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Tre uomini guardano in alto stando in piedi sul ponte di una piscina coperta.

Siemens Industrial Edge presso Hansa Klimasysteme

Le piscine coperte sono edifici ad alta intensità energetica. I controlli predittivi basati sull'intelligenza artificiale dei sistemi di ventilazione offrono un ottimo modo per risparmiare energia. La Emden University of Applied Sciences e HANSA Klimasysteme hanno collaborato a questi controlli utilizzando dispositivi e applicazioni Siemens Industrial Edge.

Cooperazione tra ricerca e industria

Alla fine del 2017, HANSA Klimasysteme GmbH ha collaborato con l'Università di scienze applicate di Emden per un progetto di ricerca finanziato dalla Fondazione federale tedesca per l'ambiente (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). L'obiettivo del progetto era quello di raggiungere le condizioni ottimali in una piscina coperta per quanto riguarda la temperatura e l'umidità, garantendo al contempo la massima efficienza energetica possibile. Il team del progetto ha lavorato con una vicina piscina coperta e la nuova tecnologia Siemens Industrial Edge.

Interior view of Saterland recreational swim center

Ottimo clima in piscina

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

I gestori di piscine coperte dovrebbero tenere d'occhio i loro costi energetici. Allo stesso tempo, devono anche assicurarsi che i visitatori abbiano un'esperienza piacevole. A tal fine, le temperature devono essere mantenute abbastanza calde. Allo stesso tempo, l'umidità deve essere piuttosto bassa per evitare danni all'edificio. Non è un compito facile considerando che a 30°C l'acqua evapora a una velocità di circa 0,4 litri all'ora per piede quadrato di superficie.

Un intero pool di possibili applicazioni

HANSA Klimasysteme GmbH è un'azienda di medie dimensioni con sede a Saterland, Germania, con oltre 170 dipendenti. I suoi prodotti principali sono sistemi di ventilazione e condizionamento dell'aria per data center, applicazioni industriali e piscine. Il suo portafoglio è suddiviso in diverse linee di prodotti destinate a vari settori e applicazioni.

Two men look at ventilation equipment for an indoor pool.

Ingresso gratuito per il progetto di ricerca

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

Il centro di nuoto ricreativo Saterland, situato a pochi chilometri dalla sede centrale di HANSA Klimasysteme, era sul mercato per un nuovo sistema di ventilazione quando il progetto di ricerca è iniziato nel 2017 e hanno contattato l'azienda. La piscina è stata dotata di un nuovo sistema di ventilazione e potrebbe essere utilizzata come progetto di ricerca. In cambio, l'azienda è stata in grado di installare sensori aggiuntivi nell'edificio e sul sistema e accedere alla piscina in qualsiasi momento per scopi di ricerca.

Maggiore efficienza energetica grazie alle previsioni basate sull'intelligenza artificiale

La collaborazione tra piscina, HANSA Klimasysteme e il progetto di ricerca dell'Università di scienze applicate di Emden, ha raccolto dati dai sensori per un anno, come temperatura, umidità e consumo di energia, nonché le condizioni meteorologiche o il numero di visitatori. Parallelamente, un modello basato su una rete neurale è stato alimentato con questi dati. Questo modello basato sull'intelligenza artificiale determina e ottimizza i suoi parametri di controllo in modo autoapprendimento. Riconosce quale misura è più adatta per raggiungere le condizioni mirate nella sala della piscina con la massima efficienza energetica possibile.

Dispositivo edge di piccole dimensioni con ottima connettività

Ben presto divenne evidente che il sistema di controllo basato su modelli necessitava di una piattaforma su cui funzionare che potesse fungere da interfaccia per il PLC e fornire l'accesso ai dati necessari. Così HANSA Klimasysteme iniziò la ricerca di un IPC (PC industriale) adatto e presto lo trovò nel dispositivo edge industriale SIMATIC IPC227E, che fa parte del portafoglio Siemens. Non solo soddisfaceva gli standard di sicurezza richiesti e gli standard generali del settore, ma offriva anche un elevato grado di connettività, il che significava che era facile da integrare nei sistemi esistenti.

SIMATIC IPC227E Nanobox PC product image
Inizialmente HANSA Klimasysteme ci ha richiesto un IPC che potesse essere utilizzato per stabilire una connessione VPN. Mi sono presto reso conto che avrebbero gestito enormi volumi di dati e ho consigliato loro di utilizzare un dispositivo edge.
Thorsten Wolf, Vendite, Siemens

App Edge per una climatizzazione intelligente

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

SIMATIC IPC 227E viene utilizzato come dispositivo edge nell'ecosistema aperto Industrial Edge di Siemens. Grazie all'interfaccia utente grafica, che include una serie di funzioni predefinite, app edge Flow Creator semplifica la creazione di soluzioni di elaborazione e connettività dei dati. Inoltre, applicazione edge LiveTwin viene utilizzato anche, che era solo in fase di sviluppo presso Siemens all'inizio del progetto, quindi HANSA Klimasysteme l'ha eseguito come pilota. LiveTwin consente di integrare modelli di simulazione su dispositivi edge, ad esempio, per abilitare controlli predittivi come quelli necessari per il progetto di ricerca. «Con l'app edge, siamo stati in grado di tradurre i modelli che abbiamo creato in Matlab Simulink nel linguaggio dell'IPC», afferma Christian Seltz.

Risparmio energetico di circa il 20%

In precedenza, i controlli del sistema di ventilazione rispondevano semplicemente agli eventi nel momento in cui si verificavano, come l'aumento del numero di visitatori o l'elevata umidità. Ora è in grado di effettuare aggiustamenti predittivi, cioè prima ancora che si verifichino gli eventi. Negli ultimi quattro mesi, questi controlli hanno consentito alla piscina di ridurre il consumo di energia di circa il 20 percento. Il passo successivo è l'implementazione di questa soluzione completa in altre piscine coperte. In effetti, è già stato installato in altri quattro pool e i risultati sono attualmente in fase di convalida.

Ma in futuro la soluzione non sarà disponibile solo per le piscine. Il piano è di applicare gradualmente la soluzione completa alle altre linee di prodotti e di svilupparla ulteriormente, ad esempio, per l'industria farmaceutica o alimentare e delle bevande. Il modello dovrebbe semplicemente essere adattato in Matlab Simulink in base ai clienti coinvolti e ai requisiti in loco e caricato sul dispositivo edge utilizzando SIMATIC LiveTwin. Molti clienti del settore potrebbero avere la stessa esperienza del pool Saterland: potrebbero ottenere una climatizzazione intelligente, efficiente dal punto di vista energetico e quindi a basso consumo di risorse sulla base di dati in tempo reale.

Naturalmente, il potenziale di risparmio è molto elevato nelle piscine coperte perché il loro funzionamento è ad alta intensità energetica. Ma questi principi possono essere applicati anche in altri settori, per contribuire a ottenere risparmi energetici ovunque siano utilizzati i nostri sistemi di ventilazione.
Christian Seltz, Responsabile del dipartimento MSR, Sistemi di climatizzazione HANSA

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