4. Пілотна система енергетичного моніторингу для університетської будівлі

Додаткова інформація

1

З метою оцінки реального споживання енергетичних ресурсів, відповідно до плану виконання проєкту Net4SEnergy, запроєктовано та частково реалізовано пілотну систему енергетичного моніторингу для університетської будівлі (https://dash.smart-mac.com/sharedash6798583241). Структурна схема системи енергетичного моніторингу для університетської будівлі наведена на рисунку 1.

 

2

Рисунок 1 - Структурна схема системи енергетичного моніторингу для університетської будівлі

Система енергетичного моніторингу (рис.1)  дозволить отримати реальні дані по споживанню електричної та теплової енергії, холодної та гарячої води для університетської будівлі. Окрім того в кожному навчальному приміщенні передбачено моніторинг основних показників мікроклімату – температури і вологості повітря, концентрації вуглекислого газу. Окремою складовою системи моніторингу є метеорологічний модуль, що дозволить відслідковувати температуру і вологість зовнішнього повітря, напрямок і швидкість вітру, атмосферний тиск, інтенсивність сонячного випромінювання (інсоляцію), значення і тренд зміни атмосферного тиску.

Система моніторингу створюється на базі «смарт»-пристроїв енергомоніторів українського компанії smart-MAC (https://smart-mac.com/) (рис. 2, 3).  Усі отримані дані в процесі моніторингу доступні до огляду в режимі реального часу на будь якому пристрої (ПК, планшет, смартфон) і зберігаються для подальшого аналізу у хмарному сховищі. Веб-додаток системи дозволяє надзвичайно зручно представляти дані моніторингу з прекрасною візуалізацією.

3  4

 

Рисунок 2 – Представлення «смарт»-пристроїв компанії smart-MAC для вирішення завдань моніторингу споживання енергетичних ресурсів

5 6

 

Рисунок 3 – Можливості  «смарт»-пристроїв компанії smart-MAC для накопичення та візуалізації даних, щодо споживання енергетичних ресурсів

Отримані дані по фактичному енергоспоживанню, після розгортання пілотної системи моніторингу, протягом календарного року дозволять зокрема оцінити питомі теплові характеристики будівлі, визначити фактичну енергопотребу для забезпечення нормативних показників мікроклімату в приміщеннях будівлі, оцінити раціональність і тренди споживання енергоносіїв. Також такі дані допоможуть оцінити реальнй ефект після впровадження енергофективних заходів  для зменшення споживання енергоресурсів в будівлях університету.

Пілотна системи енергетичного моніторингу для університетської будівлі розгортається на базі кафедри «Енергетичного  менеджменту і технічної діагностики» (ЕМіТД) ІФНТУНГ. Кафедра ЕМіТД займає третину будівлі навчального корпусу №9 університету і розміщується на двох поверхах будівлі. Відповідно на основі приміщень кафедри можна повністю відмоделювати систему енергетичного моніторингу, яку потім можна буде за аналогією поширювати на інші будівлі університету.

Перед монтажем пілотної системи енергетичного моніторингу для університетської будівлі було проведено реконструкцію інженерних мереж на кафедрі ЕМ і ТД, приклад такої реконструкції наведений на рис. 4.

7 8      

a)                                            b)

 

Рисунок 4 – Реконструкція електророзподільчої шафи через яку здійснюється електропостачання каф. ЕМіТД  (навчальна аудиторія 9119):

а) – до реконструкції, b) ­– після реконструкції

Для моніторингу споживання електроенергії використано енергомонітори D103 smart-MAC з накидними трансформаторами струму. Для визначення параметрів мікроклімату застосовано універсальні енергомонітори D105 smart-MAC які обладнані давачами вологості, температури і концетрації СО2. Конструктивно енергомонітори були  розміщені у пластикових електрощитках і приєдннані до мережі WiFi для дистанційної передачі даних. Відображення енергоспоживання і параметрів мікроклімату та аналіз зібраних даних проводиться у веб-додатку системи енергомоніторингу, який підтримується виробником -компанією smart-MAC. Для кожного приміщення і вузла заміру енергоспоживання розроблена власна сторінка у веб-додатку з цифровим і графічним представленням характеру поточних даних енергоспоживання та зміни енергоспоживання протягом часу спостереження (рис. 5-9).

