Dane z systemu automatyki jako podstawa bardziej zrównoważonych budynków
10 marca 2023
Automatyka budynkowa podnosi efektywność i innowacyjność

Zrównoważony rozwój, transformacja energetyczna i ochrona klimatu jako integralna część filozofii przedsiębiorstwa? Grupa Wilo, wiodący na świecie dostawca pomp i systemów pompowych klasy premium, śmiało wprowadza ją w życie, a używa do tego nie tylko swoich produktów. Ambitny projekt, nowe centrum innowacji Wilopark, urzeczywistnia tę filozofię w aspekcie budowlanym. Automatyka budynkowa odgrywa tu kluczową rolę.

Grupa Wilo, światowy lider rynku pomp i systemów pompowych dla budownictwa, gospodarki wodnej i przemysłu, łączy swoją 150-letnią tradycję z wizją zrównoważonej przyszłości: „Poruszamy wodę – inteligentnie, efektywnie i w sposób przyjazny dla klimatu". Projekt Wilopark w Dortmundzie to imponująca koncepcja zrealizowana na 20 hektarach. Aby lepiej i efektywniej wykorzystać synergię pomiędzy różnymi obszarami, powstało tu nowoczesne centrum innowacji składające się z fabryki, stref administracyjnych i produkcyjnych, jak również obszaru spotkań z klientami. Cel: energooszczędne budynki, inteligentna i szczupła produkcja, wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych i wdrażanie procesów cyfrowych z korzyścią dla pracowników, klientów i środowiska naturalnego. Do jego realizacji potrzebny był przede wszystkim zaawansowany system automatyki budynkowej. Do zaprojektowania i wdrożenia koncepcji opartej na technologii systemowej firmy WAGO zaangażowano firmę Hermes Systeme GmbH MSR & Automatisierungstechnik.

Możesz przesłuchać ten artykuł na Spotify

Projekt w skrócie:

Wymagania wobec techniki budynkowej:
Elastyczna struktura poszczególnych obszarów umożliwiająca reagowanie na przyszłe potrzeby.
Spojrzenie w przyszłość i zrównoważony rozwój:
Podstawą jest cyfrowa technika budynkowa.
Dane to cenna wiedza, prowadząca do podniesienia efektywności:
Wszystkie punkty danych muszą być indywidualnie i niezawodnie sterowane.
Do sterowania automatyką budynkową Wilo i Hermes Systeme wykorzystują modularny system I/O WAGO:
W centrum Wilopark zainstalowano łącznie 125 sterowników PFC200.

Techniczne wyposażenie budynku

Innowacyjna koncepcja centrum Wilopark stanowiła szczególne wyzwanie dla techniki budynkowej. Zadanie polegało na możliwie elastycznym zaprojektowaniu poszczególnych obszarów i jednocześnie na zintegrowaniu technicznego wyposażenia budynku w taki sposób, aby mogło ono odpowiadać aktualnym i przyszłym wymaganiom. Szczególny nacisk położono na neutralność przestrzeni, elastyczność i efektywność.

W tym celu wszystkie oprawy oświetleniowe, liczniki, czujniki obecności, regulatory przepływu, pompy i systemy zaciemniające w nowych obiektach zostały zintegrowane z systemem zarządzania budynkiem (BMS). „W tym projekcie mówimy o 6500 sprzętowych punktów danych i prawie 100 000 wirtualnych punktach danych" – informuje Christian Nölker, kierownik projektu GLT w Hermes Systeme GmbH. Firma od 30 lat specjalizuje się w automatyce i elektryce przemysłowej, a w projekcie Wilopark powierzono jej wykonanie prac z zakresu HVAC, sterowania kotłami i maszynami chłodniczymi oraz oświetlenia i jego regulacją. „Chcemy mieć wszystko w zasięgu wzroku przez cały czas, potrzebujemy dostępu do wszystkich danych operacyjnych i diagnostycznych z punktów danych" – dodaje Markus Kauling, odpowiedzialny w Wilo za technikę zaopatrzenia w media i zasilania. „Te więc muszą być niezawodnie sterowane. Każdy punkt danych generuje dla nas cenną wiedzę".

MM-243039_new-website-page_reference-report_wilo-dortmund_2021_christian_noelker_2000x1125_lo.jpg

Nasz klient oczekuje niezawodności. My oczekujemy tego samego od sprzętu, który instalujemy.

Christian Nölker, kierownik Projektu GLT w Hermes Systeme GmbH

Automatyka budynkowa odgrywa kluczową rolę

Innym ważnym aspektem automatyki budynkowej jest systematyczne zarządzanie serwisem i konserwacją. Informacje operacyjne i diagnostyczne generowane z punktów danych mogą być wyprowadzane jako komunikaty o usterkach przez nadrzędny system sterowania. Dzięki odpowiednio wyprowadzonym komunikatom o usterkach służby budynkowe mogą teraz znacznie skuteczniej zapewnić stałą wysoką jakość środowiska pracy i klimatyzacji.

