Internet věcí v oboru HVAC systémů

Trh s VRF systémy (Variable Refrigerant Flow), využívající současná technologická řešení ke chlazení, ale v rozšířené podobě i k vytápění interiéru budov, v posledních letech neustále roste. Důvodem tohoto zájmu je především tlak na snižování energetické náročnosti budov. Optimalizace nákladů v tomto odvětví se dá dosáhnout cloudovým řešením, vzdálenou správou a vyhodnocováním provozu systému. V důsledku toho se čím dál více investuje do autonomní diagnostiky, která dokáže spotřebu energie zásadně snížit a správu VRF systémů uživateli výrazně zjednodušit.

V současné době je o internetu věcí slyšet doslova na každém rohu. Tento koncept přitom spatřil světlo světa už v roce 1999 prostřednictvím Auto-ID Center na Massachusettském technologickém institutu. Samotný termín Internet of Things se objevil dokonce v projevu Petera T. Lewise pro kongresovou nadaci Black Caucus Foun­dation ve Washingtonu, D.C., publikovaném v září 1985. Podle Lewise je Internet of Things (zkráceně IoT) „integrace procesů a technologií s připojitelnými zařízeními a senzory, aby bylo možné vzdáleně sledovat stav, manipulaci a vyhodnocování chování takových zařízení“.

IoT je pro HVAC zásadní

Nezbytnou součástí IoT je tzv. cloud. Jedná se o síť vzájemně propojených vzdálených serverů, která slouží převážně k úschově a sdílení dat nebo užívání aplikací a softwaru. Na rozdíl od klasického pevného disku ve vašem počítači nejsou data fyzicky uložena v přístroji, nýbrž právě v cloudu. Většina IoT zařízení a senzorů po celém světě posílá data právě do něj. Chytré technologie mohou díky provázanosti systémů efektivně komunikovat, vyhodnocovat a upozorňovat na chyby či anomálie. Navíc komunikace probíhá velice rychle a spolehlivě. Tímto se dostáváme k největší devize IoT pro segment HVAC – díky němu se systémy vytápění a chlazení nemusí spoléhat na lidskou interakci a fungují maximálně efektivně.

VRF a obor vytápění, ventilace a klimatizace

VRF na rozdíl od splitového klimatizačního zařízení umožňuje provoz více vnitřních jednotek na stejném systému, který je navržen v závislosti na aplikaci. Systémy VRF mohou poskytnout řešení pro všechny potřeby HVAC bez ohledu na jeho velikost. Řízení multizone VRF/VRV je implementováno několika způsoby:

• prostřednictvím počítače vybaveného specializovaným kontrolním programem;
• prostřednictvím dálkového ovládání pro každý vnitřní modul;
• z centrálního ovládacího panelu.

Trh se systémy VRF byl v roce 2021 oceněn na 18,45 mld. USD a očekává se, že do roku 2032 dosáhne 43,9 mld. USD. Vysoký potenciál úspory energie a snadná (i málo častá) údržba systémů VRF jsou klíčovými hnacími silami růstu trhu.

Vzdálená správa prostřednictvím cloudu

Vzdálená správa prostřednictvím cloudu především umožňuje ovládat všechny instalace přímo z počítače nebo tabletu. Nezáleží přitom, na kolika místech tyto instalace jsou ani kde se nacházejí. Správa poskytuje nepřetržité centralizované ovládání prakticky odkudkoli. Do všech VRF jednotek na různých místech lze jedním kliknutím odeslat aktualizace stavu všech instalací v reálném čase, což snižuje potenciál výpadků a optimalizuje náklady. Navíc možnost vzdáleného monitoringu a správy prodlužuje životnost jednotek, jelikož pomáhá předcházet jejich poruchám i anomáliím při jejich provozu.

Cloudová řešení poskytují konkurenční výhodu i servisním a instalačním firmám. Vzdálená správa umožňuje poskytovat zákazníkům pokročilý servis, nastavení a funkce údržby, zkrácení doby odezvy, snížení návštěv u zákazníka i lepší alokaci času vlastních zaměstnanců. Na dálku jsou technikům instalačních a servisních firem dostupné veškeré informace o abnormálních situacích. Kontrolní funkce také umožňují identifikovat a vyřešit případné provozní problémy mnohem rychleji. Často ještě dříve, než k nim dojde. Na chybu v provozu nebo poruchu tak jede technik vybaven maximálním množstvím informací, servisní zásah nikdy neprobíhá „naslepo“. Navíc lze spárovat konkrétní provozní problém s výjezdem technika, který má s typem poruchy větší zkušenosti.

Obr. Jednotka VRF typu ECO

Výhody vzdálené správy

Jak se výhody cloudového řešení propisují do provozních nákladů instalačních a servisních firem? Díky cloudu jsou schopny na dálku systém zákazníkovi nastavit, provést diagnostiku a predikovat nebo identifikovat případnou závadu bez výjezdu technika. Většina zákazníků jsou laici a nezvládnou si optimalizaci nastavení a úpravu tepelné pohody v domě nastavit bez asistence. Právě pro takové případy je systém vzdálené správy ideální, protože nastavení provede za klienta.

