Indendørs svømmebassiner er energiintensive bygninger. Forudsigelige, AI-baserede kontroller af ventilationssystemerne er en fremragende måde at spare energi på. Emden University of Applied Sciences og HANSA Klimasysteme samarbejdede om disse kontroller ved hjælp af Siemens Industrial Edge-enheder og applikationer.
I slutningen af 2017 indgik HANSA Klimasysteme GmbH et samarbejde med Emden University of Applied Sciences om et forskningsprojekt finansieret af den tyske føderale miljøfond (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). Projektets mål var at opnå de optimale forhold i en indendørs swimmingpool med hensyn til temperatur og fugtighed og samtidig være så energieffektiv som muligt. Projektteamet arbejdede med en nærliggende indendørs swimmingpool og den nye Siemens-teknologi Industrial Edge.
Operatører af indendørs svømmebassiner bør holde øje med deres energiomkostninger. Samtidig skal de også sørge for, at besøgende får en behagelig oplevelse. Til dette formål skal temperaturerne holdes ret varme. Samtidig skal luftfugtigheden være forholdsvis lav for at forhindre skader på bygningen. Det er ingen let opgave i betragtning af, at vand ved 30° C fordamper med en hastighed på omkring 0,4 liter i timen pr. Kvadratfod overfladeareal.
HANSA Klimasysteme GmbH er en mellemstor virksomhed med base i Saterland, Tyskland, med over 170 medarbejdere. Dets vigtigste produkter er ventilations- og klimaanlæg til datacentre, industrielle applikationer og svømmebassiner. Dens portefølje er opdelt i flere produktlinjer, der er rettet mod forskellige brancher og applikationer.
Saterlands rekreative svømmecenter, der ligger kun få kilometer fra HANSA Klimasystemes hovedkvarter, var på markedet for et nyt ventilationssystem, da forskningsprojektet startede i 2017, og de kontaktede virksomheden. Swimmingpoolen var udstyret med et nyt ventilationssystem og kunne bruges som et forskningsprojekt. Til gengæld var virksomheden i stand til at installere yderligere sensorer i bygningen og på systemet og få adgang til poolen til enhver tid til forskningsformål.
Samarbejdet mellem swimmingpool, HANSA Klimasysteme og forskningsprojektet fra Emden University of Applied Sciences indsamlede data fra sensorer i et år, såsom temperatur, fugtighed og energiforbrug samt vejrforhold eller antal besøgende. Parallelt blev en model baseret på et neuralt netværk fodret med disse data. Denne AI-baserede model bestemmer og optimerer sine kontrolparametre på en selvlærende måde. Den anerkender, hvilken foranstaltning der er bedst egnet til at opnå de målrettede forhold i swimmingpoolhallen med den højest mulige energieffektivitet.
Det blev hurtigt klart, at det modelbaserede styresystem havde brug for en platform til at køre, der kunne fungere som en grænseflade til PLC'en og give adgang til de nødvendige data. Og så begyndte HANSA Klimasysteme sin søgen efter en passende IPC (industriel PC) — og fandt den hurtigt i den industrielle edge enhed SIMATIC IPC227E, som er en del af Siemens portefølje. Det opfyldte ikke kun de nødvendige sikkerhedsstandarder og generelle industristandarder, men tilbød også en høj grad af tilslutningsmuligheder, hvilket betød, at det var let at integrere i eksisterende systemer.
HANSA Klimasysteme kom oprindeligt til os med en anmodning om en IPC, der kunne bruges til at etablere en VPN-forbindelse. Jeg indså snart, at de ville håndtere enorme mængder data og rådede dem til at gå med en edge-enhed.
SIMATIC IPC 227E drives som en kantenhed i det åbne økosystem Industrial Edge fra Siemens. Takket være den grafiske brugergrænseflade, som indeholder et sæt foruddefinerede funktioner, kant-app Flow Creator gør det nemmere at oprette databehandlings- og tilslutningsløsninger. Derudover er kantapplikation LiveTwin bruges også, hvilket lige var i udviklingsfasen hos Siemens i starten af projektet, så HANSA Klimasysteme kørte det som en pilot. LiveTwin gør det muligt at integrere simuleringsmodeller på kantenheder, for eksempel for at muliggøre forudsigelige kontroller som dem, der er nødvendige for forskningsprojektet. „Med edge-appen har vi været i stand til at oversætte de modeller, vi har skabt i Matlab Simulink, til IPC's sprog“, siger Christian Seltz.
Tidligere reagerede ventilationssystemets kontroller kun på begivenheder, efterhånden som de fandt sted, såsom øget antal besøgende eller forhøjet luftfugtighed. Nu er det nu i stand til at foretage forudsigelige justeringer - det vil sige, før begivenheder overhovedet finder sted. I løbet af de sidste fire måneder har disse kontroller gjort det muligt for swimmingpoolen at reducere sit energiforbrug med omkring 20 procent. Det næste trin er at implementere denne komplette løsning ved yderligere indendørs swimmingpools. Faktisk er det allerede installeret i yderligere fire puljer, og resultaterne valideres i øjeblikket.
Men løsningen vil ikke kun være tilgængelig for svømmebassiner i fremtiden. Planen er gradvis at anvende den komplette løsning på de øvrige produktlinjer og videreudvikle den til eksempelvis medicinalindustrien eller fødevare- og drikkevareindustrien. Modellen skal simpelthen justeres i Matlab Simulink til de involverede kunder og kravene på stedet og indlæses på kantenheden ved hjælp af SIMATIC LiveTwin. Mange industrikunder kunne have den samme erfaring som Saterland-puljen: De kunne opnå intelligent, energieffektiv og dermed ressourcebesparende klimakontrol på grundlag af live data.
Naturligvis er potentialet for besparelser meget stort ved indendørs svømmebassiner, fordi deres drift er så energikrævende. Men disse principper kan også anvendes i andre sektorer for at hjælpe med at opnå energibesparelser, uanset hvor vores ventilationssystemer er i brug.
Siemens' nye edge computing-platform består af Edge-enheder, apps og tilslutningsmuligheder i en centraliseret administrationsinfrastruktur. IPC kører det modelbaserede styresystem og Flow Creator edge applikationen, hvilket sikrer jævn kommunikation mellem IPC, PLC og skyen.
.jpg?auto=format%2Ccompress&fit=crop&crop=faces%2Cedges&w=640&h=360&q=60)
