Matematickým řízením vytápění a ventilace velkých budov lze ušetřit...
Celý podtitul:
Matematickým řízením vytápění a ventilace velkých budov lze ušetřit až čtvrtinu nákladů
Ještě před pár lety byl Lukáš Ferkl studentem pražské ČVUT, který se během doktorandského studia zaměřil na moderní aplikovanou matematiku. Jeho cílem bylo nalézt efektivní model pro odvětrávání automobilových tunelů. V roce 2006 pak v rámci vědeckého inkubátoru ČVUT založil vlastní firmu Feramat Cybernetics, jež se specializuje na matematické analýzy tunelů s důrazem na ventilaci a bezpečnost (EURO 25/2008). Byznys se rozvíjel, avšak pomaleji, než Ferkl předpokládal. Přece jen – podobné stavby se v Česku budují pouze zřídka a alpské země, které jsou tunely protkané, zase sázejí na konvenční metody zajištění odvětrávání. Mladý podnikatel se tak začal poohlížet po nějakém komerčním sektoru, kde by své znalosti dokázal přetavit v reálný byznys. A narazil na zlatou žílu: objevil matematický model, jenž ve spojení s výkonnými počítači dokáže řídit vzduchotechniku ve velkých budovách tak, že na vytápění, větrání a provozu klimatizace lze ušetřit deset až pětadvacet procent nákladů. „To je výzva nejen obchodní, tedy uspořit a potenciálně vydělat peníze, ale i akademická. Vždyť nespotřebovaná energie je ta nejzelenější, co si lze představit,“ tvrdí Ferkl.
Ojedinělý v Evropě
Základem všech jeho výpočtů, algoritmů a soustav vzorců je metoda Model Predictive Control (MPC), což je systém pro modelování a řízení procesů. Od sedmdesátých let se používá zejména v chemickém a těžebním průmyslu, například pro řízení těžby ropy na plošinách, přičemž dnes je součástí i jednoho z nejsilnějších výrobních odvětví, automobilového sektoru. Budovy a stavby, respektive jejich vytápění, ale dlouhou dobu odolávaly takřka vědecké „matematizaci“ pomocí rovnic a algoritmů. „Pro stavaře bylo jednodušší dům více zateplit, než se pídit po nějakém komplikovaném řešení, které by zahrnovalo snímání několik různých fyzikálních veličin a vypočítání, jak efektivně skloubit zdroje tepla. Nám se podařilo ten správný matematický model nalézt, a zdá se, že podobný systém regulace je přinejmenším v Evropě jedinečný,“ popisuje Ferkl.
Samotný algoritmus je vysoce chráněným tajemstvím Ferkla a jeho obchodních partnerů, i když běžný smrtelník jen těžko porozumí smyslu matematických souřadnic. „V rovnicích jsou popsány vlastnosti budovy, a to jak ty běžně měřitelné, tedy délkové či objemové, tak zejména výstupy z čidel, které jsou rozmístěné po budově. Nejsou to jen termostaty, ale i měřiče vlhkosti, intenzity slunečního svitu, tepelného příkonu z kotelny nebo nastavení žaluzií,“ říká Ferkl s tím, že není nutné budovu ani fyzicky vidět, pro potřebný výpočet mu stačí data z multifunkčních senzorů.
Za nízký tarif
Informace následně vyhodnotí speciální, vlastními silami vyvinutý software, jenž běží na výkonných počítačích. „Výstupem je matematický model budovy, který se vloží do jiného programu, díky němuž již zvládneme nasimulovat optimální nastavení všech parametrů, jež se na vnitřním klimatu budovy podílejí,“ vysvětluje Ferkl. Vedle intenzity vytápění tak matematický algoritmus doporučí jak nastavit větrání budovy, klimatizaci, intenzitu světel, ale zároveň zakalkuluje vstupy pocházející ze solárních panelů či tepelných čerpadel. „Každá budova potřebuje v určité časové fázi vytápění stejně jako větrání. Jde o to, jak tyto zdroje co nejlépe, tedy nejekologičtěji a nejekonomičtěji, skloubit,“ dodává.
Jako příklad uvádí využití technologické páry pro vytápění administrativních prostor, než by byla vypuštěna do vzduchu, nebo vytápění v době nízkého elektrického tarifu. „Základ je jednoduchý, tedy místo drahého klimatizování co nejvíce větrat v noci, a vytápět zbytkovými, třeba i recyklovanými tepelnými zdroji, anebo v době nízkého tarifu elektrického proudu,“ tvrdí Ferkl.
Přímo řízená klimatizace
Náklady na vybudování čidel, která průběžně zjišťují informace o fyzikálních veličinách, odhaduje na několik tisícikorun. Samotný proces matematického výpočtu a nastavení tepelné regulace se pohybuje v desítkách či stovkách tisíc korun v závislosti na velikosti objektu. „Jiné náklady si vyžádá obrovská kancelářská budova a odlišná bude suma u rodinného domu,“ říká Ferkl. Systém prediktivní energetické regulace budov, jak se souhrn těchto činností oficiálně nazývá, se prý vyplatí u budov s podlahovou plochou přes 300 metrů čtverečných. „U menších rezidenčních obydlí není investiční efektivita tak výrazná, ale úspory na vytápění a větrání dokážeme zrealizovat i tam,“ tvrdí mladý podnikatel.
Návratnost investice do takovéto analýzy a pořízení řídicí jednotky, jež dle informací od senzorů bude řídit vzduchotechniku v budově, odhaduje na tři až pět let. „Mohu garantovat, že finanční úspora oproti stávajícím systémům vytápění či klimatizování bude v rozmezí deset až dvacet procent, ale naše dosavadní projekty vykazují 27procentní úsporu nákladů. Proto je pětiletá doba návratnosti mezním bodem, reálně je možné se dostat i na dvouletou lhůtu,“ vypočítává Ferkl.
Investoři, hlaste se
Společně se svými obchodními partnery prý hodlá nabízet i formu jakéhosi financování projektu na zefektivnění topení a instalace. „Zajistíme investora, který zaplatí modernizaci vytápění a jeho provozu, a majitel budovy nám bude několik let vyplácet podíl z úspor, které se touto formou zrealizují,“ říká Ferkl a dodává: „ V dnešní době je složité se na podobném modelu domluvit, ale jednání jsou v rozjednané fázi.“
Z těchto důvodů Ferkl založil s produktovými partnery novou firmu Predictive Technologies, kde kromě něj drží podíly společnosti Energocentrum a Energo Cluster. „Podle celosvětových průzkumů je topení v budovách ,zodpovědné‘ za 35 až 40 procent veškeré spotřebované energie na zemi. Přitom lze nekonvenční formou, tedy tím, že se chováte chytřeji, ušetřit klidně i čtvrtinu. Kromě byznysu je i příjemné pomoci proti globálnímu oteplování,“ míní.
