Controlesystemen koel- en vriesinstallaties zorgen voor lager piekvermogen

13 juni 2019

(artikel) Een controlesysteem voor koelinstallaties kan voor een lagere aansluitwaarde van de hoofdzekering zorgen. Middels twaalf vragen geven we uitleg, samen met Max Neus, directeur van Delta Technics.

Tekst: Richard Mooi

Wat is een controlesysteem?
Een controlesysteem (of control system) voor koelinstallaties is vergelijkbaar met een gebouwbeheersysteem. Het regelt, monitort, beveiligt en optimaliseert een aantal koelmachines. Ook bedien je er de koelmachines mee, meestal aan de hand van een ingestelde temperatuur in de koelcel of -vitrine. Soms wordt een controlesysteem ook gebruikt om de overige installaties in het gebouw, bijvoorbeeld een supermarkt, te regelen. Dan wordt over een HVACR-systeem gesproken.

Waar wordt het gebruikt?
Supermarkten met veel koel- en vriesvitrines zijn een bekend voorbeeld van locaties waar een controlesysteem al sinds de jaren negentig gangbaar is. Maar ook is zo’n systeem nodig voor het regelen van de temperatuur in koelpakhuizen en bij industriële processen. Net zoals voor het bewaken van de ingestelde temperatuur bij de kweek van champignons, en in koelcellen van snijbloemverwerkende bedrijven. Overal waar meer dan één koelcel aanwezig is, is veelal een overkoepelende regel- en bediening in de vorm van een controlesysteem aanwezig.

Waaruit is zo’n systeem samengesteld?
Een compleet controlesysteem bestaat uit drie lagen. De eerste laag omvat de individuele regelingen in de koelmachines, eventueel aangevuld met regelingen in andere warmteopwekkers en luchtbehandelingskasten. De tweede laag bestaat uit de overkoepelende bedieningen en regelingen in de vorm van DDC-regelaars. De Direct Digital Control is de ‘kapitein op het schip’ en bepaalt wanneer een koelmachine mee gaat draaien. Tenslotte is er de beheer- of managementlaag. Alle koelmachines in een winkel, fabriek of zelfs op meerdere locaties zijn daarbij in één systeem zichtbaar.

De Direct Digital Control (DDC) is de ‘kapitein op het schip’. Hij bepaalt wanneer een koelmachine mee gaat draaien.

Hoe wordt een controlesysteem geregeld?
De regeling gebeurt vanuit de tweede laag, met de DDC-regelaars. Een DDC vorm het regeltechnisch hart van een controlesysteem. Eén DDC kan meerdere koelmachines regelen en optimaliseren. Meerdere DDC-regelaars kunnen worden gekoppeld. Meestal wordt de stand-alone-regeling van individuele koelmachines intact gelaten. Bij uitval van een DDC blijft de complete koelinstallatie daardoor draaien, zij het zonder bediening en optimalisatie.

Hoe zijn de individuele koelmachines met een controlesysteem verbonden?
Dat gebeurt met een bussysteem. Het meest gebruikt is MOD-bus; soms wordt BACnet toegepast. In opmars is het koppelen via het (bestaande) datanetwerk via het TCP/IP-protocol. Het Engelse Resource Data Management, producent van DDC-regelaars en bedienplatformen, is daar al ver in gevorderd. Voorwaarde is dat de individuele koelmachines ook een TCP/IP-aansluiting moeten hebben. Volgens Max Neus biedt een netwerkverbinding voordelen: “Via het netwerk wordt alles aan elkaar gekoppeld. Daardoor kan ik de snelheden en afstanden binnen een systeem veel gemakkelijker vergroten dan bij een serieel netwerk als BACnet of MOD-bus.” Een nadeel is dat nog niet veel koelmachines en DDC-regelaars TCP/IP ondersteunen. Met een converter kan MOD-bus (of een ander protocol) wel worden omgezet naar TCP/IP.

Kun je met een gebouwbeheersysteem niet hetzelfde doen?
Eigenlijk wel, maar vaak is een gebouwbeheersysteem (GBS) te uitgebreid voor het aansturen van een koelinstallatie. Max Neus: “In de koeltechniek probeert men zo eenvoudig mogelijk te denken. Hoe minder gecompliceerd je het maakt, hoe betrouwbaarder je systeem wordt. Bij een GBS grijpt men voor de besturing van een driewegklep naar een PID-regeling om de gewenste waarde zo dicht mogelijk bij het setpoint te krijgen. Maar in de koeltechniek zijn we veel eerder geneigd om aan of uit te schakelen. Aan/uit is ook een regeling, alleen niet zo fijnmazig als een PID-regeling.”

