Datadrevet styring skal sænke varmeforbruget i bygninger
TEMA: DRIFT
Platformen PreHEAT fra Neogrid Technologies bruger vejrdata, sensorer og selvlærende algoritmer til at justere varmeforsyningen i realtid. Systemet er allerede implementeret i over 1.000 bygninger og viser besparelser på 10–15 procent.
Hos Neogrid Technologies har vi udviklet PreHEAT – en cloudbaseret og modulopbygget platform til styring og overvågning af varmeforbruget i bygninger.
Systemet er designet til både boligblokke, skoler, institutioner og kontorer og trækker på vejrdata, sensorer og selvlærende modeller for at optimere driften.
PreHEAT startede som et værktøj til styring af fremløbstemperaturer, men har udviklet sig til en komplet platform for datadrevet energistyring og overvågning.
Systemet kombinerer dokumenterede energibesparelser på 10–15 procent med højere komfort for brugerne og mere effektiv drift for ejendomsadministratorer.
Med den modulopbyggede arkitektur, den fleksible Predator-gateway og de selvlærende algoritmer er PreHEAT et fremtidssikret alternativ til traditionelle CTS-løsninger.
Vejrdata og solmodel optimerer bygningens varmebehov
Grundpakken i PreHEAT handler om styring af fremløbstemperaturen i vandbårne varmekredse.
Det sker ved hjælp af en datadrevet model, der løbende tilpasser sig bygningens aktuelle behov.
Første skridt er etableringen af en såkaldt lineær greybox-model, der beskriver bygningens time-for-time varmebehov.
Her indgår udetemperatur, solindstråling og vind som input, baseret på vejrdata fra den norske vejrtjeneste yr.no og Neogrids egen solmodel.
Parametrene beregnes automatisk ud fra en uges historiske forbrugsdata fra energimåleren – eventuelt korrigeret for varmtvandsproduktion.
Næste trin er at bestemme den lavest mulige fremløbstemperatur, der kan dække bygningens behov time for time.
Det sker gennem analyse af historiske data for fremløbs- og returtemperatur, leveret varme samt vejrdata.
Dermed opbygges en model, som relaterer varmebehovet direkte til fremløbstemperaturen.
Prædektive sensorer giver optimal drift
Til selve styringen anvender PreHEAT en Model Predictive Controller (MPC).
MPC beregner det optimale forløb for fremløbstemperaturen 24 timer frem, baseret på prognoser for både vejr og varmebehov.
I modsætning til klassisk styring, der primært tager udgangspunkt i den aktuelle udetemperatur, medtager MPC’en også solindfald og vindforhold.
Det betyder eksempelvis, at fremløbstemperaturen kan reduceres markant på solrige dage, mens det øges i blæsevejr.
Algoritmen er selvlærende og tilpasser sig automatisk bygningens dynamik efter blot en uges drift. Modellen forbedres løbende i takt med, at årstidernes variationer registreres.
Anlægsbillede fra Neogrids platform som vi ser øjebliksmålinger fra teknikrummet fra en varme- og varmtvandskreds. I denne installation er der også trådløse målinger på frem- og returtemperaturerne fra alle stigestrenge i bygningen, så de nemt kan overvåges.
Et ofte tilvalgt modul er brugen af temperatursensorer i zoner med stort varmebehov eller særlige komfortkrav.
Sensorerne kan indgå direkte som feedback i styringen eller vægtes efter, hvor repræsentative de er.
De samme sensorer bruges også til at beregne bygningens termiske træghed – altså hvor hurtigt bygningen varmes op eller køles ned ved ændringer i udetemperatur og solindfald.
Denne information gør det muligt at reducere varmetilførslen i god tid, når der forventes betydelig gratis solvarme.
PreHEAT skærer varmeudgifter med op til 15 pct.
PreHEAT har været på markedet i snart ti år og er implementeret i mere end 1.000 bygninger, hvoraf over halvdelen er boligblokke med fjernvarme.
Erfaringerne viser typisk en reduktion af den variable varmeudgift på 10–15 pct.
Tallene er baseret på målinger fra både boligblokke, skoler, institutioner og kontorbygninger.
Et konkret eksempel er en større portefølje af PFA-ejendomme administreret af Capital Investment.
Her er PreHEAT implementeret på tværs af flere boligblokke og erhvervsbygninger, og resultaterne viser en gennemsnitlig reduktion af varmeudgiften på omkring 12 pct uden at gå på kompromis med komforten.
Besparelserne er opnået gennem bedre udnyttelse af solindfald, lavere gennemsnitlige fremløbstemperaturer og hurtigere detektion af driftsafvigelser.
Zonestyring til større bygninger
I de senere år har Neogrid udviklet et modul til zonestyring i større bygninger.
Her styres varmetilførslen pr. zone via trådløse termostater eller individuelle spjæld.
PreHEATs MPC-controller opererer med individuelle komfortprofiler og modeller for hver zone.
Det er en effektiv løsning for skoler, institutioner og kontorer i forhold til traditionelle CTS-installationer, fordi den både kan give energibesparelser og sikre den ønskede komfort i hver zone.
PreHEAT tilbydes med en bred vifte af yderligere moduler, bl.a.:
Varmtvandsstyring med legionella-håndtering og dokumentation
Styring af ventilationsanlæg ud fra målt CO₂, evt. som add-on til eksisterende installationer
Styring af 1-strengs varmeanlæg ud fra returtemperatur og komfort i lejligheder
Styring af solceller og batterier
Styring af el-patroner i varmtvandsbeholdere ud fra overskud af solcellestrøm
Automatisk aktivering af vandstop ved detektion af vandlæk
Cloudbaseret overvågning
I modsætning til traditionelle CTS-installationer er PreHEATs overvågning cloudbaseret og bygger på tidsserier af data til modelbaseret analyse.
Systemet analyserer løbende data fra energimålere, trykfølere samt temperatur- og indeklimasensorer og kan dermed identificere afvigelser, før de udvikler sig til egentlige fejl.
Eksempler på modelbaserede alarmer er registrering af vandspild fra løbende toiletter via analyse af hovedmålerdata, detektion af begyndende dårlig afkøling af fjernvarmen eller registrering af unormalt el-, fjernvarme- og vandforbrug.
Systemet kan også detektere lækager og aktivere fjernvarme- og vandstop.
Denne proaktive tilgang gør, at driftsfolk kan reagere i tide og undgå både energispild og akutte driftsforstyrrelser.
PreHEAT-portalen og gateway
Platformen omfatter en portal, hvor driftsorganisationen kan få fuldt overblik på tværs af alle bygninger.
Her kan man analysere tidsserier for forbrug og temperaturer, modtage og administrere alarmer, udtrække rapporter over bygningsdrift og komfort til ejere og tredjepart og hurtigt lokalisere fejl og driftsoptimere på tværs af ejendomme.
Den egenudviklede Predator-gateway understøtter en bred palette af interfaces, herunder Modbus, BACnet, Wireless M-Bus, 1-wire, NTC/PT-1000 samt analoge og digitale signaler.
Gatewayen fungerer som bindeled mellem bygningsinstallationerne og den cloudbaserede platform og gør integration og skalering enkel.
Det betyder, at PreHEAT kan kobles direkte på stort set alle eksisterende målere, pumper og ventiler uden dyre systemudskiftninger.
Andre temaartikler i serien:
KL’s Taskforce tog kommunernes energieffektivisering til nye højder
Det digitale nervesystem: Sådan sladrer data om bygningerne trivsel
Nye BR-krav skærper reglerne for intelligente installationer
Stærkere samarbejde mellem mennesker og maskiner styrker driften i Viborg Kommune