Oportunidad de Ahorro
Reducir el exceso de flujo de aire
La mayoría de los sistemas HVAC de azotea (más del 90%) funcionan a un volumen constante. Debido a que el ventilador está encendido continuamente y el compresor solo de manera intermitente, en la mayoría de las condiciones (sin importar cuál sea la ocupación ni a qué hora del día) el consumo de energía del ventilador puede ser mayor que el consumo de energía del compresor..
Aunque hay varias horas durante el día en las que un edificio puede no estar completamente ocupado o la necesidad de ventilación es menor que la diseñada, la tasa de ventilación no se puede ajustar fácilmente con un ventilador de velocidad constante.
Reequipamiento de unidades de paquete HVAC (RTU)
La inversión para modernizar una unidad HVAC de techo existente con controles avanzados como el RTU-SC (Roofto Unit Smart Control)suministrado por GreenmediaHD es mucho menor que instalar una nueva unidad. Una vez que se realiza la actualización, puede ahorrar desde un 30% hasta un 50% de energía. Eso le permite recuperar su inversión en menos de dos años. La tecnología de control avanzada proporciona control de velocidad variable, lo que significa que la unidad de techo solo funciona al volumen necesario. Se instala un conjunto de sensores de precisión en la RTU existente para calcular la demanda exacta de flujo de aire.
Reducción de humedad
Si el serpentín del evaporador no está lo suficientemente frío, no puede eliminar la humedad y dejará de eliminar la humedad a su temperatura de punto de rocío. Cuanto menor sea el flujo de aire, menor será la temperatura del serpentín del evaporador. Reducir la velocidad del ventilador a un valor adecuado, reduce la humedad.
La eliminación de la humedad puede mejorar la calidad del aire interior (IAQ) y la comodidad de los ocupantes, al mismo tiempo que respalda las operaciones de la instalación y maximiza la vida útil de su edificio, mobiliario y equipamiento.
Reducción del trabajo del compresor
Cuando se reduce la velocidad del ventilador, el calor del ventilador disminuye y reduce la carga de enfriamiento del edificio, lo que hace que el compresor ahorre energía en el modo de enfriamiento. A altas temperaturas del aire exterior, cuando la mezcla de aire exterior e interior se reduce al reducir la velocidad del ventilador, la carga de refrigeración del edificio también se reduce, lo que ahorra energía a los compresores. El nivel de dióxido de carbono en el aire se puede controlar para mantener una IAQ saludable.
Cómo funciona el sistema RTU-SC
Modulación de la velocidad del ventilador
En el modo de enfriamiento del RTU, el RTU-SC modula la velocidad del ventilador a un valor adecuado mientras protege el compresor y mantiene un valor de humedad agradable. Para modular la velocidad del ventilador a un valor adecuado, se utilizan sensores de precisión para medir los parámetros utilizados en los algoritmos de optimización.
Con los datos recopilados, se calculan parámetros importantes. Uno de estos parámetros es el sobrecalentamiento del gas refrigerante. El sobrecalentamiento se produce cuando el vapor de refrigerante se calienta por encima de su punto de ebullición. El sobrecalentamiento es crítico en HVAC porque asegura que el refrigerante líquido se evapora antes de que salga del evaporador y se dirija al compresor, e incluso pequeñas cantidades de líquido pueden causar daños perjudiciales al compresor en un sistema HVAC. RTU-SC establece la velocidad del ventilador en un valor que garantiza que el recalentamiento sea superior a 7°F e intenta mantener este valor en un rango recomendado (7°F-25°F). Otros parámetros calculados y valores de sensor se utilizan para controlar la velocidad del ventilador para mantener la calidad de humedad del aire interior adecuada. Opcionalmente, se tienen en cuenta los niveles de dióxido de carbono en el aire para establecer la velocidad del ventilador. Finalmente, se calculan los parámetros de consumo de energía y reducción de energía para evaluar el ahorro de energía en tiempo real.
Para otros modos RTU, la velocidad del ventilador se indexa a un valor configurado por el personal operativo y recomendado para la ubicación del edificio y las condiciones ambientales.
Modo de evaluación
Como se realiza
Uno de los módulos de programa del RTU-SC se ocupa del ahorro de energía. Se utilizan sensores precisos para medir la corriente y el estado de funcionamiento del motor del ventilador. Al modular la velocidad del ventilador, el RTU-SC calcula el consumo de kw y la energía de kw-h del ventilador y compara esos valores con el consumo nominal de kw para una velocidad constante del ventilador (normalmente 60 Hz). También se calculan el consumo de kw de los compresores y la energía de kw-h.
