HVAC Optimizasyonu ile Ticari Bina Sürdürülebilirliğini Artırma
“Sensörleştirme” günümüz HVAC ekipmanlarını daha akıllı ve daha yetenekli hale getirmiştir.
Amerika Birleşik Devletleri'nin enerji kullanımının yaklaşık %40'ından sorumlu bir endüstri olarak, karbonsuzlaştırma ticari bina sektörü için en önemli öncelik olmaya devam etmektedir. Bu binalarda ısıtma, soğutma ve havalandırma kullanımı enerji kullanımının yaklaşık %44'ünü oluşturmakta ve sürdürülebilir sonuçlar elde etmek için HVAC optimizasyonunu gerekli kılmaktadır.
Kompresörler ve ısı eşanjörlerindeki iyileştirmeler, geleneksel ısıtma sistemlerinin yerini alabilecek çok çeşitli ısı pompalarının geliştirilmesi ve düşük küresel ısınma potansiyeline sahip soğutucu akışkanlara geçiş de dahil olmak üzere HVAC ekipmanlarında kayda değer yenilikler yapılmıştır. Ancak, ekipman değişimi tek başına değişimi hızla yönlendirmek için yeterli değildir.
Bina içgörüleri de anlamlı bir sürdürülebilirlik elde etmek için hayati önem taşımaktadır. “Sensörleştirme” günümüzün HVAC ekipmanlarını daha akıllı ve daha yetenekli hale getirmiştir. Sensörleştirme ile veriler, ekipman ile bina otomasyon sistemi arasında sorunsuz bir şekilde iletilir. Yapay zeka ve makine öğrenimi ile desteklenen BAS, enerji verimliliğini artırmak, doğal kaynakları korumak ve temel iş hedeflerine ulaşmaya yardımcı olmak için gerekli olan bütünsel bir bakış açısı sağlamak için veri girdilerini yorumlayabilir ve bunlara yanıt olarak hareket edebilir.
Dijitalleşme, sürdürülebilirliği teşvik etmek için kanıtlanmış bir yöntem olarak yaygın bir şekilde tanınmasına rağmen, ortalama bir bina akıllı özellikli HVAC ekipmanı ve kontrolleri ile tam olarak entegre edilmemiştir.
Sonuç olarak, işlevler arası bina içgörüleri genellikle sınırlıdır ve verilerden yararlanmak zaman alıcı veya hatalı olabilir. Tesis ekipleri, stratejileri entegre ederek çevresel taahhütlerini yerine getirebilir. Ekipman daha verimli ve daha fazla çalışma süresiyle çalıştığından, sürekli maliyet tasarrufu yoluyla yatırım getirisi elde edilir. Akıllı sistemlerle desteklenen personel, operasyonları kolaylaştırırken verilere dayalı kararlar alma yetkisine sahip olur. Bu yaklaşım bir araya geldiğinde, birçok ticari binada operasyonel performansı ve sürdürülebilirliği geliştirebilecek güçlü bir itici güç oluşturur.
Sürdürülebilirlik için ekipman optimizasyonu
HVAC verimliliğini artırmak ve ekipmanın genel karbon ayak izini azaltmak, üreticiler bina sürdürülebilirliğini ilerletmeye çalıştıkça sektörün odak noktası olmaya devam etmektedir. Günümüz pazarındaki tipik bir hava soğutmalı chiller, benzer bir sistemin sadece 20 yıl önce tüketeceğinden yaklaşık %30-40 daha az enerji tüketmektedir. Bu ilerlemeler büyük ölçüde Değişken Hızlı Sürücüler, yüksek verimli motorlar, serbest (free) soğutma ekonomizörleri, verimli kompresörler ve geliştirilmiş ısı eşanjörleri gibi teknolojilerin uygulanmasından kaynaklanmaktadır.
Ayrıca, ürünlerin düşük GWP ve ultra düşük GWP soğutucu akışkanlara geçişi konusunda önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Ekipman verimliliğini artıran aynı teknolojiler, daha küçük ve daha hafif ekipmanların üretilmesini de sağlayarak tüm üretim ve lojistik değer zinciri boyunca somutlaştırılmış karbon ayak izini azaltmıştır.
