... intelligens szellőzés szabályozással az Europa-Park-ban Edgar Mayer Termék menedzser CentraLine c/o Honeywell GmbH 09 I 2008 A németországi Rust-ban található Europa-Park a legnagyobb az országban, mely több mint 100 attrakcióval és showműsorral csalogatja látogatóit. A 85 hektáron elterülő létesítmény új standardot állított fel a méret, az attraktivitás és az energiahatékonyság tekintetében. A komplexum energiaellátását nagyrészt hőszivattyúkkal és szoláris panelekkel biztosítják, továbbá újszerű gépészeti megoldásokat is alkalmaztak például a 4-D Magic Cinema részlegen, ahol a nézőket egy új dimenzióba varázsolják. Az épületegyüttes szellőztetését CentraLine rendszerrel szabályozzák, ezzel jelentős energia megtakarítást érve el. Az energiahatékonyságot kiemelten kezelve az Europa-Park vezetősége az egyre szigorodó környezetvédelmi előírások és az emelkedő energia árak által támasztott követelményekre reagált. Az Europa-Park A létesítményt 1975-ben történt megnyitása óta több mint 74 millióan látogatták meg. Az elmúlt évben elért 4 millió látogatójával az Europa-Park a világ leglátogatottabb szezonális szórakoztató központjává és egyúttal a Kölni Katedrális után Németország legkedveltebb turistalátványosságává vált. A Park a Mack család tulajdonában áll, akik mára több mint 500 millió Eurót fektettek be és 3500 alkalmazottat foglalkoztatnak a létesítményben. A közel 100 attrakció és a nemzetközi showműsorok az egész család számára garantálják a szórakozást. Az Europa-Park azonban több mint szórakoztató központ. A komplexum kedvelt rendezvényközpont is, valamint számos esemény és TV show felvételének helyszíne. Négycsillagos hotelének köszönhetően még Európa minden tájáról érkező vendégek számára is megfelelő szolgáltatásokat biztosít.
1. Ábra: Europa-Park Rus városában a leglátogatottabb szórakoztató központ Németországban. A 4-D Mozi A 4-D Magic Cinema 2004-ben nyitotta meg kapuit. Ez a mozi a látogatókat újszerű négydimenziós világba repíti, ahol a látás, hallás, érzés és tapintás komplex élményét nyújtja. A Panda Vision című film a World Wide Fund for Nature (WWF) szervezettel együttműködésben készült és a nézőket az állatok világával ismerteti meg, a természet minden érzékelhető részletét megmutatva. Halat fogni, teknősökkel úszkálni, megérinteni egy kígyót mindezek a bemutató részét képezik impozáns hangtechnikával és egy 19 x 9 méteres óriás kivetítővel megtámogatva. A meglepő 3-D effektek mellett a néző különböző szagokat, illetve bőrén a friss levegő, vagy éppen a sűrű köd érintését érezheti. Ugyancsak a komplex élményhez tartozik az úgynevezett Bodyshaker effekt, mely a székeket hozza mozgásba a film alatt. 2. Ábra: A 4-D mozi többet nyújt, mint egy egyszerű háromdimenziós film.
A 4-D előadások délelőtt 10-kor kezdődnek és a komplexum bezárásáig folyamatosan zajlanak. Minden előadás között 15 perc szünet van. Este 8-tól hagyományos mozifilmeket vetítenek, és ezekhez csatlakoznak a különböző elemek, mint például egy földrengést érzékeltető székrázás. A 4-D technológia jelenti a mozi szellőztető rendszerének a legnagyobb kihívást: a 4-D előadások alatt különböző illatanyagokat permeteznek a légtérbe a mennyezetről az adott jelenetnek megfelelően. A víz alatti jelenetek alatt például sós vizet, míg esőerdőben játszódó jelenet közben a friss fű illatát permetezik a terembe. Az egyes illatok keveredését a következő illattal el kell kerülni, ezért ezeket rendszeresen és igen gyorsan kell eltávolítani a nézők környezetéből. Fenti okokból a mozi három különböző vezérlési módban igényli a szellőztető rendszer működését: 1. 4-D bemutatók alatti üzemmód 2. 4-D bemutatók közötti szünet üzemmód 3. Esti vetítések üzemmódja 3. Ábra: A 4-D moziban hagyományos filmeket is vetítenek. Az Europa-Park a CentraLine szabályzási algoritmusok segítségével szabályozza a szellőztető rendszert és ér el ezáltal jelentős energia megtakarítást. A szabályozó rendszer külön programot hajt végre a különböző üzemmódokban az egyes rendszerelemek vezérlésére.