Como resultado, obtenemos los kW y kW-h reducidos del RTU debido al algoritmo de modulación de velocidad utilizado por el RTU-SC.
No hay ningún dispositivo eléctrico o electrónico que pueda medir la energía que NO consume la RTU. Para estimar la reducción de energía lograda por la solución RTU-SC, el RTU-SC puede configurarse para operar en “Modo de evaluación” para lograr el valor más transparente para la estimación de ahorro de energía. En este modo los algoritmos de optimización que modulan la velocidad del ventilador están habilitados solo en días pares y deshabilitados en días impares. Durante los días impares, la velocidad del ventilador se establece en el valor nominal constante, que es el valor actual si no se aplica ninguna optimización. Se pueden instalar medidores de potencia en la RTU para recopilar el consumo de energía en kw-h y comparar ambos días. Esta evaluación se realiza por un período mínimo de 15 días.
Los principales objetivos de este modo de evaluación son:
Obtener resultados reales de ahorro de energía
Al comparar el consumo de energía obtenido en los días pares con los obtenidos en los días impares, el porcentaje de ahorro de energía para esa RTU se puede estimar con mayor precisión. Los informes se crean para mostrar los ahorros de energía reales.
Informar cálculos de ahorro en tiempo real con mayor precisión
Los datos recopilados se utilizan para ajustar el módulo del programa de ahorro de energía del RTU-SC para obtener un resultado más preciso. Este módulo muestra en tiempo real los resultados de la reducción de energía en la nube de GreenmediaHD IOT o en las páginas web del panel de control local.
Principales Componetes
Sensores y actuadores de precisión
Se instala un conjunto de sensores precisos para obtener los mejores y más confiables resultados en ahorro de energía para modernizar la RTU existente.
Los sensores principales incluyen: sensores de presión, sensores de temperatura y transformadores de corriente.
Opcionalmente, un sensor de IAQ interior Wi-Fi que incluye: temperatura, humedad relativa, CO2, COV, sensor de PM2.5 se puede instalar e integrar al funcionamiento de RTU-SC, como también se puede instalar un medidor de KWh adicional.
Se instala un variador de velocidad (VSD) para modular la velocidad del ventilador. El valor de velocidad lo establece el controlador GMHD-RTU-SC cuando se calcula el valor de velocidad del ventilador adecuado para ahorrar energía durante el modo de enfriamiento de la RTU. Para los otros modos de RTU (calefacción y ventilación), el valor de la velocidad del ventilador se indexa de acuerdo con las condiciones operativas de la RTU establecidas por los operadores de mantenimiento.
Controlador GMHD-RTU-SC
Este es el controlador principal del sistema RTU-SC y se utiliza para modular la velocidad del ventilador para ahorrar energía.
Este controlador, suministrado por Contemporary Control System, Inc., fue programado usando Sedona Language. GreenmediaHD diseñó seis kits de componentes de programas especializados para este controlador: controlador de velocidad del ventilador, supervisor de alarmas, cálculo de ahorro de energía, módulo de protección, módulo de evaluación y módulo de programación de horarios. Hay dos versiones del software, la Versión 1 para controlar solo la velocidad del ventilador del evaporador y dejar que la temperatura de la RTU se controle con el termostato local existente o controlada por un BMS existente, y la Versión 2 para el control total de la RTU (temperatura y velocidad del ventilador del evaporador).
GreenmediaHD también diseñó un servidor web que está integrado dentro del controlador y se utiliza como una interfaz muy fácil de usar para facilitar la instalación, la puesta en marcha rápida y las pruebas del controlador.
El controlador admite RTU de una a tres etapas de compresor. Cada RTU usa un GMHD-RTU-SC y todos los sensores usados en el RTU-SC están conectados a este controlador.
El controlador puede operar como un controlador con punto de acceso (edge), donde no es necesario un BMS para supervisar y controlar su funcionalidad y puede enviar todos los datos directamente al servidor en la nube GreenmediaHD para supervisión y control en la nube.
Controlador GMHD-E6U4R2A
Este controlador también se puede utilizar como controlador principal del RTU-SC. La diferencia con el controlador GMHD-RTU-SC es que solo admite el RTU de una sola etapa de compresor.
