1. مقدمة

• في أنظمة المباني الذكية الحديثة، يعمل نظام أتمتة المباني (BAS) كنظام عصبي مركزي، حيث ينسق عمل المعدات، وإدارة الطاقة الديناميكية، والتنظيم البيئي الدقيق. تعتبر الخزائن الكهربائية، التي تعمل كقلب مادي ووظيفي لنظام أتمتة المباني، لا غنى عنها - فهي لا تدمج وحدات التحكم والمشغلات ووحدات الاتصال فحسب، بل تعمل أيضًا كمحور حيث تتدفق معلومات المبنى، وتتدفق الطاقة، وتتقارب أوامر التحكم وتتفاعل مركزيًا.
• من الإضاءة والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء إلى إمدادات المياه وأنظمة الأمن، تخترق الخزائن الكهربائية كل نظام فرعي للمبنى، وتشكل العمود الفقري للأجهزة للإدارة المركزية والتشغيل الآلي في المباني الذكية. تحدد أدائها الفني وقدراتها الذكية بشكل مباشر الكفاءة التشغيلية الشاملة للمبنى، ومستويات استهلاك الطاقة، ومعايير السلامة، مما يجعلها بنية تحتية محورية في التحول من "التشغيل التقليدي" إلى "الإدارة الذكية".

2. الفئات الأساسية والتحليل الوظيفي

2.1 خزانة توزيع الطاقة

بصفتها "عقدة العصب" في النظام الكهربائي للمبنى، تتحكم خزانة توزيع الطاقة مركزيًا في دوائر الحمل وتحميها، وتدمج قواطع الدائرة، والموصلات، والعوازل، وواقيات الاندفاع، وما إلى ذلك. وهي تمكن من التبديل عن بعد، وإنذارات الأعطال في الوقت الفعلي، وجمع بيانات استهلاك الكهرباء.

أبرز الميزات::

• تعتمد تصميم توزيع الطاقة المقسم إلى مناطق لتحديد موقع العطل وعزله بسرعة، مما يعزز تحمل أخطاء النظام؛
• تتكامل بسلاسة مع منصات إدارة الطاقة لتمكين إحصائيات الطاقة، وتنظيم ذروة الوادي، وتحليل كفاءة الطاقة؛
• يسمح الهيكل المعياري بالتوسع المرن للدائرة بناءً على نمو الحمل، مما يقلل من تكاليف التجديد.

2.2 خزانة التحكم في المروحة

تم تصميم هذه الخزانة لمعدات التهوية مثل مراوح الهواء النقي، ومراوح الإمداد، ومراوح العادم، وتتحكم في التشغيل/الإيقاف، وضبط السرعة بدون خطوات، وتبديل وضع التشغيل. يمكنها أيضًا الارتباط بمستشعرات ثاني أكسيد الكربون وشاشات PM2.5 لضبط تدفق الهواء عند الطلب، وتحقيق التوازن بين جودة الهواء الداخلي واستهلاك الطاقة.

أبرز الميزات::

• مزودة بمحرك تردد متغير (VFD) لتوفير أكثر من 30٪ من الطاقة من خلال تنظيم السرعة السلس؛
• تدعم منطق التعشيق المحدد مسبقًا (على سبيل المثال، "التهوية القائمة على الإشغال")، مما يزيد تلقائيًا من تدفق الهواء عند الإشغال وتقليل السرعة عند الشاغر؛
• المراقبة في الوقت الفعلي لتيار المروحة ودرجة الحرارة، مع إيقاف التشغيل التلقائي وإخطار الإنذار في حالة وجود أي خلل، مما يقلل من تآكل المعدات.

2.3 خزانة التحكم في المضخة

تستخدم على نطاق واسع في تدوير مياه التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، وإمدادات المياه المحلية، وأنظمة رش الحريق، وتدير بدء التشغيل المتسلسل، والتشغيل الدوراني، وتحويل التردد، والتحكم في مستوى السائل في حلقة مغلقة للمضخات لضمان ضغط مياه ثابت وتشغيل فعال للنظام.

