Řízení rozsáhlého školního areálu
Areál školy se skládá z několika vzájemně propojených pavilonů. Výroba tepla je soustředěna v hlavní kotelně se třemi plynovými kotli De Dietrich. Samostatná technická místnost zajišťuje vytápění ubytovny, jídelny, kuchyně a družiny.
Projekt zahrnuje řízení:
- kaskády tří plynových kotlů,
- deseti směšovaných topných okruhů,
- jednoho nesměšovaného okruhu dveřních clon,
- oběhových a nabíjecích čerpadel,
- přípravy a cirkulace teplé vody,
- automatického udržování tlaku,
- úpravny vody,
- směšovacích a uzavíracích ventilů,
- provozního větrání a bezpečnostní signalizace.
Technologie je rozdělena mezi dva nové rozvaděče RMaR1 a RMaR2. Hlavní rozvaděč řídí kotelnu, strojovnu, přípravu teplé vody a topné okruhy školních pavilonů. Druhý rozvaděč je určen pro technologii ubytovny, kuchyně, jídelny a družiny. Oba řídicí celky budou vzájemně propojeny datovou komunikací a budou si vyměňovat provozní hodnoty, stavy a povely.
Ekvitermní regulace s ohledem na oslunění budov
Každý topný okruh bude řízen samostatně podle venkovní teploty a nastavené ekvitermní křivky. Ta určuje potřebnou teplotu topné vody tak, aby soustava při poklesu venkovní teploty dodávala více tepla a při oteplení svůj výkon automaticky omezila.
Regulace je navržena jako pětibodová s definovanými hodnotami pro venkovní teploty −15, −5, 0, 5 a 20 °C. Výsledná teplota topné vody bude udržována pomocí PID regulace ovládající směšovací ventil příslušného okruhu.
Zajímavostí řešení je použití čtyř snímačů venkovní teploty umístěných na severní, jižní, východní a západní straně budovy. Řídicí systém tak nebude vyhodnocovat pouze obecnou venkovní teplotu, ale také vliv slunečního záření na jednotlivé části areálu. Například osluněný pavilon může potřebovat méně tepla než zastíněná část školy, přestože jsou oba objekty vystaveny stejným venkovním podmínkám.
Pro každý topný okruh bude možné nastavit vlastní týdenní časový program, odlišný režim pro svátky a dlouhodobou temperaci během prázdnin. Provoz vytápění tak bude možné přizpůsobit skutečnému využití jednotlivých částí školy.
Prevence poruch a automatická údržba
Dlouhodobě odstavená čerpadla a ventily mohou zatuhnout právě ve chvíli, kdy jsou po letní přestávce znovu potřeba. Proto je součástí programu automatické týdenní protočení všech oběhových čerpadel a regulačních ventilů.
Ventil se při odstaveném čerpadle plně otevře a následně uzavře. Po časové prodlevě se krátce spustí příslušné čerpadlo. Jednotlivé okruhy budou testovány postupně, aby se zbytečně nespouštělo více zařízení současně.
Měřené hodnoty budou softwarově filtrovány. Tím se omezí kolísání regulace, zbytečné pohyby servopohonů a nadměrné opotřebení mechanických částí soustavy.
Bezpečnost kotelny pod trvalým dohledem
Řídicí systém bude kromě regulace vytápění zajišťovat také dohled nad bezpečnostními a poruchovými stavy. Kontrolována bude například:
- přítomnost metanu a oxidu uhelnatého,
- zaplavení kotelny, strojovny a technické místnosti,
- minimální a maximální tlak topné vody,
- překročení maximální teploty,
- chod a poruchy jednotlivých kotlů,
- stavy jističů a pojistek,
- poruchy čerpadel, snímačů a komunikace,
- dlouhodobé plné otevření regulačního ventilu,
- nedosažení požadované teploty topné vody.
Při závažném stavu může systém uzavřít havarijní ventil přívodu plynu, spustit odtahový ventilátor, světelnou a akustickou signalizaci nebo rozsvítit nápis se zákazem vstupu. Informace o poruše bude současně zaznamenána do provozního deníku a odeslána prostřednictvím SMS na určená telefonní čísla.
Místní i vzdálená obsluha bez závislosti na cloudu
Na dveřích obou rozvaděčů je navržen grafický ovládací terminál. Obsluha na něm uvidí aktuální teploty, provozní stavy, polohy ventilů, chod čerpadel i aktivní poruchy. Přístup bude rozdělen do několika uživatelských úrovní – od volného prohlížení až po servisní a administrátorské funkce.
Stejné informace budou dostupné také prostřednictvím běžného webového prohlížeče ve vnitřní síti školy. Provozovatel tak nebude závislý na externí cloudové službě, internetovém připojení ani pravidelných licenčních poplatcích. Webové rozhraní bude umožňovat nejen sledování technologie, ale podle oprávnění také její ovládání a nastavování provozních parametrů.
Otevřený systém připravený na další rozvoj
Navržený řídicí systém bude volně programovatelný a připravený na budoucí propojení s dalšími technologiemi. Koncepce počítá s možností komunikace se systémy SCADA a BMS, fotovoltaickou elektrárnou, měřiči energií prostřednictvím M-BUS, zařízeními MODBUS nebo řízením osvětlení DALI.
Projekt zahrnuje více než 140 vstupních a výstupních kanálů pro měření, signalizaci a ovládání technologie. Součástí rekonstrukce je také obnova kabelových tras a přibližně 1,6 kilometru silové, měřicí, ovládací a datové kabeláže.
Veškerý vytvořený software, konfigurace, přístupové údaje a potřebné vývojové prostředí budou předány provozovateli v editovatelné podobě. Škola tak nebude do budoucna závislá pouze na jediném dodavateli.
Důraz na kybernetickou bezpečnost
Také systémy řízení budov jsou dnes součástí datové infrastruktury a musí být odpovídajícím způsobem chráněny. Návrh proto zahrnuje uživatelské účty a role, zabezpečenou ethernetovou komunikaci pomocí TLS, provozní logování a možnost zálohování a obnovy dat.
Požadována je také dostupnost bezpečnostních aktualizací firmwaru a softwaru nejméně po dobu pěti let. Řešení je připraveno s ohledem na současné požadavky na kybernetickou bezpečnost technických systémů budov.
Výsledkem je ucelený projekt modernizace
Projekt rekonstrukce MaR ZŠ Hanspaulka propojuje regulaci vytápění, bezpečnost kotelny, místní obsluhu a vzdálený dohled do jednoho uceleného systému. Navržené řešení respektuje členitost školního areálu, rozdílné provozní režimy jednotlivých pavilonů i vliv oslunění na jejich potřebu tepla.
Výsledkem je technický návrh otevřeného, servisovatelného a dále rozšiřitelného systému, který vytvoří podmínky pro spolehlivější provoz, přesnější regulaci a hospodárnější vytápění celého areálu.