A szellőztető rendszer elemei 4. Ábra: A 4-D mozi szellőztető rendszerének sematikus ábrája Ahogy a 4. ábrán látszik, a légtechnikai rendszer légkeverő zsalukat (4) tartalmaz és direkt-léghevítős légcsatorna fűtéssel van ellátva, mely egy levegő/levegő hőcserélőn keresztül fűt. A léghevítőt kizárólag akkor lehet bekapcsolni, amikor a légáramlás érzékelő jele erre engedélyező jelet ad. Az égőt továbbá biztonsági termosztát védi a túlhevüléstől. A hűtést egy ötfokozatú direktelpárologtatós készülék (3) biztosítja. Úgy a fűtő, mint a hűtő készülék igen gyorsan reagál a szabályozó jelére. Ez az együttműködés biztosítja a megnövelt komfortot a nézőtéren. Mind a befúvó (4), mind az elszívó (5) ventilátorok frekvenciaváltóval szabályozottak. A ventilátorok fordulatszáma, így a levegő áramlása az előírt és a tényleges teremhőmérséklet különbségével arányos. A komfort tartományban, ahol a különbség csekély, a rendszer minimum fordulatszámon üzemel. Nagyobb szabályozási eltérés esetén a ventilátorok fordulatszáma a maximálisig növekszik hűtési és fűtési üzemmódban is. Szabályozási programok Jelen esetben a CentraLine szabályozási programok alkalmazásával minden üzemmódban optimálisan kihasználhatók a rendszer megtakarítási lehetőségei. 4- D módban, a szabályozó program jelzést kap a vetítő rendszertől miután az illatanyagokat bepermetezték, hogy a légtechnikai rendszer kevert levegősről 100% frisslevegőre váltson. Ezáltal megakadályozzák, hogy a különböző illatok keveredjenek. Az energiatakarékos működés a következő funkciók által biztosított: Téli és nyári kompenzációs alapjelek biztosítják a lehető legkisebb különbséget a külső és belső levegő hőmérséklete között, a megfelelő komfort biztosítása mellett. Igény által vezérelt változó légmennyiség szabályozás alkalmazása. Légminőség szabályozás a ventilátor fordulatszám felülbírálásával. Komfort mód vagy zéró energia sáv.
A 15 perces szünetekben, illetve mikor hagyományos filmet vetítenek a rendszer kevert levegős szabályozási módban működik. További energia megtakarítás érhető el az alábbi szabályozási módoknak köszönhetően: Kevesebb frisslevegő mennyiség, A keverőzsaluk működési szekvenciájának megfordítása a külső és a teremhőmérséklet függvényében, valamint Levegő minőség szabályozás a ventilátor fordulatszám és a keverő zsa luk állapotának felülbírálásával. Éjszakai üzemmódban az energia hatékonysági és biztonsági követelmények kielégítésére a következő funkciók aktiválódnak: Minimális teremhőmérsékletre való szabályozás a téli időszakban, Maximális teremhőmérsékletre való szabályozás a nyári időszakban, valamint Éjszakai szellőztető üzemmód. Az energiafogyasztás hagyományos szabályozási algoritmusokkal a 4-D mozi esetében az 1. táblázatban látható: Energia fogyasztó Működési idő Fűtés [kw] Hűtés [kw] Befúvó [kw] Elszívó [kw] Tömegáram [m³/h] Energia fogyasztás/év Berendezés Max. 240 122 30 7,5 27.500 Működési mód 4-D mód 4,75 [óra/nap] 61% 1 73% 1 4-D szünetek/ Más filmek 8,75 [óra/nap] 43% 1 49% 1 64% 1 Napok /Év 120 100 82% 1 82% 1 15.098 64% 1 11.743 Teljes fűtés, hűtés és elektromos Fogyasztás [kwh/ év] 191.052 94.591 77.900 