PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 1 Systemy sieciowe - technologie energooszczędne i poszanowanie energii dr inż. Andrzej Ożadowicz Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 2 ENERGIA w zakładach przemysłowych Monitoring, kontrola i poprawa jakości (energii elektrycznej) - zachowanie wysokiej jakości energii - parametry jakościowe - ograniczenie generowanych zaburzeń - kwestia mocy biernej itp. ENERGIA Oszczędność, optymalizacja zużycia, poszanowanie - sekwencje algorytmy załączania - optymalne sterowanie rozpływem i cyrkulacją ciepła i innych mediów - sterowanie zaworami mediów - dobór odpowiednich elementów wykonawczych - zarządzanie obsługą źródeł odnawialnych
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 3 Sieci automatyki przemysłowej System automatyki Sterowanie - proste załączanie i wyłączanie Zał/wył urządzeń - sekwencje algorytmy załączania - sterowanie rozpływem i cyrkulacją ciepła - sterowanie zaworami Otw/zamk mediów - kompleksowa obsługa np. pomp ciepła, agregatów klimatyzacyjnych itp. Kontrola - zużycie energii cieplnej i elektrycznej - kontrola zużycia mediów w obiektach - podstawowe parametry Monitoring zasilania - parametry jakości energii elektrycznej - analizy, prognozy, raporty Akwizycja - monitoring i rejestracja zdarzeń, alarmów, danych wyłączeń awaryjnych itp.
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 4 Systemy automatyki budynkowej Inteligentny budynek BACnet KNX (dawne EIB) LonWorks LCN CANOpen Modbus
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 5 BMS Building Managment System BAS Building Automation System SMS Security Management System EMS Energy Management System Oświetlenie Ogrzewanie Klimatyzacja Wentylacja Pożar Włamanie Kontrola dostępu CCTV kamery Oświetlenie ewakuacyjne Sterowanie drogami ewakuacji Oświetlenie Pewność zasilania Jakość energii elektr.
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 6 Idea wykorzystania systemów inteligentnego budynku w pomiarach zużycia i jakości energii elektrycznej Źródła obniżające poziom jakość energii elektrycznej w sieci zasilania Odbiorniki energii elektrycznej - przekształtniki, elementy nieliniowe, regulowane napędy elektryczne Zasilacze impulsowe i UPS y System elektroenergetyczny - niewłaściwy stan instalacji zasilającej i urządzeń załączonych do sieci, zły stan lub wykonanie instalacji uziemienia, wyładowania atmosferyczne, ładunki elektrostatyczne, załączanie, wyłączanie, komutacja
Niekorzystne zjawiska w sieci powodujące obniżenie jakości energii elektrycznej Amplituda Amplitude U N+10% U N UN-10% 10%U N Zmiana wartości napięcia w sieci (+/- 10%UN) Wahania napięcia Zapady napięcia i krótkie przerwy w zasilaniu Odkształcenia przebiegów czasowych prądu i napięcia (harmoniczne) Zapady Voltage dips Przepięcia High voltage - supertension Wahania i odchylenia napięcia Voltage fluctuation Krótkie przerwy Short supply interruptions Długie przerwy Long supply interruptions Przyczyny zmienność obciążenia sieci w czasie (załącz/wyłącz odbiorników) Skutki obniżenie wart. napięcia zwiększenie strat przesyłowych, TRAFO; zwiększenie wart. napięcia wzrost prądów magnesowania