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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 com uso intensivo de 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 Alemã para o Ambiente (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). O objetivo do projeto era alcançar as condições ideais numa piscina interior em relação à temperatura e humidade, ao mesmo tempo que fosse o mais eficiente possível em termos energéticos. A equipa do projeto trabalhou com uma piscina interior nas proximidades 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 estar atentos aos seus custos de energia. Ao mesmo tempo, têm também de garantir que os visitantes tenham uma experiência agradável. Para tal, as temperaturas têm de ser mantidas bastante quentes. Ao mesmo tempo, a humidade tem de ser bastante baixa para evitar danos ao edifício. 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 metro quadrado de superfície.

Todo um conjunto de aplicações possíveis

A HANSA Klimasysteme GmbH é uma empresa de médio porte sediada 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 diversas 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 utilizada como 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 forma autoaprendizagem. 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 se tornou evidente que o sistema de controlo baseado em modelos precisava de uma plataforma para funcionar que pudesse servir de interface para o PLC e fornecer acesso aos dados necessários. E assim a HANSA Klimasysteme começou a sua busca por um IPC (PC industrial) adequado — e logo o encontrou no dispositivo de ponta industrial SIMATIC IPC227E, que faz parte do portefólio da Siemens. Não só satisfazia as normas de segurança exigidas e as normas 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
A 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.
Lobo de Thorsten, 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 borda no ecossistema aberto Industrial Edge da Siemens. Graças à interface gráfica do utilizador, que inclui um conjunto de funções predefinidas, o app edge Flow Creator facilita a criação de soluções de processamento de dados e conectividade. Além disso, o aplicação de borda 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 permite integrar modelos de simulação em dispositivos de ponta, por exemplo, para permitir controlos preditivos como os necessários para o projeto de investigação. “Com a app edge conseguimos traduzir os modelos que criamos no Matlab Simulink para a linguagem do IPC”, diz Christian Seltz.

Poupança energética de cerca de 20%

Anteriormente, os controlos do sistema de ventilação apenas respondiam 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 cobertas adicionais. Aliás, já foi instalado em mais quatro pools e os resultados estão neste momento 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 precisaria simplesmente 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: poderiam alcançar um controlo climático inteligente, energeticamente eficiente e, portanto, economizador de recursos com base em dados em tempo real.

Claro que 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 a ser utilizados.
Christian Seltz, Chefe do departamento de MSR, HANSA Klimasystems

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