Intelligente løsninger til integrering af tekniske installationer i hospitalsbygninger Ronny Scherf

Transkript

1 Ronny Scherf Product Marketing Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH Intelligente løsninger til Bygningsmassen i Europa står for 40 % af det samlede energiforbrug. Hospitaler har et særligt stort energiforbrug, men omvendt også et kæmpe potentiale for at optimere processer og spare energi. Omkostningerne til energiforsyning, installation og vedligeholdelse kan reduceres drastisk ved at implementere intelligente, bygningsstyringssystemer til eksempelvis varme-, ventilations- og køleanlægsamt belysning.

2 Hospitaler får energi fra en række forskellige kilder (fyringsolie, naturgas, kul og grøn energi), som finder anvendelse i forskellige dele af bygningen i form af varme (varmeanlæg og ventilationssystemer), kulde (ventilationssystemer, kølerum og operationsstuer) og elektricitet ( til drift af mediko og tekniske systemer, bygningsudstyr, belysninger, elevatorer osv.). Varme, ventilation og belysning tegner sig for størstedelen af energiforbruget. Erfaringen har vist, at effektiv styring af disse forbrugsenheder kan reducere det samlede energiforbrug på et gennemsnitligt europæisk hospital med op til 20 % = varme 2 = belysning 3 = køling 4 = andet 5 = varmt vand Figur 1: Generel oversigt over energiforbruget på hospitaler (kilde: ECN 2002)

3 Mere effektiv energiudnyttelse gennem optimering Energieffektiviteten i varme- og ventilationssystemer kan optimeres ved hjælp af en række tiltag. Som det første bør man se på, om produktionen og fordelingen af varmen er effektivt styret. Det samme gælder den korrekte temperaturstyring af enkelte rum. Optimeret tidsstyring sikrer, at temperaturen på et bestemt sted er helt rigtig på det aktuelle tidspunkt. Ligeledes er det vigtig at kontrollere, at luftkvaliteten lever op til de krav, der stilles i de respektive miljøer. Intelligent belægningsstyring sørger for, at tomme stuer ikke opvarmes, køles eller ventileres unødigt. Stuernes benyttelse registreres ved hjælp af bevægelsesfølere, der sikrer, at stuerne forsynes med energi, når de er i brug. Tiltag, der nedbringer energibehovet Varme/ventilation Belysning Integration effektive styringsfunktioner til produktion og fordeling af varme samt individuel rumtemperaturstyring luftkvalitetsstyring optimerede tidsstyringsprogrammer tilstedeværelsesregistrering automatiske dagslysstyringer med bevægelsesfølere og tidsstyringsprogrammer til belysningsscenarier samspil mellem varme-, ventilations-, kølings- og belysningssystemer Figur 2: Tiltag, der bidrager til at reducere energibehovet. Automatisk dagslysstyringer med bevægelsesfølere bidrager til at sænke energibehovet til belysning. De beskrevne tiltag bidrager alle til at sænke elforbruget markant, og med integreret styring af de forskellige systemer er det muligt at bringe forbruget endnu længere ned. Integration betyder, at systemerne til varme, ventilation, køling og belysning samt eventuelt andre energiforbrugere og generatorer, styres samlet under ét. Dette forudsætter udveksling af systemoplysninger mellem de enkelte tekniske installationer. Denne udveksling hjælpes på vej med en intelligent integrationsløsning, der er nem at installere, og som ikke belaster budgettet væsentligt.

4 Intelligent integration på Nordland Hospital, Norge Nordland Hospital i den norske by Bodø er beviset på, at en moderne integrationsløsning kan levere et markant fald i energiforbruget. Alle trin i processen på hospitalet, lige fra programmering til idriftsætning, blev implementeret ved hjælp af et standard softwareværktøj. Belysningssystemet (DALI), CTS undercentralerne (BACnet), enkelrumsreguleringerne (LON), gas/luft-kompressorerne og køleanlæggene (Modbus) blev integreret med hinanden. Alle tekniske installationer er tilsluttet hovedcentralen og kan således betjenes centralt. Projektstyringsteamet (CentraLine-partneren GK Norge AS) var særligt opmærksom på at integrere belysningssystemet med CTS anlægget. Et vigtigt argument var, at installationen skulle kunne serviceres af flere forskellige håndværksmæssige faggrupper: den skulle være åben, fleksibel, overskuelig, intelligent og fremtidssikret. Der var særligt fokus på at undgå en stand-alone-løsning. Et andet vigtigt punkt var, at systemet skulle kunne ændres efter behovstilpassede brugermønstre. Bygherren lagde desuden stor vægt på, at etableringsomkostningerne ikke måtte overstige prisen på en standardløsning. Alligevel skulle der kunne identificeres klare funktionsfordele. CentraLine-partneren valgte derfor en moderne integrationsplatform. Figur 3: På Nordland Hospital i norske Bodø har en intelligent integrationsløsning været direkte årsag til et mere effektivt energibudget.

