Ennakoiva talotekniikka

Transkriptio

1 Kestävä asuminen ja ympäristö, K-EASY Ennakoiva talotekniikka Kristian Bäckström

2 Tavoitteet ja toteutus Projektin tavoitteet Sääennusteet Sähkön spot-hinnat Käyttäjän ilmaisemat mukavuustoleranssit Aurinko- ja/tai tuulienergian ennakointi ja hyödyntäminen Energian väliaikainen varastointi Ennakoiva lämmönohjaus, joka välttää kalliit hintapiikit. Projektin tavoitteena ei ollut kehittää valmista tuotetta kuluttajille, vaan open source demo, josta jokin muu taho voi rakentaa kaupallisen tuotteen Projektin totetutus: LivingLab-toiminta Energiaseuranta Skaftkärr-alueella Porvoossa Demotalo, OKT Porvosssa kattava seuranta ennakoivaa lämmönohjausta demonstroidaan avataan kiinnostuneille tuotevalmistajille

3 Energiaseuranta-Living Lab Skaftkärr-alueella LivingLab-sopimuksen pääkohdat Porvoon Kaupunki: Skaftkärr-alueelta tontinostaja tai -vuokraaja saa 1000 alennusta mikäli liittyy Living Labiin Posintra myy seurantalaitteet (300 ) ja, tontinostaja vastaa asennustöistä, kaapeloinnista ja Internetliittymän hankinnasta. Tontinostaja suostuu luovuttamaan kulutustiedot Posintralle kahden vuoden seurantajakson aikana. Anonymisoituja kulutustietoja voidaan käyttää tutkimus-, kehitys- ja tilastointikäyttöön. LivingLab-sopimuksesta ei veloiteta kuukausikuluja LivingLab-toiminnan hyödyt Asukkaat osallistuvat kehittämiseen Porvoon kaupunki haluaa valistaa asukkaita energiatietoisammaksi Posintralle muodostuu kattava aineisto t&k-käyttöön

4 Asemo-palvelu - Living Lab:in tietokanta Perustehtävät: Vastaanottaa mittausdataa livinglab-kohteista Varastoita mittausdataa Visualisoida mittausdataa

5 Living Lab, tekninen ratkaisu Sähkönkulutuseuranta Optinen silmä mittarin lediin Silmän radiolähetin Näyttölaite / radiovastaanotin Integrointialusta

6 Demotalo

7 Maakaasu Demotalon lämmitysjärjestelmä

8 Hybridivaraaja

9 Demotalon energiaselvitys Rakennettu 2012, energiaselvitys 2011 Paul Santos 570DC 40cm SPU, u=0,059 W/m 2 K Lammi, u=0,17 W/m 2 K 40cm EPS, u=0,06 W/m 2 K

10 Integrointeja demotalossa

11 Demotalon älykäs ohjausjärjestelmä OpenHAB Helppo käyttöliittymä HTML Android app ios app Datan visualisointi Ohjaus, etäohjaus Rule engine

12 Aurinkolämpö kerääjistä kwh 50 Valoisuus (ulkona varjossa)

13 250 Aurinkolämpö + LTO-piipun energia

14 Aurinkolämpö + LTO-piipun energia Aur. energia kumul. kwh LTO-p. Energia kum kwh kwh kwh 0

15 Demotalossa IV-koneen esilämmitys

16 Demotalossa IV-koneen esilämmitys 49W kiertopumpulla Viilennystä kesällä Esilämmitystä talvella

17 IV-koneen kanavien lämpötilat LTO poiskytketty

18 Lattialämmitys C Lisä-älyn vaikutuskeino säätökäyrän pudotusarvo asetusarvo LL menovesi C Ulkolämpötila C C -10 C 0 C +10 C +20 C Pudotus C jälkilaskettu LL tavoite

19 Vuorokauden ulkolämmön sahausliikkeet Korostuvat keväällä Kylmät yöt aiheuttavat (hitaiden) lattioiden liiallista lämmittämistä vuorokauden kokonaislämmitystarpeen nähden Ratkaisu: rullaavaa 24 h keskiarvolämpötila sääennusteesta ************************************************************ Outdoor now: 0.1, forecasted next 24h avg: 3.1, replacing floor temp: > forecast correction: , Indoor now: 22.34, indoor setpoint: > room correction: -0.36, Spotprice now: 35.86, spotprice avg: >price correction: Orig. floor temp: optimized floor temp: , correction: ************************************************************

