Mājas enerģijas pārvaldības sistēmas arhitektūra viedajām mājām un komunālajiem pakalpojumiem

Ievads: Kāpēc mājas enerģijas pārvaldības sistēmas kļūst svarīgas

Pieaugošās elektroenerģijas izmaksas, decentralizēta atjaunojamās enerģijas ražošana un apkures un transporta elektrifikācija maina mājsaimniecību enerģijas patēriņa un pārvaldības veidu. Tradicionālajām, savrupajām viedierīcēm, piemēram, termostatiem, viedajām kontaktdakšām vai vienkāršiem jaudas skaitītājiem, trūkst koordinācijas, kas nepieciešama, lai panāktu jēgpilnu enerģijas optimizāciju.

A Mājas enerģijas pārvaldības sistēma (HEMS)nodrošina vienotu arhitektūru, kas ļauj uzraudzīt, kontrolēt un optimizēt mājsaimniecības enerģijas patēriņu visās HVAC sistēmās, saules enerģijas ģeneratoros, EV uzlādes stacijās un elektriskajās slodzēs. Tā vietā, lai darbotos izolēti, ierīces HEMS ietvaros darbojas kopā, pamatojoties uz reāllaika enerģijas datiem, sistēmas loģiku un lietotāja definētiem noteikumiem.

Uzņēmumā OWON mēs projektējam un ražojam savienotas enerģijas un HVAC ierīces, kas kalpo kā galvenie pamatelementimērogojamas, uz vārtejām balstītas mājas enerģijas pārvaldības sistēmasŠajā rakstā ir paskaidrots, kā darbojas mūsdienu HEMS arhitektūras, kādas problēmas tās risina un kāpēc ierīču līmeņa integrācija ir kritiski svarīga ilgtermiņa izvietošanai.

Kas ir mājas enerģijas pārvaldības sistēma?

A Mājas enerģijas pārvaldības sistēmair izkliedēta vadības platforma, kas integrē enerģijas monitoringu, slodzes kontroli un automatizācijas loģiku vienotā koordinētā sistēmā. Tās galvenais mērķis ir samazināt enerģijas izmaksas, uzlabot efektivitāti un uzturēt iemītnieku komfortu, vienlaikus atbalstot sistēmas uzticamību.

Tipiska mājas enerģijas pārvaldības sistēma savieno:

• Enerģijas mērīšanas ierīces (vienfāzes un trīsfāžu jaudas skaitītāji)

• HVAC iekārtas (katli, siltumsūkņi, gaisa kondicionieri, ventilatora spoles)

• Izkliedētie energoresursi (saules fotoelektriskās sistēmas un enerģijas uzkrāšana)

• Elastīgas elektriskās slodzes (EV lādētāji, viedie kontaktdakšas un releji)

Caur acentrālie vārtiun lokālā vai mākonī balstītā loģikā HEMS koordinē, kad un kā enerģija tiek patērēta, ģenerēta vai uzglabāta.

Galvenās problēmas dzīvojamo ēku energopārvaldībā

Pirms mājas enerģijas pārvaldības sistēmas ieviešanas mājsaimniecības, komunālo pakalpojumu sniedzēji un sistēmu integratori parasti saskaras ar šādiem izaicinājumiem:

• Ierobežota pārskatāmība par reāllaika un vēsturisko enerģijas patēriņu

• Viedierīces, kas darbojas neatkarīgi bez koordinētas vadības

• Neefektīva HVAC darbība, īpaši jauktās apkures un dzesēšanas vidēs

• Slikta mijiedarbība starp saules enerģijas ražošanu, elektroautomobiļu uzlādi un mājsaimniecību slodzēm

• Pārmērīga paļaušanās uz tikai mākonī esošu kontroli, kas rada latentuma un uzticamības riskus

Pareizi izstrādāta mājas enerģijas pārvaldības sistēma risina šīs problēmassistēmas arhitektūras līmenis, nevis paļaujoties uz atsevišķām viedierīcēm.

Mājas enerģijas pārvaldības sistēmas galvenā arhitektūra

Mūsdienu mājas enerģijas pārvaldības sistēmas arhitektūra parasti sastāv no četriem galvenajiem slāņiem.

