MONITOROVÁNÍ SPOTŘEBY ENERGIE V BUDOVÁCH

MONITOROVÁNÍ SPOTŘEBY ENERGIE V BUDOVÁCH Průběžný monitoring a záznam spotřeby již není výsadou jen velkých výrobních podniků, ale za příznivou cenu je nyní snadno realizovatelný i v menších objektech s několika desítkami měřených míst. Teprve průběžný a dlouhodobý záznam spotřeby v čase ukáže, kde jsou skryté největší úspory energie a jaké jsou provozní náklady u konkrétních zařízení. Na úvod si ale nejprve odpovězme na otázku, co je to vlastně monitoring spotřeby? Je to soubor technických zařízení, který průběžně zaznamenává informace o spotřebě elektrické energie, vody, plynu atd. Spotřeba se může sledovat jak za celek, tak po jednotlivých částech. Kromě toho monitoring také zapisuje parametry rozvodné sítě, a tedy hlídá kvalitu napájení. Spotřeba se eviduje v časových úsecích (den, měsíc, rok) a tak je možné tato období zpětně porovnávat. Překročení volitelně nastavitelných mezí může být automaticky zaznamenáno do deníku, okamžitě hlášeno pomocí SMS nebo e-mailu anebo jím lze aktivovat sepnutí výstupního relé. Monitorování spotřeby tak přináší zajímavé informace nejen o spotřebě placených komodit, ale lze pomocí něj odhalit energeticky významné technologie, u kterých má smysl řešit úsporná opatření v první řadě. Po provedení úsporného opatření pomocí monitoringu zjistíme, zda se úspora shoduje s naším předpokladem a zda byla dostatečně účinná. Také dokážeme zmapovat přesnou energetickou bilanci objektu v jednotlivých ročních obdobích a tím zpřesnit a optimalizovat smlouvy s dodavateli energií. Současně s tím dokážeme přesně určit skutečně potřebný rezervovaný příkon (hodnotu jističe), za který se platí měsíční poplatek. Monitoring ale dokáže také sloužit jako dohledový nástroj nad využitím strojů a technologií, protože podle historie odběru lze zpětně zmapovat situaci v daném objektu. Sledováním parametrů rozvodné sítě můžeme efektivně nasměrovat údržbu na ta místa, která vykazují určité anomálie a tím včas odhalit vznikající závadu na rozvodech. Tak lze zabránit (nebo alespoň omezit) nákladným výpadkům ve výrobě. V neposlední řadě je monitoring spotřeby výborný nástroj pro certifikaci firmy dle normy ISO 50001.

ENIKA.CZ s.r.o., www.enika.cz, e-mail: [email protected]

1

Tato norma nabízí nahrazení provádění finančně náročného energetického auditu (který musí být opakován každé 4 roky) zavedením zavedení certifikovaného systému systém hospodaření s energiemi. ISO 50001 platí od 5.12.2015 pro firmy nad 250 zaměstnanců, nebo s obratem nad 50mil. EUR a roční rozvahou nad 43mil. EUR. EUR Pro ro úspěšnou certifikaci dle ISO 50001 jsou ale potřebné podklady a informace o průběžné spotřebě energie v jednotlivých objektech a provozech firmy, společně s s návrhy úsporných opatření. Úsporná sporná opatření je pak nutné opakovaně vyhodnocovat a je zde také další potřeba přesných informací o spotřebě energie. Monitoring ng spotřeby je tedy vynikající nástroj k získání přesných údajů pro ekonomické hospodaření s energiemi energi dle ISO 50001. Pokud navíc firma přistoupí k této problematice zodpovědně a aktivně, může navíc dosáhnout významných finančních úspor a tak snížit své provozní náklady. náklady Společnost ENIKA má ve svém sortimentu moderní monitorovací systém s obchodním názvem NAVISYS. Jeho filozofie je postavena na pilotní zásadě, že měřící systém má být v prvé řadě uživatelsky přívětivý a jednoduchý. Samozřejmostí je tedy grafické komunikační prostředí i v českém nebo slovenském jazyce. Systém je postaven na modulárních prvcích, které se mohou volně kombinovat, takže zákazník si zakoupí jen to, co skutečně použije a v případě potřeby si může později dokoupit další prvky pro rozšíření systému.. Jednoduchost podtrhuje fakt, že veškerý software je již obsažen v zakoupených prvcích a tedy nic se nemusí složitě instalovat do počítače uživatele. Změřená data jsou ukládána u koncového zákazníka a tím má zákazník celý systém zcela pod po svou kontrolou. Dodavatel také poskytuje průběžnou technickou podporu a aktualizace software zcela zdarma, což není vždy úplně samozřejmou věcí. Monitorovací systém obsahuje

