Inomhuspooler är energiintensiva byggnader. Prediktiva, AI-baserade kontroller av ventilationssystemen erbjuder ett utmärkt sätt att spara energi. Emden University of Applied Sciences och HANSA Klimasysteme samarbetade om dessa kontroller med hjälp av Siemens Industrial Edge enheter och applikationer.
I slutet av 2017 samarbetade HANSA Klimasysteme GmbH med Emden University of Applied Sciences för ett forskningsprojekt finansierat av den tyska federala miljöstiftelsen (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). Projektets mål var att uppnå optimala förhållanden i en inomhuspool med avseende på temperatur och luftfuktighet samtidigt som det var så energieffektivt som möjligt. Projektgruppen arbetade med en närliggande inomhuspool och den nya Siemens-tekniken Industrial Edge.
Operatörer av inomhuspooler bör hålla ett öga på sina energikostnader. Samtidigt måste de också se till att besökarna får en trevlig upplevelse. För detta ändamål måste temperaturerna hållas ganska varma. Samtidigt måste luftfuktigheten vara ganska låg för att förhindra skador på byggnaden. Det är ingen lätt uppgift med tanke på att vatten vid 30° C avdunstar med en hastighet av cirka 0,4 liter per timme per kvadratfot yta.
HANSA Klimasysteme GmbH är ett medelstort företag baserat i Saterland, Tyskland, med över 170 anställda. Dess huvudsakliga produkter är ventilations- och luftkonditioneringssystem för datacenter, industriella applikationer och simbassänger. Dess portfölj är uppdelad i flera produktlinjer som riktar sig till olika branscher och applikationer.
Saterlands fritidsbad, som ligger bara några kilometer från HANSA Klimasystemes huvudkontor, var på marknaden för ett nytt ventilationssystem när forskningsprojektet startade 2017, och de kontaktade företaget. Poolen var utrustad med ett nytt ventilationssystem och kunde användas som ett forskningsprojekt. I gengäld kunde företaget installera ytterligare sensorer i byggnaden och på systemet och komma åt poolen när som helst för forskningsändamål.
Samarbetet mellan simbassängen, HANSA Klimasysteme och forskningsprojektet vid Emden University of Applied Sciences, samlade in data från sensorer under ett år, såsom temperatur, luftfuktighet och energiförbrukning, samt väderförhållanden eller antal besökare. Parallellt matades en modell baserad på ett neuralt nätverk med dessa data. Denna AI-baserade modell bestämmer och optimerar sina styrparametrar på ett självlärande sätt. Den känner igen vilken åtgärd som är bäst lämpad för att uppnå de riktade förhållandena i poolhallen med högsta möjliga energieffektivitet.
Det blev snart uppenbart att det modellbaserade styrsystemet behövde en plattform att köra på som kunde fungera som ett gränssnitt till PLC och ge tillgång till nödvändiga data. Och så började HANSA Klimasysteme sin sökning efter en lämplig IPC (industriell PC) - och hittade den snart i den industriella edge-enheten SIMATIC IPC227E, som ingår i Siemens portfölj. Det uppfyllde inte bara de nödvändiga säkerhetsstandarderna och allmänna branschstandarder utan erbjöd också en hög grad av anslutning, vilket innebar att det var lätt att integrera i befintliga system.
HANSA Klimasysteme kom ursprungligen till oss med en begäran om en IPC som kunde användas för att upprätta en VPN-anslutning. Jag insåg snart att de skulle hantera enorma mängder data och rådde dem att gå med en edge-enhet.
SIMATIC IPC 227E drivs som en kantenhet i det öppna ekosystemet Industrial Edge från Siemens. Tack vare det grafiska användargränssnittet, som innehåller en uppsättning fördefinierade funktioner, gör kantappen Flow Creator det enklare att skapa databehandling och anslutningslösning. Dessutom kantapplikationen LiveTwinanvänds också, vilket bara var i utvecklingsstadiet på Siemens i början av projektet, så HANSA Klimasysteme körde det som en pilot. LiveTwin gör det möjligt att integrera simuleringsmodeller på exempelvis edge-enheter för att möjliggöra prediktiva kontroller som de som behövs för forskningsprojektet. ”Med edge-appen har vi kunnat översätta de modeller vi har skapat i Matlab Simulink till IPC:s språk”, säger Christian Seltz.
Tidigare reagerade ventilationssystemets kontroller bara på händelser när de inträffade, till exempel ökat antal besökare eller förhöjd luftfuktighet. Nu kan den nu göra förutsägbara justeringar - det vill säga innan händelser ens äger rum. Under de senaste fyra månaderna har dessa kontroller gjort det möjligt för poolen att minska sin energiförbrukning med cirka 20 procent. Nästa steg är att implementera denna kompletta lösning vid ytterligare inomhuspooler. Faktum är att det redan har installerats i ytterligare fyra pooler och resultaten valideras för närvarande.
Men lösningen kommer inte bara att finnas tillgänglig för simbassänger i framtiden. Planen är att successivt tillämpa helhetslösningen på övriga produktlinjer och vidareutveckla den till exempel läkemedels- eller livsmedelsindustrin. Modellen skulle helt enkelt behöva justeras i Matlab Simulink för de berörda kunderna och kraven på plats, och laddas på kantenheten med hjälp av SIMATIC LiveTwin. Många branschkunder skulle kunna ha samma erfarenhet som Saterland-poolen: De skulle kunna uppnå intelligent, energieffektiv och därmed resursbesparande klimatkontroll på grundval av realtidsdata.
Naturligtvis är besparingspotentialen mycket hög vid inomhuspooler eftersom deras drift är så energikrävande. Men dessa principer kan också tillämpas inom andra sektorer för att hjälpa till att uppnå energibesparingar överallt där våra ventilationssystem används.
Siemens nya edge computing-plattform består av Edge-enheter, appar och anslutningar i en centraliserad hanteringsinfrastruktur. IPC kör det modellbaserade styrsystemet och Edge applikationen Flow Creator, vilket säkerställer smidig kommunikation mellan IPC, PLC och molnet.
.jpg?auto=format%2Ccompress&fit=crop&crop=faces%2Cedges&w=640&h=360&q=60)
