Sisäuima-altaat ovat energiaintensiivisiä rakennuksia. Ilmanvaihtojärjestelmien ennakoiva, tekoälypohjainen ohjaus tarjoaa erinomaisen tavan säästää energiaa. Emdenin ammattikorkeakoulu ja HANSA Klimasysteme tekivät yhteistyötä näiden säätimien parissa käyttäen Siemens Industrial Edge -laitteita ja sovelluksia.
Vuoden 2017 lopussa HANSA Klimasysteme GmbH teki yhteistyötä Emdenin ammattikorkeakoulun kanssa Saksan liittovaltion ympäristösäätiön (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) rahoittamassa tutkimushankkeessa. Hankkeen tavoitteena oli saavuttaa sisäuima-altaassa optimaaliset olosuhteet lämpötilan ja kosteuden suhteen ja olla samalla mahdollisimman energiatehokas. Projektiryhmä työskenteli läheisen uimahallin ja uuden Siemens-tekniikan parissa Industrial Edge.
Sisäuima-altaiden pitäjien tulisi seurata tarkasti energiakustannuksiaan. Samalla heidän on myös varmistettava, että kävijöillä on miellyttävä kokemus. Tätä varten lämpötilat on pidettävä melko lämpimänä. Samaan aikaan kosteuden on oltava melko alhainen rakennuksen vahingoittumisen estämiseksi. Se ei ole helppo tehtävä, kun otetaan huomioon, että 30° C: ssa vesi haihtuu nopeudella noin 0,4 litraa tunnissa neliömetriä kohti pinta-alaa.
HANSA Klimasysteme GmbH on keskisuuri Saterlandissa Saksassa toimiva yritys, jolla on yli 170 työntekijää. Sen päätuotteita ovat ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmät datakeskuksiin, teollisiin sovelluksiin ja uima-altaisiin. Sen tuotevalikoima on jaettu useisiin tuotelinjoihin, jotka kohdistuvat eri toimialoihin ja sovelluksiin.
Vain muutaman kilometrin päässä HANSA Klimasystemen pääkonttorista sijaitseva Saterlandin virkistysuimakeskus oli uuden ilmanvaihtojärjestelmän markkinoilla, kun tutkimushanke alkoi vuonna 2017, ja he ottivat yhteyttä yritykseen. Uima-allas varustettiin uudella ilmanvaihtojärjestelmällä ja sitä voitiin käyttää tutkimusprojektina. Vastineeksi yritys pystyi asentamaan lisäantureita rakennukseen ja järjestelmään ja pääsemään uima-altaaseen milloin tahansa tutkimustarkoituksiin.
Uimahallin, HANSA Klimasystemen ja Emdenin ammattikorkeakoulun tutkimushankkeen yhteistyö keräsi sensoreista yhden vuoden ajan tietoja, kuten lämpötila-, kosteus- ja energiankulutus sekä sääolosuhteet tai kävijämäärät. Samanaikaisesti hermoverkkoon perustuva malli syötettiin näillä tiedoilla. Tämä tekoälypohjainen malli määrittää ja optimoi ohjausparametrit itseoppivalla tavalla. Se tunnistaa, mikä toimenpide soveltuu parhaiten tavoiteltujen olosuhteiden saavuttamiseksi uima-allashallissa mahdollisimman korkealla energiatehokkuudella.
Pian kävi ilmi, että mallipohjainen ohjausjärjestelmä tarvitsi käyttöalustan, joka voisi toimia liitäntänä PLC: lle ja tarjota pääsyn tarvittaviin tietoihin. Ja niin HANSA Klimasysteme alkoi etsiä sopivaa IPC: tä (industrial PC) - ja löysi sen pian teollisuuden reunalaitteesta SIMATIC IPC227E, joka on osa Siemensin salkkua. Se ei vain täyttänyt vaadittuja turvallisuusstandardeja ja yleisiä alan standardeja, vaan tarjosi myös korkean liitettävyyden, mikä tarkoitti, että se oli helppo integroida olemassa oleviin järjestelmiin.
HANSA Klimasysteme tuli meille alun perin pyytämällä IPC: tä, jota voitaisiin käyttää VPN-yhteyden muodostamiseen. Tajusin pian, että he käsittelevät valtavia määriä dataa, ja kehotin heitä käyttämään reunalaitetta.
SIMATIC IPC 227E toimii Siemensin avoimessa Industrial Edge -ekosysteemissä reunalaitteena. Graafisen käyttöliittymän ansiosta, joka sisältää joukon ennalta määritettyjä toimintoja, reunasovellus Flow Creator helpottaa tietojenkäsittely- ja liitäntäratkaisun luomista. Lisäksi reunasovellus LiveTwin on myös käytössä, joka oli juuri kehitysvaiheessa Siemensissä projektin alussa, joten HANSA Klimasysteme pyöritti sitä pilottina. LiveTwin mahdollistaa simulaatiomallien integroinnin esimerkiksi reunalaitteisiin, jotta voidaan mahdollistaa tutkimusprojektissa tarvittavien ennakoivan ohjauksen. ”Edge-sovelluksen avulla olemme pystyneet kääntämään Matlab Simulinkissa luomamme mallit IPC:n kielelle”, Christian Seltz sanoo.
Aiemmin ilmanvaihtojärjestelmän ohjaimet reagoivat vain tapahtumiin niiden tapahtuessa, kuten lisääntyneeseen kävijämäärään tai kohonneeseen kosteuteen. Nyt se pystyy nyt tekemään ennakoivia säätöjä - eli ennen tapahtumien tapahtumista. Viimeisten neljän kuukauden aikana nämä säätimet ovat mahdollistaneet uima-altaan energiankulutuksen vähentämisen noin 20 prosentilla. Seuraava askel on toteuttaa tämä täydellinen ratkaisu muihin sisäuima-altaisiin. Itse asiassa se on jo asennettu neljään muuhun pooliin, ja tuloksia validoidaan parhaillaan.
Ratkaisu ei kuitenkaan ole saatavana vain uima-altaille tulevaisuudessa. Suunnitelmana on soveltaa kokonaisratkaisua vähitellen muihin tuotelinjoihin ja kehittää sitä edelleen esimerkiksi lääke- tai elintarvike- ja juomateollisuudelle. Malli olisi yksinkertaisesti mukautettava Matlab Simulinkissa mukana olevien asiakkaiden ja paikan päällä olevien vaatimusten mukaan ja ladattava reunalaitteeseen SIMATIC LiveTwinin avulla. Monilla toimialan asiakkailla voisi olla sama kokemus kuin Saterland-poolilla: he voisivat saavuttaa älykkään, energiatehokkaan ja siten resursseja säästävän ilmastoinnin reaaliaikaisen datan perusteella.
Sisäuima-altaissa säästömahdollisuudet ovat toki erittäin suuret, koska niiden toiminta on niin energiaintensiivistä. Näitä periaatteita voidaan kuitenkin soveltaa myös muilla aloilla, mikä auttaa saavuttamaan energiansäästöjä kaikkialla, missä ilmanvaihtojärjestelmiämme käytetään.
Siemensin uusi reunalaskenta koostuu Edge-laitteista, sovelluksista ja yhteyksistä keskitetyssä hallintainfrastruktuurissa. IPC käyttää mallipohjaista ohjausjärjestelmää ja Flow Creator edge -sovellusta varmistaen sujuvan viestinnän IPC:n, PLC:n ja pilven välillä.
.jpg?auto=format%2Ccompress&fit=crop&crop=faces%2Cedges&w=640&h=360&q=60)
