Innendørs svømmebassenger er energikrevende bygninger. Prediktive, AI-baserte kontroller av ventilasjonssystemene gir en utmerket måte å spare energi på. Emden University of Applied Sciences og HANSA Klimasysteme samarbeidet om disse kontrollene ved hjelp av Siemens Industrial Edge-enheter og applikasjoner.
På slutten av 2017 inngikk HANSA Klimasysteme GmbH et samarbeid med Emden University of Applied Sciences for et forskningsprosjekt finansiert av den tyske føderale miljøstiftelsen (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). Prosjektets mål var å oppnå optimale forhold i et innendørs svømmebasseng med hensyn til temperatur og fuktighet samtidig som det var så energieffektivt som mulig. Prosjektteamet jobbet med et innendørs svømmebasseng i nærheten og den nye Siemens-teknologien Industrial Edge.
Operatører av innendørs svømmebassenger bør følge nøye med på energikostnadene. Samtidig må de også sørge for at besøkende får en hyggelig opplevelse. For dette formål må temperaturene holdes ganske varme. Samtidig må luftfuktigheten være ganske lav for å forhindre skade på bygningen. Det er ingen enkel oppgave med tanke på at ved 30° C fordamper vann med en hastighet på rundt 0,4 liter per time per kvadratfot overflateareal.
HANSA Klimasysteme GmbH er et mellomstort selskap basert i Saterland, Tyskland, med over 170 ansatte. Hovedproduktene er ventilasjons- og klimaanlegg for datasentre, industrielle applikasjoner og svømmebassenger. Porteføljen er delt inn i flere produktlinjer som retter seg mot ulike bransjer og applikasjoner.
Saterland fritidsbadesenter, som ligger bare noen kilometer fra HANSA Klimasystemes hovedkvarter, var i markedet for et nytt ventilasjonssystem da forskningsprosjektet startet i 2017, og de tok kontakt med selskapet. Svømmebassenget ble utstyrt med et nytt ventilasjonssystem og kunne brukes som forskningsprosjekt. Til gjengjeld var selskapet i stand til å installere flere sensorer i bygningen og på systemet og få tilgang til bassenget når som helst for forskningsformål.
Samarbeidet mellom svømmebasseng, HANSA Klimasysteme og forskningsprosjektet til Emden University of Applied Sciences, samlet inn data fra sensorer i ett år, for eksempel temperatur, fuktighet og energiforbruk, samt værforhold eller antall besøkende. Parallelt ble en modell basert på et nevralt nettverk matet med disse dataene. Denne AI-baserte modellen bestemmer og optimaliserer kontrollparametrene på en selvlærende måte. Den anerkjenner hvilket tiltak som er best egnet for å oppnå de målrettede forholdene i svømmebassenghallen med høyest mulig energieffektivitet.
Det ble snart klart at det modellbaserte styringssystemet trengte en plattform å kjøre på som kunne tjene som et grensesnitt til PLC og gi tilgang til de nødvendige dataene. Og så begynte HANSA Klimasysteme søket etter en egnet IPC (industriell PC) — og fant den snart i den industrielle kantenheten SIMATIC IPC227E, som er en del av Siemens portefølje. Det oppfylte ikke bare de nødvendige sikkerhetsstandardene og generelle industristandarder, men tilbød også en høy grad av tilkobling, noe som betydde at det var enkelt å integrere i eksisterende systemer.
HANSA Klimasysteme kom opprinnelig til oss med en forespørsel om en IPC som kunne brukes til å etablere en VPN-tilkobling. Jeg skjønte snart at de ville håndtere enorme mengder data og rådet dem til å gå med en kantenhet.
SIMATIC IPC 227E drives som en kantenhet i det åpne økosystemet Industrial Edge fra Siemens. Takket være det grafiske brukergrensesnittet, som inkluderer et sett med forhåndsdefinerte funksjoner, kant-appen Flow Creator gjør det enklere å lage databehandlings- og tilkoblingsløsninger. I tillegg er kantapplikasjon LiveTwin brukes også, som akkurat var i utviklingsstadiet hos Siemens i begynnelsen av prosjektet, så HANSA Klimasysteme kjørte det som en pilot. LiveTwin gjør det mulig å integrere simuleringsmodeller på kantenheter, for eksempel, for å muliggjøre prediktive kontroller som de som trengs for forskningsprosjektet. «Med edge-appen har vi klart å oversette modellene vi har laget i Matlab Simulink til språket i IPC», sier Christian Seltz.
Tidligere reagerte ventilasjonssystemets kontroller bare på hendelser etter hvert som de skjedde, for eksempel økt antall besøkende eller forhøyet luftfuktighet. Nå er det nå i stand til å foreta prediktive justeringer - det vil si før hendelser i det hele tatt finner sted. I løpet av de siste fire månedene har disse kontrollene gjort det mulig for svømmebassenget å redusere energiforbruket med rundt 20 prosent. Det neste trinnet er å implementere denne komplette løsningen på flere innendørs svømmebassenger. Faktisk er den allerede installert i fire bassenger til, og resultatene blir for tiden validert.
Men løsningen vil ikke bare være tilgjengelig for svømmebassenger i fremtiden. Planen er å gradvis anvende den komplette løsningen på de andre produktlinjene og videreutvikle den, for eksempel, for legemiddelindustrien eller næringsmiddelindustrien. Modellen må ganske enkelt justeres i Matlab Simulink for de involverte kundene og kravene på stedet, og lastes inn på kantenheten ved hjelp av SIMATIC LiveTwin. Mange bransjekunder kan ha samme erfaring som Saterland-bassenget: De kunne oppnå intelligent, energieffektiv og dermed ressursbesparende klimakontroll på grunnlag av live data.
Selvfølgelig er potensialet for besparelser veldig høyt ved innendørs svømmebassenger fordi driften er så energikrevende. Men disse prinsippene kan også brukes i andre sektorer, for å bidra til å oppnå energibesparelser uansett hvor ventilasjonssystemene våre er i bruk.
Siemens' nye edge computing-plattform består av Edge-enheter, apper og tilkoblingsmuligheter i en sentralisert administrasjonsinfrastruktur. IPC kjører det modellbaserte kontrollsystemet og Flow Creator-kantapplikasjonen, og sikrer jevn kommunikasjon mellom IPC, PLC og skyen.
.jpg?auto=format%2Ccompress&fit=crop&crop=faces%2Cedges&w=640&h=360&q=60)
