو متر است. هنگامی که تعداد افراد کمتر از 5 باشد، دقت 100٪ است. وقتی 9 نفر در اتاق هستند، دقت 85٪ است.
در آینده نزدیک، تهویه مطبوع به یک سیستم کاملاً مستقل بر اساس داده ها تبدیل خواهد شد، بدون نیاز به کنترل از راه دور یا تعامل انسان و رایانه از طریق واحد کنترل تهویه مطبوع. فناوری سنسور در تهویه مطبوع به طور مداوم داده ها را جمع آوری می کند تا راحتی بهتری ارائه دهد. به عنوان مثال، در یک محیط اداری، حسگرها می توانند در طول زمان تعیین کنند که تعداد افراد در دفتر از ساعت 9 صبح تا 5 بعد از ظهر بالاترین است. بر اساس این داده ها، سیستم یاد می گیرد که جریان هوای بیشتری را در ساعات شلوغ هدایت کند و جریان هوا را در ساعات غیر اوج مصرف محدود یا خاموش کند تا مصرف انرژی کاهش یابد و در نتیجه در هزینه های شرکت صرفه جویی شود.
تقاضا برای سیستم های تهویه مطبوع مسکونی و تجاری به رشد خود ادامه می دهد و تا سال 2050 سه برابر خواهد شد. سنجش اشغال با استفاده از فناوری امواج میلی متری می تواند مصرف انرژی کلی تهویه مطبوع را تا 35% کاهش دهد. با نگاهی به آینده، فناوری امواج میلیمتری نه تنها تأثیر بیشتری بر عملکرد سیستمهای HVAC خواهد داشت، بلکه انتشار کلی آلایندهها را در محیط زیست کاهش میدهد.
