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Siemens Industrial Edge chez Hansa Klimasysteme

Les piscines couvertes sont des bâtiments très gourmands en énergie. Les systèmes de régulation prédictive des systèmes de ventilation, basés sur l'intelligence artificielle, constituent un excellent moyen de réaliser des économies d'énergie. L'université des sciences appliquées d'Emden et HANSA Klimasysteme ont collaboré à la mise au point de ces systèmes de régulation en utilisant les appareils et applications Siemens Industrial Edge.

Coopération entre la recherche et l'industrie

Fin 2017, HANSA Klimasysteme GmbH s'est associée à l'Université Emden des sciences appliquées pour un projet de recherche financé par la Fondation fédérale allemande pour l'environnement (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). L'objectif du projet était d'atteindre les conditions optimales dans une piscine intérieure en ce qui concerne la température et l'humidité tout en étant aussi économe en énergie que possible. L'équipe du projet a travaillé avec une piscine intérieure à proximité et la nouvelle technologie Siemens Industrial Edge.

Three men look upward while standing on the deck of an indoor pool.

Excellent climat dans la piscine

A man in a white t-shirt and glasses stands next to an indoor pool.

Les exploitants de piscines couvertes doivent surveiller de près leurs dépenses énergétiques. Parallèlement, ils doivent également veiller à ce que les visiteurs passent un moment agréable. Pour cela, il faut maintenir une température assez élevée. Par ailleurs, le taux d'humidité doit être relativement faible pour éviter d'endommager le bâtiment. Ce n'est pas une mince affaire quand on sait qu'à 30 °C, l'eau s'évapore à un rythme d'environ 0,4 litre par heure et par mètre carré de surface.

Tout un éventail d'applications possibles

HANSA Klimasysteme GmbH est une entreprise de taille moyenne située à Saterland, en Allemagne, qui emploie plus de 170 personnes. Ses principaux produits sont des systèmes de ventilation et de climatisation destinés aux centres de données, aux applications industrielles et aux piscines. Son portefeuille se compose de plusieurs gammes de produits ciblant divers secteurs et applications.

Two men look at ventilation equipment for an indoor pool.

Entrée gratuite pour le projet de recherche

A man checks levels on a ventilation system for an indoor pool.

Le centre aquatique de loisirs de Saterland, situé à quelques kilomètres seulement du siège social de HANSA Klimasysteme, était à la recherche d’un nouveau système de ventilation lorsque le projet de recherche a démarré en 2017, et c’est ainsi qu’il a contacté l’entreprise. La piscine a été équipée d’un nouveau système de ventilation et a pu servir de site pour le projet de recherche. En contrepartie, l’entreprise a pu installer des capteurs supplémentaires dans le bâtiment et sur le système, et accéder à la piscine à tout moment à des fins de recherche.

Une meilleure efficacité énergétique grâce à des prévisions basées sur l'IA

Dans le cadre d'une collaboration entre la piscine, HANSA Klimasysteme et le projet de recherche de l'Université des sciences appliquées d'Emden, des données ont été collectées pendant un an à l'aide de capteurs, notamment la température, l'humidité et la consommation d'énergie, ainsi que les conditions météorologiques ou le nombre de visiteurs. En parallèle, un modèle basé sur un réseau neuronal a été alimenté avec ces données. Ce modèle basé sur l'IA détermine et optimise ses paramètres de contrôle de manière autonome. Il identifie la mesure la mieux adaptée pour atteindre les conditions visées dans la piscine en salle avec la plus grande efficacité énergétique possible.

Un petit appareil en périphérie doté d'une excellente connectivité

Il est rapidement apparu que le système de commande basé sur un modèle avait besoin d'une plateforme d'exécution capable de servir d'interface avec l'automate programmable et de fournir l'accès aux données nécessaires. C'est ainsi que HANSA Klimasysteme s'est mise en quête d'un PC industriel (IPC) adapté – et l'a rapidement trouvé dans le dispositif industriel de périphérie SIMATIC IPC227E, qui fait partie de la gamme Siemens. Non seulement il répondait aux normes de sécurité requises et aux normes générales du secteur, mais il offrait également un haut niveau de connectivité, ce qui facilitait son intégration dans les systèmes existants.

SIMATIC IPC227E Nanobox PC product image
À l'origine, HANSA Klimasysteme nous avait contactés pour obtenir un PC industriel (IPC) permettant d'établir une connexion VPN. Je me suis rapidement rendu compte qu'ils allaient devoir traiter d'énormes volumes de données et je leur ai conseillé d'opter pour un appareil de périphérie.
Thorsten Wolf, Ventes, Siemens

Applications Edge pour le contrôle intelligent de la climatisation

A person holds a SIMATIC Nanobox PC while tapping a screen.

SIMATIC IPC 227E est utilisé comme terminal périphérique au sein de l'écosystème ouvert Industrial Edge de Siemens. Grâce à son interface utilisateur graphique, qui comprend un ensemble de fonctions prédéfinies, le Application Edge Flow Creator facilite la mise en place de solutions de traitement des données et de connectivité. De plus, l' application en périphérie LiveTwin est également utilisé ; cette technologie en était encore au stade de développement chez Siemens au début du projet, c'est pourquoi HANSA Klimasysteme l'a mise en œuvre dans le cadre d'un projet pilote. LiveTwin permet d'intégrer des modèles de simulation sur des appareils en périphérie, par exemple pour mettre en place des contrôles prédictifs tels que ceux requis par le projet de recherche. « Grâce à l'application périphérique, nous avons pu traduire les modèles que nous avons créés dans Matlab Simulink dans le langage de l'IPC », explique Christian Seltz.

Environ 20 % d'économies d'énergie

Auparavant, les commandes du système de ventilation se contentaient de réagir aux événements au fur et à mesure qu’ils se produisaient, comme une augmentation du nombre de visiteurs ou une hausse du taux d’humidité. Désormais, il est capable d'effectuer des ajustements prédictifs, c'est-à-dire avant même que ces événements ne se produisent. Au cours des quatre derniers mois, ces commandes ont permis à la piscine de réduire sa consommation d'énergie d'environ 20 %. La prochaine étape consiste à mettre en œuvre cette solution complète dans d'autres piscines couvertes. En effet, elle a déjà été installée dans quatre autres piscines et les résultats sont actuellement en cours de validation.

Mais à l'avenir, cette solution ne sera pas réservée aux piscines. Il est prévu d'étendre progressivement cette solution complète à d'autres gammes de produits et de la développer davantage, par exemple pour les secteurs pharmaceutique ou agroalimentaire. Il suffirait d'adapter le modèle dans Matlab Simulink en fonction des clients concernés et des exigences sur site, puis de le charger sur le dispositif périphérique à l'aide de SIMATIC LiveTwin. De nombreux clients industriels pourraient bénéficier de la même expérience que la piscine de Saterland : ils pourraient mettre en place une climatisation intelligente, économe en énergie et donc en ressources, sur la base de données en temps réel.

Bien sûr, le potentiel d'économies est très important dans les piscines couvertes, car leur fonctionnement est très gourmand en énergie. Mais ces principes peuvent également s'appliquer à d'autres secteurs, afin de contribuer à réaliser des économies d'énergie partout où nos systèmes de ventilation sont utilisés.
Christian Seltz, Chef du département MSR, HANSA KlimaSysteme

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