Upravljanje i nadzor toplotnih podstanica i poslovno-stambenih jedinica u sistemima daljinskog grejanja
Zgrade su sve prisutniji oblik prostornog uređenja i planiranja u savremenim urbanim sredinama. Bez obzira na moguću različitu namenu (proizvodni, administrativno-poslovni, sportski, kulturno-prosvetni, zdravstveni ili stambeni objekti), povezuje ih nekoliko bitnih zajedničkih osobina: okupljanje velikog broja ljudi, izrazita koncentracija različitih funkcija na relativno malom prostoru, kao i potrošnja značajnih količina električne i toplotne energije.
Sistemi nadzora i upravljanja energijom, sistemi klimatizacije, sistemi bezbednosti, sistemi zaštite od požara, pa čak i sistemi zaštite od posledica zemljotresa ili naleta vetra, su danas realizovani u svetu kao integralni deo pojedinih zgrada i integrisani su na nivou harmonizacije svih funkcionalnih aspekata izvršavajući globalnu strategiju funkcionisanja „inteligentne zgrade“.
Predmet ovog projekta jeste nadzor i upravljanje toplotnih podstanica i stambeno-poslovnih jedinica u sistemu daljinskog grejanja. Cilj je da se sistematizuje novi pristup reinženjeringa toplotnih podstanica u cilju efikasnog gazdovanja energijom. Istovremeno kroz nadzor i inteligentne sisteme upravljanja poslovno stambenim jedinicama iste zgrade želi se obezbediti i specificirani mikroklimatski konfor.
Suština tehničkog rešenja
Tehničko rešenje zasnovano je na KNX/EIB standardu i podrazumeva implementaciju sistema regulisanja i merenja potrošnje toplotne energije. Regulator temperature na osnovu zadate i merene temperature u prostoriji generiše upravljački signal koji se prosleđuje regulišućim ventilima u podstanici koji regulišu protok kroz grejne krugove a time i potrošnju toplotne energije. Pomoću kalorimetara mere se: potrošnja toplotne energije, temperatura na razvodu i povratu i protok vode. Svi uređaji povezani su niskonaponskim kablom preko kojeg razmenjuju informacije između sebe , a uz pomoć posebnog uređaja i sa lokalnom računarskom mrežom. Na ovaj način svi podaci o merenim veličinama i stanju sistema dostupni su na lokalnoj mreži.
Pomoću specijalnog računara, FacilityServer-a , realizuju se složenije funkcije upravljanja, grafički prikaz stanja sistema i pristup preko lokalne mreže i interneta.
Neke od karakteristika ovog rešenja su:
- optimalana potrošnja uz veći komfor
- jednostavno zadavanje režima grejanja i željenih temperatura
- intuitivna grafička vizuelizacija
- akvizicija podataka za analizu
- nadzor, kontrola i održavanje preko lokalne mreže ili interneta
- implementacija na postojeće sisteme grejanja
- integracija sa drugim sistemima grejanja i hlađenja, rasvetom i roletnama
Opis tehničkog rešenja
Tehničko rešenje centralnog regulisanja i nadzora sistema grejanja u potpunosti je realizovano u glavnom amfiteatru mašinskog fakulteta u Kragujevcu. Na data je funkcionalna šema sistema.
Amfiteatar je veličine 2066 m3, ima 250 stolica, ravan krov, i zastaklje bočne površine sa jednoslojnim staklom debljine 3mm i na južnoj i na severnoj strani. Uz južni i severni zid amfiteatra su grejna tela kroz koja se protok fluida nezavisno kontroliše sa dva nezavisno upravljana trokraka ventila V1 i V2. U slučaju upravljanja sa zatvorenom povratnom spregom, povratna sprega se zatvara prema željenoj/zadatoj temperaturi u amfiteatru. Meri se 6 unutrašnjih temperatura: 3 senzora su na dnu amfiteatra, 2 na vrhu i 1 u sredini, pri čemu je 5 postavljeno na visini od 1m , a 1 na visini od 1.70m (2 senzora su jedan iznad drugog u dnu amfiteatra desno/južno). Regulisanje se ostvaruje na osnovu temperature T3 za desnu odnosno T1 za levu granu. Vrsta algoritma upravljanja je PI.
Sistem može biti u upravljanom režimu kada se utiče na pozicije ventila V1 i V2 , i u neupravljanom režimu kada su ventili maksimalno otvoreni (100%). U oba slučaja prate se sve merene veličine.
Režimi grejanja
Postoje četiri režima grejanja: COMFORT, STANDBY, NIGHT, ANTIFROST. Promena režima vrši se promenom željenih vrednosti temperature na regulatorima temperature. Režimi se zadaju ručno preko vizuelizacije na računaru, preko ekrana osetljivog na dodir postavljenog u dnu amfiteatra ili automatski pomoću unapred isprogramiranog vremenskog tajmera u Facility Server-y.
Željene temperature za odgovarajući režim:
- COMFORT 21°C
- STANDBY 19°C
- NIGHT 17°C
- ANTIFROST 7°C
Dok je sistem upravljan režimi grejanja menjaju se tokom dana uz pomoć podešenog vremenskog tajmera u FacilityServer-u .
- u 06:00 sistem se postavlja u režim COMFORT
- u 15:00 sistem se postavlja u režim STANDBY
- u 20:00 sistem se postavlja u režim NIGHT
- u 23:59 sistem se postavlja u režim ANTIFROST
FacilityServer je računar koji je putem lokalne mreže povezan na IP->EIB interfejs preko kojeg razmenjuje podatke sa uređajima na KNX/EIB basu (Instabus). Ovaj računar omogućuje vizuelizaciji putem lokalne mreže i interneta i izvršava složenije funkcije.
Ispitivanje
Ovim projektom predviđeno je ispitivanje u više faza tokom trajanja grejne sezone:
- U jednoj fazi mere se vrednosti unutrašnje i spoljašnje temperature vazduha, temperature vode u povratnom i razvodnom vodu i potrošnja energije bez regulisanja temperature u amfiteatru.
- U drugoj fazi mere se vrednosti upravljanja za levi i desni grejni krug i sve ostale vrednosti kao u prvoj fazi ali sa regulisanjem temperature . Parametri regulatora zadaju se na osnovu preporučenih vrednosti za ovaj tip grejanja.
Faze ispitivanja smenjuju se naizmenično.
Znači, nad istim energetskim konzumom (amfiteatar sa 250 mesta) su dati dijagrami procesnih veličina kada je sistem u funkciji i kada nije. Uštede na dnevnom nivou kada se prate parametri radnih dana su oko 30%, a kada je reč o neradnim danima uštede su veće od 70%.
Na osnovu rezultata ispitiavanja i analize svih merenih veličina korigovani su parametri regulatora čime je postignut optimalan rad i po kriterijumu ugodnosti i po kriterijumu uštede.
Pripremio: Smart Home d.o.o.