1. Enerģijas monitoringa slānis

Enerģijas monitoringa slānis sniedz reāllaika un vēsturisku ieskatu elektroenerģijas patēriņā un ražošanā visā mājsaimniecībā.

Tipiskas ierīces ietver:

• Vienfāzes un trīsfāžu jaudas skaitītāji

• Skavu strāvas sensori

• DIN sliedes enerģijas skaitītāji sadales paneļiem

Šīs ierīces mēra spriegumu, strāvu, aktīvo jaudu, jaudas koeficientu un kopējo enerģijas patēriņu no tīkla, saules enerģijas sistēmām un pievienotajām slodzēm. Precīzi enerģijas dati veido jebkuras mājas enerģijas pārvaldības sistēmas pamatu.

2. HVAC vadības slānis

Apkures un dzesēšanas sistēmas ir viena no lielākajām enerģijas slodzēm dzīvojamās vidēs. IntegrācijaHVAC vadībamājas enerģijas pārvaldības sistēmā ļauj optimizēt enerģiju, neapdraudot komfortu.

Šajā slānī parasti ietilpst:

• Viedie termostatikatliem, siltumsūkņiem un grīdas apsildei

• IR kontrolieri dalītām un mini-dalītām gaisa kondicionēšanas sistēmām

• Plānošana un temperatūras optimizācija, pamatojoties uz noslogotību vai enerģijas pieejamību

Koordinējot HVAC darbību ar enerģijas datiem, mājas enerģijas pārvaldības sistēma var samazināt maksimālā pieprasījuma apjomu un uzlabot kopējo efektivitāti.

3. Slodzes kontroles un automatizācijas slānis

Papildus HVAC, mājas enerģijas pārvaldības sistēma pārvalda elastīgas elektriskās slodzes, piemēram:

• Viedie spraudņi un DIN sliedes releji

• Elektroautomobiļu uzlādes ierīces

• Papildu sildītāji un ierīces

Automatizācijas noteikumi nodrošina mijiedarbību starp sistēmas komponentiem. Piemēri:

• Gaisa kondicioniera izslēgšana, atverot logu

• EV uzlādes jaudas pielāgošana, pamatojoties uz pieejamo saules enerģijas ražošanu

• Elektrisko slodžu plānošana ārpus maksimālās slodzes tarifu periodiem

Šī koordinētā slodzes kontrole ir galvenā atšķirība starp patiesu mājas enerģijas pārvaldības sistēmu un izolētām viedierīcēm.

4. Vārteja un integrācijas slānis

Mājas enerģijas pārvaldības sistēmas arhitektūras centrā irlokālā vārtejaVārteja savieno ierīces, izpilda automatizācijas loģiku un nodrošina integrācijas saskarnes ārējām platformām.

Vārtei centrēts dizains ļauj:

• Zema latentuma lokālā ierīču mijiedarbība

• Sistēmas darbības turpināšana mākoņpakalpojumu pārtraukumu laikā

• Droša integrācija ar komunālo pakalpojumu platformām, telekomunikāciju aizmugursistēmām un mobilajām lietojumprogrammām

OWON viedie vārtiir izstrādāti ar spēcīgām lokālās tīklošanas iespējām unierīces līmeņa APIlai atbalstītu uzticamas un mērogojamas mājas enerģijas pārvaldības ieviešanas.

Reālās pasaules mājas enerģijas pārvaldības sistēmas ieviešana

Praktisks liela mēroga mājas enerģijas pārvaldības sistēmas ieviešanas piemērs ir Eiropas telekomunikāciju operators, kas plāno ieviest komunālo pakalpojumu vadītu enerģijas pārvaldības platformu miljoniem mājsaimniecību.

Projekta prasības

Sistēmai bija nepieciešama spēja:

• Uzraudzīt un kontrolēt kopējo mājsaimniecības enerģijas patēriņu

• Integrēt saules enerģijas ražošanu un elektrotransportlīdzekļu uzlādi

• Vadīt HVAC iekārtas, tostarp gāzes katlus, siltumsūkņus un gaisa kondicionierus

• Nodrošina funkcionālu mijiedarbību starp ierīcēm (piemēram, HVAC darbību, kas saistīta ar logu statusu vai saules enerģijas jaudu)