أبرز الميزات::

• تتميز بمنطق تناوب متعدد المضخات لتجنب التآكل غير المتكافئ من التشغيل طويل الأجل لمضخة واحدة، مما يطيل عمر المعدات بأكثر من 30٪؛
• تدمج التحكم الذكي القائم على PLC لضبط السرعة ديناميكيًا بناءً على ضغط التدفق و التدفق، مما يقلل من استهلاك طاقة نقل المياه؛
• مزودة بوظائف حماية متعددة (فقدان الطور، والحمل الزائد، والجري الجاف) والتبديل التلقائي إلى مضخات احتياطية أثناء الأعطال، مما يضمن استمرارية النظام.

2.4 خزانة التحكم في الإضاءة

بصفتها "مرسل مركزي" لأنظمة إضاءة المباني، فإنها تدعم التحكم في التوقيت، وإدارة المناطق، وربط المستشعرات (على سبيل المثال، الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء/الميكروويف)، وتبديل وضع المشهد (على سبيل المثال، "وضع العمل"، "وضع توفير الطاقة")، وهي مثالية للمساحات الكبيرة مثل مباني المكاتب والمجمعات التجارية.

أبرز الميزات::

• متوافقة مع بروتوكولات KNX/DALI للتحكم الدقيق في مصباح واحد وبرمجة المشهد المعقدة؛
• تدمج مستشعرات الإضاءة من أجل "حصاد ضوء النهار"، مما يضبط تلقائيًا سطوع الإضاءة الاصطناعية لتحقيق توفير في الطاقة بنسبة 40٪؛
• تتصل بمنصات BMS للمراقبة العالمية، ودعم تحديد موقع المصباح المعيب وتحليل استهلاك الطاقة.

2.5 وحدة التحكم في الغرفة RCU

مصممة للفنادق والشقق الراقية، وهي تدمج التحكم في إضاءة الغرفة، والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والستائر، والمقابس. وهي ترتبط بأنظمة قفل الأبواب و PMS (أنظمة إدارة الممتلكات) لتمكين السيناريوهات الذكية مثل "التنشيط التلقائي للخدمة عند تسجيل الوصول" و "وضع توفير الطاقة عند المغادرة."

أبرز الميزات::

• تزامن حالة الغرفة في الوقت الفعلي (مشغولة/شاغرة) مع PMS، مما يؤدي تلقائيًا إلى تبديل أوضاع التشغيل (على سبيل المثال، إيقاف الأضواء الرئيسية وخفض طاقة التيار المتردد في الغرف الشاغرة)؛
• يدعم التحكم المزدوج عبر شاشات اللمس المحلية وتطبيقات الهاتف المحمول، وتحقيق التوازن بين راحة الضيوف واحتياجات إدارة الفندق؛
• وحدات استجابة الخدمة المدمجة (على سبيل المثال، "تنظيف الغرفة"، "مكالمة الطوارئ") لتحسين سير عمل خدمة الغرف.

2.6 خزانة مراقبة الطاقة

بصفتها "مدير الطاقة" للمبنى، فإنها تجمع بيانات في الوقت الفعلي عن استهلاك الكهرباء والمياه والغاز والتدفئة/التبريد عبر العدادات الذكية. يتم تحميل البيانات المعالجة إلى منصات كفاءة الطاقة، مما يوفر رؤى لاستراتيجيات توفير الطاقة.

أبرز الميزات::

• تعمل على أخذ عينات من البيانات كل 15 دقيقة، ودعم تحليل اتجاهات الطاقة بالساعة واليومية والشهرية مع مقارنات على أساس سنوي/ربع سنوي؛
• خوارزميات الكشف عن الحالات الشاذة المدمجة لتنبيه تلقائي بشأن الاستخدام المفرط للطاقة أو تسربات خطوط الأنابيب، مما يقلل من الهدر؛
• تتفاعل مع أنظمة محاسبة انبعاثات الكربون لإنشاء تقارير البصمة الكربونية، مما يساعد المباني في تحقيق أهداف "الكربون المزدوج".

