Buluta Bağlı HVAC Sistemleri Akıllı Tesislerin Özünü Oluşturuyor
Yazan: Ian Dempster, ES Magazine
Çeviren: Meriç Noyan Karataş
Tesisler, operatörlerinin bina sistemlerinden ve ekipmanlarından akan yüksek miktardaki bilgiyi topladıkları, analiz ettikleri ve öğrendikleri seviyede akıllı olmaktadır. HVAC sistemi bir ticari binanın enerji tüketiminin %44’ünü oluşturuyor, bina içerisinde iskan halinde olanların konforuna ve (birçok üreticide olduğu gibi) ürün kalitesini odak alıyor ise HVAC verisini temel olarak almalıdır. Bu sebepten HVAC sistemini bulut bazlı bir veri merkezine bağlamak akıllı bir tesis yaratmak konusunda kritik bir bakış açısı haline gelmektedir.
Bir HVAC sistemini basit bir şekilde optimize etmek %20 ile %50 arasında maliyet tasarrufu sağlayabilir (genellikle %30). Sürekli gözetim olmadan bu sonuçlar bir yıl veya biraz daha fazla bir sürede düşmeye başlar. Tesisin HVAC ekipmanları ile Bina Otomasyon Sistemi arasında çift yönlü veri akışı ve sağlayıcının ağ operasyon merkezinde yapılacak optimizasyon ile HVAC sisteminin gerçek zamanlı gözetimi, analizi, bakımı ve ince ayarı mümkün olacaktır. Bir HVAC sisteminin iyileştirilmesi sonrası elde edilen verimlilik kazancının sürekliliğinin sağlanması ve bir tesisin performansı hakkında sürekli olarak öngörü sağlanmasının tek yoludur.
Bağlı olmayan sistemler özelliklerini yitirirler
Optimizasyondan sonraki ilk yıl, bulut bağlantısı olmadan sonuçlar sabit kalır. İkinci yıl ile beraber, ekipmanlar eskimeye başlamasının yanında bina ekibinin Bina Otomasyon Sisteminin ayarlarında yaptıkları muhtemel değişiklikler ile tasarruf miktarları düşmeye başlar. Bulut bağlantısının olmadığı üçüncü yılda doğal performans düşüşü ve operasyonel yorulmalar sebebiyle başlangıçtaki maliyet ve karbon salınımı tasarrufu yarısına kadar düşebilir. Harici bir “beyin” olarak nitelendirebileceğimiz bulut bağlantısının yokluğunda bu düşüş uzun süre fark edilmeyerek tesisi binlerce dolar zarara sokabilir.
HVAC santrali ile optimizasyon sağlayıcı arasında iki yönlü bir bağlantı kurmak bir proje konusu olabilir ama gittikçe de kolaylaşmaktadır. Yeni chiller’lar, pompalar, VFD’ler ve hatta akıllı aktüatörler günümüzde kontrol yazılımına bağlanabilecek ve buluta veri yükleyebilecek şekilde tasarlanmakta ve bu sayede sürekli gözetimi ve sistem optimizasyonunu mümkün kılmaktadırlar. Bir tesis müdürü Bina Otomasyon Sistemi (BAS) ve Çevresel Yönetim Sistemi (EMS) verilerini toplayıp paylaşabilir ve bu veriler sayesinde tesisin hangi bölümünün en çok enerji tükettiğini, ekipmanların doğru ve verimli bir şekilde çalışıp çalışmadığını, otomasyon silsilesinin HVAC sistemini verimli bir şekilde kontrol edip etmediğini ortaya çıkarabilir.
Aynı zamanda, optimizasyon sağlayıcısı arızalı bileşenleri, mekanik kaymaları, ortam şartlarındaki değişimleri ve HVAC sistemindeki diğer dalgalanmaları tespit edebilir. Bunun üzerine, kurulu optimizasyon çözümüne erişebilir, ekipmanın arızasını gidermek için veriyi kullanabilir, kontrol silsilesini iyileştirebilir ve çevresel parametreler değiştikçe ayar noktasını değiştirerek adaptasyon sağlayabilirler. Ayrıca uzaktan yazılım güncellemeleri kurarak verimlilik veya güvenilirliği artırabilirler.
Güvenlik ve ürün kalitesi öncelik haline geliyor
Bina Otomasyon Sistemi ile Çevresel Yönetim Sistemini bir optimizasyon sağlayıcının veri merkezine bağlamak, herhangi bir bina veya tesisin IT takımı için ağ güvenlik kaygıları doğurur. Ayrıca katı çevresel gereklilikleri olan tesisler için (hastaneler, laboratuvarlar, ilaç üretim tesisleri) doğru sıcaklık ve nem kontrolü hayati öneme sahiptir. Bu zorlukların tümünün aşılabilmesi dikkatli ve katılımcı bilgi sistem mühendisliği gerektirir.
İlk adım, BAS sensörleri ve gözetim için kurulan ağ ile ticari işlemler için kurulan ağın birbirinden tamamıyla ayrılmasıdır. Bu sayede fikri mülkiyet, finansal bilgiler ve diğer ticari veriler operasyonel verilerden izole edilmiş olur.
