Naše sídlo nedávno prošlo kompletní renovací a tak se stalo objektem se všemi požadavky na provoz moderní kancelářské budovy. Proto by se mohlo zdát, že testovat energetický management v moderně vybavených kancelářích – a když navíc uvážíme, že jako společnost dbáme na ekologický a ekonomický provoz našich objektů – nemá moc smysl. Ale právě proto se nám tato myšlenka líbila a rozhodli jsme se provést tento zátěžový test v naší síti IoT.  

 

 

 

Nabízely se dvě možnosti. První z nich byla nakoupit a naistalovat senzory svépomocí a z nich pak sami sbírat IoT data přes náš vlastní CRA IoT Cloud a poskytovat je našemu energetikovi, který by je zanalyzoval a na základě této analýzy by provedl příslušná opatření. Druhou možností, která více odpovídala zadání – tj. využití komplexního řešení IoT od CRA, bylo oslovení subjektu z našeho partnerského ekosystému. Požádali jsme proto společnost Energocentrum Plus, která se energetickým managementem (ale i automatizací) dlouhodobě zabývá a tato energetická řešení poskytuje právě pro kancelářské budovy a průmyslové objekty. Přidanou hodnotou tohoto pilotního projektu byla i možnost otestovat si našeho partnera a jeho služby a získat reference pro řešení, která nabízíme našim zákazníkům (podrobněji v subkapitole Průběh projektu – cíle projektu).

Projekt se zaměřil na následující klíčové oblasti:

• spotřebu energií a jejich případnou optimalizaci v propojení se sledováním venkovních klimatických podmínek a jejich předpovědí,
• vnitřní prostředí budov v kancelářských prostorách včetně sledování koncentrací CO2 a optimalizaci nastavení vzduchotechniky,
• celkové úspory získané optimalizací chodu budovy a současné zlepšení pracovního prostředí,
• celkový přehled o chodu energetické soustavy, detekce neočekávaných skokových změn vedoucí k bezprostřední identifikaci závad.

            Denní spotřeba plynu v závislosti na venkovní teplotě – modrá = pracovní doba, červená = mimo pracovní dobu

Průběh projektu

Před vlastním zahájením projektu bylo realizováno několik konzultací s energetikem objektu a také s pracovníky zodpovědnými za chod budovy. Diskuse byly zaměřeny na očekávaný rozsah projektu a očekávané přínosy na jedné straně a nezbytně vynaložené náklady na straně druhé. Nutno podotknout, že bez aktivní spolupráce s odbornými útvary, které budovy spravují, není snadné projekty energetického managementu uvést do života. Mnohdy je odpor odpovědných pracovníků hlavní příčinou potíží při zavádění inovací, nejen v oblasti energií. Všem, kteří jsou otevřeni novinkám a hledají nové cesty, jako naši kolegové, patří upřímný dík.

Taktéž byl proveden průzkum, jaké hodnoty a parametry jsme schopni získávat z existujících systémů měření a regulace (topení, klimatizace, vzduchotechnika), jaké informace lze získat od poskytovatelů energií a o jaké informace jsme schopni naměřené hodnoty obohatit prostřednictvím sensorů IoT.

Už to, že jsme si potvrdili s experty z oblasti energetického managementu fakt, že budova je koncipována dobře a role energetika je v CRA zastávána velmi efektivně, bylo skvělé. Co tedy může takový projekt přinést? Proč ho realizovat?

Projekt měl následující cíle:

• pochopení problematiky energetického managementu,
• prověření energetické efektivnosti v CRA, porovnání s jinými subjekty,
• identifikace některých dílčích problémů ve využívání topného a chladicího systému a jejich případná eliminace,
• vytvoření modelového příkladu a názorné ukázky pro obchodní složky CRA,
• vytvoření referenčního projektu, vůči kterému bude možné v budoucnu porovnávat komerční projekty energetické účinnosti.

Průběh účiníku

Rozsah projektu

Projekt se zaměřil na několik oblastí:

• měření spotřeby vody včetně sledování změn z důvodu sezónnosti a možné detekce úniků a případné možnosti optimalizace,
• měření spotřeby plynu včetně sledování změn z důvodu sezónnosti a případné možnosti optimalizace,
• měření spotřeby elektrické energie s identifikací dominantních spotřebičů s potenciálem k optimalizaci spotřeby – zejména ke snížení nasmlouvaného 15minutového maxima (rezervovaná kapacita) a k nastavení systému tak, aby se sjednávání rezervovaných kapacit maximálně ekonomicky zefektivnilo, a minimalizovaly se roční náklady na jejich nákup,
• sledování kvality vnitřního prostředí a tím i pracovních podmínek,
• detekce poruchových stavů a předcházení škod či nadměrných spotřeb způsobených závadami na energetických či distribučních soustavách,
• detekce zbytečně zapnutých spotřebičů např. v nočních hodinách na základě srovnání aktuální spotřeby se spotřebami průměrnými ve srovnatelných provozních podmínkách.

