Verwenden Sie drahtlose Energieerfassungssensoren, um HLK-Installationen und Nachrüstungen zu vereinfachen

Es gab eine Zeit, in der ich einige Kunden besuchte, die sich in lustigen Gebäuden wie renovierten Scheunen und ehemaligen Lagerhallen befanden, die in Büroräume umgewandelt worden waren. Für ein paar Leute ist das in Ordnung, aber wenn man anfängt, Hunderte von Menschen in einem Gebäude unterzubringen, das vor der Einführung moderner Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssysteme gebaut wurde, wird die Luftzirkulation zu einer Herausforderung. Und es geht nicht nur um den Komfort, denn eine gesunde Belüftung ist für alle wichtig. Alte Gebäude sind urig, aber erstaunlich schwierig für die Nachrüstung von Klimaanlagen.

Ein Kunde befand sich zum Beispiel in einem alten, sehr großen Bürogebäude. Das Unternehmen hatte mit unterschiedlichem Erfolg versucht, das alte Gebäude zu modernisieren. Eines der größten Probleme war die Belüftung, also installierte das Unternehmen Kanäle und Entlüftungen mit einer modernen HLK-Steuerung.

Ein offenes Fenster im Sommer oder Winter war in diesem Gebäude jedoch eine große Sache, die zu einer enormen Energieverschwendung führte, da das HLK-System auf die Thermostateinstellung reagierte. Ich hätte Reedsensoren an den Fenstern angebracht, um zu erkennen, ob ein Fenster geöffnet ist, damit das HLK-System intelligent reagieren kann. Die damaligen Fenstersensoren erforderten jedoch die Verlegung von Kabeln zwischen dem Sensor und der HLK-Steuerung sowohl für das Signal als auch für die Stromversorgung, was zu unschönen Kabeln und einem unprofessionellen Erscheinungsbild führte.

Später wurden die Reedsensoren so weiterentwickelt, dass sie batteriebetrieben waren und ein drahtloses Signal an einen HLK-Controller mit einem geeigneten Empfänger sendeten. Ich habe drahtlose Reedsensoren als Teil der Einbruchmeldeanlage eines Freundes installiert. Batteriebetriebene kabellose Sensoren haben den Vorteil, dass die zusätzliche Verkabelung entfällt, aber bei einer Batterielebensdauer von zwei Jahren müssen sie für den Batteriewechsel gewartet werden.

Dies sind natürlich kleine Batterien, die ihre eigenen Probleme mit sich bringen, da sie oft verlegt werden oder im Wartungsschrank fehlen. Auch die Batterieladung verringert sich mit der Zeit wie ich feststellen musste, als ich entdeckte, dass einer der von mir installierten Reedschalter eine leere Batterie hatte. Zu allem Überfluss handelte es sich auch noch um eine Batterie von ungewöhnlicher Größe, die einen kurzen Weg zum Laden erforderte, um eine neue zu kaufen. Da stellt sich die Frage: Kaufe ich Ersatzbatterien, die vielleicht zwei Jahre lang im Regal liegen, bevor sie gebraucht werden?

Energy Harvesting löst das Installations- und Wartungsproblem

Abbildung 1: Der kabellose magnetische Reedschalter E9T-MDCCP von Illumra eignet sich zur Erkennung einer Tür- oder Fensteröffnung. Er benötigt keine Batterien und wird durch die rechteckige Solarzelle, die auf dem Schalter oben zu sehen ist, aufgeladen. (Bildquelle: Illumra)

Eine moderne technische Lösung wäre die Installation von drahtlosen Fenstersensoren mit Energiegewinnungsfunktion, die einen Batteriewechsel vollständig überflüssig machen. Ein gutes Beispiel ist der E9T-MDCCP von Illumra (Abbildung 1). Illumra, ein Hersteller von kabellosen Steuerungen mit eigener Stromversorgung, bietet eine ganze Familie (E9T-MDCCP/E9T-MCS) kabelloser Fenster- und Türsensoren für 902 Megahertz (MHz) an. Diese können über das EnOcean-Protokoll über Entfernung von bis zu 60 Fuß (je nach Umgebung) an einen kompatiblen Empfänger senden.