Kun je met een controlesysteem ook zorgen voor ‘peak shaving’?
Een controlesysteem, met name de managementlaag, gaat steeds meer voorspellend te werk door te anticiperen op verschillende situaties en weersomstandigheden. Wanneer worden nieuwe producten in een koelcel gezet, of op welk tijdstip gaat in de supermarkt de deur van het vriesvak het vaakst open? De regeling kan daar op anticiperen door alvoor die tijd sommige compressoren aan te zetten en de temperatuur te laten zakken. Gebeurt dat niet, dan gaan alle compressoren op hetzelfde moment aan. Het voordeel van het voorspellend regelen is een lager piekvermogen. De aansluitwaarde van de elektriciteitsaansluiting hoeft minder groot te zijn, of het bedrijf wordt minder afgerekend op het piekverbruik. Bij heel warme dagen kan het beheersysteem toestaan dat de temperatuur in bepaalde schappen toch iets oploopt. Vragen die daarbij volgens Neus aan de orde komen, zijn bijvoorbeeld ‘Kan ik het me permitteren dat ik drie dagen per jaar niet de gevraagde 200 kW, maar 180 kW lever? En wat heeft dan de hoogste prioriteit?’ Neus: “Het voordeel is dat je een minder grote installatie hoeft te bouwen. Moderne systemen geven ons steeds meer mogelijkheden om dat te doen.”

Staat peak shaving niet op gespannen voet met de voedselveiligheid?
De voedselveiligheid staat bij veel processen voorop. De ingestelde temperatuur is de leidraad. Een goed regelsysteem houdt daar rekening mee, zeker als energiebesparing een ander belangrijk uitgangspunt is. Neus: “De centrale manager weet waar de pariteiten liggen. Bij vleeswaren kan ik me veel minder permitteren dan bij groente, dat is een minder kritisch product.” Daarmee worden ook de specifieke eisen die aan een controlesysteem voor koelinstallaties worden gesteld duidelijk. Een gebouwbeheersysteem gebruiken voor het aansturen en optimaliseren van koelinstallaties leidt vaak niet direct tot een goed en compleet controlesysteem.

Lekdetectie van (natuurlijke) koudemiddelen, zit dat er ook in?
Het kan wel, maar het gebeurt niet vaak. Dat komt door de verschillende functies, vertelt Max Neus. “Een lekdetectie is een beveiligingssysteem. En wij maken een scheiding tussen beveiligen en regelen. Een beveiligingssysteem is een passief systeem waar niet continu in wordt gewerkt, zoals bij een control system. Dat is een regelsysteem waarin continu parameters worden veranderd en systemen aan- en uit worden gezet. Je kunt het beveiligingssysteem wel zichtbaar maken in het controlesysteem. Bijvoorbeeld om een melding te krijgen bij lekkage van koudemiddel.”

Wat zijn bekende installatiefouten waar een controlesysteem tegen aanloopt?
Ontwerp- en/of installatiefouten zijn de grootste valkuilen waar een controlesysteem mee moet dealen, weet Neus uit ervaring: “Een slecht ontworpen systeem kunnen we niet verhelpen met regeltechniek, maar wel verzachten.” Een bekende fout is een te kleine diameter van de pers- of zuigleiding. Of een verkeerd geselecteerd expansieventiel. Ook een te grote compressor in verhouding tot de rest van de koelinstallatie geeft problemen. “Dan staat de compressor continu aan en uit te schakelen. Dat kun je aanpakken door in het control system een grotere wachttijd te hanteren, maar dan heb je nog geen mooi werkend systeem.”

Kun je ook zelf een controlesysteem bouwen?
Volgens Max Neus zijn er twee opties. De ene bestaat uit het kopen van een overkoepelend controlesysteem met DDC-regelaars en een overkoepelend managementplatform. Bekende spelers zijn dan bijvoorbeeld Danfoss, Carel, Johnson Control of Resouce Data Management. Ook het gebouwbeheersysteem van het Nederlandse Priva is geschikt om koelinstallaties aan te sturen. Daarnaast zijn er grote koeltechnische installateurs die zelf een controlesysteem maken door een PLC te programmeren. Dat vereist wel de nodige kennis. In een specifiek controlesysteem voor koelinstallaties is een anti-pendelregeling standaard al aanwezig. Ook zijn uit een gekocht controlesysteem de kinderziektes gehaald.

Welke ontwikkelingen kunnen we in de toekomst verwachten?
Een trend is dat koeltechnische installatiebedrijven een ‘eigen’ app of grafische interface willen hebben, als aanvulling op het control system van een leverancier. Daarmee nemen ze een soort visitekaartje in de installatie van de eindgebruiker op. Ook het koppelen van koelsystemen op verschillende locaties is in gang gezet. Een gebruiker wil daarmee een totaalbeeld krijgen. En daarnaast zal het koppelen van het controlesysteem aan ERP-software steeds vaker plaatsvinden, verwacht Max Neus. “Vanwege de voedselveiligheid wil een leverancier kunnen aantonen dat zijn producten zijn uitgeleverd vanuit een koelcel met een temperatuur van 4 °C. Dat staat dan op de pakbon.”

Met dank aan Max Neus van Delta Technics