9

Рисунок 5 – Встановлення трансформаторів струму у електророзподільчій шафі для сегмента системи енергомонтіторингу (споживання електричної енергії, моніторинг температури і вологості повітря в приміщенні) для навчальної аудиторії 9119 каф. ЕМіТД

 

​​​​​​​10 11

Рисунок 6 – Відображення енергоспоживання і параметрів мікроклімату для навчальної аудиторії 9119 каф. ЕМіТД  у веб-додатку системи енергомоніторингу

1216141513

 

Рисунок 7 – Монтаж сегмента системи енергомонтіторингу (споживання електричної енергії, моніторинг температури і вологості повітря, концентрації вуглекислого газу в приміщенні) для навчальної аудиторії 9203 каф. ЕМіТД

 

17

Рисунок 8 – Відображення енергоспоживання і параметрів мікроклімату для навчальної аудиторії 9119 каф. ЕМіТД  у веб-додатку системи енергомоніторингу

1819

Рисунок 9 – Монтаж сегмента системи енергомонтіторингу (моніторинг температури і вологості повітря, концентрації вуглекислого газу в приміщенні) для навчальної аудиторії 9121 каф. ЕМіТД

20

Рисунок 10 – Відображення  параметрів мікроклімату (температура і вологість) для навчальних аудиторій  каф. ЕМіТД  у веб-додатку системи енергомоніторингу

Для аудиторій кафедри ЕМіТД, які обладнані електроопаленням (електроконвектори, інфрачервоні панелі) та системи підігріву води (електробойлери) були встановлені електролічильники, для технологічного обліку і візуального відображення спожитої електроенергії (рис. 11). Передача даних від елетролічильника до системи енергомоніторингу через телеметричний імпульсний вихід, що приєднується до універсального енергомонітора D105 smart-MAC (рис. 12).

2122

Рисунок 11 – Щит енергомоніторингу та електроживлення для системи інфрачервоного електроопалення навчальної аудиторії 9124 каф. ЕМіТД

23

Рисунок 12 – Монтаж сегмента системи енергомонтіторингу (споживання електричної енергії, моніторинг температури і вологості повітря, концентрації вуглекислого газу в приміщенні) для навчальної аудиторії 9124 каф. ЕМіТД

Для оцінки споживання гарячої і холодної води для потреб навчальної будівлі в системі моніторингу використовуються водяні лічильники з імпульсним виходом, який приєднується до до універсального енергомонітора D105 smart-MAC. Приклад обліку спожитої гарячої води з електробойлера і передача данних в систему енергомоніторингу наведена на рис. 13 і 14.

252426

Рисунок 13 – Технічна реалізація моніторингу споживання гарячої води і температури повітря для навчальної аудиторії 9200 каф. ЕМіТД

27

Рисунок 14 – Відображення у вигляді гістограми подобового споживання гарячої води і відповідно електроенергії, яка витрачається в електробойлері на підігрів і підтримання температури води у веб-додатку системи енергомоніторингу

Важливим елементом, що дозволяє отримувати данні про параметри зовнішнього середовища як фактори впливу на споживання енергетичних ресурсів в будівлі університету, є метеомодуль. В процесі виконання першої фази проекту змонтовано і приєднано до системи обладнання для моніторингу зміни температури і вологості зовнішнього повітря та атмосферного тиску. Вимірювання здійснюється за допомогою давача температури, вологості і атмосферного тиску smart-MAC, який змонтований у радіаційному екрані (екран Стівенсона) для захисту від прямого сонячного випромінювання і розміщений на північній стороні будівлі у затінку (рис. 15).  Давач приєднується до універсального енергомонітора D105 smart-MAC для передачі методанних в систему енергомоніторингу (рис. 16).

2928

а)                                   b)

Рисунок 15 – Обладнання для моніторингу зміни температури і вологості зовнішнього повітря та атмосферного тиску метеомодулю системи енергомоніторингу:

а) – давач температури, вологості і атмосферного тиску smart-MAC ,

b) - розміщення давача всередині радіаційного екрану на північній стороні будівлі у затінку ­

 

31

​​​​​​​30

 

Рисунок 16 – Відображення метеоданних (температуру і вологість зовнішнього повітря, значення і тренд зміни атмосферного тиску) у веб-додатку системи енергомоніторингу