Kolej Grundfos – živá laboratoř
Nová kolej v dánském městě Aarhus je nejen sídlem pro více než 200 studentů, ale také živou laboratoří. Více než 1800 snímačů v celé budově umožňuje společnosti Grundfos a jejím partnerům testovat energeticky úsporné technologie v reálném prostředí – a získat cenné poznatky o tom, jak minimalizovat spotřebu vody a energie v 12patrové budově.
Autoři
Hans Brink Hansen, manažer rozvoje, Innovative Solutions, Grundfos Holding A/S, hbhansen@grundfos.com
Johanne Mose Entwistle, antropolog, The Alexandra Institute, johanne.mose@alexandra.dk
V následujících letech budou společnost Grundfos a další externí partneři pokračovat v testování různých řešení ve snaze dále optimalizovat provoz v budově. Přístup k relevantním datům v budově je jedinečnou příležitostí dozvědět se více informací o spotřebních návycích obyvatel a vyzkoušet alternativní metody, které umožní rozvíjet nová řešení pro podporu ještě více udržitelné výstavby budov v budoucnosti.
Zelená budova
Kolej Grundfos má již zelený profil. Byla postavena podle dánského nízkoenergetického standardu třídy 1 (2015), který zajišťuje velmi nízkou spotřebu primární energie – přesněji 52,5 kWh/rok na m2 včetně vytápění, chlazení, ventilace a teplé užitkové vody.
Teorie versus praxe
Hlavním motivačním prvkem projektu je paradigma porozumění mezi teorií a praxí. Roky sběru dat, simulace a rozsáhlá zkušební zařízení poskytly cenné informace, ale ne přesné a nepředvídatelné prostředí jako v případě živé laboratoře. V současné době je většina systémů modelována na předpokladu, jak by měly věci fungovat v teoretické rovině. Pravdou je, že většina vývojářů komponent a systémů nemá podrobná data, která by znázorňovala, jak systémy pracují v reálném životě a proč.
Aby kolej dostála svému účelu v podobě učebního prostředí, byla vybavena špičkovými čerpacími systémy pro vytápění, ventilaci a odvod odpadních vod a také snímači, které v celé budově monitorují veškerá možná data.
1 800 snímačů instalovaných pro monitorování
Fakta o budově
- Studentská kolej ve městě Aarhus
- 12 podlaží
- 159 pokojů – 7 různých půdorysů
- Sklep: čerpací systémy a prádelna
- Střecha: ventilace a solární panely
Aby bylo možné získat požadované množství informací z budovy, byla vybavena téměř 1 800 snímači. Kromě snímačů na všech hlavních elektroměrech a vodoměrech se v každém pokoji nachází 12 snímačů, které měří:
- Vnitřní klima – teplotu, koncentraci CO2 a relativní vlhkost
- Spotřebu elektrické energie
- Průtok a teplotu studené užitkové vody
- Průtok, tlak a hodnotu ΔT teplé vody
- Průtok a hodnotu ΔT u systému vytápění
Spolupráce s partnery
Aby bylo zajištěno, že je kolej připravena na použití inteligentních sítí Smart Grid a skutečně využívá plný potenciál živé laboratoře, spojila se společnost Grundfos s univerzitou Aarhus University a technickým institutem Alexandra Institute. Tyto specifické studie a experimenty jsou součástí projektu EcoSense realizovaného radou pro strategický výzkum a projektu VPP4SGR v rámci programu ForskEl, přičemž oba projekty probíhají na půdě univerzity Aarhus University.*
Tato spolupráce umožňuje provádět důkladné analýzy relevantních dat ve správném kontextu a hloubkové studie chování na velké skupině obyvatel.
Analýza dat
Chcete-li uspět ve vývoji technologicky špičkových řešení, která využívají méně energie a nabízí flexibilitu pro budoucí inteligentní systémy rozvodu elektřiny a vody v budovách, je důležité nejdříve pochopit návyky obyvatelů a umožnit jim komunikovat s řídicím systémem.
