Caso
A cloud substitui um porto de carvão
O Hospital Bergmannsheil und Kinderklinik Buer GmbH (Gelsenkirchen) utiliza a solução de circuito de mistura completa MIXIT e a plataforma na cloud Grundfos BuildingConnect para o seu sistema de distribuição de calor modernizado.
A distribuição do calor exigia modernização
“Para uma gestão de energia eficaz, o consumo tem de ser transparente e capaz de se adaptar à necessidade”, afirma Gerrit Neugebauer, Diretor Técnico da Bergmannsheil und Kinderklinik Buer GmbH em Gelsenkirchen. “Não foi esse o caso do nosso sistema de distribuição de calor, que se expandiu ao longo de várias décadas. Por esse motivo, transformámos uma modernização planeada numa oportunidade para criar um sistema de controlo inteligente para os nossos circuitos de mistura.”
O hospital faz parte da rede médica da associação de mineiros e tem 1200 funcionários que prestam cuidados de internamento a cerca de 24 000 pacientes por ano. O edifício é composto pelo edifício principal construído em 1929, edifícios construídos na década de 1980, e edifícios e modernizações mais recentes.
Para uma gestão eficaz da energia, o consumo tem de ser transparente e capaz de se adaptar à necessidade
O sistema de aquecimento do hospital está localizado na cave do bloco da enfermaria, e a estrutura remonta a 1929. Onde anteriormente havia um porto de carvão que era utilizado para fornecer o ‘ouro negro’ do campo de carvão, existem atualmente três permutadores de calor que fornecem aquecimento urbano e energia térmica a partir de uma unidade de produção combinada de calor e energia. A distribuição de calor exigia modernização. “O sistema de distribuição de calor datava principalmente dos anos 70 e estava muito sobredimensionado, porque originalmente se destinava a abastecer mais edifícios”, explica Gerrit Neugebauer. “Havia tubagens sobredimensionadas e por vezes supérfluas que não estavam adequadamente isoladas, o que, naturalmente, implicava um grau considerável de perdas de calor.”
Outra grande desvantagem era a falta de adaptabilidade. “Só era possível ajustar o calor centralmente através dos permutadores de calor, mas não em separado para os circuitos de aquecimento individuais”, diz Neugebauer. “Se algum local não estivesse a receber calor suficiente, a única coisa que podíamos fazer era aumentar o caudal para todo o sistema, o que significava que tínhamos uma temperatura de ida de cerca de 75 graus em todos os circuitos de aquecimento.”
Circuitos de mistura: uma solução completa
O sistema de distribuição de calor do hospital foi modernizado durante operações realizadas no verão de 2022. O projeto consistiu em três partes: instalação de novas tubagens com isolamento e diâmetro mais reduzido, substituição das bombas obsoletas e instalação de circuitos de mistura ajustáveis. As tubagens dos três permutadores de calor foram divididas em dois grupos para o caudal: um maior com cinco circuitos de aquecimento para o edifício principal com a ala de internamento e um menor com três circuitos de aquecimento para os anexos. As bombas utilizadas foram a Grundfos TPE, de elevada eficiência, como bomba de alimentação, e vários modelos MAGNA3 nos circuitos de aquecimento.
O centro do projeto foi a instalação da solução de circuito de mistura Grundfos MIXIT nos oito circuitos de aquecimento. O MIXIT é uma solução completa que integra todos os componentes necessários — válvulas, atuador, sensores e controlo de temperatura inteligente — numa única unidade de controlo compacta. Para o circuito de mistura, é necessário projetar e instalar apenas dois componentes: a base de controlo MIXIT e a bomba de circuito secundário MAGNA3, que comunica sem fios com a unidade de controlo. Os componentes integrados e a flexibilidade da solução tornam o planeamento e a instalação muito mais fáceis. Isto é confirmado por Martin Borgmann, cuja empresa Sanitär, Heizungs- und Lüftungsbau Borgmann (Bottrop) é uma prestadora de serviços de longa data da BKB, tendo realizado o planeamento e instalação do novo sistema de distribuição de calor com o apoio da Grundfos. “Conheço o sistema de aquecimento do hospital há 40 anos, mas mesmo assim algumas secções de tubagens ainda eram um mistério para mim, sendo difíceis de compreender”, diz Borgmann. “Portanto, foi muito útil que o MIXIT não especificasse um determinado valor de Kvs a um dado tamanho nominal, abrangendo facilmente uma gama completa. Graças a isso, não foi preciso definir os valores com demasiada precisão, o que é uma grande vantagem para os sistemas mais antigos, em particular.”
A flexibilidade também é fornecida pela válvula de controlo, que é concebida como uma válvula de esfera de três vias com abertura em T, sendo adequada para uma variedade de circuitos hidráulicos. No Hospital Bergmannsheil, os oito MIXIT são usados como válvulas de três vias em circuitos de mistura.