silników, skrócenie trwałości lub zniszczenie izolacji Przyczyny zwarcia w systemie elektroenerget., załączanie dużych odbiorników, rozruch silników, praca odbiorników o zmiennym obciążeniu Skutki Przyczyny samoczynne praca urzadzeń wyłącznie z rdzeniami się styczników, magnetycznymi przekaźników, (TRAFO), wyładowcze nieprawidłowa praca źródła regulowanych światła, urządzenia napędów elektroniczne i elektrycznych, energoelektroniczne, przerwy wystąpienie w transmisji danych, zapadów przypadkowy i przerw w zasilaniu reset urządzeń teleinformatycznych Skutki zwiększenie strat mocy w rdzeniach i uzwojeniach silników i trafo, drgania mechaniczne i akustyczne, skrócenie trwałości źródeł światła 10ms 1s 1min 1h Czas trwania zaburzenia Disturbance presence period PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 7
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 8 ibase Zintegrowany System Monitoringu Mediów na bazie technologii LonWorks Monitoring energii elektrycznej Licznik impulsów Moduły pomiarowe LON Router Licznik impulsów Konwerter RS-LON Licznik impulsów Ethernet/Internet Monitoring zużycia wody Monitoring energii cieplnej
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 9 Idea wykorzystania systemów inteligentnego budynku w pomiarach zużycia i jakości energii elektrycznej Schemat układu pomiarowego Zrealizowanego w budynku B-1 AGH Kraków L1 L2 L3 N Licznik energii DZ 4000 KE - EIB EIB Przekładniki 50/5A Analizator sieci zasilania A2000 - LON LON L1 L2 L3 N Zasilanie skrzydła budynku B-1 Interface EIB/RS 232 ilon 10 LON/TCP-IP
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 10 Pomiary analizatorem z interfejsem LonWorks Na potrzeby badań wybrano zmienne sieciowe: energia (Wh, VArh) SNVT_elec_whr_f moc (wszystkie rodzaje) SNVT_power_f napięcie SNVT_volt_f prąd SNVT_amp_f OKNO PAKIETU KONFIGURACYJNEGO LON MAKER z obiektami LNS Text Box
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 11 Pomiary analizatorem z interfejsem LonWorks Pomiary z narzędziem LNS DDE Server Współpraca z pakietem Excel Odpowiednie makro do zbierania danych
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 12 Pomiary licznikiem z interfejsem KNX Okno aplikacji Group Monitor z oknem szczegółowym wybranego telegramu
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 13 Pomiary licznikiem z interfejsem KNX Zapis informacji o telegramach z pakietu Group Momitor w postaci plików z danymi Obróbka w pakiecie Excel
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 14 A2000 (LON) - napiecie_fazowe - wtorek,sroda - sierpien Wyniki pomiarów 240 238 NAPIECIE [V] 236 234 232 230 228 226 224 L1 L2 L3 222 Komentarz: - Możliwość obserwacji bieżących zmian wartości skutecznej napięcia ------------------------- Dla analizatora A200 Dla licznika ABB: - Licznik nie ma możliwości wysłania tego typu telegramów NAPIECIE [V] 220 240 238 236 234 232 230 228 226 224 222 220 DATA DATA 23-08-05 1:30 06-10-05 1:30 23-08-05 3:30 06-10-05 3:30 23-08-05 5:30 06-10-05 5:30 23-08-05 7:30 06-10-05 7:30 23-08-05 9:30 06-10-05 9:30 23-08-05 11:30 23-08-05 13:30 23-08-05 15:30 23-08-05 17:30 23-08-05 19:30 23-08-05 21:30 