Bu teknolojilerden yararlanmak, sürdürülebilirlik hedeflerini desteklerken belirli endüstri ihtiyaçlarını karşılamak için geliştirilen amaca yönelik HVAC çözümlerinin üretilmesini sağlamıştır. Örneğin, manyetik yataklı santrifüj teknolojisi kullanan hava soğutmalı soğutma grupları, veri merkezi gelişimini dönüştüren iki sürdürülebilirlik hedefi olan enerji verimliliğini artırırken ve su tüketimini azaltırken veri merkezi operasyonlarının taleplerini karşılamak için benzersiz bir şekilde optimize edilebilir.
Ayrıca, ısı pompası teknolojilerindeki gelişmeler, bina işletmecileri karbonsuzlaştırma yolunda ilerlerken ısıtma sistemlerini elektrikli hale getirebilecek geniş bir kapasite aralığı ve çalışma koşulları sağlamıştır.
Birçok uygulamada bu, eski sistemlere kıyasla işletme maliyetlerinde önemli düşüşler anlamına gelebilir ve her iki sonucu da elde etmek için baskı yapan bina operatörleri için bir kazan-kazan dinamiği yaratır. Ayarlara bağlı olarak, ısı pompaları geleneksel ısıtma sistemlerinin enerjisinin üçte birini kullanabilir ve elektrikle çalışarak temiz enerji geçişinden yararlanabilir.
Sudan suya bileşik santrifüj ısı pompaları, genellikle birçok ısı pompası tasarımıyla uyumlu olmayan yüksek düşü gereksinimlerine sahip eski binalar da dahil olmak üzere birçok HVAC altyapısına entegre edilebilen esnek bir seçenektir.
Aynı ünite içinde sıcak ve soğutulmuş su üretmek için yüksek verimli ısı eşanjörlerinden ve çift elektrik motorlu santrifüj kompresörlerden yararlanan bu yüksek performanslı sistemler, geleneksel kazan ve chiller kombinasyonlarından üç ila beş kat daha verimli olabilir.
Ortalama olarak bu geçiş, üretilen her bir ısıtma MBH'sinin (saatte bin btu) maliyetini %50'ye kadar azaltabilir. Ayrıca, soğutma kulesi kullanımı en aza indirildiğinden, kurulumdan sonra hem su ve kanalizasyon hizmetleri hem de su arıtma maliyetleri orantılı olarak azalır. Operasyonel giderlerdeki bu azalma, tesis ekiplerinin ek sürdürülebilirlik çabalarını finanse edebileceği dahili bir mali akış yaratır.
Eski, fosil yakıtlı ısıtma sistemlerinin yüksek verimli soğutucular ve ısı pompaları ile değiştirilmesi, ticari bina sistemlerinin sürdürülebilirlik için optimize edilmesinde önemli bir adımdır. Bununla birlikte, yeni ekipmanın otomatik kontroller ve yerleşik algoritmalar aracılığıyla verimliliği en üst düzeye çıkarmak için akıllıca tasarlanması da önemlidir.
Sensörleştirme ve ekipman zekası
Akıllı özellikli ekipmanlar bina optimizasyonunun merkezinde yer alır. Çoğu zaman bir BAS, sınırlı sensör girişi nedeniyle binanın verilerinin yalnızca bir kısmını kullanır.
Tarihsel olarak, HVAC ekipman algılama öncelikle sıcaklık ve nem ile sınırlıydı. Bu bilgiler ekipman işlevi için değerli olsa da, sürdürülebilirlik için optimize etmek için gerekli kapsamlı görünümden yoksundu. Artık, kritik ekipmanların içine ve binanın her yerine yerleştirilen sensörler, alanın gerçek zamanlı koşullarını takip edebilir, ekipman performansını izleyebilir ve enerji israfı modellerini belirleyebilir. Çoklu sensör ağı kullanılarak birden fazla bölgeden veri toplanabilir ve BAS'a gerçek zamanlı olarak güç sağlamak için sentezlenebilir.