Este controlador tiene la misma potencia de cálculo que el controlador GMHD-RTU-SC pero admite menos puntos de E/S. También es suministrado por Contemporary Control System, Inc., utilizando un software similar diseñado por GreenmediaHD para la funcionalidad de control y el servidor web integrado para la interfaz de usuario.
La instalación en el campus de un sistema RT-SC puede usar algunas RTU con el controlador GMHD-RTU-SC y otras RTU con el controlador GMHD-E6U4R2A dependiendo de las etapas del compresor en modo enfriamiento.
El controlador también puede operar como un controlador con punto de acceso, donde no es necesario un BMS para supervisar y controlar su funcionalidad y puede enviar todos los datos directamente al servidor en la nube GreenmediaHD para la supervisión y el control en la nube.
Interface Usuaria del Controlador
El servidor web integrado dentro de los controladores GMHD RTU fue diseñado por GreenmediaHD para poner en marcha, supervisar y controlar la funcionalidad del sistema RTU-SC. Proporciona al controlador una interfaz (UI) muy fácil de usar, convirtiendo el controlador de propósito general de Contemporary Controls en un controlador de propósito específico.
La UI agrupa todos los parámetros de la RTU en diferentes pantallas según la funcionalidad. De esa manera, tenemos la pantalla principal de parámetros operativos, configuración de set-point, configuración de programación de horarios, gráficos de tendencias, parámetros de ahorro de energía, etc. Los grupos permiten al instalador del sistema RTU-SC hacer una puesta en servicio rápida del controlador, probarlo correctamente y ajustar el control para un rendimiento óptimo.
La pantalla del gráfico de tendencias es muy útil para verificar la funcionalidad óptima del controlador y establecer los valores adecuados del controlador dependiendo de la condición operativa de la RTU.
Otra ventaja de esta interfaz de usuario es que el operador de mantenimiento puede visualizar las variables de temperatura en diferentes unidades de medida (°F o °C).
Se puede acceder a esta IU desde diferentes dispositivos que tienen un navegador (móviles, portátiles, tabletas y equipos de escritorio) y están conectados en la misma LAN de los controladores GMHD.
Integración con Sensor de Calidad de Aire
Cada controlador GMHD tiene la capacidad de integrar un sensor de calidad del aire interior (IAQ) de Awair utilizando las API proporcionadas por el fabricante.
Usando la interfaz de usuario del controlador GMHD, podemos configurar todos los parámetros necesarios para la integración del sensor IAQ, sustituir las entradas analógicas del controlador de temperatura, humedad y CO2 con los datos del sensor IAQ y cargar los datos del sensor IAQ al Sistema en la Nube de Calidad de Aire de GreenmediaHD.
Todos los datos de IAQ se muestran en una de las pantallas de la interfaz de usuario. El valor de CO2 se puede configurar para usarse en el control de la velocidad del ventilador del evaporador para cumplir con el Procedimiento de calidad del aire interior ASHRAE 62 (IAQP).
También se pueden integrar varios sensores Awair Indoor Air Quality (IAQ) en el Logger Gateway.
Puerta de enlace (Gateway) RTU-Logger
El Gateway se usa en lugares que tienen múltiples RTU instaladas, donde el Sistema RTU-SC está compuesto por múltiples controladores y se hace necesario reducir el ancho de banda de Internet subiendo todos los datos a la Nube desde un solo lugar (el Gateway) en lugar de que cada controlador suba los datos por sí mismo.
Este Gateway está conectado a través de BACnet/IP a una red local con cada controlador GMHD. Las funciones del Gateway son: recopilar datos de todos los controladores, enviar comandos BACnet a cada controlador, sincronizar la fecha y la hora en todos los controladores, enviar todos los datos recopilados al servidor web GreenmediaHD y recibir comandos del servidor web GreenmediaHD para transmitirlos al controlador de destino. El Gateway tiene un servidor web integrado para la configuración y un servidor IP BACnet integrado que se puede utilizar para integrar fácilmente todos los controladores GMHD con el BMS existente.
Servidor en la nube de GreenMediaHD
Todos los datos se envían al servidor GreenMediaHD Cloud para ser visualizados en paneles de páginas web personalizados.
Los informes de reducción de energía se muestran en tiempo real, lo que permite evaluar el ahorro de energía diario.
Los comandos como puntos de ajuste (set-points) y horarios a cada controlador GMHD se pueden enviar desde el Servidor en la Nube de GreenMediaHD.