19.475 Költség [ /kwh] 0,059 2 Össz [ /év] 11.311 12.725 10.480 2620 37.135 1. Táblázat: Energiafogyasztási táblázat hagyományos szabályozási algoritmusokkal 1 Az adott működési módban a második oszlop kihasználtságának átlagos százalékos értéke 2 /kwh gáz 3 /kwh elektromos áram CentraLine szabályozási algoritmusok alkalmazásával lehetővé vált a tömegáram 22%-al való csökkentése anélkül, hogy az komfortban vagy légminőségben kompromisszumokkal járt volna. A megtakarítások legnagyobb szelete az igény szerinti légmennyiség szabályozásnak, valamint a légminőség szabályozás által felülvezérelt frisslevegő zsalu és ventilátor fordulatszám szabályozásnak köszönhető. A légminőség szabályozás vegyes gáz érzékelőt használ, mely a mozi kihasználtságának függvényében biztosítja a megfelelő tömegáramú levegőt. Kevésbé elhasznált levegő esetén kisebb tömegáramú levegő így fűtési és hűtési energia is elegendő.
A frekvenciaváltók, melyek a befúvó és elszívó ventilátorok fordulatszámát szabályozzák a vezérlő jelüket a hőmérséklet és a légminőség szabályozó jelek közül a magasabb kiválasztásával képzik. A zéró energia sávban a ventilátorok minimális fordulaton működnek. A teremhőmérséklet nagyobb eltérése az alapjeltől a ventilátorok fordulatszám növekedését eredményezi. A lehetséges maximális szabályozási eltérés esetén a ventilátor fordulatszáma 100%-os lesz, mely a maximális levegő tömegáramot szállítja a nézőtérre. Ez abban az esetben fordul elő, ha a nézőtér teljesen tele van, és a hőmérsékletkülönbség jelentős a terem és a külső levegő között. Amennyiben a tömegáramot a fordulatszámmal arányosan növeljük, úgy az elektromos fogyasztás a harmadik hatvány szerint emelkedik. Az energiafogyasztás alakulása CentraLine szabályozási algoritmusok használatával a 2. táblázatban látható: Energia fogyasztó Működési idő Fűtés [kw] Hűtés [kw] Befúvó [kw] Elszívó [kw] Tömegáram [m³/h] Energiafogyasztás/ év Megtakarítás % Megtakarítás Berendezés max. 240 122 30 7,5 27.500 Működési mód 4-D mód 4,75 [óra/nap] 4-D szünetek/ Más filmek 8,75 [óra/nap] 50% 1 35% 1 60% 1 40% 1 45% 1 45% 1 12375 35% 1 35% 1 9625 Napok /Év 120 100 Teljes fűtés, hűtés, elektromos Fogyasztás [kwh/ év] 156.600 77.534 42.900 10.725 Költség [ /kwh] Össz [ / év] 0,059 2 9271 0,1345 2 10428 5770 1443 26912 27% 10224 2. Táblázat: Energiafogyasztás alakulása CentraLine szabályozási algoritmusok használatával 1 Az adott működési módban a második oszlop kihasználtságának átlagos százalékos értéke 2 /kwh gáz 3 /kwh elektromos áram Ahogy a 2. táblázatban látható, a fűtési és hűtési energia fogyasztása a tömegárammal arányosan csökkent, míg a ventilátorok energia fogyasztása a 3. hatvány szerint változott. A teljes energiafogyasztás így 27%-al csökkent. CentraLine frekvenciaváltó vásárlásakor a termékkel együtt egy szoftver is a vásárló rendelkezésére áll, mellyel az elektromos energia megtakarítása kiszámolható a kihasználtság függvényében. Fontos ez azért, mert a ventilátorok életciklusára vetítve a felhasznált energiafogyasztás a teljes költségek 90%-át is eléri, míg a beszerzési és karbantartási igények mindössze 10%-ot tesznek ki.