„Aby wszystkie dane były zawsze na wyciągnięcie ręki, stawiamy na zintegrowany system automatyki i programowanie obiektowe" – wyjaśnia kierownik projektu Hermes, Christian Nölker. „Nasz klient oczekuje niezawodności. My oczekujemy tego samego od sprzętu, który instalujemy. To jeden z głównych powodów, dla których współpracujemy z WAGO". W Wilopark cały poziom sterowania realizowany jest za pomocą produktów WAGO: Hermes zintegrował łącznie 125 sterowników PFC200 z modularnego WAGO I/O System. „Liczba obsługiwanych protokołów to kolejny argument, który przemawia za sterownikami od WAGO" – dodaje Nölker. W ten sposób sprzęt zarządza jednym z najtrudniejszych obszarów w systemie BMS. Czujniki i siłowniki mogą być maksymalnie elastycznie podłączone do sterowników za pomocą kilkunastu różnych interfejsów, takich jak Modbus TCP, Modbus RTU lub BACnet^®.

Jednolity system, różne wymagania

Mimo że obszary administracyjne i produkcyjne są w Wilo ściśle połączone, przed automatyką budynku stoją zróżnicowane wyzwania: „W obszarze biurowym system BMS wspiera nas w efektywnym wdrażaniu nowoczesnych koncepcji miejsca pracy" – wyjaśnia David Wiethölter, inżynier wyposażenia budynku w Wilo. „Każde stanowisko pracy może być sterowane bardzo indywidualnie w zakresie światła, cienia, ciepła czy nawiewu powietrza. Wymagania w środowisku produkcyjnym są zupełnie inne. Ze względu na bardzo wrażliwą elektronikę ważne było, aby w miarę możliwości zapewnić stałą jakość powietrza w pomieszczeniach". Christian Nölker wyjaśnia to z punktu widzenia integratora systemów: „W przypadku Smart Factory Wilo, podzieliliśmy 55 000 m² powierzchni produkcyjnej na segmenty. Każda oprawa jest przypisana do określonego segmentu. Poszczególne segmenty można łączyć w obszary, a następnie wybrać wspólny scenariusz sterowania oświetleniem". Na tej podstawie i dzięki sterownikom WAGO Wilo może bardzo elastycznie ustawiać poszczególne wyspy produkcyjne, uwzględniając rodzaj zamówienia i intensywność pracy, a jednocześnie eksploatować je w sposób energooszczędny.

Już w fazie projektowania zorientowaliśmy się, jak bardzo jesteśmy wydajni dzięki jednolitemu krajobrazowi systemu WAGO.

Christian Nölker, kierownik Projektu GLT w Hermes Systeme GmbH

Do tworzenia programów automatyki Hermes wykorzystał platformę programową e!COCKPIT. „Już w fazie projektowania zorientowaliśmy się, jak bardzo jesteśmy wydajni dzięki jednolitemu krajobrazowi systemu WAGO" – mówi Christian Nölker i kontynuuje: „Często używane elementy, takie jak lampy, pompy, wentylatory, przetwornice częstotliwości, a także funkcje lub bloki funkcyjne są zorganizowane w bibliotekach. Ułatwiają one ich ponowne wykorzystanie i są używane jako instancje dla programów automatyki. Jeśli obiekt jest rozszerzany funkcjonalnie, odbywa się to centralnie w bibliotece. Funkcja taka jest wtedy dostępna we wszystkich używanych instancjach obiektów. To niewiarygodnie efektywne rozwiązanie".

Ciągły rozwój – ważny czynnik zwiększający efektywność

W pierwszym roku eksploatacji przeprowadzono kilka podstawowych optymalizacji oraz zebrano i oceniono duże ilości danych. Obecnie w oparciu o te dane wdrażane są działania optymalizacyjne. „Mamy teraz do dyspozycji wiele narzędzi, za pomocą których możemy stale przybliżać się do naszych celów w zakresie ochrony klimatu" – cieszy się David Wiethölter. „Ale korzystamy też ze spójnych komunikatów diagnostycznych. Na przykład systemy wentylacyjne zgłaszają konieczność wymiany filtra, by wspomnieć tylko jeden z wielu przykładów". Jego kolega, Markus Kauling dodaje: „Firma Wilo od 150 lat stale się rozwija dzięki innowacyjnej sile, a centrum Wilopark uosabia dokładnie to, czego klienci mogą oczekiwać od naszych produktów – innowacyjność i efektywność energetyczna. Nasz system sterowania budynkiem, koncepcja od Hermesa i sprzęt od WAGO tworzą silną podstawę, aby osiągnąć ten cel".