23-08-05 23:30 A2000 (LON) - napiecie_fazowe - wtorek,sroda - pazdziernik DATA/CZAS 06-10-05 11:30 06-10-05 13:30 06-10-05 15:30 06-10-05 17:30 06-10-05 19:30 06-10-05 21:30 06-10-05 23:30 07-10-05 1:30 07-10-05 3:30 07-10-05 5:30 07-10-05 7:30 07-10-05 9:30 07-10-05 11:30 24-08-05 1:30 24-08-05 3:30 24-08-05 5:30 24-08-05 7:30 24-08-05 9:30 24-08-05 11:30 24-08-05 13:30 07-10-05 13:30 24-08-05 15:30 07-10-05 15:30 24-08-05 17:30 07-10-05 17:30 24-08-05 19:30 07-10-05 19:30 24-08-05 21:30 07-10-05 21:30 L1 L2 L3 DATA/CZAS
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 15 A2000 (LON) - moce_chwilowe - wtorek,sroda - sierpien Wyniki pomiarów 9000 8000 7000 Komentarz: -Możliwość obserwacji bieżących zmian uśrednionej mocy czynnej, biernej, pozornej - Swoboda w operowaniu danymi zapisanymi w formacie arkusza Excel ------------------------- Dla EIB/KNX: -Licznik nie ma możliwości wysłania tego typu telegramów (posiada: Zużycie energii elektr. Aktualny poziom poboru mocy po przekroczeniu progu) MOCE [W,Var,VA] MOCE [W,Var,VA] 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0-1000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0-1000 DATA DATA 23-08-05 1:00 23-08-05 2:30 23-08-05 4:00 23-08-05 5:30 23-08-05 7:00 23-08-05 8:30 23-08-05 10:00 23-08-05 11:30 23-08-05 13:00 23-08-05 14:30 23-08-05 16:00 23-08-05 17:30 23-08-05 19:00 23-08-05 20:30 23-08-05 22:00 23-08-05 23:30 A2000 (LON) - moce_chwilowe - wtorek,sroda - pazdziernik 24-08-05 1:00 DATA/CZAS 24-08-05 2:30 24-08-05 4:00 24-08-05 5:30 24-08-05 7:00 24-08-05 8:30 24-08-05 10:00 24-08-05 11:30 24-08-05 13:00 24-08-05 14:30 24-08-05 16:00 24-08-05 17:30 24-08-05 19:00 06-10-05 1:00 06-10-05 2:30 06-10-05 4:00 06-10-05 5:30 06-10-05 7:00 06-10-05 8:30 06-10-05 10:00 06-10-05 11:30 06-10-05 13:00 06-10-05 14:30 06-10-05 16:00 06-10-05 17:30 06-10-05 19:00 06-10-05 20:30 06-10-05 22:00 06-10-05 23:30 07-10-05 1:00 07-10-05 2:30 07-10-05 4:00 07-10-05 5:30 07-10-05 7:00 07-10-05 8:30 07-10-05 10:00 07-10-05 11:30 07-10-05 13:00 07-10-05 14:30 07-10-05 16:00 07-10-05 17:30 07-10-05 19:00 DATA/CZAS 24-08-05 20:30 07-10-05 20:30 24-08-05 22:00 07-10-05 22:00 czynna bierna pozorna czynna bierna pozorna
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 16 Energooszczędne sterowanie oświetleniem ulicznym - instalacja pilotażowa AGH PODSTAWOWE CELE I ZAŁOŻENIA: 10 punktów świetlnych (każdy o mocy 70W), 2 x 5 lamp Sterowanie wszystkich lamp w systemie rozproszonym; standard LonWorks; medium transmisji - sieć energetyczna zasilająca punkty świetlne Każda lampa --- niezależny węzeł sieci LonWorks Dwa moduły serwerów i.lon 100 e3, wraz z modemami GSM, dla poszczególnych zespołów lamp, umożliwiające m.in. ich zdalne, bezprzewodowe sterowanie i monitoring parametrów PROPONOWANE FUNKCJONALNOŚCI: Indywidualne sterowanie zał/wył każdej lampy Regulacja natężenia oświetlenia każdego punktu świetlnego Monitoring on-line stanu technicznego każdej oprawy (w tym: źródła światła, statecznika elektronicznego, przepalenia wkładki bezpiecznikowej, uszkodzenia dławika, rozpoznawanie stanów przedawaryjnych) Pomiar i rejestracja zużycia energii elektrycznej każdej oprawy Pomiar i rejestracja zużycia energii elektrycznej grup opraw związanych z określonymi ciągami komunikacyjnymi
