ArcGIS para District Energy: Rastreamento de Energia Térmica
Por Tom DeWitte e Tom Coolidge
O propósito de um sistema de district energy é transportar energia térmica para os clientes (district heating) ou transportar energia térmica para longe dos clientes (district cooling). Parece simples, mas a natureza em loop das redes de tubulação de district energy as torna algumas das redes de utilidades mais complicadas.
Modelar o fluxo através dessa rede complicada de usinas de energia, tubos, bombas, válvulas e eventualmente edifícios não é fácil. No entanto, é vital para planejadores, engenheiros e operadores da rede de tubulação entender como seu produto se move para e dos seus clientes. Isso fica ainda mais complicado se a organização de district energy utiliza zonas de circulação com trocadores de calor. Nessa configuração do sistema, o fluxo de água não é o mesmo que o fluxo de energia térmica. Isso requer uma aplicação e modelo de dados inteligentes o suficiente para diferenciar entre fluxo de água e fluxo de energia térmica.
Aqui é onde o ArcGIS com sua capacidade ArcGIS Utility Network e o District Energy Data Model podem ajudar.
Energia Térmica e District Heating
Ao modelar uma rede de tubulação district heating, é vital entender onde a energia começa e para onde ela vai.
Para district heating, o início é tipicamente a usina de energia. Da usina de energia, a água aquecida ou vapor transporta a energia térmica através dos tubos, bombas, trocadores de calor, válvulas, mais tubos e eventualmente até um edifício. O cliente nesse edifício consome a energia térmica para aquecer sua casa. Em um sistema em loop completo, a água agora resfriada retorna à usina de energia para ser reaquecida.
Energia Térmica e District Cooling
Ao modelar uma rede de tubulação district cooling, a energia térmica começa com o cliente e é entregue à usina de resfriamento onde normalmente é liberada no ar.
Em um sistema em loop completo, após a energia térmica ser liberada no ar, ela é enviada para unidades chiller para remover ainda mais energia térmica. Isso resulta em uma diminuição adicional da temperatura da água. Uma vez resfriada, ela é transportada através dos tubos, bombas, trocadores de calor, válvulas e mais tubos antes de chegar ao edifício do cliente. No edifício, a água gelada absorve o calor residual do cliente e o transporta de volta à usina de resfriamento.
Aproveitando Utility Network
Modelar esse transporte realista da energia térmica através da rede de tubulação requer mais do que entender como os tubos, bombas, trocadores de calor, válvulas e outros componentes estão conectados. Requer a capacidade de entender quais bombas estão operando e quais válvulas estão fechadas. Também precisa diferenciar entre fios de proteção catódica e fios de detecção de vazamento. Esses fios estão conectados aos tubos mas não transmitem energia térmica. Para representar com precisão essas complexidades adicionais do mundo real, precisamos de um modelo de conectividade mais avançado. Precisamos aproveitar o Utility Network.
O Utility Network é uma extensão do ArcGIS. ArcGIS é o sistema de informação geográfica (GIS) fornecido pela Esri.
O que Interrompe o Fluxo da Energia Térmica
Com um Utility Network vem a ferramenta geoprocessamento Trace. Uma configuração dessa ferramenta será usada para realizar o rastreamento do fluxo da energia térmica. Para configurar corretamente o rastreamento do fluxo da energia térmica requer uma compreensão realista do que pode interromper esse fluxo.
No mundo real dispositivos que estão fechados, como uma válvula, ou que não estão operando, como uma bomba, irão impedir o fluxo da energia térmica. Adicione a essa lista qualquer segmento ou dispositivo da tubulação que não esteja em serviço, como segmentos aposentados ou segmentos propostos mas ainda não construídos. Por fim, há a necessidade de excluir os fios de proteção catódica e fios de detecção de vazamento que fazem parte da rede mas não conduzem fluxo da energia térmica.
Ao usar o modelo Foundation District Energy Utility Network, essas restrições são assim:
- Segmento ou ativo da tubulação não está em serviço: Lifecycle Status diferente de In Service
- Válvula está fechada: Device Status igual a closed
- Bomba não está operando: Device Status igual a closed
- Fios de proteção catódica: Category igual a CP Only
- Fios de detecção de vazamento: Category igual a Leak Detection Only
Configurando a Ferramenta Trace
A ferramenta geoprocessamento Trace no ArcGIS Pro tem muitos parâmetros. Aqui está como transpor as restrições para as configurações específicas na ferramenta Trace.
O tipo do rastreamento será um downstream trace, aproveitando a rede DHC domain network e o DHC Energy Tier. Definir o Tier para "DHC Energy Tier" é importante pois define a fonte do fluxo como a usina/chiller plant, versus o tier "DHC Pressure" que definiria a fonte como bombas dentro do sistema.
As restrições serão adicionadas como Traversability Barriers. Se qualquer uma das restrições for verdadeira, o rastreamento não atravessará além do ativo.
Quando esse rastreamento for executado, ele retornará todos os segmentos da tubulação, dispositivos, conexões e pontos de serviço ao cliente que estão recebendo energia térmica do local inicial designado.
Isso inclui tanto as partes supply quanto return da rede da tubulação.
Se você for uma organização district heating e estiver interessado apenas no fluxo da energia térmica fornecendo energia ao cliente, você pode adicionar uma barreira filtro:
- Segmentos da tubulação são apenas linhas supply: Line Asset Type diferente de supply
Isso retornará um conjunto selecionado da rede da tubulação que mostra como a energia térmica atravessa a rede desde o local designado até o cliente.
A mesma configuração funcionará na rede district cooling pipe network.
Compartilhando o Rastreamento
Agora que você sabe como configurar a ferramenta trace para realizar um rastreamento do fluxo da energia térmica, como compartilhar isso com outros na sua organização? E como compartilhar isso de forma que não exija que todos realizem manualmente essa configuração da ferramenta Trace? É aqui que a nova funcionalidade introduzida em ArcGIS 10.9, chamado Trace Configurations, é útil.<\/P>
Trace Configurations é a capacidade de armazenar uma configuração da Trace Tool dentro do Geodatabase. Quando o Thermal Energy Flow trace é armazenado no Geodatabase, outros usuários de desktop, web e mobile não precisam saber como configurar a ferramenta.<\/P>
Uma simples marcação da opção Use Trace Configuration remove todas as opções de configuração e as substitui por um menu suspenso simples para o usuário final selecionar.<\/P>
<\/span><\/P>Ter a configuração do trace armazenada centralmente e acessível aos usuários finais garante que todos estejam executando um thermal energy flow trace devidamente configurado.<\/P>Resumo<\/H2>Planejadores, engenheiros e operadores requerem esse tipo de modelagem avançada de fluxo para ajudá-los a realizar suas atividades diárias. A modelagem de thermal energy flow é apenas um dos muitos tipos de análise de fluxo de água, térmica, cathodic protection, leak detection que podem ser configurados com o ArcGIS Utility Network. Essas capacidades de trace ajudam a remover parte da complexidade de manter e operar um sistema de tubulação de district energy.<\/P>POR FAVOR, NOTE: As publicações neste site são nossas e não representam necessariamente a posição, estratégias ou opiniões da Esri.<\/EM><\/P>