Aspekt zrównoważonego rozwoju jako część strategii

„Ochrona klimatu jest nieodłączną częścią naszego modelu biznesowego" – mówi Markus Kauling. „Centrum Wilopark pozwala nam wyrazić innowacyjną siłę naszego przedsiębiorstwa i strategię zrównoważonego rozwoju w formie architektury i nowoczesnej techniki sterowania budynkiem". Jak widać, automatyka budynkowa zapewnia nie tylko optymalne i bezpieczne warunki pracy w biurach i zakładach produkcyjnych. Jej zadaniem jest także pomoc w realizacji strategii zrównoważonego rozwoju producenta pomp.

Jeden z jego ambitnych celów: wraz z modernizacją produkcji zmniejszyć zużycie energii o ponad jedną trzecią. Ważną rolę odgrywa tu wyposażenie techniczne budynku. „Doprowadzenie do zmian temperatury w takich halach jest bardzo energochłonne. Dlatego przy ogrzewaniu lub chłodzeniu naszych pięciu hal system sterowania bierze pod uwagę prognozy pogody na najbliższe trzy dni" – informuje Wiethölter. „Wartości takie jak siła i kierunek wiatru, ciśnienie, wilgotność i dane prognostyczne z niemieckiej służby meteorologicznej są włączane do algorytmu, który zapewnia utrzymanie wymaganej jakości powietrza w pomieszczeniach, a jednocześnie zużywa minimalną ilość energii". Sterowniki WAGO są stosowane jako centralne elementy sterujące techniką HVAC i oświetleniem.

Wilopark pozwala nam wyrazić innowacyjną siłę naszego przedsiębiorstwa i strategię zrównoważonego rozwoju w formie architektury i nowoczesnej techniki sterowania budynkiem.

Markus Kauling, kierownik zespołu w Grupie Wilo

Wilopark to żywe laboratorium

W nowym centrum innowacji Wilo realizuje również koncepcję „Living Lab". Prowadzone są tu swego rodzaju eksperymentalne badania w rzeczywistych warunkach i przy dużym udziale użytkowników. Kierownik zespołu w Grupie Wilo, Markus Kauling, opisuje ideę, która za tym stoi: „Oczywiście w obszarze zaopatrzenia w media i zasilania opieramy się na własnych produktach. Prawie 100 pomp Wilo czyni z tego obiektu największe centrum testowe dla naszej własnej technologii". Ponieważ szczególnie duże silniki posiadają autonomiczne funkcje sterowania, ważne jest, aby bezpiecznie komunikowały się z nadrzędnymi sterownikami WAGO PFC200. Kauling wyjaśnia: „Jeśli koledzy usuną pompę z sieci, sterownik WAGO odbiera ten komunikat poprzez Modbus® i przekazuje go do nadrzędnego systemu sterowania budynkiem poprzez OPC/UA. Cała operacja musi być przebiegać niezawodnie, ponieważ ma to podstawowe znaczenie dla produkcji".

Informacje pozyskane z punktów danych centrum Wilopark są wykorzystywane przez przedsiębiorstwo z Dortmundu do wizualizacji wszystkich przepływów energii i do trwałej optymalizacji efektywności energetycznej. Wsparciem naukowym służy Bergische Universität Wuppertal. Wilo uczestniczy we wspólnym projekcie VeProB (przepływy energii w sieciach budynków produkcyjnych i biurowych). Ten projekt badawczy finansowany przez niemieckie Federalne Ministerstwo Gospodarki i Ochrony Klimatu koncentruje się na rejestracji, ocenie i optymalizacji przepływów energii w połączonych ze sobą budynkach administracyjnych i produkcyjnych.

Czas na podsumowanie

Przebudowując swoją siedzibę w Dortmundzie Grupa Wilo udowodniła, że strategie zrównoważonego rozwoju są nie tylko wykonalne, ale wręcz wspierane przez rozwiązania konstrukcyjne. Nowoczesna koncepcja eksploatacji oparta jest na cyfrowo połączonej w sieć technice budynkowej. Dzięki niej firma staje się innowacyjnym przedsiębiorstwem chroniącym klimat. Wilo może polegać na technice automatyzacji WAGO, która zapewniła niezbędną elastyczność.

Przeczytaj więcej

Podstawy automatyki budynkowej

Technika budynkowa wspiera nas na co dzień z ukrycia, praktycznie zza każdej ściany i zza każdego okna. Zazwyczaj wcale jej nie zauważamy, chyba że coś nagle przestanie działać. Celem automatyki budynkowej schowanej za danym rozwiązaniem lub komponentem jest zapewnienie jego bezawaryjnego działania.

Referencje dotyczące techniki budynkowej

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.

Wojciech Leciński

Menedżer rynku budynkowego

Dane z systemu automatyki jako podstawa bardziej zrównoważonych budynków 10 marca 2023 Automatyka budynkowa podnosi efektywność i innowacyjność