Dados operacionais acessíveis a partir de qualquer lugar
A principal vantagem do novo sistema de distribuição de calor é o controlo inteligente do circuito de mistura. O misturador e as bombas fornecem mais de 100 pontos de dados que podem ser utilizados para otimizar o funcionamento do sistema. O hospital utiliza o Grundfos BuildingConnect (GBC) como sistema de controlo. Esta plataforma na cloud é utilizada para sistemas de monitorização e controlo, e permite o acesso a todos os dados do misturador e das bombas, proporcionando um controlo detalhado das operações, mesmo sem uma ligação a um sistema de controlo. O acesso é feito através de uma interface Ethernet integrada na fábrica da unidade de controlo.
“Não temos um sistema de controlo geral para o aquecimento e a refrigeração; temos sistemas de controlo individuais para vários sistemas diferentes, como os permutadores de calor”, explica Gerrit Neugebauer. “É por isso que estávamos recetivos a um sistema de controlo de circuito de mistura separado. Optámos pelo BuildingConnect porque exige menos trabalho, oferece opções avançadas de monitorização e controlo e, como solução na cloud, é acessível a partir de qualquer lugar. Na prática, isso significa que, se o serviço de piquete receber uma mensagem de avaria, por exemplo, podem ver os dados atuais do sistema no escritório ou em casa, o que poupa imenso tempo. A solução também é muito mais económica do que um sistema de controlo e podemos alterar qualquer uma das configurações a qualquer momento.”
Desde a primavera de 2023, todos os circuitos MIXIT estão online e são controlados através da solução na cloud. O acesso pode ser feito a partir de um monitor no sistema de aquecimento, do posto de trabalho do técnico ou de um tablet ou smartphone, conforme seja preciso. A Grundfos deu formação aos membros da equipa técnica do hospital e ajudou a monitorizar o sistema na sua fase inicial, de modo a apoiar o hospital para estabelecerem uma operação eficiente.
O BuildingConnect também é muito mais económico do que um sistema de controlo e podemos alterar qualquer uma das configurações a qualquer momento.
Redução de 10 graus na temperatura de ida
O controlo individual dos circuitos de aquecimento desbloqueia um potencial de poupança considerável. “Os circuitos de aquecimento têm necessidades de aquecimento muito diferentes”, diz Gerrit Neugebauer. “Por exemplo, no edifício da enfermaria, temos uma ala de conforto com aquecimento por piso radiante para a qual é suficiente uma temperatura de ida muito inferior à necessária nas alas sem radiadores. No passado, o caudal tinha de ser baseado no maior consumo e suprimido com um termóstato quando era necessário. Atualmente, podemos fornecer calor a cada circuito de aquecimento e fazer ajustes otimizados de forma individual.”
Com as possibilidades que a solução da Grundfos nos oferece, conseguimos poupanças energéticas significativas
Para o hospital, a transparência é mais um ponto essencial a favor da nova solução. “Com o antigo sistema de distribuição de calor, nunca sabíamos exatamente que temperaturas atingíamos ou qual era o consumo de aquecimento em cada local”, diz Neugebauer. “Com os dados fornecidos pelo BuildingConnect, podemos atribuir diferentes quantidades de calor e identificar consumos ou para diferentes necessidades. Isto é muito útil tanto para a poupança de energia como para a transparência interna dos custos.”
Embora nem todos os circuitos de mistura tenham sido totalmente ajustados no primeiro inverno após a modernização, o Hospital Bergmannsheil já está a registar melhorias visíveis. “Antes da modernização, precisávamos de temperaturas de ida superiores a 85 graus”, relata Gerrit Neugebauer. “Hoje em dia, bastam-nos cerca de 75 graus.” 10 graus menos. Embora os dados de consumo de calor do fornecedor ainda não tenham sido ajustados detalhadamente para fatores como as condições meteorológicas e a ocupação, já podemos dizer que o novo sistema de distribuição de calor nos está a poupar pelo menos 20% no aquecimento.
Contudo, ainda há potenciais poupanças por concretizar. “A otimização dos circuitos de mistura é um processo contínuo”, diz Matthias Dierselhuis, Key Account Manager da Digital Solutions da Grundfos, que também geriu o projeto no Hospital Bergmannsheil. “O MIXIT fornece os dados e o BuildingConnect facilita a utilização desses dados. Depois, é necessária a experiência das operações efetivas para fazer ajustes ainda mais detalhados. Isso significa que as configurações podem ser otimizadas cada vez mais ao longo de um período de tempo alargado.”
“Estamos muito satisfeitos com o projeto,” resume Gerrit Neugebauer. “Graças às possibilidades oferecidas pela solução da Grundfos, estamos a fazer poupanças energéticas significativas e a conseguir uma transparência que anteriormente não tínhamos no nosso sistema de distribuição de calor, tudo de forma económica e com muito menos trabalho significativo que um sistema de controlo pode exigir.”