20 Lattioiden tavoitelämpö vs. ulkolämpötila lämmitys lämmitys

21 Varaajan lämpötilat Ylä C Kesk C Ala C varaaja keskiarvo

22 Huonelämpötilat + ulkolämpötila

23 Energiakulutuksen time shifting mistä? Sähkön loppukäyttö asunnoissa (ei tilojen lämmitys)

24 Energiakulutuksen time shifting Sähkönkulutus (Liian) kallista varastoida Vain pieni osa on siirettävissä, ja suurin osa ei ole (tai asukkaat eivät ole halukkaita siihen) Lämmitys Useiden tuntien aikasiirrot helppoa varastoimalla rakenteisiin ja vesivaraajaan Hyödyt: Ilmaista lämpöä (esim auringosta) voidaan varastoida koko vuorokauden tarpeelle CHP-laitokset hyötyisi siitä, että kaukolämmönkulutus olisi aina samassa suhteessa sähkönkulutuksen kanssa. Tuntitariffeja kaukolämmölle? Perinteisen tyyliin varaava lämmitys kuten yö-sähköllä

25 Sähkön pörssihinta /MWh

26 Sähkön pörssihinnan viikkorytmi

27 Sähkön pörssihinnan viikkorytmi :00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00

28 (1) 00:00 (1) 04:00 (1) 08:00 (1) 12:00 (1) 16:00 (1) 20:00 (2) 00:00 (2) 04:00 (2) 08:00 (2) 12:00 (2) 16:00 (2) 20:00 (3) 00:00 (3) 04:00 (3) 08:00 (3) 12:00 (3) 16:00 (3) 20:00 (4) 00:00 (4) 04:00 (4) 08:00 (4) 12:00 (4) 16:00 (4) 20:00 (5) 00:00 (5) 04:00 (5) 08:00 (5) 12:00 (5) 16:00 (5) 20:00 (6) 00:00 (6) 04:00 (6) 08:00 (6) 12:00 (6) 16:00 (6) 20:00 (7) 00:00 (7) 04:00 (7) 08:00 (7) 12:00 (7) 16:00 (7) 20:00 Demotalon sähkön viikkoprofiili

29 Sähkön viikkoprofiilit kahdelta asuntoalueelta :00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20: (n1=21, n2=32)

30 Kaukolämmön viikkokulutusprofiili Heat load patterns in district heating substations Henrik Gadd,, Sven Werner

31 Demoratkaisun hyviä puolia Taipuu huomisen tarpeisiin: Modulaarinen Toimittajariippumaton Standardiriippumaton Yhteisö kehittää jatkuvasti tukea uusille integroinneille Tapahtumaväylä (event bus) Oma Binding-moduuli jokaiselle protokollatuelle Jokaiselle arvolle (esim KNX, Modbus, 1-wire) määritellään oma Item OpenHAB:issa. Sääntötiedostoista alla olevat protokollat ovat abstrahoitu pois, eli ne ovat protokollariippumattomia

32 Sääntökoneisto (Rule engine) Ihanteellinen ympäristö toteuttaa älytoimintoja jotka voivat hyödyntää esimerkiksi: Talon tila (kotona/poissa) Liiketunnistimet, ovikytkimet, muut anturit Kulutustiedot, esim sääntö voi reagoida vedenkulutukseen jos kukaan ei ole kotona Tietoja internetistä KNX-tiedot: sääasema, releet, pulssilaskurit, jne Tietoja LVI-laitteista: esim Ouman lämmönohjausjärjestelmän arvoja

33 Alustaesimerkkejä Raspberry PI B MK808 MK MHz ARM (1176JZF-S) 8 Gt SD-kortti (esim) 512 Mt RAM (hinta ilman SD-kortti, kotelo ja virtalähde noin 40 ) 1.2 GHz ARM dual core (RK 3066 CORTEX-A9) 8 Gt Flash 1 Gt RAM B/G/N Wifi 1.2 GHz ARM quad core (RK 3188T CORTEX-A9) 8 Gt Flash 2 Gt RAM B/G/N Wifi

34 Ennakoiva talotekniikka Lisättiin älyä jo itsenäisesti toimivaan kokonaisuuteen Lämmönohjausta Rakennuksen termisen massan hyödyntäminen ja huomioimen Ulkolämpötilan sahausliikkeiden haittavaikutuksen välttäminen Aurinkoenergian saannin ennakointi Ostoenergian hintapiikkien välttäminen (energiahintaennusteiden perusteella) Käyttäjän kulutustapojen huomioiminen Tilanneohjausta, varaajan lämpötilan pudotus poissa-tilassa Älytalotoimintoja Ajastimet monipuoliset logiikat Rikosilmoitintoiminnot Valaistuksen tilanneohjaus jne

35 Lämmityskulutuksen mittaushaasteet Jos ulkolämpötila on menossa alaspäin, lattioiden tavoitelämpötila nousee. Laittioden lämpömuutos vaatii paljon energiaa. välipohjat väliseinät kantava pohjalaatta ulkoseinät (eristeiden sisäpuolella) kg kg kg kg kg ~62 kwh/ C

36 Kiitos!