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Hansa KlimasystemeにおけるSiemens Industrial Edge

屋内スイミングプールはエネルギー集約型の建物で、AIベースの換気システム制御は、優れた省エネ方法を提供します。エムデン応用科学大学とHANSA Klimasystemeは、SiemensのIndustrial Edgeデバイスおよびアプリケーションを用いて、これらの制御システムを共同開発しました。

研究と産業界の協力

2017年の末、HANSA Klimasysteme GmbHはエムデン応用科学大学と提携し、ドイツ連邦環境財団（Deutsche Bundesstiftung Umwelt）の資金提供を受けた研究プロジェクトを開始しました。このプロジェクトの目的は、屋内スイミングプールの温度と湿度に関して最適な条件を実現すると同時に、可能な限りエネルギー効率を高めることでした。プロジェクトチームは近くの屋内スイミングプールと協力し、Siemensの新技術「Industrial Edge」を導入しました。

ザターラントのレクリエーション水泳センターの内部の様子

スイミングプール内の素晴らしい気候

白いTシャツを着て眼鏡をかけた男性が屋内プールのそばに立っています。

屋内スイミングプールの運営者は、エネルギーコストを注意深く監視する必要があります。同時に、訪問者が楽しい体験をできるようにする必要もあります。そのためには、温度をかなり高く保たなければなりません。同時に、建物への損傷を防ぐために湿度をかなり低くする必要があります。30°Cでは、30℃では、水は表面積1平方フィートあたり1時間に約0.4リットルの速度で蒸発することを考えると、それは簡単な作業ではありません。

可能性に満ちた応用分野の数々

Hansa Klimasysteme GmbHは、ドイツのザターラントに拠点を置く中堅企業で、従業員数は170名以上です。主な製品は、データセンター、産業用アプリケーション、およびスイミングプール用の換気および空調システムです。そのポートフォリオは、さまざまな業界や用途を対象としたいくつかの製品ラインに分かれています。

二人の男性が屋内プールの換気装置を見ています。

研究プロジェクトへの無料入場

男性が屋内プールの換気システムのレベルを確認しています。

ザターラントのレクリエーション水泳センターは、HANSA Klimasysteme本社からわずか数キロの場所に位置し、2017年に研究プロジェクトが始まった際、新たな換気システムを導入する計画を進めていました。そこで同社に連絡を取ったのです。スイミングプールには新しい換気システムが設置され、研究プロジェクトとして利用可能となりました。その見返りに、同社は建物とシステムに追加のセンサーを設置し、研究目的でいつでもプールにアクセスできるようになりました。

AIベースの予測によるエネルギー効率の向上

スイミングプール、HANSA Klimasysteme、エムデン応用科学大学の研究プロジェクトの協力により、温度、湿度、エネルギー消費量、気象条件、訪問者数などのデータがセンサーから1年間収集されました。並行して、ニューラルネットワークに基づくモデルにこれらのデータが入力しました。このAIベースのモデルは、自己学習型の方法で制御パラメータを決定し、最適化します。プールホールの目標条件を達成するために、可能な限り高いエネルギー効率で最適な対策を選択します。

接続性に優れた小型エッジデバイス

モデルベースの制御システムには、PLCとのインターフェースとして機能し、必要なデータへのアクセスを提供する実行プラットフォームが必要であることがすぐに明らかになりました。そこで、HANSA Klimasystemeは適切なIPC（産業用PC）の選定を開始し、間もなくSiemens製品群の一角を占めるIndustrial Edgeデバイス「SIMATIC IPC227E」にその答えを見出しました。このデバイスは 必要なセSecurity基準と一般的な業界標準を満たしているだけでなく、高度な接続性を提供していたため、既存のシステムに簡単に統合できました。

SIMATIC IPC227EナノボックスPCの製品画像
HANSA Klimasystemeは、当初、VPN接続を確立できるIPCの要望を持って当社に接触してきました。私はすぐに、彼らが扱うデータ量が膨大になることに気づき、エッジデバイスを採用するよう助言しました。
Thorsten Wolf, 営業部門, シーメンス

インテリジェントな気候制御のためのエッジアプリ

ある人物がSIMATIC Nanobox PCを持ちながら画面をタップしています。

SIMATIC IPC 227E is operated as an edge device in the open ecosystem Industrial Edge from Siemens. Thanks to the graphical user interface, which includes a set of predefined functions, the edge app Flow Creator makes it easier to create data processing and connectivity solution. In addition, the edge application LiveTwin is also used, which was just in the development stage at Siemens at the beginning of the project, so HANSA Klimasysteme ran it as a pilot. LiveTwin makes it possible to integrate simulation models on edge devices, for example, to enable predictive controls like those needed for the research project. "With the edge app, we've been able to translate the models we've created in Matlab Simulink into the language of the IPC”, says Christian Seltz.

Around 20% energy savings

Previously, the ventilation system’s controls merely responded to events as they occurred, such as increased visitor numbers or elevated humidity. Now it is now able to make predictive adjustments – that is, before events even take place. Over the last four months, these controls have enabled the swimming pool to reduce its energy consumption by around 20 percent. The next step is to implement this complete solution at additional indoor swimming pools. In fact, it has already been installed in four more pools and the results are currently being validated.

But the solution will not only be available for swimming pools in the future. The plan is to gradually apply the complete solution to the other product lines and to further develop it, for instance, for the pharmaceutical or food and beverage industries. The model would simply need to be adjusted in Matlab Simulink for the customers involved and the requirements on site, and loaded onto the edge device using SIMATIC LiveTwin. Many industry clients could have the same experience as the Saterland pool: They could achieve intelligent, energy efficient and thus resource-saving climate control on the basis of live data.

Of course, the potential for savings is very high at indoor swimming pools because their operation is so energy-intensive. But these principles can be applied in other sectors as well, to help achieve energy savings wherever our ventilation systems are in use.
Christian Seltz, Head of the MSR department, HANSA Klimasysteme

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