Системи за енергиен мониторинг на сгради

Жилищният и обслужващият сектор са отговорни за почти 40% от крайното енергийно потребление в ЕС и този процент се покачва постоянно, гласи европейска статистика за потреблението на енергия в сградите. Домакинствата консумират две трети от енергията в сградите, като разходът за отопление е най-голям - 57% от потреблението на домакинствата и 52% от потреблението в нежилищни сгради, се посочва в доклада.

Разходите за подгряване на вода заемат 25%, а осветлението поглъща около 4% от общата енергия в жилищния сектор, докато в сектора на услугите, където най-често срещаните осветителни тела са флуоресцентни лампи, разходите по осветление са 14% от консумацията на енергия в сектора. Климатизацията също е бързо нарастващ фактор в енергийната консумация на жилищния сектор. Общото потребление на енергия при употребата на климатични системи е 0,7% от крайното енергийно потребление общо в двата сектора, като се очаква то да нарасне двойно до 2020 г.
Подобряването на енергийното потребление в сградите крие значителен потенциал. Изчислено е, че общата консумирана енергия в нови сгради е равна на 60% от количеството, използвано в сгради, построени през 70-те години. Снижаването на този разход може да бъде постигнато чрез правилно енергийно управление на сградите. По-ефективното използване на енергията се основава на детайлното познаване на нейната консумация. По тази причина в много от съвременните сгради се инсталират системи за енергиен мониторинг, които непрекъснато наблюдават, анализират, проверяват и регистрират разхода на енергия. Наблюдението над енергийното потребление обикновено обхваща всички използвани форми на енергия -електричество, горива, централно отопление и други.
Системите за енергиен мониторинг автоматично извършват дистанционен отчет и анализ на данните от сградните тарифни уреди - електромери, водомери, топломери и газомери. Могат да бъдат част от системите за енергиен мениджмънт на сградите (EMS - Еnergy Management Systems) или да се използват само за отчет и таксуване на енергопотреблението. В първия случай, целта им е оптимизация на енергийните разходи чрез оперативно следене на енергийните параметри в реално време, събиране на аналитични данни и регистриране на отклонения като например разкриване на неефективен разход на енергия за определени части от сградата или периоди от време, загуба на капацитети и други. Наличната база данни предоставя средства за съпоставяне на показателите, разкриване на тенденциите в потреблението и набелязване на мерки за по-ефективното му управление.
За целта обикновено се използва аналитичен софтуер, който извършва сравнителните изчисления и визуализира тенденциите. Това допълнително подобрява възможностите за откриване на области за икономии на енергия и оценка на резултатите от мерките. Визуализацията на данните може да се осъществява в реално време през Интернет портал, чрез интерактивни дисплеи, монтирани в сградата или в отдалечен диспечерски център. Информацията би могла да се използва от обитателите на сградите, енергийните дружества, както и от специализираните органи, провеждащи енергийни обследвания на сградите.
Основен принцип при изграждането на този тип системи е възможността за едновременно следене и отчитане на енергийните показатели на голям брой независими мрежи, както и възможността за лесно надграждане на съществуващата мрежа.

