Blog Single

Automatyka HVAC wpływa na komfort użytkowników, dbając o utrzymanie optymalnych parametrów powietrza w pomieszczeniach. Jednak równie istotny jest aspekt ekonomiczny, ponieważ automatyzacja procesów ogrzewania, chłodzenia i wentylacji pozwala ograniczyć straty energii. Sprawdźmy zatem, ile można zaoszczędzić dzięki automatycznemu sterowaniu instalacjami HVAC.

Rola automatyki w systemach HVAC

Zapotrzebowanie energetyczne instalacji HVAC (ogrzewanie pomieszczeń i wody użytkowej, wentylacja, klimatyzacja) może stanowić więcej niż 50-55% całkowitego zapotrzebowania energetycznego budynku. Nie zawsze jest to energia w pełni wykorzystana, ponieważ systemy te nie uwzględniają obecności osób w pomieszczeniu, warunków pogodowych i innych czynników. Dopiero dzięki wprowadzeniu automatyki instalacja może pracować w sposób prawdziwie energooszczędny, z korzyścią dla środowiska, komfortu i portfela użytkownika.

Podstawowe funkcje automatyki w systemach HVAC to:

• obniżenie zużycia energii (ograniczenie strat),
• dostosowanie pracy urządzeń do rzeczywistego zapotrzebowania,
• większy komfort użytkowników przy obniżeniu kosztów eksploatacji,
• ochrona systemu przed awariami i przyspieszonym zużyciem.

Na czym polega działanie automatyki w HVAC?

Automatyka HVAC opiera swoje działanie na czujnikach, które monitorują otoczenie w czasie rzeczywistym. Czujniki zbierają informacje o temperaturze, wilgotności, stężeniu CO₂ czy obecności osób (wykrywanie ruchu), a następnie przekazują te dane sterownikom, które dostosowują działanie HVAC do pozyskanych informacji. Nowoczesne sterowniki wykorzystują również algorytmy uczenia maszynowego i dane historyczne w celu prognozowania przyszłego zapotrzebowania na energię. W rezultacie automatyka może sama udoskonalać swoje działanie, bez zaprogramowanych harmonogramów czy ingerencji człowieka.

Ważną kwestią w optymalizacji systemów HVAC jest integracja z BMS (Building Management System). Pisaliśmy już o tym, czym jest BMS, jednak przypomnijmy: BMS to automatyka budynkowa, która łączy wszystkie instalacje w budynku w jeden system. Wdrożenie BMS pozwala na efektywne i energooszczędne zarządzanie wszystkimi procesami z jednego miejsca. W systemach BMS wykorzystuje się urządzenia kompatybilne z protokołami komunikacyjnymi stosowanymi w automatyce przemysłowej, takimi jak BACnet i Modbus.

Zastosowanie automatyki HVAC w praktyce

Czujniki i sterowniki mogą odpowiadać za działanie różnych systemów obecnych w budynku, w tym między innymi wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, ogrzewania i klimatyzacji. W jaki sposób automatyka optymalizuje działanie tych instalacji?

Instalacje ogrzewania

Sterowniki mogą zarządzać systemem grzewczym budynku na podstawie zaprogramowanego harmonogramu oraz z uwzględnieniem zmiennych parametrów, takich jak obecność użytkowników czy warunki atmosferyczne. Automatyka może regulować temperaturę dla poszczególnych stref lub pomieszczeń osobno, dzięki czemu w każdym miejscu panują optymalne warunki. Ponadto automatyzacja ogrzewania pozwala uniknąć strat związanych z ogrzewaniem pustego budynku (automatyka wyłącza ogrzewanie po wyjściu domowników lub pracowników). Badania dowodzą, że automatyczne sterowanie ogrzewaniem pozwala zaoszczędzić nawet 20-30% energii.

Za pomocą automatyki można zoptymalizować działanie różnych systemów grzewczych, w tym między innymi:

• ogrzewania centralnego z pompą ciepła,
• kotłów na biomasę,
• kotłów gazowych i olejowych,
• tradycyjnych grzejników,
• ogrzewania podłogowego.

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła

Nowoczesne centrale wentylacyjne są wyposażone w czujniki temperatury i sterowniki, które zwiększają efektywność rekuperacji. Na podstawie różnic temperatur na wywiewie i nawiewie automatyka reguluje parametry pracy podzespołów w celu odzyskania jak największej ilości energii cieplnej. Ponadto system może współpracować z zewnętrznymi czujnikami (wilgotności, stężenia CO₂, obecności), dzięki czemu wentylacja dostarcza dokładnie tyle świeżego powietrza, ile jest to niezbędne dla utrzymania komfortowych warunków w pomieszczeniu. Użytkownik ma również możliwość ustawiania różnych trybów pracy i planowania harmonogramów, co również przyczynia się do energooszczędnego działania wentylacji. Automatyczne sterowanie pozwala zaoszczędzić nawet 40-60% energii potrzebnej do wentylowania pomieszczeń.

Systemy klimatyzacji

Automatyka może sterować również chłodzeniem budynku. Klimatyzacja może działać samoczynnie zgodnie z zaprogramowanym harmonogramem, a także reagować na zmianę parametrów w pomieszczeniach. Automatyka pozwala również obniżyć koszty chłodzenia poprzez integrację z fotowoltaiką lub uruchamianie urządzenia w czasie obowiązywania tańszej taryfy prądu. Sterowniki umożliwiają także automatyczne przełączanie centrali wentylacyjnej na tryb free cooling, gdy jest to możliwe i potrzebne (np. w okresach przejściowych w budynkach, w których występują duże zyski ciepła od ludzi lub urządzeń). System może również wykorzystywać klimatyzatory do szybkiego dogrzewania pomieszczeń, gdy uruchomienie głównego źródła ciepła byłoby nieopłacalne.

Ile można zaoszczędzić dzięki zastosowaniu automatyki HVAC?

Automatyka budynkowa pozwala zaoszczędzić 30-50% energii, w tym szczególnie energii cieplnej. Polskie badania przeprowadzone w budynku użyteczności publicznej opublikowane w czasopiśmie „Pomiary Automatyka Robotyka” wykazało, że sterowanie ogrzewaniem może obniżyć zużycie energii o 20-34%. W przypadku wentylacji kontrolowanej przez czujniki jakości powietrza (np. stężenie CO₂) oszczędności energii sięgają 40-60%. Natomiast rekuperator ze zintegrowanymi czujnikami pozwala odzyskać nawet 90-95% energii cieplnej. Warto jednak mieć na uwadze, że oszczędności energii zależą również od poziomu zaawansowania automatyki, ponieważ systemy BMS zapewniają oszczędności na poziomie 35-50%, natomiast lokalne sterowniki (np. termostaty pokojowe) obniżają zużycie o 15-25%.