2

tři klíčové části. První jsou měřící měř přístroje, které získávají přesná data ENIKA.CZ s.r.o., www.enika.cz, e-mail: e [email protected]

o spotřebě otřebě a další parametry. Následují datové přenosové trasy a úložiště dat. Na ně pak úzce navazuje softwarové zpracování dat pro jednotlivé uživatele, tak aby připravené grafy a výstupy byly maximálně přehledné a srozumitelné. Na dalším obrázku je schematicky znázorněna integrace monitorovacího systému do objektu s lokální datovou sítí a počítači jednotlivých uživatelů. Jak je vidět, měřící systém využívá již hotové datové sítě, na kterou se připojí pouze datová centrála VMUC (datalogger a webserver), ), se kterou pak komunikují uživatelé ze svých pracovních stanic pomocí webového prohlížeče..

Datová centrála průběžně zapisuje přicházející data z připojených elektroměrů, elektroměrů čidel, vstupních a výstupních modulů, které mohou měřit teploty, vlhkosti, analogové analogo signály apod, nebo mohou obsahovat výstupní relé, pomocí nichž je možné ovládat další zařízení. Na některé typy elektroměrů lze připojit pulzní čidla vodoměrů a plynoměrů a tak získat přehled i o těchto médiích. Jednotliví uživatelé si ve svém webovém prohlížeči prohlížeči jednoduše otevřou stránku monitoringu a po přihlášení jménem a heslem, které jim přidělí správce systému, si mohou prohlížet grafy vytvořené z naměřených dat. Každý uživatel si může nastavit požadovaný časový úsek, veličinu a přístroj, ze kterého data přišla a tak si zobrazit to co jej právě zajímá. Podobným způsobem si uživatel může naměřená data vyexportovat do souboru pro ENIKA.CZ s.r.o., www.enika.cz, e-mail: e [email protected]

3

další vyhodnocení. K dispozici je také číselný náhled na právě měřená data, takže na obrazovce jsou přehledně vidět stejné údaje jako na displeji elektroměru.

Uživatel si může prohlížet i záznamy v provozním deníku, kde jsou ukládány informace o překročených limitech (alarmy), upozornění a systémové události. Všechny tyto funkce poskytuje malá centrální jednotka VMUC s montáží na DIN lištu a velikosti pouhých dvou DIN modulů. Je to vlastně mikropočítač s webovým přístupem a záznamem dat z připojených elektroměrů. Jejich maximální počet závisí na použitých typech a tím na množství měřených a přenášených dat. Zapisují se jak elektrické veličiny (V, A, kW, PF, Hz), tak stavy počítadel kWh (kvarh). Z více vybavených analyzátorů sítě se zapisují navíc i hodnoty THD, tarify, ¼ hodinová max. apod. Na centrálu lze velice snadno připojit přídavné měřící moduly VMUP, které umí měřit teploty, analogový signál a frekvenci (rychlost). Podobně lze centrálu rozšířit o přídavné moduly VMUO, které obsahují výstupní relé, nastavitelné jako časovač, alarm, nebo dálkově ovládaný výstup. V případě požadavku na měření většího počtu teplot a relativní vlhkosti lze na centrálu VMUC napojit datovou IP bránu P8TRIP a bezdrátové senzory teploty a vlhkosti (až 40 měření na jednu IP bránu). Samotná centrála VMUC má na horní straně LAN port (RJ45) a USB slot pro provedení zálohy dat a nastavení na USB flash paměť. Vpravo nahoře jsou svorky pro napájení DC napětím. Na pravém a levém boku je konektor systémové sběrnice, na který ENIKA.CZ s.r.o., www.enika.cz, e-mail: [email protected]

