Jak chytré řízení nebo AI optimalizuje provoz a prodlužuje životnost tepelného čerpadla?

Instalace tepelného čerpadla je skvělým způsobem, jak dosáhnout nemalých úspor a řešit efektivně, a přitom ekologicky vytápění domácnosti. Ve spojení s modulem pro chytré řízení domácnosti se však jeho přínosy maximalizují a snižuje se návratnost. Další úrovní je pak integrace umělé inteligence zaměřené na ekologické řízení (eco-AI). Tepelné čerpadlo pak není jen pasivní zařízení, ale aktivně se učí a reaguje na okolní podmínky.

O smart řešeních pro řízení domácnosti či dokonce umělé inteligenci slýcháme stále častěji. Tyto technologie mají uplatnění snad ve všech odvětvích, energetiku a oblast tepelných čerpadel nevyjímaje.

Efektivní spojení s fotovoltaikou i spotovými cenami elektřiny

Příkladem je chytré řízení domácnosti české technologické platformy Infigy, jehož nasazení pro ovládání tepelných čerpadel nedávno oznámila společnost Acond, přední český výrobce tepelných čerpadel.

Chytré řízení má podobu malého modulu, který se připojuje do systému domácí energetiky. Díky propojení s čidly, měřiči a dalšími zařízeními lze nastavit pokročilé scénáře a systém ovládat díky aplikaci v chytrém zařízení. V aplikaci lze nastavit nejrůznější výhodné režimy, sledovat spotřebu elektřiny a zároveň ji optimalizovat a regulovat. Dále lze tepelné čerpadlo ovládat na dálku a například určit, kdy má začít topit, aby byly místnosti před příchodem domů vyhřáté.

„Modul chytrého řízení Infigy umí mj. rozhodnout, kdy je vhodné čerpadlo napájet přebytky z fotovoltaiky, nebo kdy se má využít elektřina z distribuční sítě. V režimu spotových cen elektřiny pak systém nabízí možnost nakoupit elektřinu pro tepelné čerpadlo tehdy, když jsou ceny nejnižší,“ popisuje Martin Müller, manažer technické podpory společnosti Acond.

Dalším krokem je integrace umělé inteligence

Vedle fyzického propojení tepelného čerpadla s řídícím modulem lze v další úrovni integrovat AI přímo v řízení samotného tepelného čerpadla. Například Fraunhoferův institut pro solární energetické systémy před časem zkoumal novou generaci inteligentních tepelných čerpadel, která využívá neuronové sítě k učení a adaptaci na konkrétní podmínky. Tepelná čerpadla pro vytápění domácností se doposud řídila převážně pomocí statických topných křivek, které se nastavují jednou během instalace.

Topné křivky nebyly optimalizované pro danou budovu, protože toho lze dosáhnout pouze časově náročnou kalibrací. Křivky také nezohledňují krátkodobé ani dlouhodobé změny slunečního záření, způsob využívání domu obyvateli nebo rekonstrukce a stárnutí budovy. Specifické vzorce chování budovy, třeba jak se mění se změnou slunečního záření, se ale dokáže učit umělá inteligence, která průběžně analyzuje zaznamenané naměřené hodnoty.

V projektu se propojila historická a budoucí vstupní data, takže bylo možné odhadnout časový průběh teploty v místnosti. Nový regulátor tepelného čerpadla s umělou inteligencí byl vyhodnocen v rozsáhlých simulačních testech, v nichž byly simulovány tři budovy, každá s jiným rokem výstavby a stavem rekonstrukce, po dobu jedné topné sezóny. V závislosti na budově se ukázalo, že výsledné úspory energie dosahují v průměru 13 procent ve srovnání se standardní topnou křivkou.

Chytré řízení pomocí eco-AI omezí náklady i prodlouží životnost

Podle odborníků je trh tepelných čerpadel dnes téměř saturovaný, a tak se výrobci snaží nabídnout něco více než ostatní. Například Acond avizoval, že chce využít umělou inteligenci k tomu, aby tepelná čerpadla dynamicky upravovala nastavení v závislosti na externích a interních faktorech. „Co se externích faktorů týká, jde o předpověď počasí, spotové ceny, interními faktory je individuální chování, neboť každý uživatel je jiný. Díky tomu, že vše zkombinujeme, se může systém nastavit na ideální výkon,“ uvedl Jan Hromádko, ředitel společnosti Acond.

Umělá inteligence umožňuje také jednodušší údržbu. Případný problém či závada není zjištěna, až nastane, ale díky prediktivní údržbě lze její vznik předvídat třeba dva dny dopředu. Stejně tak lze pracovat s individuálním scénářem spotřeby elektřiny. Systém třeba ví, že cena elektřiny je v noci většinou nižší, ale současně jí nejvíce bude třeba po probuzení – např. pro osprchování teplou vodou. Systém tedy vodu nahřeje dopředu, když jsou ceny elektřiny ještě nízké, aby z toho měl uživatel maximální přínos.

Cílem je samozřejmě nižší účet za elektřinu, to ale není jediné pozitivum. „Pokud se bude umělá inteligence zaměřená na ekologické řízení – eco-AI – využívat efektivně, jeho provoz bude nejen úspornější, ale prodlouží se také životnost tepelného čerpadla,“ doplnil Jan Hromádko.