Egy még intelligensebb termosztát
Az IGNIS Computer csapata kifejlesztett egy eszközt, amely az okosotthon-rendszerre csatlakozva egy neurális hálózat alapú prediktív modell segítségével maximalizálja a hűtés/fűtés hatékonyságát és a komfortérzetet. Az innovációnak elsősorban a nagy hőtehetetlenséggel bíró felületfűtés és hűtés rendszereknél van kiemelt jelentősége.
Termosztátot a legtöbb háztartásban találunk, így nem kell őt különösebben bemutatni. Legfontosabb követelmény vele szemben, hogy stabilan – egy szűk hiszterézis tartományon belül – tartson egy kívánatos hőmérsékletet a fűtő/hűtő rendszerek szabályozásával. Evolúciója során az egyszerű ON/OFF őstől – „THERMO ONOFF" eljutottunk a „THERMO SAPIENS"-ig, az intelligens egyedig, mely képes megtanulni a felhasználók szokásait bizonyos fokig és figyelembe venni az emberek komfortérzetét is a legjobb tudása szerint. Ezek a megoldások egyelőre viszonylag egyszerű, kevés paraméteres regularizációs modellt használnak.
Az IGNIS Computer csapata ezzel nem elégedett meg, és kifejlesztette a „THERMO OPTIMAL"-t, avagy az OPTITHERM-et, mely az okosotthon rendszerre csatlakozva egy neurális hálózat alapú prediktív modell segítségével maximalizálja a hűtés/fűtés hatékonyságot és a komfortérzetet. Elsősorban a nagy hőtehetetlenséggel bíró felületfűtés és hűtés rendszereknél van ez az egyed igazán elemében.
A termosztát intelligenciája egy teljesen más területen alkalmazott megoldás analógiájára, gépi tanulás segítségével épül fel. A tőzsdén a piaci árfolyamok egy komplex, regularizált interaktív rendszer hatására alakulnak ki, sok nemlineáris folyamat eredményeképp. Hasonlóképp egy épület, helység hődinamikája egyenletekkel leírható ugyan, de ezt számos egyéb esemény is befolyásolja, mint például az emberek mozgása és hőleadása, a szellőztetés ki/be kapcsolása, különböző háztartási gépek hőtermelése stb. Tehát a hőmérséklet, mint makrojellemző hasonlóan komplex folyamatok révén alakul ki, mint a tőzsdén az árak.
A tőzsdék idősoros adatain nagy sikerrel alkalmazták az utóbbi időkben a gépi tanulást, neurális hálózatokat az árfolyamok jóslására. A predikciós modellt megvalósító neurális hálózatot képzeljük el egy fekete doboznak, mely képes az utóbbi pár percben mért adatok alapján megjósolni, hogy meddig megy fel egy részvény ára, vagy akár azt, hogy ha kikapcsolnánk a fűtést (magára hagynánk a rendszert) akkor meddig növekedne, vagy csökkenne tovább a hőmérséklet – hol érné el a csúcsát, vagy a minimumát. Amennyiben ezt a jóslást sűrűn megtesszük, úgy időben tudunk dönteni arról, hogy mikor kapcsoljuk be, vagy ki az energiapumpát, azaz a fűtés/hűtés rendszerünket. Így talán már egyszerűbben hangzik a dolog. A neurális hálózatok a múltbéli, megfelelően előkészített adatokból képesek tanulni és egyre pontosabb jóslási képességekkel bírnak.
Az elképzelés igazolása érekében Matlab Simulink eszköztárának segítségével felépítettünk egy épületenergetikai szimulátort, melyben nemlineáris eseményeket is tudtunk generálni.
A szimuláció során a termosztátot egy ideig egyszerű ON/OFF üzemmódban futtattuk és adatokat gyűjtöttünk. Kellő mennyiségű idősoros adat segítségével feltanítottunk egy predikciós modellt, melyet a termosztát vezérlésére állítottunk be. A vezérlés célja az volt, hogy a szimulált helység hőmérsékletét kívánt szint körüli kis hiszterézisen belül tartsuk a kazán ki/be kapcsolásával. Az eredmények jól mutatták, hogy a prediktív vezérlés kiválóan kezeli a nemvárt termodinamikai eseményeket is és képes akár 10-15% energiamegtakarításra. Ezen felül jelentősen csökkent a termosztát ki/be kapcsolásainak száma is. A komfortérzetet pedig azáltal növeli a megoldás, hogy jelentősen csökken a helység hőingadozása.
Az OPTITHERM termosztát prototípusai is elkészültek, melyeket irodákban és lakóhelységekben folyamatosan tesztelünk fűtési és hűtési időszakban is. A termékesítés és a piacon való megjelenés 2022 év elején várható.
A 2018-1.1.1-MKI-2018-00168 számú projekt a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból biztosított támogatással, a Mikro- és kisvállalkozások innovációs tevékenységének támogatása pályázati program finanszírozásában valósult meg. Az Optitherm megoldás nemzetközi szabadalommal védett.