5 Intelligent integration i stedet for gateway-løsninger CentraLine-partnerens beslutning tog afsæt i det forhold, at gateway-løsninger (hardware- og softwareløsninger til konvertering af kommunikationsprotokol A til kommunikationsprotokol B) ikke længere er den optimale løsning, selv om de fortsat er meget udbredte. Løsninger af den type kan være komplekse at installere, da der skal anvendes forskellige gateways for hver protokol, og der kræves forskellige softwarepakker til at konfigurere hver enkelt løsning. Endelig er der det forhold, at ændringer og udvidelser er forbundet med væsentlige ulemper for virksomheden, da der hele tiden skal tages højde for det globale system, inklusive alle gateways. DALI gateways Figur 4: Gateway-løsninger er komplekse og vedligeholdelsestunge.

6 Nyskabende integrationsplatforme er meget mere end protokolomsættere. De gør det muligt at integrere forskellige bussystemer i den samlede løsning uden brug af gatewayspecifikt hardware og software. En moderne integrationsplatform skal kunne håndtere en række protokoller. CentraLineAX-systemet og HAWK, den webkompatible og flersprogede integrationsplatform, er et eksempel på en optimal løsning. HAWK understøtter som standard alle vigtige protokoller for bygningsautomatik, da protokoldrivere til BACnet, LON og Modbus er en fast bestanddel af HAWK-pakken. HAWK tillader integreret, transparent konfiguration af alle protokoldrivere fra en webbrowser. (via ARENA AX ) DALI Figur 5: HAWK-integrationsplatformen virker som bygningens hjerne. Integrationsplatformen er et intelligent knudepunkt med adgang til alle undersystemer i bygningen. Den kan udføre opgaver såsom databehandling (fx programmerbar logik), datalagring (fx gemme energiforbrugskurver), datavisualisering, programmering og give fjernbetjening til systemet. Med CentraLine AX opnår du nye muligheder og gennemsigtighed, når du integrererr de tekniske installationer. HAWK s webbaserede, grafiske brugerflade giver dig fuld adgang til alle systemfunktioner. Slutbrugerne kan få adgang til alle anlæg i installationen fra brugerfladen. Alt er så at sige under samme tag.

7 Integrering på Nordland Hospital Integreringen af tekniske installationer på Nordland Hospital blev udført ved hjælp af CentraLine HAWK. De HAWK-enheder, der blev installeret forskellige steder på hospitalet, opretter forbindelse til en server-pc via BACnet, hvor de visualiseres og betjenes. Belysningen blev integreret i CTS-anlægget via DALI-protokollen. En særlig funktion ved denne løsning betyder, at armaturets spole kan integreres direkte i platformen. DALI-netværket kan konfigureres via HAWK en. HAWK en kan kobles direkte til DALI-komponenterne. På denne måde kan du frit programmere og ændre i belysningsinstallationen. I pilotprojektet fra Bodø sendes signaler fra LON-komponenter (fx enkeltrumsstyring) til DALI-belysningsgrupperne. HAWK integrations-logik kan ændres online. I dette tilfælde beskriver integrations-logikken, hvilken styreenhed, der betjener hvilken DALI-belysningsgruppe. Det har mange fordele, når der renoveres eller omorganiseres på stuerne. I Bodø blev gas/luft-kompressorerne og køleanlæggene ligeledes integreret med HAWK via Modbus. 1 = visualiseringssoftware 2 = integration 3 = belysning 4 = rumstyring 5 = undercentraler 6 = gas 7 = trykluft 8 = køling 1 TCP/IP 2 2 DALI TCP/IP Figur 6: Systemkonfigurationer illustrerer integrationen, hvordan de enkelte tekniske installationer er integreret.