Každá z výše uvedených oblastí skrývá zajímavá témata. Každý vlastník objektu nebo areálu věnuje velké úsilí tomu, aby jeho nemovitost splňovala současné požadavky na technickou úroveň, uživatelský komfort a přizpůsobila se životnímu stylu. Vezměme v úvahu třeba téma vytápění v době, kdy v kancelářích nikdo není, např. o víkendech, svátcích apod. V dnešní době se však i o víkendech a svátcích mohou vyskytovat v budově pracovníci, v kancelářích jsou umístěné květiny, v budově se skladuje různě citlivé zboží apod. Nakonec řada vlastníků budov dospěje k závěru, že není období, kdy mohou jednoznačně vytápění či chlazení omezit. Možnosti řízení dle časových úseků přestává stačit. Anebo je cesta, jak vědět, kdy v budově opravdu nikdo není a řídit se realitou vnitřního prostředí a pohybem osob?

 

 

Popis řešení

Nosným prvkem celého systému je aplikace Mervis a expertní znalost problematiky nabytá dlouholetou prací v oboru na straně partnerské společnosti Energocentrum Plus.

Do systému Mervis je možné získávat data z existujících měřičů na odběrných místech (fakturační elektroměr, plynoměr, vodoměr) od jejich distributorů – integrace těchto hodnot do systému Mervis byla jedním z nejzásadnějších úkolů projektu.

 

 

Energetické soustavy byly osazeny IoT sensory na podružné měření spotřeby vody a elektrické energie na jednotlivé provozní sekce.

Kromě toho bylo využito již existujícího měření spotřeby ze zálohovaných napájecích zdrojů určených pro napájení telekomunikačních technologií, které jsou v objektu umístěny.

 

 

Část investice byla věnována na získání aktuálních hodnot nastavení a parametrů ze systémů topení, klimatizace a vzduchotechniky. Díky tomu lze nyní optimalizovat nastavení systému na základě specifických požadavků se zohledněním provozního režimu uvnitř budovy (jiné nastavení v pracovní a mimopracovní době, o víkendech a svátcích, jiné nastavení v prostorách openspace a kancelářských prostorách, zcela odlišné nastavení v technologických nebo skladovacích prostorách).

Pro získávání vnějších klimatických dat byla osazena v areálu CRA meteostanice.

 

 

 

 

V openspace prostorách a zasedacích místnostech byly rozmístěny sensory teploty, vlhkosti a v některých prostorách také čidla koncentrace CO₂.

Veškerá data jsou v aplikaci Mervis vizualizována a je možné je mezi sebou vzájemně porovnávat. Je rovněž možné nastavit varování při překročení přednastavených limitů, případně systém dále rozšiřovat o automatizované ovládání – např. zvýšení výkonu vzduchotechniky při zvýšené koncentraci CO₂, případně automatické otevírání oken za účelem větrání (při současném monitoringu kvality vzduchu ve vnějším prostředí – zabránění větrání při smogových situacích).

 

 

Energetický report aneb data nejsou všechno

   

                               Na jarní spotřebě plynu se promítly nízké venkovní teploty – v průměru o 6 stupňů nižší než v loňském roce.

 

Nedílnou součástí projektu je energetický report zpracovávaný na měsíční bázi. Souhrnně popisuje stav celkové soustavy a spotřeb energií za uplynulý měsíc, porovnává hodnoty s předcházejícími obdobími, stanovuje predikci na další období, upozorňuje na neobvyklé stavy a navrhuje optimalizace. Je koncipován tak aby poskytoval informace napříč organizační strukturou, a to jak souhrnné informace pro vyšší vedení, tak pro pracovníky na úrovni energetika a správy provozu objektu.

Tohle je velmi důležitý aspekt, když chcete nasazovat jakékoli IoT nebo jiné řešení pro práci s daty (a také velmi častá otázka mnoha zájemců o IoT řešení). Získat data je totiž jedna věc. Ale umět je vyhodnocovat, a hlavně věnovat tomu čas (!) už je úloha jiná a celkem nákladná. Dokáže-li však systém udělat většinu práce za vás, a nakonec expert poskytnout případné korekce a dosadit zkušenost, nemusíte to řešit na úrovni firemních zdrojů.