• Nodrošiniet ierīces līmeņa lokālos API tiešai integrācijai ar serveri

OWON risinājums

OWON piegādāja ZigBee balstītu mājas enerģijas pārvaldības ierīču ekosistēmu, tostarp:

• Enerģijas ierīces:skavu jaudas mērītāji, DIN sliedes releji un viedie spraudņi

• HVAC ierīces: ZigBee termostati un IR kontrolieri

• Viedā vārteja: lokālās tīklošanas un koordinētas ierīču vadības iespējošana

• Vietējās API saskarnes: sistēmas loģikas nodrošināšana bez atkarības no mākoņa

Šī arhitektūra ļāva veikt ātru ieviešanu, vienlaikus samazinot izstrādes sarežģītību un ilgtermiņa darbības risku.

Kāpēc ierīces līmeņa API ir svarīgi mājas enerģijas pārvaldības sistēmās

Liela mēroga, komunālo pakalpojumu vai telekomunikāciju vadītām mājas enerģijas pārvaldības sistēmāmierīces līmeņa lokālās APIir kritiski svarīgi. Tie ļauj sistēmu operatoriem:

• Saglabāt datu un sistēmas loģikas īpašumtiesības

• Samaziniet atkarību no trešo pušu mākoņplatformām

• Pielāgojiet automatizācijas un integrācijas darbplūsmas

• Uzlabojiet sistēmas uzticamību un reakcijas laiku

OWON izstrādā vārtejas un ierīces ar dokumentētām vietējām API, lai atbalstītu ilgtermiņa sistēmas attīstību un integrācijas elastību.

Mājas enerģijas pārvaldības sistēmu tipiskie pielietojumi

Mājas enerģijas pārvaldības sistēmas arvien vairāk tiek izmantotas:

• Viedās dzīvojamās kopienas

• Komunālo pakalpojumu energoefektivitātes programmas

• Telekomunikāciju vadītas viedās mājas platformas

• Saules un elektroautomobiļu integrētas mājsaimniecības

• Daudzdzīvokļu ēkas ar centralizētu enerģijas monitoringu

Katrā scenārijā mājas enerģijas pārvaldības sistēmas vērtība rodas nokoordinēta vadība dažādās ierīcēs, nevis izolēta automatizācija.

Bieži uzdotie jautājumi (BUJ)

Kāda ir mājas enerģijas pārvaldības sistēmas galvenā priekšrocība?
Mājas enerģijas pārvaldības sistēma nodrošina vienotu mājsaimniecības enerģijas patēriņa pārskatāmību un koordinētu kontroli, tādējādi samazinot izmaksas, optimizējot enerģiju un uzlabojot komfortu.

Vai mājas enerģijas pārvaldības sistēma var integrēt saules paneļus un elektrotransportlīdzekļu uzlādes ierīces?
Jā. Pareizi izstrādāta mājas enerģijas pārvaldības sistēma uzrauga saules enerģijas ražošanu un dinamiski pielāgo elektrotransportlīdzekļu uzlādi un mājsaimniecības slodzes.

Vai mājas enerģijas pārvaldības sistēmai ir nepieciešams savienojums ar mākoņpakalpojumiem?
Mākoņa savienojamība ir neobligāta. Uz vārtejām balstītas mājas enerģijas pārvaldības sistēmas var darboties lokāli un sinhronizēties ar mākoņplatformām, kad tas nepieciešams.

Secinājums: mērogojamu mājas enerģijas pārvaldības sistēmu izveide

Mājas enerģijas pārvaldības sistēmas vairs nav konceptuālas — tās ir būtiska infrastruktūra, ko virza enerģijas pāreja, elektrifikācija un digitalizācija. Apvienojot enerģijas monitoringu, HVAC kontroli, slodzes automatizāciju un vārteju intelektu, mājas enerģijas pārvaldības sistēma nodrošina viedāku un noturīgāku dzīvojamo māju enerģijas vidi.

Uzņēmumā OWON mēs koncentrējamies uz ražojamu, integrējamu un mērogojamu lietu interneta (IoT) ierīču piegādi, kas veido uzticamu mājas enerģijas pārvaldības sistēmu pamatu. Organizācijām, kas veido nākamās paaudzes dzīvojamo māju enerģijas platformas, ir...uz sistēmu orientēta, uz vārtejām balstīta arhitektūrair ilgtermiņa panākumu atslēga.