3. الاختراقات التكنولوجية وأبرز الميزات

1. التكامل العالي والتصميم المعياري
   بالتحرر من "التخطيطات اللامركزية" التقليدية، تعمل الهياكل المحسنة على دمج وحدات التحكم ووحدات الطاقة وواجهات الاتصال في مساحات صغيرة، مما يقلل من البصمة بأكثر من 50٪. تسمح المكونات المعيارية بمجموعات الوظائف عند الطلب (على سبيل المثال، "التوزيع + المراقبة"، "التحكم + الاتصال")، مما يؤدي إلى تقصير كبير في وقت التثبيت والتشغيل.
2. التوافق الكامل للبروتوكول والترابط
   مزودة بوحدات تحويل متعددة البروتوكولات، وهي تدعم Modbus و BACnet و KNX و LonWorks، مما يتيح التكامل السلس مع منصات BAS و EMS و IBMS لمشاركة البيانات عبر الأنظمة والتحكم التعاوني.
3. الصيانة الذكية والإدارة عن بعد
   متكاملة مع PLC و HMI، وهي تدعم تكوين المعلمات المحلية ومراقبة الحالة. عبر 4G/5G أو Ethernet، يمكن لموظفي الصيانة تشخيص الأعطال عن بعد، وترقية البرامج، وضبط منطق التحكم، مما يقلل من وقت الاستجابة من ساعات إلى دقائق.
4. القدرة على التكيف مع البيئة والسلامة الزائدة عن الحاجة
   حماية مخصصة للسيناريوهات المتنوعة: خزائن من الدرجة الصناعية بتصنيف IP65 للبيئات الرطبة/المتربة؛ 316 من الفولاذ المقاوم للصدأ + طلاءات مضادة للتآكل للمناطق الساحلية؛ تكرار الخزانة المزدوجة في الإعدادات الحرجة (على سبيل المثال، مراكز البيانات) لضمان التشغيل دون انقطاع أثناء حالات الفشل النقطية.
5. التخصيص والقدرة على التكيف مع المشهد
   تصمم الأبعاد والتخطيطات الداخلية واختيارات المكونات حسب أنواع المباني (التجارية والمستشفيات والمطارات)، وقيود المساحة (الأعمدة والميزانين)، والاحتياجات الوظيفية (مضادة للانفجار، صامتة). على سبيل المثال، تلبي خزائن غرفة العمليات بالمستشفى معايير EMC والنظافة.

4. التأثير والقيمة العميقة في العمارة الحديثة

• تعتبر الخزائن الكهربائية محورية في قيادة ثورة كفاءة الطاقة في المباني، مما يتيح توفيرًا للطاقة بنسبة 30٪ -50٪ من خلال التحكم والمراقبة الدقيقة - على سبيل المثال، خفض مجمع تجاري استهلاك الكهرباء السنوي بمقدار 800000 كيلو واط ساعة باستخدام خزائن الإضاءة الذكية، بينما خفضت الفنادق استهلاك الطاقة في الغرف الشاغرة بنسبة 60٪ عبر التحكم في RCU. كما أنها تضمن سلامة تشغيل المبنى: تمنع الحماية من الحمل الزائد وقصر الدائرة في خزائن التوزيع الحرائق الكهربائية، ويؤدي المنطق المرتبط بالحريق في خزائن المضخات إلى تنشيط الرشاشات السريع، وتتجنب تنبيهات التسرب في خزائن مراقبة الطاقة انفجارات أنابيب المياه. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تعزز الكفاءة التشغيلية عن طريق تقليل عمليات التفتيش في الموقع من خلال المراقبة عن بعد والإنذارات الذكية - خفض مبنى المكاتب عدد موظفي الصيانة بنسبة 40٪ باستخدام خزائن المروحة الذكية، وأدى تحديد موقع العطل التلقائي إلى تقصير متوسط الوقت للإصلاح (MTTR) من 4 ساعات إلى ساعة واحدة، مما يقلل من خسائر التوقف عن العمل. علاوة على ذلك، بصفتها "عقد طرفية" لجمع بيانات المباني، تدعم الخزائن الكهربائية تطوير المدن الذكية عن طريق تحميل استهلاك الطاقة وحالة المعدات إلى منصات على مستوى المدينة، مما يوفر بيانات أساسية لتوزيع الشبكات الذكية، وتحسين الطاقة الإقليمية، وإدارة الطوارئ، وبالتالي قيادة المباني من "الذكاء الفردي" إلى "التآزر الحضري".​