Energooszczędne sterowanie oświetleniem ulicznym - instalacja pilotażowa AGH Próbna instalacja GSM Szafka łączeniowa 1 GSM Szafka łączeniowa 2 i.lon 100 e3 i.lon 100 e3 L N PE L N PE Lampy z węzłami LON GSM Komputer PC Lampy z węzłami LON PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 17
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 18 Energooszczędne sterowanie oświetleniem ulicznym - instalacja pilotażowa AGH Elementy w węźle sieci lampie ulicznej Do sieci zasilającej Zasilanie SELC 2000 zasilanie Candelon 100 zasilanie L PE N L PE N L PE N SELC 2000 dane Candelon 100 dane Biały Czerwony SELC 2000 balast CANDELON 100 węzeł LON
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 19 Energooszczędne sterowanie oświetleniem ulicznym - instalacja pilotażowa AGH Widok szafek montażowych sterowniczych
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 20 Energooszczędne sterowanie oświetleniem ulicznym - instalacja pilotażowa AGH
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 21 Podstawowy blok funkcjonalny węzła lampy Energooszczędne sterowanie oświetleniem ulicznym - instalacja pilotażowa AGH Wszystkie dostępne bloki funkcjonalne pojedynczego węzła lampy
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 22 Energooszczędne sterowanie oświetleniem ulicznym - instalacja pilotażowa AGH Zadawanie poziomu Intensywności świecenia Kontrola napięcia na stykach lampy
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 23 Węzeł cieplny instalacja AGH wykorzystanie standardu LonWorks i CAN
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 24 Węzeł cieplny instalacja AGH STRONA WWW: http://wg.agh.edu.pl/
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 25 Węzeł cieplny instalacja AGH STRONA WWW: http://wg.agh.edu.pl/
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 26 Węzeł cieplny instalacja AGH
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 27 Budynki energooszczędne i pasywne Co to jest budynek energooszczędny lub pasywny??? wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło przeliczony na 1 m2 powierzchni domu przy założeniu, że wysokość pomieszczeń nie przekracza 2,9 m. Wtedy domy, w których: E 140 kwh/m2rok, można uznać za nie energooszczędne; E 110 kwh/m2rok, to domy standardowe; E 70 kwh/m2rok, to domy energooszczędne (zgodnie z przepisami obowiązującymi w Niemczech); E 15 kwh/m2rok, to tzw. domy pasywne, które mogą funkcjonować w sposób bierny, czyli bez aktywnych systemów ogrzewania i wentylowania powietrza. W przypadku budynków pasywnych w strefie klimatu umiarkowanego, wstępnym warunkiem uzyskania takiego stanu jest to, by roczne zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania wynoszące mniej niż 15 kwh/(m2), nie było osiągnięte kosztem wzrostu zużycia energii dla innych celów (np. elektryczności). Poza tym, w przypadku europejskiego domu pasywnego, wskaźnik zapotrzebowania energii pierwotnej dla sumy wszystkich celów bytowych (ogrzewanie, energia elektryczna w gospodarstwie domowym) nie może przekraczać 120 kwh/(m2).
