Prediktivní řízení tepelných čerpadel

Získejte z tepelného čerpadla ještě více energie

Co vlastně znamená prediktivní řízení tepelného čerpadla

Prediktivní řízení je nastávajícím standardem řízení tepelných čerpadel. Pod tento pojem se ale bohužel mnohdy schovávají jen velmi drobná vylepšení stávající ekvitermní regulace na základě předpovědi počasí.

V obecné rovině prediktivní řízení využívá předpovědi počasí a dalších proměnných pro optimalizaci výkonu tepelného čerpadla. Ten je v případě nejobvyklejšího typu vzduch-voda významně ovlivněn vnějšími vlivy jako je teplota a vlhkost vzduchu a kvůli tomu se mění účinnost čerpadla v průběhu dne. Předvídáním chování čerpadla na základě těchto vlivů se prediktivní řízení snaží vytěžit maximum výstupní energie z minima energie na vstupu.

Jak funguje prediktivní řízení pomocí Sophistio?

Dlouhodobý sběr dat nám pomáhá vytvořit dokonalý model chování tepelného čerpadla v závislosti na teplotě a dalších povětrnostních podmínkách. Máme i velmi dobrý přehled o akumulačních schopnostech budovy, tepelných ztrátách a závislosti ztrát na vnějších vlivech počasí jako je slunce (pozitivní solární zisky) anebo vítr (rychlejší ochlazování netěsných budov).

Poté nám předpověď počasí v kombinaci s umělou inteligencí pomáhá najít nejvhodnější podmínky pro spuštění tepelného čerpadla tak, aby došlo k vykrytí tepelných ztrát, ale zároveň čerpadlo běželo v energeticky nejoptimálnějších podmínkách. Naše algoritmy počítají i s akumulačními schopnostmi - ať jde o vlastní akumulační schopnost budovy, akumulaci v podlahách při podlahovém vytápění anebo o akumulaci v nádržích. Díky tomu mnohdy může tepelné čerpadlo běžet jen několik hodin denně.

Jako další úroveň do prediktivního řízení vstupuje cena elektrické energie. Pokud máte zdroj elektřiny s proměnlivou cenou - to může být zejména domácí solární elektrárna anebo elektřina kupovaná na spotovém trhu - její cena vstupuje do algoritmu řízení a významně ho ovlivňuje. V případě solární elektrárny je nejvýhodnější tepelné čerpadlo spustit až začne svítit slunce, u spotových cen zase se spuštěním vyčkat na noční hodiny a vždy naakumulovat maximum energie.

Znatelná úspora

Prediktivní řízení jen samo o sobě obvykle přináší úsporu 10 až 20 procent. Při propojení se solární elektrárnou se tato úspora dále navyšuje a může teoreticky dosahovat až 50 procent. Výrazně tím také zvyšujete svou energetickou soběstačnost.
heat_pump_balance

Akumulace pomáhá

Pro prediktivní řízení jsou ideální budovy s velkou vlastní akumulační schopností, s podlahovým vytápěním či akumulačními nádržemi. Provoz tepelného čerpadla se pak může vměstnat do poměrně krátkého intervalu, kdy má nejvyšší účinnost.
bar_chart_4_bars

Dohled správné funkce

V našem portálu můžete sledovat nejen aktuální stav svého čerpadla, ale i historické hodnoty, četnost odtávacích cyklů a jako malý bonus se také dozvíte, jaké má Vaše tepelné čerpadlo opravdový (s)COP.

Řízení tepelného čerpadla v kombinaci se solární elektrárnou

Solární elektrárna vnáší do řízení tepelného čerpadla zdroj s proměnlivou cenou elektrické energie a s proměnlivým výkonem. Pokud svítí slunce, bývá nejvýhodnější energii rovnou spotřebovávat a tepelné čerpadlo je obvykle největším konzumentem elektrické energie. Jeho správným řízením podle aktuálního výkonu solární elektrárny lze opět dosáhnout významných úspor.

Řízení tepelného čerpadla v kombinaci se spotovými cenami

Pokud nakupujete elektřinu na spotovém trhu (což bývá obvykle v kombinaci se solární elektrárnou), je možné řídit tepelné čerpadlo i podle spotových cen energií. V kombinaci s vnějšími podmínkami a předpovědí počasí systém určí potřebné množství dodané energie a vybere nejvhodnější okamžiky pro spuštění pro maximální úsporu.

Výhody oproti ekvitermní regulaci

Představme si poměrně běžný zimní den. Přes den teplota dosáhne 7℃, v noci klesne na -3℃. V závislosti na dalších parametrech může mít tepelné čerpadlo při 7℃ topný faktor COP přibližně 4, při -3℃ už bude COP nejspíše okolo 2,5. Množství dodaného tepla bude dále klesat podle četnosti odtávacích cyklů.

Ekvitermní regulace ze svého principu nutí tepelné čerpadlo dodávat nejvíce tepla v okamžicích nejnižších teplot, to jsou ale obvykle okamžiky, kde je energetická účinnost nejnižší (nízký COP). Úplně nejhorší na ekvitermní regulaci je, že přes den klidně spustí čerpadlo na 50% výkonu a v noci Vám zapne bivalenci, i když by stačilo přes den o trochu více energie naakumulovat.

Prediktivní řízení naopak využije vyšších denních teplot pro maximalizaci energetické účinnosti a v noci se bude snažit čerpat energie co nejméně (v případě dostatečné akumulace vůbec).

Jak začít Sophistio používat pro Vaše tepelné čerpadlo

Tepelná čerpadla jsou specifickou oblastí a ne každý typ je možné začít (jednoduše) řídit. Zjistěte maximum informací o Vašem typu, a pak neváhejte a kontaktujte nás, rádi s Vámi probereme možnosti.

Obecně se Sophistio dá napojit na jakékoliv tepelné čerpadlo s možností ovládat výkon (či jinou přenesenou veličinu - například parametry ekvitermní křivky anebo teplotu) přes MODBUS, vstupem 0-10V či jen on/off. Také dost často platí, že čím "hloupější" čerpadlo, tím lépe se řídí. Ideální jsou čerpadla s možností přímého řízení výkonu kompresoru pomocí škály 0-100% (ať už jako 0-10V anebo pomocí MODBUS).

monitor_heart

Ochrana kompresoru čerpadla

Prediktivní řízení může prodloužit životnost kompresoru tepelného čerpadla, protože se čerpadlo provozuje v optimálnějších podmínkách a snižuje se počet startů kompresoru.
water_heater

Inteligentní ovládání bivalence

Pokud je to technicky možné, je nutné inteligentně řídit i dohřev pomocí bivalentního zdroje tepla při nízkých teplotách (obvykle elektrický ohřev). Prediktivní řízení se snaží používání bivalence minimalizovat.
hvac

I pro čerpdla typu on/off

Pro prediktivní řízení nemusí být jen čerpadlo invertorového typu, právě naopak. I čerpadlům typu on/off je možné tímto způsobem zvýšit účinnost a mohou se pak vyrovnat ekvitermně řízeným čerpadlům s invertorem.