Komfort A komfort növelésére a rendszer állítható légbevezető nyílásokkal rendelkezik a mennyezeten, melyek fűtési üzemben a meleg levegőt közvetlenül a nézők felé vezetik. Hűtési üzemben azonban a légbevezető nyílások oldal irányban juttatják be a hideg levegőt a terembe. Az elhasznált levegőt a terem perforált acéllemezekkel borított oldalfali részein keresztül vezetik el. Az időjárási viszonyoktól függetlenül a nézők kellemes klímaviszonyok között élvezhetik az előadást a mozi mind a 448 székén. Biztonság Hat tűzcsappantyú riasztási kimenetekkel gondoskodik a nézők biztonságáról. Tűz esetén a Park tűzoltó csapata azonnali riasztást kap, miközben a füst eltávolításáról a füstelszívó ventillátor gondoskodik. Rendszeres karbantartás A gördülékeny és energia hatékony üzemeltetés érdekében a rendszert évente karbantartja egy CentraLine Partner. A karbantartás során lehet az egyes rendszerparaméterek beállítását finomítani és így ideálishoz közeli állapotot elérni. A téli leállás alatt a karbantartási munkálatokat egy előre meghatározott ütemterv szerint végzik el. A legfontosabb műveletek az alábbiak: a fűtőkaloriferek és a direkt elpárologtatós hűtők ellenőrzése a légfűtő rendszer biztonsági paramétereinek és termosztátjának ellenőrzése a légszállítással kapcsolatos paraméterek ellenőrzése hajtások szíjainak cseréje szűrők tisztítása. A karbantartási folyamat része, hogy a CentraLine Partner optimalizálja a szabályozási algoritmust az év során összegyűjtött üzemi adatok alapján, melyeket az előző évi adatokkal össze tud vetni. A tervszerű karbantartásnak köszönhetően a 2004. áprilisi nyitás óta nem volt váratlan rendszer leállás. 5. Ábra: A rendszeres karbantartást a CentraLine Partner végzi.
Összefoglalás A 4-D mozi szellőztető rendszerének szabályozása jól példázza az Europa-Park vezetőinek energiahatékonysági szemléletét. A park személyzete, mint valami energiatakarékossági nyomozó amikor csak lehetősége nyílik rá kutatja az energia megtakarítási lehetőségeket. A CentraLine által nyújtott szabályozási megoldás, mely a 4-D mozi szellőztetését igény szerint vezérli, fontos eleme az energiahatékonysági koncepciónak. Minden szabályozási algoritmus évtizedek tapasztalatai alapján az évek során folyamatosan fejlesztve alakul ki. Az összes energia megtakarítási lehetőség kihasználása érdekében a CentraLine partner előzetesen részletesen és közvetlenül egyeztetett a megrendelővel. A kívánt rendszerfunkciókat egyszerűen aktiválhatjuk a COACH konfigurációs szoftverben. Ezek a szabályozási algoritmusok már eleve az energiahatékonyságot célozva optimalizált paraméter beállításokkal kerültek a szoftverbe. A mozi 2004-es megnyitásakor ezeket az algoritmusokat alkalmazták a rendszerre, majd az évek során a begyűjtött adatok segítségével tovább javították. A munkálatok eredményeként jelentős energia megtakarítást értek el. Ezáltal a szórakoztató központ újabb lépést tett környezetvédelmi és gazdasági céljai elérése felé. Szerző: Edgar Mayer Termék menedzser CentraLine c/o Honeywell GmbH www.centraline.com A CentraLine City részletes információkat nyújt az interneten a www.centraline. com címen. Közelebbi információkat kaphat a CentraLine-ról a +49 (0) 7031 / 637-456 információs vonalon vagy e-mailben az info-d@centraline.com levelezési címen. CentraLine Honeywell Szabályozástechnikai Kft. H-1139 Budapest Petneházy u. 2-4. Tel +36 (1) 451 4300