Energetické úspory s inteligentními snímači

V oboru vytápění a chlazení hrají čím dál častěji prim chytré technologie, které optimalizují výkon a provozní náklady systémů. Ideálním příkladem takových smart technologií jsou čidla, která detekují přítomnost osob v místnosti a automaticky upravují teplotu (nahoru nebo dolů) za účelem optimalizace komfortu a efektivity provozu. Pokud po stanovenou dobu není detekována žádná aktivita v místnosti, čidla vypnou jednotku nebo přepnou na novou teplotu, která byla nastavena dříve. Pokud je klimatizace ponechána spuštěná a např. poslední zaměstnanec opustí kancelář, snímače automaticky zareagují a sníží výkon systému nebo jej vypnou. Podobné senzory se hojně využívají i v hotelnictví. Pokud v hotelovém pokoji čidla detekují přítomnost více osob, teplota je automaticky upravena tak, aby bylo dosaženo nejvyšší míry teplotního komfortu. K inteligentním snímačům lze připojit i úsporný systém invertoru a pomocí něj zjistit, kdy dochází k plýtvání energií. Při zjištění zbytečného vytápění nebo chlazení jsou vnitřní jednotky jednotlivě ovládány tak, aby s přihlédnutím k podmínkám v prostoru (teplota, vlhkost, svit slunce) došlo k úspoře energie.

Budoucnost IoT, AI a vzdálené správy v oboru HVAC

Budoucnost vzdálené správy a údržby se ubírá především formou umělé inteligence. Přesněji řečeno úzkou umělou inteligencí – Narrow Artificial Intelligence (NAI), která odkazuje na systémy zaměřené na řešení jediné úzce vymezené úlohy. Mezi příklady NAI patří internetoví boti nebo virtuální asistent Apple nazvaný Siri. Systém HVAC, tepelné čerpadlo nebo rezidenční klimatizační jednotka, která bude obsahovat tento typ umělé inteligence, má pro svůj provoz přednastavené hodnoty. Jakmile se tyto hodnoty budou lišit či dojde k jejich odchylce, NAI upozorní majitele nebo instalační firmu na problém, který se může vyskytnout, a může tedy lehce předejít poruchám. Nebude docházet ke zbytečným výpadkům ve fungování systémů chlazení či vytápění a také se může zamezit dražším opravám, jako je třeba výměna komponentů. Systémy HVAC budou brzy schopny samy doladit a provést úpravy s malým zásahem člověka nebo i bez něj. Systémy HVAC se zkrátka naučí myslet samy za sebe. Důkazem tohoto trendu je mimo jiné vývoj různých typů autonomní diagnostiky.

Závěr

Internet věcí je klíčem k efektivitě systémů vytápění a chlazení, jelikož zrychluje a optimalizuje jejich provoz a minimalizuje zapojení (i případnou chybu) lidského faktoru. Implementace internetu věcí do technologií celosvětově raketově roste a v ČR používalo zařízení s IoT více než 600 000 lidí. Vzdálená správa a autonomní diagnostika pomocí cloudu jsou funkcionality, které jsou v oboru HVAC na vzestupu. Instalační a servisní firmy využívají cloudová řešení, u kterých mimo jiné vyzdvihují výrazné šetření provozních nákladů spojených s časem svých techniků a úbytkem servisních výjezdů. Pro koncové zákazníky je zase mimořádně zajímavé zapojování inteligentních senzorů do VRF technologií. Ty optimalizují výkon systémů podle toho, jak často jsou využí­vány, jak velkým počtem lidí, zohledňují i venkovní teplotu, vlhkost a další faktory. Výsledkem jsou energetické úspory a nižší náklady na vytápění a chlazení komerčních i rezidenčních objektů. Budoucnost IoT a HVAC je ještě více spjata s autonomizací provozů. Systémy HVAC se zkrátka naučí myslet samy za sebe a budou brzy schopny samy doladit a provést úpravy s malým nebo zásahem člověka či bez něj. Důkazem tohoto trendu je mimo jiné vývoj různých typů plně autonomní diagnostiky systémů chlazení a vytápění. 

Zdroje:
[1] SERRA, J. et al. Smart HVAC Control in IoT: Energy Consumption Minimization with User Comfort Constraints [on-line]. The Scientific World Journal, 2014, Article ID 161874 [cit. 2022-10-26]. Dostupné z: https://www.hindawi.com/journals/tswj/2014/161874/.
[2] 6 trendů v IoT pro rok 2021+. IoTPort.cz [on-line]. © 2022 [cit. 2022-10-26]. Dostupné z: https://www.iotport.cz.
[3] IoT in the HVAC Industry. Omni Sensors and Transmitters Ltd. [on-line]. © 2022 [cit. 2022-10-26]. Dostupné z: https://sensorsandtransmitters.com.
[4] Podklady společnosti Panasonic H&C Solutions.