Díky pokročilému nastavení snímačů je možné měřit změny jakéhokoliv parametru až do 250 milisekund. Očekává se, že analýza dat odhalí rozdíly ve spotřebě v závislosti na poloze pokoje v budově, klimatických podmínkách, času, dnu v týdnu, obecném zatížení budovy atd.
Snímače odhalují spotřební návyky
Rozsáhlé časové řady dat ze snímačů umístěných ve 159 pokojích umožňují podrobné zkoumání toho, jak různé strategie řízení pro mechanické systémy ovlivňují spotřebu nebo plýtvání vodou a energií, jako např.
Recirkulace teplé užitkové vody
Jaké jsou skutečné náklady a přínosy recirkulace teplé vody? Použitím odlišných strategií řízení pro různé známé přístupy a monitorováním výsledků bude možné prostřednictvím dat přesně zjistit, kolik energie se vynakládá na recirkulaci teplé vody a kolik vody je ušetřeno. Bude možné dokonce analyzovat čas strávený čekáním na teplou vodu při každém jejím použití. Ve spojení s průzkumem obyvatel lze rovněž zahrnout vnímaný dopad na pohodlí a komfort.
Zvýšení tlaku
Špičkový inteligentní systém zvýšení tlaku zajistí, že potřebný tlak vody bude neustále k dispozici, a to s minimální spotřebou energie. Ale jak daleko jsme ve skutečnosti od optimální strategie pro systém zvýšení tlaku? Mapováním úrovní statického tlaku a aktuální spotřeby vody ve všech pokojích v budově je možné určit skutečnou efektivitu dodávky vody na systémové úrovni a vyhodnotit potenciální oblasti pro optimalizaci.
Prostorové vytápění
Na základě analýzy podrobné dynamiky topných těles, zatížení a samotné budovy lze určit a realizovat optimální strategii pro řízení topného systému. Ve spojení s historickými a prediktivními daty o počasí z místní meteorologické stanice a meteorologických internetových zdrojů můžeme posoudit a ovlivnit skutečný pasivní výkon budovy. Data rovněž umožní kvalitní zjištění tepelného účinku systému recirkulace teplé vody na výkon prostorového vytápění.
To jsou jen příklady – množství dat umožňuje provést řadu výzkumů, které si kladou za cíl výrazně zlepšit naše pochopení komplexních vlastností budov.
Chování obyvatel
Zjištění skutečnosti, PROČ obyvatelé dělají právě to, co dělají, je zásadní z hlediska snahy změnit jejich chování tak, aby bylo ekologičtější. Předpokládá se, že dva demograficky podobní rezidenti mohou vykazovat různé spotřební návyky. Klíčem ke snížení spotřeby je porozumět tomuto rozdílu a poučit se z něj.
Aktuálně je prováděna základní studie zahrnující technická data ze všech různých snímačů a měřičů. Následně bude realizován spíše kvalitativní výzkum, ve kterém by měly důležité hodnoty a normy obyvatel ukázat, co je pro ně důležité v jejich každodenním životě.
(Ne)znalost spotřeby
Jednou z výzev v oblasti spotřeby energie je v současné době to, že je „skrytá“. Energie je něco, co všichni spotřebováváme více méně podvědomě, i když mnozí z nás by se chtěli chovat jako zodpovědní občané a dělat „správnou věc“. Inovativní snímače však každému obyvateli umožní sledovat vývoj své spotřeby v porovnání s průměrnou spotřebou v rámci celé budovy.
Předpokládá se, že získání povědomí o spotřebě energie a potenciálních úsporách vytvoří kognitivní vztah mezi každodenní praxí a spotřebou energie a nakonec ovlivní i chování.
* Odkazy na webové stránky:
http://www.alexandra.dk/dk/projekter/sider/ecosense.aspx
https://www.forskel.dk/Pages/default.aspx
Roční produkce více než 16 milionů kusů čerpadel činí ze společnosti Grundfos jednoho z předních výrobců čerpací techniky. Grundfos se dlouhodobě zaměřuje na vývoj energeticky úsporných a účinných čerpadel. Součástí výrobního sortimentu jsou čerpadla ...