Testiranje centraliziranog prediktivnog upravljanja sustavom grijanja zgrade s odzivom potrošnje

Verifikacija centraliziranog prediktivnog upravljanja sustavom grijanja zgrade s odzivom potrošnje odnosi se na provjeru učinkovitosti sustava centraliziranog prediktivnog upravljanja grijanjem zgrade u pogledu njegove sposobnosti da utječe na potrošnju energije u zgradi. Ovaj sustav bi se temeljio na predviđanjima potrošnje energije u zgradi u budućnosti i na temelju tih predviđanja sustav grijanja bi se podešavao kako bi se postigla optimalna razina topline u zgradi. Verifikacija bi se mogla provesti tako da se usporede stvarne vrijednosti potrošnje energije u zgradi s onima koje bi se očekivale s obzirom na podešavanja sustava grijanja.

Postoje različite metode za testiranje sustava centraliziranog prediktivnog upravljanja grijanjem zgrade s odzivom potrošnje. Jedna od metoda bi bila da se sustav pokrene u stvarnim uvjetima i da se njegova učinkovitost procjeni na temelju stvarnih podataka o potrošnji energije u zgradi. Također bi se mogli koristiti i simulirani scenariji kako bi se testirala učinkovitost sustava u različitim situacijama. Druga mogućnost bi bila da se sustav testira u laboratorijskim uvjetima, gdje bi se koristili simulacijski modeli zgrade i grijanja kako bi se provjerila njegova učinkovitost. U svakom slučaju, cilj testiranja bi bio procjeniti sposobnost sustava da utječe na potrošnju energije u zgradi i da postigne željenu razinu topline.

U proteklom periodu izvršena su testiranja razvijenog sustava za centralizirano prediktivno upravljanje sustavom grijanja zgrade s odzivom potrošnje. Testiranja su provedena izvan radnog vremena, u poslijepodnevnim satima uz zajedničku suradnju tima iz Klimaopreme i tima Fakulteta elektrotehnike i računarstva angažiranog na projektu PC-ATE Buildings (Razvoj sustava prediktivnog upravljanja i autonomnog trgovanja energijom u zgradi).

Sustav 'pametnog' upravljanja se sastoji od niza programskih modula, predikcije i estimacije te optimalnog upravljanja.
Upravljački algoritam zadaje referentne iznose protoka, tlakova i temperatura za postojeće regulacijske krugove sustava. Odgovarajućim ograničavanjem referentnih vrijednosti u specificiranom intervalu osigurava se sigurnost sustava, odnosno zadržavanje u okviru projektiranog radnog područja. Posebnost implementiranog 'pametnog' upravljanja je eksplicitno postavljanje svih ograničenja sustava upravljanja, što znači da sustav prilikom određivanja upravljačkih akcija pazi na sva ograničenja sustava (komfora i fizička ograničenja) i s njima određuje optimalno vladanje sustava.
Na slikama 1-3 prikazani su operativni rezultati eksperimenta provedenog 4. studenog u poslijepodnevnim satima koji prikazuju segment rada sustava grijanja s 'pametnim' upravljanjem. Slike 1-2 prikazuju planirane vrijednosti tlakova, protoka i temperatura u dobavnom kanalu prema zonama i povratnom kanalu (prije rekuperatora), s početkom planiranja u 17:00. Za upravljanje sustavom grijanja koristi se predikcijski horizont od 14h, što je vidljivo po vremenskom trajanju planiranih odziva. Na slici 3 prikazana je usporedba planiranog i ostvarenog vladanja temperatura i koncentracije CO2 u uredu 5. Razmatrani model prostorije uključuje temperaturu zraka (prva podslika), reprezentant temperature masa visokog toplinskog kapaciteta (druga podslika) i koncentraciju CO2 (treća podslika).

Predviđanje razvoja CO2 omogućeno je estimacijom broja ljudi u prostoriji, zahvaljujući razvijenom estimacijskom modulu.
Provedena testiranja pokazuju funkcionalnost razvijenog sustava upravljanja i daljnjom analizom moguće je dodatno odrediti financijske pokazatelje implementiranog sustava upravljanja u odnosu na konvencionalni sustav upravljanja. Cilj je ostvariti dodatne uštede povrh ostvarive uštede uz smanjenje gubitaka u sustavu i ukupne energetske potrošnje.


Slika 1. Planirane vrijednosti tlaka, protok I temperatura u dobavnom kanalu na predikcijskom horizontu. 





Slika 2. Planirane vrijednosti tlaka, protoka I temperatura u povratnom kanalu na predikcijskom horizontu.




Slika 3. Usporedba planiranog vladanja u zoni 5 i ostvarenog vladanja potvrđenog mjerenjima i rezultatima estimacijskih modula.