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Três homens olham para cima enquanto estão no deque de uma piscina coberta.

Siemens Industrial Edge na Hansa Klimasysteme

As piscinas cobertas são edifícios que consomem muita energia. Os controles preditivos baseados em IA dos sistemas de ventilação oferecem uma excelente maneira de economizar energia. A Universidade de Ciências Aplicadas de Emden e a HANSA Klimasysteme colaboraram nesses controles usando dispositivos e aplicativos Siemens Industrial Edge.

Cooperação entre pesquisa e indústria

No final de 2017, a HANSA Klimasysteme GmbH fez parceria com a Universidade de Ciências Aplicadas de Emden para um projeto de pesquisa financiado pela Fundação Ambiental Federal Alemã (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). O objetivo do projeto era alcançar as condições ideais em uma piscina coberta com relação à temperatura e umidade, além de ser o mais eficiente possível em termos de energia. A equipe do projeto trabalhou com uma piscina coberta próxima e com a nova tecnologia Siemens Industrial Edge.

Interior view of Saterland recreational swim center

Ótimo clima na piscina

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

Os operadores de piscinas cobertas devem ficar atentos aos custos de energia. Ao mesmo tempo, eles também precisam garantir que os visitantes tenham uma experiência agradável. Para isso, as temperaturas devem ser mantidas bem quentes. Ao mesmo tempo, a umidade deve ser bastante baixa para evitar danos ao edifício. Essa não é uma tarefa fácil, considerando que a 30° C, a água evapora a uma taxa de cerca de 0,4 litros por hora por pé quadrado de área de superfície.

Um conjunto completo de aplicações possíveis

A HANSA Klimasysteme GmbH é uma empresa de médio porte com sede em Saterland, Alemanha, com mais de 170 funcionários. Seus principais produtos são sistemas de ventilação e ar condicionado para data centers, aplicações industriais e piscinas. Seu portfólio é dividido em várias linhas de produtos que visam vários setores e aplicações.

Two men look at ventilation equipment for an indoor pool.

Entrada gratuita para o projeto de pesquisa

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

O centro de natação recreativa Saterland, localizado a poucos quilômetros da sede da HANSA Klimasysteme, estava procurando um novo sistema de ventilação quando o projeto de pesquisa começou em 2017, e eles entraram em contato com a empresa. A piscina foi equipada com um novo sistema de ventilação e poderia ser usada como um projeto de pesquisa. Em troca, a empresa conseguiu instalar sensores adicionais no prédio e no sistema e acessar a piscina a qualquer momento para fins de pesquisa.

Maior eficiência energética graças à previsão baseada em IA

A cooperação da piscina, da HANSA Klimasysteme e do projeto de pesquisa da Universidade de Ciências Aplicadas de Emden coletou dados de sensores por um ano, como temperatura, umidade e consumo de energia, bem como condições climáticas ou número de visitantes. Paralelamente, um modelo baseado em uma rede neural foi alimentado com esses dados. Esse modelo baseado em IA determina e otimiza seus parâmetros de controle de forma autodidática. Ele reconhece qual medida é mais adequada para atingir as condições desejadas no salão da piscina com a maior eficiência energética possível.

Dispositivo de ponta pequeno com ótima conectividade

Logo ficou claro que o sistema de controle baseado em modelo precisava de uma plataforma na qual funcionar que pudesse servir como uma interface para o PLC e fornecer acesso aos dados necessários. E então a HANSA Klimasysteme começou sua busca por um IPC (PC industrial) adequado — e logo o encontrou no dispositivo industrial de ponta SIMATIC IPC227E, que faz parte do portfólio da Siemens. Ele não apenas atendia aos padrões de segurança exigidos e aos padrões gerais do setor, mas também oferecia um alto grau de conectividade, o que significava que era fácil de integrar aos sistemas existentes.

SIMATIC IPC227E Nanobox PC product image
A HANSA Klimasysteme veio originalmente até nós com uma solicitação de um IPC que pudesse ser usado para estabelecer uma conexão VPN. Logo percebi que eles lidariam com grandes volumes de dados e os aconselhei a usar um dispositivo de ponta.
Thorsten Wolf, Vendas, Siemens

Aplicativos Edge para controle inteligente do clima

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

O SIMATIC IPC 227E é operado como um dispositivo de ponta no ecossistema aberto Industrial Edge da Siemens. Graças à interface gráfica do usuário, que inclui um conjunto de funções predefinidas, o aplicativo de borda Flow Creator facilita a criação de soluções de processamento e conectividade de dados. Além disso, o aplicação de ponta | LiveTwin também é usado, que estava apenas em fase de desenvolvimento na Siemens no início do projeto, então a HANSA Klimasysteme o executou como piloto. O LiveTwin possibilita a integração de modelos de simulação em dispositivos de ponta, por exemplo, para permitir controles preditivos como os necessários para o projeto de pesquisa. “Com o aplicativo edge, conseguimos traduzir os modelos que criamos no Matlab Simulink para o idioma do IPC”, diz Christian Seltz.

Cerca de 20% de economia de energia

Anteriormente, os controles do sistema de ventilação simplesmente respondiam aos eventos à medida que eles ocorriam, como aumento do número de visitantes ou umidade elevada. Agora, ele é capaz de fazer ajustes preditivos, ou seja, antes mesmo que os eventos ocorram. Nos últimos quatro meses, esses controles permitiram que a piscina reduzisse seu consumo de energia em cerca de 20%. A próxima etapa é implementar essa solução completa em piscinas internas adicionais. Na verdade, ele já foi instalado em mais quatro piscinas e os resultados estão sendo validados.

Mas a solução não estará disponível apenas para piscinas no futuro. O plano é aplicar gradualmente a solução completa às outras linhas de produtos e desenvolvê-la ainda mais, por exemplo, para as indústrias farmacêutica ou de alimentos e bebidas. O modelo simplesmente precisaria ser ajustado no Matlab Simulink para os clientes envolvidos e os requisitos no local, e carregado no dispositivo de ponta usando o SIMATIC LiveTwin. Muitos clientes do setor poderiam ter a mesma experiência do pool Saterland: eles poderiam obter um controle climático inteligente, eficiente em termos de energia e, portanto, com economia de recursos com base em dados ao vivo.

Obviamente, o potencial de economia é muito alto em piscinas cobertas porque sua operação consome muita energia. Mas esses princípios também podem ser aplicados em outros setores, para ajudar a obter economia de energia onde quer que nossos sistemas de ventilação estejam em uso.
Christian Seltz, Chefe do departamento de MSR, Sistemas de climatização HANSA

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