Daha sonra; güvenliği birinci öncelik olarak gören bir optimizasyon sağlayıcısı, siteden siteye iki tekil nokta arasında bir sanal özel ağ (VPN) tüneli (belirlenmiş cihazları birbirine bağlayan özel ve güvenli bir bağlantı) kurmak için tesisin IT takımı ile beraber çalışma yapmalıdır. Bu tekil noktalar eşi olmayan anahtarlar ve erişim kontrolü ile şifrelenmiş ve optimizasyon sağlayıcısının mühendislerinin sadece enerji yönetimi ve optimizasyon servislerine erişim verilmiş olmalıdır. Ayrıca, optimizasyon yazılımı izinsiz giriş tespiti yapabilen, güvenli ağ bağlantılı ve yazılıma erişim izni olan kullanıcı sayısı limitli olmalıdır. Bir sonraki seviye güvenlik için, bazı tedarikçiler optimizasyon yazılımı ile tedarikçinin bulut serverları arasında VPN tünel bağlantısı yaratabilen ve sadece dışarıya çıkış yapan standart portları kullanan bir cihaz sunmaktadır. Bu sayede şirketin ağından bir link oluşturma gerekliliği ortadan kalmış olur.
Bina çevre şartlarının ürün kalitesini veya ana faaliyet operasyonlarını etkilediği tesislerde, tesis yöneticileri otomatik sistemlerden endişe ederek, manuel yaklaşımın doğru operasyonel parametrelerin sürdürülmesinin tek yolu olduğuna inanırlar. Fakat bu inanışın optimizasyon ve akıllı bina avantajlarını kaybetmenin kesin bir yoludur. Tedarikçi, optimizasyon parametrelerine ince ayar yapmak için tesis operatörleri ile beraber çalışıp verimlilik ve çevresel gereklilikleri birlikte göz önünde bulundurarak optimizasyon sisteminin çalışma şekli ile ilgili eğitim vermelidir.
Doğru şekilde bağlanma faydalarıyla gelir
Bulut bağlantısının faydaları uygun güvenlik kurulumları için harcanan çabaya fazlasıyla değmektedir. En önemlisi süregelen enerji kullanımı ve maliyet tasarruflarının teminat altına alınması. Örneğin, 18 milyon ft2’lik bir üniversite kampüsünün chiller santrallerini iyileştirerek verimliliğini %23 oranında arttırdığını gördük. Tesis, bulut bağlantılı optimizasyon yazılımı sayesinde her yıl 1 milyon dolardan fazla tasarruf etmektedir. Ayrıca 110.000 ft2’lik araştırma laboratuvarının chiller santralini optimize edip buluta bağlayarak verimliliğini %27’den daha fazla arttırdığını gördük. Pensilvanya’daki Hershey Tıp Merkezi, tesis yıllık enerji tüketimini 4 GWh azaltan ve sistem verimliğini %21 iyileştiren optimizasyon yazılımı ile yılda 300.000 dolardan fazla tasarruf elde etmiştir.
Operasyonel verinin bulut yoluyla paylaşılması HVAC, BAS ve EMS sistemleri üzerinde büyük bir görünebilirlik sağlamakta, dolayısıyla ekipmanlar üzerinde çok daha iyi bir kontrole imkan vermektedir. İki yönlü veri akışı analiz yazılımına ve HVAC sistemine herhangi bir yerden tam erişimi mümkün kılmaktadır. Örneğin, tesis müdürü sabah ilk iş olarak chillerin kontrolünü evinden yapabilir veya optimizasyon tedarikçisi sistemin bir problemini çözmek için uzaktan bağlanarak sistemin en küçük bileşenine kadar erişim sağlayabilir. Mekanik problemler dahi daha kısa sürede çözülebilir çünkü mekanikler önceden neyin çalışmadığını bilirler. Ek olarak, bulut bağlantısı büyük miktarda verinin ucuz ve güvenli bir şekilde transferini ve depolanmasını mümkün kılar.
Daha akıllı sistemler ufukta beliriyor
Makina öğrenimi ve yapay zeka, HVAC sistemlerinin daha da iyi bir şekilde kontrol edilebilmesi için uygun hale gelmektedir. Veri ardıştırma, arşivlenmiş veri ve verimlilik ve enerji modelleri ile optimizasyon ve analiz yazılımı farklı ekipmanların farklı koşullara tepkisini öğrenerek, Bina Otomasyon Sistemine HVAC sistemini en verimli şekilde nasıl çalıştıracağını söyleyebilir. Hatta gelecekteki şartlara göre kullanılması en uygun ekipmanları bile öngörebilir.
Makina öğrenimi yoluyla otomatik optimizasyon tasarruf seviyelerini yukarı çekebilir. Optimizasyon programlarına makina öğrenimini ekleyen şirketlerin %5-%7 arası ek verimlilik kazandıklarını şimdiden görmeye başladık. Bunların bir örneği, sistem yükünü, hava koşullarını ve iskan miktarını göz önüne alarak en verimli ekipman kombinasyonunu belirleyen dinamik ardıştırmadır. Program zaman içerisinde öğrenmekte ve ekipman verimliliği değiştiğinde yeni silsileler belirleyerek sistemin enerji tasarruf miktarını sürdürme hatta iyileştirmeyi mümkün kılmaktadır.
Bulut üzerinden iki yönlü bağlantı makina öğrenimini mümkün kılmakta ve sonunda tesisi akıllı hale getirmektedir.