4

se jednoduše připojují pomocné moduly prostým nacvaknutím. V dolní části je svorkovnice pro připojení datových sběrnic RS485 pro vzdálené přídavné moduly a pro elektroměry. Na čelní straně je několik indikačních LED diod, které informují o současném stavu centrály a jejím provozu. Vedle nich je otevírací krytka, pod kterou je mini USB konektor pro servisní připojení počítače a také slot na mikro SD kartu, na kterou se ukládají zálohy dat a nastavení. Kapacita paměti centrály je při plném vytížení až 30let záznamu. Centrála VMUC potřebuje být samozřejmě připojena do lokální datové sítě, případně i k Internetu. Pokud v daném místě lokální síť, nebo Internet není k dispozici, může být na centrálu připojen přídavný modul VMUD a na něj pak USB modem pro připojení k internetu pomocí mobilní sítě GSM. Přiložený obrázek ukazuje sestavu centrály VMUC se čtyřmi přídavnými měřícími a reléovými moduly a s GSM modemem pro připojení přes mobilní Internet. Jak je vidět, kompaktní a modulární řešení přináší celou řadu výhod a obrovskou variabilitu systému, který lze na míru přizpůsobit různým požadavkům. Navíc centrála nahrazuje samostatný počítač (server) pro sběr dat. Nehrozí technické kolize, které by mohly být příčinou výpadků provozu a ztráty dat. Odpadají problémy kompatibility mezi různými OS, hardwarem, jazykovými verzemi, knihovnami, apod. Také data, která se do centrály VMUC zapisují, se dají využít hned několika způsoby. Hlavním použitím je přímé zobrazení grafů jednotlivým uživatelům v jejich webovém prohlížeči, tak jak právě každý potřebuje. Centrála může být nastavena i na režim, kdy pravidelně odesílá a ukládá získaná data na zvolený FTP server, kde jsou k dispozici ENIKA.CZ s.r.o., www.enika.cz, e-mail: [email protected]

5

v čitelné formě jak pro ruční zpracování speciálních hlášení (Excel), nebo jako jednoduše strojově čitelná data pro další softwarové softwarové aplikace, nebo pro PLC systémy.

Současně je zde možnost, že centrála odpovídá na HTTP dotazy a poskytuje požadovaná data dál tímto způsobem. Navíc lze celou získanou databázi paralelně replikovat do vyšší vrstvy zpracování dat (dispečink více míst), míst), takže jednotlivá místa s centrálami VMUC je možné slučovat a také pohodlně obsluhovat z jednoho místa. Pro větší názornost si na dvou příkladech ukážeme, jak lze takový měřící systém snadno realizovat. Začneme u jednoduché sestavy v malé provozovně, kde byl požadavek na měření elektrické energie u několika strojů. Do rozvaděče byly namontovány elektroměry na přívody ke strojům a poblíž se umístila centrála VMUC s napájecím zdrojem 24V. Z centrály se napojily jednotlivé elektroměry datovou linkou RS485 k a do datové centrály se připojila místní LAN síť. Vše je přehledně vidět na schématu propojení jednotlivých prvků. Na dalším obrázku je pak vše znázorněno 6

více vizuálně.. Přístup uživatelů je možný z libovolného počítače, který je na síti v budově (zelená linka označená LAN), nebo i dálkově přes Internet. Uživatelů může být najednou ENIKA.CZ s.r.o., www.enika.cz, e-mail: e [email protected]

připojeno několik. Každému uživateli může správce přidělit jeho přístupový přístupov účet s unikátním jménem a heslem.