Видове системи за отчитане на енергопотреблението
Системите за отчитане на енергопотреблението могат да се изграждат на базата на жично или безжично предаване на данните. Независимо от избрания подход, системите се разделят на три основни вида в зависимост от предназначението и начина на отчитане: системи за директно отчитане, системи за локално отчитане и системи за централизирано дистанционно отчитане.
Системите за директно отчитане се предлагат основно за водомери. Типично за тях е, че всички водомери в сградата са свързани посредством кабел с общо табло, в което са монтирани импулсни броячи, показващи количеството вода, преминало през водомерите. Тези системи нямат възможност за комуникация с други устройства и съответно не могат да се надграждат.
Системите за локално отчитане са изградени на базата на протоколи като m-bus или радиосистема за дистанционно отчитане. При тях устройствата се отчитат от инкасатор чрез локален дисплей или чрез мобилно устройство, снемащо данните от уредите. При тях съществува възможност, чрез добавянето на комуникационен модул, отчитането да става централизирано. Приложими са за отчитане на водомери, топломери, електромери, газразходомери и т. н. в жилищни, офисни и други сгради. Вместо локален дисплей или мобилно отчитащо устройство, системата може да се свърже и към компютър, където с подходящ софтуер се правят автоматични справки за потреблението на различните типове консумативи. Анализ на данните може да се извършва и от отдалечено място през Internet/Ethernet.
Системите за централизирано дистанционно отчитане дават възможност за напълно автоматизирано дистанционно отчитане на уредите в системата от доставчика на услугата, като се запазва и възможността за локалното отчитане от инкасатор. Данните за консумацията се изпращат към централна база данни през телефонна линия, GPRS, LAN/Internet мрежа и др. Този тип системи са неограничено разширяеми, възможно е свързването на различен тип уреди в една мрежа (водомери, електромери, топломери и т. н.), както и независимото им отчитане от различните доставчици на услугите. Справките за потребление на всеки от клиентите могат да се изготвят автоматично, може да се изготвят статистики за потреблението, като в реално време може да се засичат потенциални кражби или загуби на съответния консуматив. Доставчикът на услугите може да изгради web-портал, чрез който клиентите му да следят потреблението и текущата си сметка в реално време, като напълно може да отпадне изискването за издаване на хартиена фактура. При тези системи е възможно с една система да се свържат различни видове тарифни уреди (за вода, електроенергия, топлоенергия, газ и т. н.), като информацията от тях може да се чете независимо от доставчиците на съответния вид услуга. Така например, електроразпределителните дружества имат достъп само до информацията за електромерите, ВиК дружествата имат достъп само до информацията за водомерите и т. н. Тези системи намират приложение за отчитането на произволно количество и тип битови консумативи основно в жилищни сгради, също така и за отчитане на различни консумативи от една или няколко сгради, търговски центрове, бизнеспаркове и други.

Системи с радиоотчитане
Системите с радиоотчитане имат същите възможности, както и жичните системи (с изключение на възможността за събиране на данни за уредите на повече от един доставчик), като им отстъпват само по два параметъра. Първият е по-ниската надеждност, поради което не намират приложение в зашумена индустриална среда или в офисни сгради; вторият е по-високата цена.
Друг недостатък на системите с радиоотчитане е необходимостта от подмяна на уредите за отчитане след изтичане на периода на годност на батериите му (обикновено 10 години). Системите за радиоотчитане имат приложение основно за отчитане на данни за водомери и топлинни разпределители в стари жилищни сгради, където полагането на кабели е трудно. Тяхно предимство е лесното им изграждане (не е нужно полагането на каквито и да било кабели, освен захранващи за главния концентратор).
Популярен стандарт за изграждане на системи с безжична връзка е вариантът на KNX за безжично предаване на данни, администриран от Konnex Association, а напоследък навлиза и безжичен m-bus. Протоколът KNX е еволюция на няколко предишни стандарта за сградна автоматизация, част от които се използват и за дистанционно отчитане. Съществуват няколко начина на отчитане на такива системи. Единият е локално отчитане от инкасатор, като всички отчитани уреди трябва да имат възможност за пряка радиовръзка с мобилното отчитащо устройство, като самото отчитане става извън рамките на имота. Обикновено това се практикува при отчитането на топлинни разпределители. При изграждането на система за централизирано дистанционно отчитане е необходимо използването на концентратори (устройства, събиращи и запаметяващи информацията от няколко тарифни уреда). Тъй като един концентратор има възможност за връзка само с няколко тарифни уреда (ограничена от разстояние, вид на преградите, радиозашуменост), необходимо е използването на повече концентратори за свързването на всички тарифни уреди. Освен за свързване на тарифните уреди и запаметяване на данните от техните измервания, концентраторите служат и за предаване на данни един на друг, като всички данни от една мрежа се предават към един концентратор, който има възможност за комуникация със средство на доставчика на услуги. Данните се предават в посока от най-отдалечения концентратор към основния концентратор.
Енергийният мониторинг, в това число и дистанционното отчитане на битови тарифни уреди (водомери, топломери, електромери и т. н.), навлиза масово в българското жилищно и офисно строителство. На пазара вече се предлага огромно разнообразие от подходящи за целта системи. Като пример може да разгледате системите на фирма Gineers и Шнайдер Електрик България.

