Referencje

Redukcja kosztów ogrzewania i klimatyzacji dzięki sztucznej inteligencji

Specjalizująca się w automatyce firma mrm² opracowała system, który przy pomocy uczenia maszynowego znacznie usprawnia ogrzewanie i chłodzenie budynków biurowych i przemysłowych oraz obniża koszty energii nawet o 20 proc. WAGO dostarcza dwa kluczowe elementy do tego systemu – sterownik PFC200 i komputer Edge.

Wszystko zaczęło się kilka lat temu, kiedy Marc Gruber, współzałożyciel i dyrektor zarządzający firmy mrm², postanowił wybudować dom dla swojej rodziny. Firma Grubera z siedzibą w Bad Ditzenbach-Gosbach w Szwabii zatrudnia około 30 pracowników i specjalizuje się w inteligentnej technologii automatyzacji. Oczywiste było więc, że w sowim własnym, nowym domu nie chciał stosować technologii z czasów przedcyfrowych. „Przyjrzałem się dokładnie wszystkim dostępnym produktom do automatycznego sterowania systemami grzewczymi – i byłem całkowicie rozczarowany. Wszystko, co znalazłem w ofercie, było bardzo proste, żadnych inteligentnych rozwiązań" – wspomina. Pozostała tylko jedna możliwość: „Jeśli na rynku nie ma inteligentnego rozwiązania, trzeba stworzyć je samemu".

Jak powiedział, tak zrobił. Eksperci z firmy mrm² opracowali system, pozwalający na utrzymywanie w pomieszczeniach pożądanej temperatury podczas przebywania w nich ludzi. W tym celu wykorzystano sztuczną inteligencję (AI). Zintegrowane metody uczenia maszynowego pozwalają przewidzieć, kiedy i jak długo będą wykorzystywane poszczególne pomieszczenia. Dzięki tej wiedzy można sterować grzejnikami lub powierzchniami grzewczymi w taki sposób, aby zapewniały komfortową temperaturę przy możliwie najniższym zużyciu energii. Pozwala to uniknąć niepotrzebnego ogrzewania pomieszczeń oraz ciągłej pracy elementów grzewczych. Z kolei w lecie system zapewnia wydajne działanie klimatyzacji w zależności od potrzeb. Dane niezbędne do prognozowania zajętości pomieszczeń są dostarczane przez czujniki ruchu, które i tak są często instalowane, zwłaszcza w biurach, w celu sterowania oświetleniem.

„Optymalne współdziałanie systemów budynkowych“

„Dzięki sztucznej inteligencji nasze rozwiązanie jest w stanie uwzględniać informacje o zmianach w sposobie użytkowania poszczególnych pomieszczeń i bardzo szybko włączać je do procesu sterowania“ – wyjaśnia Gruber. W swoich obliczeniach system uwzględnia również prognozy pogody. Jeśli na przykład w zimowy dzień w jednym z pomieszczeń spodziewane jest nasłonecznienie, to temperatura zasilania ogrzewania jest ustawiana na nieco niższą niż w pochmurne dni.

W podobny sposób ustawiane są również żaluzje, aby zwiększyć efektywność energetyczną budynku. Jest to szczególnie ważne wiosną i jesienią, kiedy pomieszczenia muszą być ogrzewane lub chłodzone w zależności od temperatury zewnętrznej i promieniowania słonecznego. Według Grubera, jest to rozwiązanie unikalne na rynku. „Inne rozwiązania to izolowane aplikacje, które sterują tylko ogrzewaniem lub tylko żaluzjami. My natomiast łączymy to wszystko w jedną całość" – wyjaśnia. Po czym podkreśla: „technologia WAGO pozwala nam integrować heterogeniczne systemy automatyki budynkowej w najlepszy możliwy sposób!“

Inteligentny system sterowania generatorami ciepła

Aby w pełni wykorzystać potencjał AI, program użytkownika posługuje się zintegrowaną inteligencją do sterowania samymi generatorami ciepła. W tym celu system wykorzystuje obliczenia dokonane dla zapotrzebowania na ciepło w poszczególnych pomieszczeniach. W większych budynkach technologia ta jest często złożona i obejmuje systemy kogeneracyjne, kotły gazowe, pompy ciepła i solarne systemy grzewcze. „Problemy z wydajnością występują szczególnie w przypadku systemów hybrydowych. Nie ma w tym nic dziwnego, ponieważ ich sterowanie nie jest prostą sprawą. Nasze rozwiązanie zapewnia, że generatory ciepła pracują z maksymalną wydajnością energetyczną" – zapewnia Gruber.

