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Três homens olham para cima enquanto estão no convés de uma piscina interior.

Siemens Industrial Edge na Hansa Klimasysteme

As piscinas interiores são edifícios que consomem muita energia. Os controlos preditivos baseados em IA dos sistemas de ventilação oferecem uma excelente forma de poupar energia. A Emden University of Applied Sciences e a HANSA Klimasysteme colaboraram nestes controlos utilizando dispositivos e aplicações Siemens Industrial Edge.

Cooperação entre a investigação e a indústria

No final de 2017, a HANSA Klimasysteme GmbH associou-se à Universidade Emden de Ciências Aplicadas para um projeto de investigação financiado pela Fundação Federal Ambiental Alemã (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). O objetivo do projeto era alcançar as condições ideais numa piscina interior no que diz respeito à temperatura e humidade, ao mesmo tempo que era o mais eficiente possível em termos energéticos. A equipa do projeto trabalhou com uma piscina interior próxima e 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 interiores devem ficar de olho nos seus custos de energia. Ao mesmo tempo, também têm de se certificar de que os visitantes têm uma experiência agradável. Para isso, as temperaturas têm de ser mantidas bastante quentes. Ao mesmo tempo, a humidade tem de ser bastante baixa para evitar danos ao edifício. Isso não é 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. Os seus principais produtos são sistemas de ventilação e ar condicionado para centros de dados, aplicações industriais e piscinas. O seu portefólio está dividido em várias linhas de produtos que visam várias indústrias e aplicações.

Two men look at ventilation equipment for an indoor pool.

Entrada gratuita para o projeto de investigação

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

O centro de natação recreativa Saterland, localizado a poucos quilómetros da sede da HANSA Klimasysteme, estava no mercado para um novo sistema de ventilação quando o projeto de investigação começou em 2017, e contactaram a empresa. A piscina estava equipada com um novo sistema de ventilação e poderia ser usada como um projeto de investigação. Em troca, a empresa conseguiu instalar sensores adicionais no edifício e no sistema e aceder à piscina a qualquer momento para fins de investigação.

Maior eficiência energética graças à previsão baseada em IA

A cooperação da piscina, HANSA Klimasysteme e o projeto de investigação da Universidade Emden de Ciências Aplicadas, recolheram dados de sensores durante um ano, tais como temperatura, humidade e consumo de energia, bem como condições meteorológicas ou número de visitantes. Paralelamente, um modelo baseado numa rede neural foi alimentado com estes dados. Este modelo baseado em IA determina e otimiza os seus parâmetros de controlo de uma forma de auto-aprendizagem. Reconhece qual a medida mais adequada para atingir as condições pretendidas no salão da piscina com a maior eficiência energética possível.

Dispositivo de borda pequena com excelente conectividade

Logo ficou claro que o sistema de controlo baseado em modelos precisava de uma plataforma para funcionar que pudesse servir como uma interface para o PLC e fornecer acesso aos dados necessários. E assim a HANSA Klimasysteme começou a sua procura por um IPC (PC industrial) adequado — e logo encontrou-o no dispositivo de ponta industrial SIMATIC IPC227E, que faz parte do portefólio da Siemens. Não só satisfazia os padrões de segurança exigidos e os padrões gerais da indústria, mas também oferecia um elevado grau de conectividade, o que significava que era fácil de integrar nos sistemas existentes.

SIMATIC IPC227E Nanobox PC product image
HANSA Klimasysteme veio originalmente até nós com um pedido de um IPC que poderia ser usado para estabelecer uma conexão VPN. Logo percebi que eles estariam a lidar com enormes volumes de dados e aconselhei-os a usar um dispositivo de ponta.
Thorsten Wolf, Vendas, Siemens

Aplicações de borda para controlo climático inteligente

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

O SIMATIC IPC 227E é operado como um dispositivo de ponta no ecosystem aberto Industrial Edge da Siemens. Graças à interface gráfica do utilizador, que inclui um conjunto de funções predefinidas, o aplicativo edge Flow Creator torna mais fácil criar uma solução de processamento de dados e conectividade. Além disso, o aplicação edge LiveTwin também é usado, que estava apenas na fase de desenvolvimento na Siemens no início do projeto, então a HANSA Klimasysteme o executou como piloto. O LiveTwin torna possível integrar modelos de simulação em dispositivos de ponta, por exemplo, para permitir controlos preditivos como os necessários para o projeto de investigação. “Com a aplicação edge, conseguimos traduzir os modelos que criamos no Matlab Simulink para a linguagem do IPC”, diz Christian Seltz.

Cerca de 20% de poupança de energia

Anteriormente, os controlos do sistema de ventilação respondiam apenas a eventos à medida que ocorriam, tais como aumento do número de visitantes ou humidade elevada. Agora é capaz de fazer ajustes preditivos — isto é, antes mesmo de os eventos acontecerem. Nos últimos quatro meses, estes controlos permitiram à piscina reduzir o seu consumo de energia em cerca de 20%. O próximo passo é implementar esta solução completa em piscinas interiores adicionais. Na verdade, já foi instalado em mais quatro pools e os resultados estão a ser 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 alimentar e de bebidas. O modelo teria simplesmente de ser ajustado no Matlab Simulink para os clientes envolvidos e os requisitos no local, e carregado no dispositivo de borda usando SIMATIC LiveTwin. Muitos clientes da indústria poderiam ter a mesma experiência que o pool Saterland: Eles poderiam alcançar um controlo climático inteligente, eficiente em termos energéticos e, assim, com economia de recursos com base em dados em tempo real.

Claro, o potencial de poupança é muito elevado nas piscinas interiores porque o seu funcionamento é muito intensivo em energia. Mas estes princípios também podem ser aplicados noutros sectores, para ajudar a obter poupanças de energia onde quer que os nossos sistemas de ventilação estejam em uso.
Christian Seltz, Chefe do departamento de MSR, HANSA Klimasystems

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