Система PowerLogic ION Enterprise
Предлаганата от Шнайдер Електрик България система за енергиен мониторинг и мениджмънт на енергийните ресурси PowerLogic ION Enterprise е предназначена за производителите, доставчиците и консуматорите на енергия. Системата позволява на инженерния персонал и персонала по поддръжката да разполагат с необходимата информация за разпределението на енергийните потоци, което им дава възможност да оптимизират разходите, свързани с цената на енергията и използването на оборудването, както и да избегнат нежеланите разходи за престой. Гъвкавият web-portal позволява достъп до данните в съответствие с различните нива на достъп на множество потребители 24 часа на ден, 7 дни в седмицата. Системата дава възможност за лесно добавяне на нови устройства и надграждане до хиляди точки на измерване. Притежава възможност за интегриране с други системи за автоматизация и споделяне на данни със SCADA и BMS системи, посредством OPC, и с ERP системи, посредством ODBC, XML и PQDIF. Отчетите са достъпни през Internet/Intranet посредством web-browser, като достъпът до тях се осъществява в съответствие с потребителските права. Справките се изготвят ръчно, по график или в следствие на настъпило събитие. Системата предлага и възможност за „абонамент” - регулярно разпращане на отчети по e-mail към потребители, заявили услугата.
Видът на отчетите е предварително конфигуриран или допълнително дефиниран от потребителя като например справки за разход по периоди, отнесени към предходен период, тенденции в потреблението, възникнали събития и аларми, цена в съответствие с тарифен план, качество на ЕЕ в съответствие с EN50160 и др. PowerLogic ION Enterprise предлага и възможност за отчитане на разходите на флуиди и други неелектрически величини.
Източник текст и снимка: Шнайдер Електрик България

M-bus система на фирма Gineers
Системата за дистанционно отчитане, предлагана от фирма Gineers, се базира на стандарта за сградни инсталации m-bus. Това е сравнително нов протокол, проектиран специално за мрежи за дистанционно отчитане. Всички подчинени устройства (тарифни уреди или преобразуватели) се свързват по един двужилен кабел без значение от полярността, като разклоненията на кабела могат да са произволни. Системата се състои от физическа среда (двупроводен кабел), m-bus захранващо устройство (или конвертор) и подчинени устройства. Конверторът служи както за захранване на подчинените устройства, така и за осигуряване на комуникацията им с устройството за събиране на данни. Устройството за събиране на данни (компютър, GPRS/Internet-модем, лаптоп, PDA и т. н.) може или да е постоянно свързано към захранващото устройство, или да се свързва към него само в моментите на отчитане.
Основният параметър, по който се изгражда m-bus мрежата, е броят на тарифните уреди, които трябва да се отчитат. Също така, важни параметри са разстоянията между уредите, видът на уредите и видът на комуникационния им интерфейс. Най-лесно би било използването на тарифни уреди с вграден m-bus интерфейс, предлагани като опция от всеки по-голям производител на тарифни уреди (Iskra-emeco, Minol, Kamstrup и др.). Въпреки това, на българския пазар за момента са се наложили уредите с импулсен изход - по изискване на наредба No4/2005 на МРРБ (чл. 30, ал. 2), както и заради ниската си цена. Тези уреди се свързват към m-bus мрежата посредством т. нар. “m-bus импулсни броячи”. Импулсните броячи имат повече от един вход, което позволява свързването на няколко тарифни уреда към мрежата. След определяне на броя и типа на интерфейса на уредите и свързването им към мрежата се избира подходящ за нея конвертор. Това е устройството, което едновременно захранва всички свързани в мрежата устройства (тарифни уреди, импулсни броячи, протокол-конвертори и др.) и осигурява канал за комуникация между всеки от уредите и устройството за събиране на данни. Ако разстоянията са прекалено големи (над 700 m) или консумацията е прекалено голяма, мрежата може да се раздели на неограничен брой сегменти, всеки от които се захранва от т. нар. m-bus повторител (m-bus repeater) - електронно устройство, което служи за разширяване на съществуваща мрежа.
Основен компонент на системата е и комуникационният възел (или устройство за събиране на данни - централно или междинно), което се свързва към конвертора на мрежата и посредством него комуникира с всяко свързано към мрежата подчинено устройство.
Източник текст и снимка: Gineers