El servidor de GreenMediaHD también muestra una variedad de alarmas en cada RTU y brinda algunas recomendaciones sobre cómo resolver los problemas que las desencadenaron.
Soporte de hardware de integración
Integración a redes BACnet y control remoto
A veces es necesario incluir sensores inteligentes adicionales que transmitan datos utilizando un protocolo de comunicación o integrar el sistema RTU-SC a otros dispositivos o un BMS. El RTU-SC permite la integración de cualquier dispositivo BACnet MS/TP, es decir, los medidores de potencia Wattnode que se pueden utilizar para verificar el ahorro de energía. En segundo lugar, los controladores GMHD y el RTU Logger Gateway se pueden enrutar a la arquitectura BACnet existente del edificio utilizando un BBMD que permite que los mensajes BACnet crucen subredes que están interconectadas con enrutadores IP. Por último, es posible acceder de forma remota a los programas instalados de los controladores GMHD desde la comodidad del hogar u oficina del integrador de sistemas para fines de mantenimiento y actualización.
Esta integración es posible gracias al soporte de los productos de Contemporary Controls System, Inc.
Los principales productos de Contemporary Controls utilizados en el soporte de integración RTU-SC son:
Editor de aplicaciones Sedona de Contemporary Controls
Este editor se utiliza para programar las funciones optimizadas de ahorro de energía en los controladores GMHD. Es un editor gráfico muy flexible, fácil e intuitivo.
BASrouter. Enrutador de múltiples redes BACnet
El BASrouter se utiliza para enrutar mensajes entre las redes BACnet/IP, BACnet Ethernet y BACnet MS/TP. Si se necesitan medidores de potencia opcionales para verificar el ahorro de energía, los medidores de potencia Wattnode con protocolo BACnet MS/TP se integran al RTU-SC utilizando el modelo BASrouter BASRT-B.
El BASrouter también admite 5 entradas BBMD que permiten que el RTU-SC, si es necesario, se integre en las subredes de la topología BACnet existente en el edificio.
RemoteVPN. Comunicación remota segura simplificada
RemoteVPN es un servicio ofrecido por Contemporary Controls que permite a los integradores de sistemas el acceso remoto desde la comodidad del hogar u oficina del integrador de sistemas. Este servicio es especialmente útil para el mantenimiento y las actualizaciones en Sedona, o los programas UI Python de cada controlador GMHD, y proporciona una forma de integrar, si es necesario, un BMS remoto para supervisión y control.
Servicios
Modernización de las RTU existentes.
Instalamos todos los sensores necesarios y el variador de velocidad (VSD) en la RTU para modular la velocidad del ventilador y hacer cálculos de energía. Además, si es necesario, se instala la red de comunicación BACnet IP para conectar todos los controladores al Gateway.
Instalación del controlador RTUcontrol38 y el Gateway RTU-Logger
El controlador GMHD está instalado en la RTU y todos sus parámetros se configuran para obtener los mejores resultados utilizando la interfaz de usuario del controlador. Si es necesario, estos parámetros se asignan al Logger Gateway. Esta Gateway también será configurado para obtener resultados óptimos para las características de las RTU existente.
Análisis en el servidor de la nube del RTU-SC
Se crea una cuenta de usuario en el servidor web RTU-SC para monitorear y tener cierto control de todas las RTU desde cualquier lugar. Se muestran informes de evaluación y ahorro de energía, y mucha más información sobre las RTU en los paneles de control.
Servidor Bacnet IP para integración
El RTU Logger Gateway y los controladores GMHD tienen un servidor BACnet IP incorporado que permite a los integradores externos de otros sistemas del inmueble, como el BMS existente, obtener todos los parámetros medidos y calculados por el RTU-SC, así como enviarlos de vuelta. comandos a los controladores.
Actualización continua del sistema RTU-SC
Siempre que esté disponible una nueva versión del software del Gateway, el usuario puede descargarlo del servidor web RTU-SC e instalarlo en el RTU Logger Gateway. Opcionalmente, se puede instalar una VPN para actualizar de forma remota cada controlador GMHD cuando haya una nueva versión de software para el controlador disponible.
Asesoramiento y soporte técnico
Preparamos a los operadores de mantenimiento en el campus para operar el RTU-SC por sí mismos y también brindamos soporte y recomendaciones para obtener los mejores resultados de ahorro de energía.