Na druhém příkladu si ukážeme, jak je možné měřit nejen spotřebu elektřiny, ale i vody a plynu, teploty a další veličiny. Zde bude tedy navíc k centrále VMUC připojen přídavný měřící modul VMUP, který dokáže měřit až dvě teploty, rychlost a analogový signál. Současně bude použit elektroměr takového provedení, který terý je schopen načítat pulzní signály z čidel vodoměru a plynoměru. Vše je opět znázorněno na schématech propojení a instalace. Teploty jsou měřeny senzory Pt1000, které se připojí na modul VMUP. V nastavení se pouze zvolí typ senzoru (Pt100 nebo Pt1000), typ připojení (dvouvodičové nebo třívodičové) a zadá se popiska teploty pro snazší orientaci v grafech. Rychlost větru je měřena anemometrem připojeným na vstup měření rychlosti modulu VMUP. Doo nastavení se zadají parametry frekvence otáčení anemometru a matematický přepočet na jednotky rychlosti v m/s nebo km/h. Vodoměr a plynoměr musí být takového typu, který je schopen vyslat pulz při průtoku určitého množství. Musíme ale přesně znát váhu pulzů vyslaných vyslan z průtokoměrů (např. že jeden pulz odpovídá jednomu ENIKA.CZ s.r.o., www.enika.cz, e-mail: e [email protected]

7

litru vody). Výstupy z těchto průtokoměrů se pak přivedou k nejbližšímu elektroměru, který musí být takového ového provedení, provedení aby byl schopen tyto pulzy načítat.

Hodnota váhy pulzu se vloží do nastavovacích parametrů daného daného vstupu a tím se v elektroměru aktivuje načítání těchto pulzů na samostatném samostatné čítači. Stav tav tohoto čítače se pak datově přenáší spolu s ostatními údaji z elektroměru do centrály VMUC. Ostatní měření je realizováno stejně jako v předchozím případě. Pokud by zákazník požadoval monitoring více budov (např. areál),, nebo více vzdálených poboček firmy, mohou se jednotlivé lokality zpracovat na základní úrovni několika centrálami VMUC a ty potom sdružit sdruž t pomocí nadstavby (jednotka VMUY, nebo software EM2SERVER) VER) do většího dohledového dispečinku. Na této úrovni je pak uživatelům k dispozici přehledová mapa, podrobnější analýza naměřený ěřených dat, možnost zobrazení více ce oken najednou a tvorba synoptických map budov. Lokální využití každé centrály VMUC přitom zůstává vá beze změny, jen se navíc vytvoří centrální dispečink, který využívá kopie dat z centrálních ních jednotek VMUC. Tím se z malého lokálního monitoringu posouváme již k obsloužení středních i větších firem nebo skupin objektů.

ENIKA.CZ s.r.o., www.enika.cz, e-mail: e [email protected]

8

Monitorovací systém NAVISYS má i svou demo instalaci, na které si vše můžete sami vyzkoušet. Najdete ji na stránce: http://demo-spotreba.enika.cz/ a k přihlášení uživatele použijte jméno: enika / heslo: energie. Systém ystém NAVISYS se snadno přizpůsobí velikosti objektu a počtu měřených míst, čidel a požadavkům zákazníka. Velmi Vel zásadní a klíčovou výhodou tohotoo řešení je, že vše má pod svojí kontrolou koncový uživatel, uživatel ale získaná ískaná data je možné předat i do nadřazeného datového nebo řídícího dícího systému. Jedná se tedy o jednoduchý ednoduchý stavebnicový měřící systém pro prakticky každou budovu nebo firmu. Dobroslav Lánský produktový manažer ENIKA.CZ, Nová Paka [email protected] 9

ENIKA.CZ s.r.o., www.enika.cz, e-mail: e [email protected]