Der E9T-MDCCP lädt eine kleine wiederaufladbare Batterie mit Hilfe einer rechteckigen Solarzelle auf dem Gehäuse des Schalters. Der Sensor verfügt über einen magnetischen Reedschalter, der aktiviert wird, wenn er sich in der Nähe des mitgelieferten Magneten befindet, die beide entweder mit Klebstoff oder mit manipulationssicheren Sicherheitsschrauben befestigt sind.

Im Betrieb muss sich der Magnet des Reedschalters innerhalb von 4,5 Millimetern (mm) vom Sensor befinden, um einen geschlossenen Zustand zu erzeugen. Beim Schließen gibt der Reedsensor ein leises Klickgeräusch von sich. Beim Übergang zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position blinkt eine LED am Sensor. Dies hilft den Installateuren, den Sensor richtig auszurichten, und unterstützt sie bei der Diagnose des Systems.

Bei voller Ladung kann der E9T-MDCCP bis zu fünf Tage in der Dunkelheit betrieben werden. Wenn der Akku vollständig entladen ist, benötigt er bei 25°C Umgebungstemperatur und 400 Lux natürlicher oder künstlicher Beleuchtung weniger als 2,5 Minuten zum Aufladen, bis der Schalter wieder betriebsbereit ist. Die Solarzelle braucht nur etwa 2 Stunden pro Tag mit 200 Lux beleuchtet zu werden, um einen konstanten und zuverlässigen Schalterbetrieb zu gewährleisten. Da die Batterien nicht regelmäßig ausgetauscht werden müssen, besteht die einzige Wartung darin, sich zu vergewissern, dass der Schalter und der Magnet noch an der Wand befestigt sind und dass niemand an den Sicherheitsschrauben herumgeschraubt hat.

Der E9T-MDCCP kann bei Temperaturen von -20°C bis +60°C betrieben werden, was für die meisten Gebäude und Unternehmensanwendungen geeignet ist. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die Schalter nicht beschädigt werden, wenn sie in nicht temperaturgeregelten Umgebungen, wie z. B. in Lagerräumen, eingesetzt werden.

Die Sensoren können für Fenster oder Türen verwendet werden und eignen sich für HLK-Anlagen, aber es gibt noch viele weitere Anwendungen, darunter automatische Türsensoren, Kühlschränke und Sicherheitstüren, Supermarktkühlschränke und Alarmsysteme.

Wenn Sie sich für Energy Harvesting im Allgemeinen interessieren, werfen Sie einen Blick auf das Angebot an Funkmodulen und Entwicklungskits von EnOcean. Hier gibt es eine Menge zum Spielen, darunter das Energy-Harvesting-Transceiver-Evaluierungskit der Dolphin-Serie EDK350U (Abbildung 2).

Abbildung 2: Das Energy-Harvesting-Kit EDK350U enthält alles, was Sie benötigen, um Ideen für drahtlose Energy-Harvesting-Designs zu entwickeln, einschließlich eines Solarsensors, eines mechanischen Energiegenerators und eines Sensoradapters. (Bildquelle: EnOcean)

Das Dolphin-Kit EDK350U enthält ein Demo-Board, ein USB-Gateway, ein HF-Transceivermodul, einen Sensormoduladapter, einen solarbetriebenen Temperatursensor, einen mechanischen Energiegenerator, ein Transmittermodul sowie alle erforderlichen Kabel und Softwareentwicklungsschnittstellen.

Fazit

Manchmal scheint es, als würden sich alte Gebäudesysteme einer Modernisierung widersetzen, es sei denn, man möchte auf Aussehen, Stil und Mitarbeiterkomfort verzichten. Zuerst gab es kabellose Sensoren, und jetzt gibt es kabellose und „batterielose“ Sensoren. Richtig gemacht, können Ihr aktuelles Modernisierungsprojekt und zukünftige Entwürfe so verbessert werden, dass sie eine effiziente und zuverlässige Leistung mit einem professionellen Aussehen und minimalem Wartungsaufwand bieten.

Ich bin mir sicher, dass der drahtlose Fenster- und Türsensor von Illumra den Tag in meinem alten Gebäude gerettet hätte und für das Wohlbefinden aller gesorgt hätte.