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 28 Budynki energooszczędne i pasywne Budynek energooszczędny STRONA WWW: http://www.euro-centrum.com.pl/park-przemyslowy BUD. ENERGOOSZCZĘDNY -1/3 energii klasycznego budynku - koszt m2 porównywalny z metodami klasycznymi ok. 4000 PLN/m2
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 29 Budynki energooszczędne i pasywne Budynek energooszczędny STRONA WWW: http://www.euro-centrum.com.pl/park-przemyslowy
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 30 Budynek pasywny STRONA WWW: http://www.euro-centrum.com.pl/park-przemyslowy Budynki energooszczędne i pasywne 1 technologie energooszczędne 2 odnawialne źródła energii Pompy ciepła Fotoogniwa Kolektory słoneczne 3 zużycie energii ceplnej na poziomie: 15 kwh/m2 rocznie W budynku znajdować się będą specjalistyczne laboratoria do badania i rozwoju technologii energooszczędnych oraz siedziby firm technologicznych z tego obszaru. Planowane rozpoczęcie budowy: styczeń 2010
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 31 Projekty badawcze AGH Ogólnopolskie Konsorcjum Naukowo-Przemysłowe Energooszczędnych Technologii Budynkowych Instalacji Elektrycznych (NPETBIE) --- październik 2007 Kraków Akademia Górniczo-Hutnicza Poznań Politechnika Poznańska Gdańsk Politechnika Gdańska Warszawa MERTEN Polska (Gr Schneider Electric) Kraków ZDANIA Sp. z o.o. Cel nadrzędny: upowszechnianie i wdrażanie energooszczędnych technologii budynkowych instalacji elektrycznych - Prace badawczo-rozwojowe i wdrożeniowe - Transfer technologii do aplikacji praktycznych - Działalność edukacyjna, szkoleniowa, ekspercka - Doradztwo techniczne, weryfikacja standardów
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 32 Standaryzacja i badania 2 Sieć certyfikowanych laboratoriów oceny efektywności energetycznej i automatyki budynków POIG 2.2 AGH LonWorks KNX, LON, BACnet Pol. Poznań KNX Pol. Gdańsk KNX, LonWorks, BACnet KNX LON
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 33 Projekty badawcze AGH Centrum technologii energooszczędnych i poszanowania energii w budownictwie --- POIG 2.1 AGH Kraków lokalne i zdalne centrum zarządzania budynkiem energooszczędnym zarządzanie siecią automatyki i monitoringu dla Parku Jakości i Efektywnego Zarządzania Energią Elektryczną --- akwizycja i analizy danych jakości energii zasilania budynków Monitoring i archiwizacja wszystkich danych pochodzących z systemu sterowania budynku Politechnika Śląska pomiar, symulacje i wizualizacje strumieni energii i masy zmniejszyć energochłonność budynku badania modelowe i eksperymentalne wpływu klimatu na efektywność technologii energooszczędnych wykorzystujących odnawialne źródła energii Uniwersytet Śląski ocena warunków klimatycznych wewnątrz i na zewnątrz budynku energooszczędnego badanie jakości i trwałości nowoczesnych materiałów budowlanych monitoring obiegu i strat ciepła w budynku Politechnika Warszawska monitorowaniu i testowaniu modułów i systemów fotowoltaicznych w rzeczywistych warunkach pracy wydajność, stabilność długookresowa, awaryjność centrum fotowoltaiki kompleksowe badanie modułów fotowoltaicznych zgodnie z normą IEC 60904 Wyższa Szkoła Technologii Informatycznych obsługa sieciowa projektu, akwizycja i przetwarzanie danych z punktów pomiarowych systemy uczące się w sterowaniu źródłami energii, układami dystrybucji mediów
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 34 Projekty badawcze AGH NCBiR - Zadanie nr 5: Zoptymalizowanie zużycia energii elektrycznej w budynkach z projektu strategicznego: Zintegrowany system zmniejszenia eksploatacyjnej energochłonności budynków AGH Kraków szczegółowa analiza kwestii związanych ze zużyciem energii w budynkach analiza możliwości minimalizacji zużycia nowe technologie w odbiornikach; rozproszone systemy sterowania i monitoringu opracowanie wskaźnika maksymalnego jednostkowego zużycia energii opracowanie wytycznych dotyczących projektowania instalacji technicznych budynków pod kątem minimalizacji zużycia energii elektrycznej Politechnika Śląska szczegółowa analiza kwestii związanych ze energochłonnością cieplną budynków analiza wariantowa rozwiązań systemów ogrzewania minimalizacja zużycia energii cieplnej opracowanie, badania i optymalizacja układu hybrydowego przetwarzania energii słonecznej w ciepło i chłód w celu zmniejszenia zużycia energii Euro-Centrum realizacja instalacji elektrycznych i cieplnych w konkretnych obiektach partnerzy Euro-Centrum wykonanie modelu instalacji wg wytycznych opracowanych w czasie badań działania promocyjne i marketingowe
PROTECH - Wrocław, 19.11.2009 35 Zakończenie e-mail: ozadow@agh.edu.pl