Kaskády, riadenie energie a hranice dodávky

13.7 Kaskády a kotolne

Väčšia budova nemá jedno veľké tepelné čerpadlo, ale niekoľko menších vedľa seba. Riadi ich kaskádový regulátor. Pre nadradený systém sa celá kaskáda správa ako jeden zdroj.

Kaskáda je zapojenie viacerých zdrojov tepla, ktoré sa zapínajú postupne podľa potreby. Pri miernom počasí beží jedna jednotka na čiastočný výkon. Keď potreba rastie, pridáva sa druhá, tretia. Zdroj tak dobre pokrýva malú aj veľkú potrebu tepla.

Kaskádový regulátor meria teplotu v spoločnej akumulačnej nádobe alebo na spoločnom výstupe a rozhoduje, koľko jednotiek beží a na aký výkon. Nádoba oddeľuje prietok zdrojov od prietoku vykurovacích okruhov. Jeho hlavné funkcie:

• Postupné zapínanie. Ďalšia jednotka sa pridá, až keď bežiace dlhšie nestačia, a odoberá sa s oneskorením, aby jednotky zbytočne neštartovali.
• Striedanie a záskok. Regulátor mení poradie jednotiek, aby mali podobný počet motohodín. Jednotku s poruchou vyradí a jej prácu prevezmú ostatné.
• Bivalentný zdroj a teplá voda. Kotol alebo elektrický ohrev sa pripína pod bodom bivalencie alebo pri poruche (kapitola 11). Pri priorite teplej vody sa časť kaskády prepne na ohrev zásobníkov, ostatné jednotky ďalej vykurujú.

Meranie patrí ku každej väčšej kotolni. Merač tepla na výstupe a elektromer na prívode zdroja ukážu skutočnú účinnosť: vyrobené teplo delené spotrebovanou elektrinou. Merače sa odpočítavajú zbernicou M-Bus alebo impulzným výstupom. Keď v noci jedna jednotka ohlási poruchu, regulátor ju vyradí, spustí ďalšiu a BMS pošle správcovi správu. Obyvatelia nič nespozorujú.

13.8 Riadenie energie

Dom s fotovoltikou, batériou, tepelným čerpadlom a nabíjačkou auta má veľké spotrebiče aj vlastnú výrobu. Riadenie energie rozhoduje, kto kedy odoberá, aby sa vyrobená elektrina spotrebovala doma a hlavný istič nevypol.

Riadenie podľa prebytkov

Smart meter pri hlavnom ističi meria, či dom elektrinu odoberá alebo dodáva do siete. Keď fotovoltika vyrába viac, než dom spotrebuje, HEMS postupne zapína spotrebiče: nabíja batériu, zvýši žiadanú teplotu zásobníka teplej vody, pustí nabíjanie auta. Tepelné čerpadlo tak ukladá elektrinu do tepla. Najjednoduchšie cez SG Ready (stav 3), presnejšie cez Modbus, kde sa dá meniť žiadaná teplota alebo výkon po malých krokoch.

Dynamické riadenie záťaže (dynamic load management) meria prúd na hlavnom prívode a obmedzuje spotrebiče, aby nevypol hlavný istič. Najčastejšie znižuje výkon wallboxu, niekedy aj príkon tepelného čerpadla.

Pri dynamickej (spotovej) tarife sa cena elektriny mení každú hodinu podľa burzy. HEMS pozná ceny na ďalší deň a presúva spotrebu do lacných hodín. Podmienkou je inteligentný elektromer. V Nemecku smie prevádzkovateľ siete pri preťažení dočasne obmedziť príkon tepelných čerpadiel a nabíjačiek (§ 14a energetického zákona). Na Slovensku podobnú úlohu plní blokovanie cez HDO (kapitola 15).

Smart home platformy

V rodinných domoch sa stretnete so systémami Loxone, Home Assistant, Control4 a s vizualizáciami nad KNX. Ich integrátori chcú od dodávateľa tepelného čerpadla a rekuperácie takmer vždy to isté:

• Modbus tabuľku s adresami, mierkami a označením, čo sa dá zapisovať;
• údaj, či ide o Modbus RTU alebo TCP, s parametrami (adresa, rýchlosť, parita alebo IP adresa a port);
• fyzický prístup, teda svorky RS-485 alebo sieťový konektor a kábel k nim;
• informáciu, či treba komunikáciu v zariadení povoliť v servisnom menu.

Cloud a aplikácia výrobcu slúžia majiteľovi a servisu. Dajú prístup odkiaľkoľvek, ale potrebujú internet. Lokálne riadenie cez Modbus alebo kontakty slúži nadradenému systému v dome. Funguje aj bez internetu, ale vyžaduje prácu integrátora. Obe cesty sa nevylučujú. Vzdialený servis cez cloud znamená, že technik vidí poruchu, históriu teplôt a nastavenie bez výjazdu.

13.9 Vizualizácia, bezpečnosť a hranice dodávky

Nadradený systém má zmysel, len keď ho niekto používa. Musí upozorniť na poruchu a nesmie otvoriť dvere cudzím. A pred ponukou musí byť jasné, kto čo dodá.

Trend je záznam hodnoty v čase. Z trendu teplôt sa dá vyčítať taktovanie alebo zle nastavená krivka. Alarm je udalosť, ktorá vyžaduje zásah: porucha, prekročená teplota, výpadok komunikácie. Notifikácia je odoslanie alarmu človeku e-mailom, SMS alebo do aplikácie. Protokolovanie (log) zaznamenáva, kto a kedy čo zmenil.

Kybernetická bezpečnosť jednoducho

• Neotvárať zariadenie priamo do internetu. Presmerovanie portu na routeri k regulátoru je otvorené okno. Modbus nemá heslo.
• Vzdialený prístup len cez cloud výrobcu alebo VPN (šifrované spojenie do siete budovy).
• Oddelená sieť pre technológie, vo väčších budovách samostatná VLAN.
• Zmeniť výrobné heslá a robiť aktualizácie regulátorov, brán a routera.

Hranica dodávky

Najčastejší zdroj sporov nie je technika, ale nevyjasnená zodpovednosť. Zariadenie „má Modbus“, systém „vie Modbus“, a pri odovzdávaní nič nekomunikuje, lebo kábel, bránu ani oživenie nemal nikto v cene.

Kto čo dodáva

Obvyklé rozdelenie, vždy potvrdiť písomne.

Kontrolný zoznam otázok

Treba ich vyjasniť s investorom a projektantom MaR skôr, než sa do ponuky napíše „pripojenie na nadradený systém“.

1. Aký nadradený systém v budove je alebo bude? BMS, smart home a HEMS majú rôzne požiadavky.
2. Aký protokol systém vyžaduje? Pri inom než Modbus treba bránu.
3. Modbus RTU alebo TCP? Rozhoduje o kábli (RS-485 alebo UTP).
4. Čo sa má čítať a čo zapisovať? Určuje zoznam dátových bodov a pána nad žiadanou teplotou.
5. Kto je integrátor a komu poslať mapu registrov? Bez mena a kontaktu sa oživenie nedá naplánovať.
6. Kto dodá a položí kábel a kto dodá bránu? Kábel chýbajúci po omietkach znamená sekanie.
7. Kto platí oživenie a koľko výjazdov je v cene? Treba pri ňom naraz technika zariadenia aj integrátora.
8. Čo sa má stať pri výpadku komunikácie? Zariadenie musí mať nastavený samostatný chod.