W sumie system pozwala obniżyć koszty energii o 15-20%, co wykazały testy praktyczne w budynkach referencyjnych. Oszczędność tego rzędu można osiągnać jedynie poprzez kosztowne modyfikacje, takie jak ocieplenie elewacji. Oznacza to, że w wielu przypadkach koszt zakupu zwraca się już w ciągu roku lub dwóch lat. „Obniżamy koszty, eliminując źródło błędów, czyli pomyłki człowieka" – podsumowuje szef mrm². Żaden człowiek nie jest w stanie sterować technologią budynkową z taką precyzją i przewidywalnością, jak jest to możliwe dzięki sztucznej inteligencji.

Maksymalna elastyczność dzięki sterownikowi PFC200

Aby móc sterować budynkiem za pomocą inteligentnej i bezpiecznej komunikacji między różnymi systemami mrm² stawia na WAGO w zakresie kluczowych komponentów. Firma z regionu Jury Szwabskiej ma wieloletnie doświadczenie we współpracy z WAGO. „Używaliśmy produktów WAGO już wtedy, gdy nasza firma liczyła zaledwie trzech lub czterech pracowników. Bez WAGO nigdy nie bylibyśmy w stanie zrealizować wielu projektów" – wspomina Gruber.

W nowo opracowanym rozwiązaniu oprócz komponentów takich jak zasilacze czy wyświetlacze mrm² wykorzystuje również sterownik PFC200 i komputer Edge. „Sterownik PFC200 jest bardzo wydajny, a przy tym oferuje wysoki stopień elastyczności. Różne karty wejść i wyjść pozwalają nam bez problemu korzystać zarówno z komunikacji przewodowej, jak i bezprzewodowej" – wyjaśnia Johannes Siegle, który nadzorował prace nad nowym systemem w firmie mrm². Do instalacji w budynkach referencyjnych firma wykorzystała moduły KNX firmy WAGO, ponieważ w istniejących budynkach były już dostępne odpowiednie systemy sieci obiektowej.

Komputer Edge z obsługą Docker^®

Sterownik PFC200 zbiera dane i przesyła je do bazy danych na lokalnym komputerze Edge. Tam też są zainstalowane modele uczenia maszynowego, który wykorzystują te dane do prognozowania zajętości pomieszczeń. Alternatywnie można również przenieść bazę danych i sztuczną inteligencję do chmury. Wówczas szacunkowe dane są z powrotem przesyłane do urządzenia PFC200. Na podstawie tych informacji, uzupełnionych o prognozy pogody i aktualne dane meteorologiczne, algorytm w sterowniku wyprowadza niezbędne sygnały sterujące. „Mówiąc prościej: komputer Edge dostarcza inteligentne rozwiązanie, a PFC200 organizuje komunikację" – mówi Siegle.

Baza danych i modele uczenia maszynowego działają w kontenerach Dockera na komputerze Edge. „Ważne jest dla nas, aby sprzęt obsługiwał Docker®, ponieważ tylko dzięki niemu możemy używać sztucznej inteligencji w sposób, jaki sobie wymyślimy. Prognozy są również dość pracochłonne dla procesora" – wyjaśnia Siegle. Ekspert chwali również łatwość obsługi: „Jak ogólnie wiadomo, inżynierowie automatycy są bardziej przywiązani do sterowników PLC. Mimo to bardzo szybko udało nam się przyzwyczaić do komputera Edge“.

Najpierw biurowce i budynki przemysłowe, potem budynki mieszkalne

Zespół mrm² nazwał swój nowy system „WICKIE M“, na cześć sprytnego małego wikinga z serialu animowanego, którego bystra głowa zawsze znajduje rozwiązania nawet w najbardziej skomplikowanych sytuacjach. Po intensywnych testach w dwóch budynkach referencyjnych system jest już dostępny w sprzedaży. Na początek firma kieruje swoją ofertę do projektantów i operatorów budynków biurowych i przemysłowych. „W obecnej konfiguracji WICKIE M jest przeznaczony do budynków, w których znajduje się więcej niż dwadzieścia ogrzewanych/klimatyzowanych pomieszczeń" – wyjaśnia dyrektor zarządzający Gruber. W perspektywie średnioterminowej firma mrm² chce dalej rozwijać swój system, tak aby również gospodarstwa domowe mogły obniżyć koszty ogrzewania. Dzięki funkcji „plug and play“ system WICKIE M będzie mógł zapewnić większą efektywność energetyczną w domach jednorodzinnych i budynkach mieszkalnych.

Tekst: Ralph Diermann

Zdjęcia: Ian Siepmann/Tremonia

Film referencyjny

Przegląd produktów

WAGO w praktyce

Więcej informacji

Referencje – technika budynkowa

Od klasycznych projektów renowacyjnych po inteligentne budynki. Odkryj kolejne ciekawe projekty budowlane i dowiedz się, jak dzięki rozwiązaniom WAGO nasi klienci sprawili, że ich budynki są bardziej wydajne, komfortowe i przyszłościowe.

Twoja osoba kontaktowa w WAGO.