8 På hospitaler, der består af flere bygninger spredt over et stort areal og med høje krav til de tekniske installationer, er muligheden for fjernadgang og-programmering meget fordelagtig. Det sparer masser af tid og dermed penge. Drift og betjening sker via standard internet webbrowser, så der er ikke behov for speciel programmerings- og software. I Bodø integrerer HAWK følgende tekniske installationer: - DALI - belysningssystem - BACnet undercentral og hovedstation - LON - individuelle rumstyringer og enkeltrumskomponenter - Modbus - gas/luft-kompressorer og køleanlæg Selv belysningsstyringen er konfigureret via integrationsplatformen. Til dette anvendes COACH AX -softwaren, der er udviklet specielt til HAWK. COACH A X softwaren konfigurerer CTS-undercentralerne til HVAC-installationerne,, logik- og AIA-, ADK- og ABA-anlæg samt CCTV. Programmeringssoftwaren anvendes fra integrationsfasen og helt frem til visualiseringsfasen. Integration betyder, at slutbrugerne har alle systemer samlet under ét. De integrerede systemer betjenes herved via en fælles betjeningsplatform. Anvendelsen af fælles software giver en mere effektiv installation og drift samt markant lavere omkostninger til uddannelse og bemanding af det tekniske team. Centrale funktioner som tidskataloger skal kun indstilles ét sted af brugeren, hvorefter de overføres til de relevante tekniske installationer. Det minimerer driftsfejl og således også kritiske systemfejl.

9 Fordele ved Integration resulterer primært i en mere effektiv drift og gør det muligt at få overblik over vedligeholdelsesomkostningerne. De vigtigste integrationsfordele er: - simpel systemarkitektur - færre komponenter - integreret styring og betjening via HAWK-platformen - webbaseret betjening og fjernovervågning Anvendelsen af en integrationsplatform forenkler systemarkitekturen væsentligt. Med HAWK får de driftsansvarlige fuld kontrol over alle energiforbrugere og energikilder. Belysningssystemet er ligeledes styret via integrationsplatformen. Der kræves ikke yderligere logik-enheder, da der er etableret en direkte busforbindelse fra controlleren til armaturspolerne. Idriftsætning af belysningssystemet foretages udelukkende via HAWK. Det betyder, at ændringer i driften let overføres fra webbrowseren. Styrefunktioner som dagslysstyring, tidskataloger til belysningssystemet samt nødbelysningsscenarier overføres direkte tilcontrolleren og kan ved behov ændres via webbrowseren. På denne måde er optimering af driften altid mulig. HAWK gør det endvidere muligt at udføre en fuldautomatisk test af nødbelysningssystemet. Behoved for undervisning af det tekniske personale reduceres med en HAWKintegrationsplatform. Risikoen for systemfejl som følge af betjeningsfejl, der skyldes, at personalet skal betjene flere systemer på en gang, er meget lav. Da webinterfacet kan give fuld adgang til programmering af funktioner, er det nemt at foretage systemændringer fra en vilkårlig webbrowser. Målet for integrationen er systemstabilitet. I dette tilfælde sker det ved at flytte dataudvekslingen ud i HAWK-integrationsknudepunktet i stedet for hovedcentret. Derved opnås en decentral løsning, som efter behov kan oprettes som redundant system. Sammenkædning af de forskellige tekniske installationer betyder, at centrale funktioner kan tilføjes uden problemer. Hvis der fx registreres en brand, kan denne oplysning anvendes til at aktivere nødbelysningssystemet og overstyre varme- og ventilationssystemerne. Endvidere kan funktionsopdateringer implementeres uden problemer. Serviceopgaver registreres ligeledes og videresendes via integrationsplatformen. Evalueringen af driftstider og udsendelse af vedligeholdelsesanmodninger via sms eller er blandt standardfunktionerne. Til større projekter er samspillet med ERP-systemer, fx energiregistreringssystemer, en del af standardudstyret. Den automatiske funktionstest til de integrerede nødbelysningssystemer gør tids- og omkostningskrævende manuelle testforløb overflødige. Intelligente integrationskoncepter med afsæt i avancerede integrationsplatforme ser ud til at kunne forene uforenelige mål. Systemovergribende integration skaber et transparent teknisk system, der er i stand til at minimere energiforbruget, gøre installations- og vedligeholdelsesprocesser mere effektive og sikre problemfri drift.

10 Fotokilder: Fig. 1: ENC Fig. 2: Nordland Hospital Fig. 3 til 6: CentraLine Få mere at vide om CentraLine og se detaljerede kontaktoplysninger på CentraLine Honeywell GmbH Böblinger Straße 17 D Schönaich, Germany