혁신적 빌딩 서비스가 신재생 에너지 자원 사용을 최적화하다 - Application

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혁신적 빌딩 서비스가 신재생 에너지 자원 사용을 최적화하다

무균실의 최적 기후

beckoff

스위스 회사 Sensirion AG의 센서 구성요소 및 솔루션이 수백만 개에, 무엇보다 자동차 산업, 의료 기술, 빌딩 기술, 산업 공정 및 소비재에 사용되고 있다. 1998년 설립 이후, 이 회사는 인상적인 재정적 및 기술적 성공을 성취했다. 이 발전과 보조를 맞추기 위해서, Sensirion은 취리히 근처 Stafa의 중심지에 위치한, 최신 표준에 따라 설계된 새로운 생산 건물로 이전했다. 복합 빌딩 서비스는 Beckhoff의 자동화 구성요소를 사용해서 스위스 회사 Buhler+Scherler AG에 의해 구현됐다.

Sensirion은 가스 및 액체의 유량율뿐만 아니라 습도, 온도, 차압 등의 측정을 위한 센서를 제조한다. 제조는 3개 층에 분산된 총 10,000㎡ 바닥면적의 무균실에서 고도로 자동화된 생산 라인에 의해 이루어진다.

생산 건물의 혁신적인 공기조절 시스템에 있어서 핵심은 막대한 에너지 절약을 가능하게 하는 열 회수와 함께 자체 냉각 시스템뿐만 아니라 지열 프로브 및 열펌프로 구성되어 있다. Beckhoff 스위스의 솔루션 파트너인, 샹트갈렌에 있는 Buhler+Scherler AG는 빌딩 자동화 시스템의 기획 및 구현을 의뢰 받았다.빌딩 서비스의 제어구조는 1,000개 이상의 하드웨어 데이터 포인트가 접속되는 CX5010 시리즈의 4개의 내장 PC를 포함한다. “I/O 대부분이 냉각 장치에 필요하다”라고 시스템 기술을 책임지고 있는 Buhler+Scherler의 프로젝트 매니저인 Martin Muller가 설명한다. 신호변환기뿐만 아니라 아날로그 온도, 습도 및 다른 센서는 신호 입력 장치와 연결되어 있다. 수많은 주파수 변환기가 펌퍼 모터의 제어를 위해 출력 단계에서 결합된다. “구체적으로 명시된 설정값은 0~10V의 아날로그전압 신호입니다. 주파수 변환기는 이것으로부터 주파수 값을 형성합니다. 예를 들어, 5V의 설정값은 주파수 변환기 내부에서 30Hz의 주파수를 발생시킬 수 있습니다”라고 Martin Muller가 설명한다. 주파수 변환기의 관련 센서가 제어 과정이 성공적이거나 아니면 의도된 효과가 달성되지 않았다는 신호를 보내면, 명시된 설정값이 수정된다. 이 과정은 TwinCAT PLC를 탑재한 CX5010으로 제어된다. 버스 단말기가 I/O 인프라의 제어 캐비닛에 설치되어 있다. 모든Beckhoff 제어기는 이더넷을 통해 네트워크화되고, Modbus TCP/IP로 통신한다.

지능형 기술과 신재생 에너지 자원의 사용

기후 제어를 위해, 난방과 냉방을 위한 60,000 리터의 물을 담고 있는 저수장이 2개 있다. 프로세스 신뢰도를 보장하기 위해서, 그 물은 거기에서 저장되고, 필요할 때 공기 가열기나 냉각기로 주입된다. 이 엄청난 용량에도 불구하고, 전용 제어기가 압력, 온도 및 추가 공정 변수의 정확한 모니터링과 함께 사용된다. 지열 프로브 및 열 펌프로 구성된 ‘외부’ 공기 조절 시스템도 또한 CX5010으로 제어된다. “이 기술은 2개의 저수장 맥락에서 이해되어야 합니다”라고 Martin Muller는 강조한다. 냉기와 열기는 4개의 열펌프와 관련하여 냉난방을 위한 에너지를 공급하는 지열 프로브에 의해 만들어진다. “겨울에 우리는 땅으로부터 열을 얻고 여름에 냉각을 합니다. 열교환기가 한쪽에서는 냉수를 다른 한쪽에서는 온수를 생산하는데 사용되며, 이 물은 펌프에 의해 각각의 저수장으로 운반됩니다. 냉수 및 온수의 부하는 저수장에서 조절됩니다. 이는 냉각 요건은 여름에, 난방 요건은 겨울에 적용된다는 의미입니다”라고 Martin Muller가 과정을 설명한다. 압력 측정용 센서가 열펌프 영역에서 사용된다. 이것은 시스템 압력 설정값의 정확한 제어를 위해 필요하다.

지열 프로브에서 측정된 온도는 냉난방 관리를 제어하는데 사용된다. 이는 한편으론 실제 온도에 그리고 다른 한편으론 저수장의 채움 높이에 달려있다. 당연히, 제어의 관점에서 문제가 되는 한계 영역이 있다. 예를 들어, 냉수 저수장의 온도가 이미 충분히 낮음에도 불구하고 냉수가 생산되는 경우가 그런 예이다. “그런 경우에, 열펌프가 냉수와 온수를 동시에 생산하 기 때문에 우리는 열펌프를 더 이상 작동하도록 할 수 없습니다”라고 Martin Muller는 말한다. “이런 상황은 제어 시스템에 의해 처리됩니다. 한계치를 초과하면 경보기가 작동합니다. 모든 단일 기술 시스템이 품질 및 과정의 이유로 모니터링 됩니다. 예를 들어, 주파수 변환기가 고장 나면, 제어기가 메시지를 상위 단계의 제어 시스템에 보냅니다. 우선순위에 따라서, 텍스트 메시지나 이메일로 경고를 보내서 적절한 조치가 취해질 수 있도록 합니다.”