 

Ďábel je skrytý v detailu

Od monitorování a analýz energetických nákladů je již jen krůček k doplnění aktivní regulace nebo měření dílčích spotřeb podle aktuální potřeby. CRA IoT Cloud je koncipován tak, aby umožnil zapojit do jednoho řešení více typů technologií a zpřístupnil všechna data jednotným rozhraním aplikačním vrstvám. Příkladem může být využití autonomní lokální inteligence sítí typu mesh, například české technologie IQRF® s využitím inteligentních spínacích a měřících napájecích kabelů, opět české provenience, NETIO PowerCable.

Jedna řídící brána IQRF® sítě obslouží až 239 podřízených zařízení. Je tedy jednoduché rozmístit i vyšší počty měřících PowerCable prvků a pravidelně sbírat data o detailu spotřeby mnoha konkrétních zařízení. Navíc je možné spínat a rozpínat výstupy PowerCable na pokyn z řídící aplikace. IQRF® brána může pracovat i v režimu nízké spotřeby, s bateriovým napájením, a její spojení do cloudu a aplikačních vrstev může být realizováno s pomocí nízkoenergetické LoRaWAN sítě CRA.

Síťová neutralita a možnosti interoperability dávají široký prostor pro efektivní kombinace různých technologií dle aktuálních potřeb konkrétního projektu. I možnost dynamického rozmísťování měřících a regulačních prvků podle aktuální potřeby přispívá ke snadné adopci nových přístupů k řešení tak tradičních úloh jako je energetický management nebo prostý monitoring nákladů na spotřeby energií, prakticky ve všech oborech podnikání či v sektoru veřejných institucí.

 

 Shrnutí výsledků projektu energetického managementu

Agregace veškerých naměřených dat do systému Mervis potvrdila předpokládané úspory, kterých je možno dosáhnout lepší regulací vzduchotechniky na základě provedené analýzy. Zamýšleli jste se někdy nad tím, kolik lze ušetřit, pokud snížíte nebo zvýšíte teplotu jen o jeden stupeň? Zhodnotit kdy a kde je to možné, stojí přeci za to. Díky tomu, že máte informace pohromadě, to vidíte jasně.

Doplnit si informace pro efektivní energetické řízení je přitom snadné. Díky IoT není třeba dělat stavební zásahy a tzv. „tahat kabely“. Snadno doplníte pohybové senzory, senzory CO₂, podružné měření, měření konkrétních spotřebičů, ale i třeba intenzitu osvětlení kamkoliv. Celý systém můžete snadno přizpůsobovat tomu, jak se budova reálně v reálném čase užívá. Žádná stavba totiž nedokáže předvídat a uzpůsobit se na všechny budoucí situace. Kolikrát jste změnili počet uživatelů openspace, zasedacích místností, nebo změnili sklad na kancelář? Kolikrát jste při velkém projektu byli v práci i tehdy, kdy v kancelářích běžně nikdo není? Tomu všemu lze plynule přizpůsobovat provoz budovy bez větších zásahů. Žádná budova, resp. její užití, není neměnné. Nyní jsme na to připraveni.

 

A to není všechno. Dodatečná data poskytují zase o kousek úplnější vstupy a celý systém je i díky IoT velmi flexibilní a dokáže se přizpůsobovat životu a pracovnímu tempu. Kromě toho jsou tu také úspory v podobě nákladů, které nebudete muset nikdy utratit. Ano, mluvíme o poruchách, haváriích a škodách v jejich důsledcích. Systémy totiž můžete doplnit nejen o sběr dat, ale také o aktuátory. Vodostopy, vypnutí zásuvky na dálku a další nástroje jsou díky obousměrné komunikaci snadnou skutečností.

Tedy ačkoli jsme nasadili řešení energetického managementu na velmi moderní budově ve společnosti, která má velmi kvalitního energetika a řízení, našli jsme jednoznačně úspory a získali další nástroje na zabránění škodám. Celý systém jsme tak pořídili s minimálními náklady.

Pro budovy méně energeticky efektivní víme, že úspory mohou dosahovat řádu 20–40 %. Pokud navíc oslovíte partnery, kteří jsou v oboru opravdu experty, dokážete záhy po nasazení získat údaje, které vám řeknou, jaké úspory je možné dosáhnout. S takovými penězi pak můžete počítat a investovat je do svého businessu místo do energií.

Není chybou, jak se mnohdy odpovědní pracovníci či management domnívají, nedosahovat optimální energetické efektivity na objektech, kde chybí potřebná měření a analytické nástroje. Chybou by bylo se nepokusit, při bohatých možnostech moderních technologií, zavést do běžného provozu měření a vyhodnocování energetických nákladů a kvality prostředí. Jedině nad změřenými údaji lze spolehlivě vyhodnotit efektivitu či kvalitu a řídit potřebná optimalizační opatření, samozřejmě s průběžným vyhodnocováním jejich efektů.

Článek můžete nalézt v původní podobě na portálu automatizace.hw.cz