Akıllı ekipmanlar, performansı otomatikleştirmek ve geliştirmek için hem birbirleriyle hem de kontrol sistemiyle iletişim kurabilir. Binadan, doluluk düzenlerinden ve hava koşullarından toplanan veriler, enerji tüketimini ve işletme maliyetlerini azaltmaya yardımcı olmak için VSD'ler, serbest soğutma ve havalandırma gibi HVAC sistemi bileşenlerini benzersiz bir doğrulukla devreye almak ve yönetmek için kullanılabilir. BAS görselleştirmesi ile sensörleştirme, tesis ekiplerinin bina genelinde enerjinin nasıl ve nerede kullanıldığını tam olarak belirlemelerine yardımcı olabilir. Operatörler enerji ve karbon yüklerini ve girdi hedeflerini belirlerken, bu kriterlere yönelik ilerlemelerini analiz edebilir ve enerjiyi azaltmak için ek fırsatları belirleyebilirler.
Yapay zeka destekli kontroller
Sensörleştirme bina verilerinin kilidini açar ve yapay zeka bu verileri işe koyar. Yapay zekadan yararlanan bina optimizasyon yazılımı, bina sistemlerini birbirine bağlama ve karar verme sürecini otomatikleştirme gücüne sahiptir. Bağlı ekipmanlardan ve diğer entegre kaynaklardan gelen veriler, bina performansını otomatikleştirmek için sürekli olarak toplanır ve analiz edilir.
Tahmine dayalı algoritmalar, zaman içinde tek bir ana bakmak yerine, önceden tanımlanmış hedeflere göre işlemleri otomatikleştirmek için geçmiş yüklerden, hava durumundan, bina programlarından ve gelecek projeksiyonlarından elde edilen verilerden yararlanır.
Tesis ekipleri artık kapsamlı veri analizleri ve bireyselleştirilmiş sistem optimizasyonları ile yükümlü değildir. Bunun yerine, daha üst düzey stratejilere odaklanmakta ve gelecek için plan yapmakta özgürler.
Bina operatörleri, diğerlerinin yanı sıra aşırı hava koşulları, ekipman yaşam döngüsü planlaması ve dalgalanan kamu hizmeti fiyatlandırması gibi sayısız bilinmeyenle karşı karşıyadır. Yapay zeka destekli kontroller, gerçekçi simülasyon araçları sağlar ve bu “ya olursa” senaryolarına hazırlanmak için makine öğreniminden yararlanır. Dijital ikizler gibi araçlar, ekipman entegrasyonu ve enerji maliyetlerindeki değişiklikleri göstermek için veriye dayalı modelleme sağlar; bu da sermaye yatırımlarını ve uzun vadeli planlamayı bilgilendirmek için gerçekçi kanıt noktaları oluşturabilir.
Ticari bina operasyonlarında sürdürülebilirlik ve enerji verimliliği, günümüzde mevcut olan akıllı teknolojiler ile ortaya çıkarılabilir.
Binaların karbon ayak izini en aza indiren ve verimlilik için tasarlanmış ekipmanlarla donatılması, binaların karbonsuzlaştırılmasını sağlamak için çok önemlidir, ancak çözümün yalnızca bir parçasıdır.
Sensörleştirme yoluyla optimize edilen akıllı ekipmanlar, tesis ekiplerinin enerji kullanımı ve işletme giderlerindeki azalmaları gerçekleştirmesine olanak tanırken, ilerlemeyi izlemek ve karar verme sürecini bilgilendirmek için gerekli verilerin kilidini açar. Ekipler hedeflerine yaklaştıkça, yapay zeka destekli kontroller gelecekteki ihtiyaçları tahmin edebilir ve performansı daha da artırmak için “what-if” senaryolarını simüle edebilir. Yeni nesil HVAC ekipmanlarını akıllı kontrollerle birleştirerek, ticari binalar sürdürülebilirlik için tasarlanmış esnek, yüksek performanslı tesisler olarak yeniden tasarlanabilir.
• Kaishi Zhang, Johnson Controls'de Bina Otomasyon Sistemleri ve Kontrolleri Küresel Ürün Yönetimi Başkan Yardımcısıdır. Bu görevde Kaishi ve ekibi, Johnson Controls'ü kuruluşun otonom binalar vizyonuna doğru yönlendiren stratejiyi geliştirmekte ve yürütmektedir. Ali İbrahim, Johnson Controls'te HVAC & Soğutma Ürün Yönetimi Başkan Yardımcısı olarak görev yapmaktadır. Ali İbrahim ve ekibi, küresel olarak soğutma grupları, ısı pompaları ve endüstriyel soğutma ekipmanları için ürün yol haritalarının geliştirilmesinden ve uygulanmasından sorumludur.
Kaynak: www.johnsoncontrols.com
