"Veel bedrijven weten niet eens dat hun HVAC-installatie verouderd is"

HVAC-bedrijf ABN werkt met Industrie 4.0 aan ‘lifetime upgrade’

Industriebreed kampen verschillende sectoren met hetzelfde probleem: verouderde assets die op korte termijn aan vervanging toe zijn. Verschillende (grote) partijen beroepen zich op de onderhoudssector om de levensduur te verlengen of de assets zelfs te upgraden. Onder andere HVAC-bedrijf ABN stelde vast dat niet alleen luchtbehandelingsinstallaties, maar ook andere HVAC-installaties met dat probleem kampen. Het stelde een concept op om de gevreesde onverwachte uitval te voorkomen.

Financieel haalbaar

De feiten liegen er niet om. Naar schatting zal maar liefst 50% van de industriële installaties in de Benelux – waaronder HVAC-installaties – voor 2025 het einde van hun levensduur bereiken. Dat heeft te maken met het feit dat veel van die installaties gebouwd zijn in de jaren ’60 en ’70 en nu ‘en masse’ op de lijst staan om afgeschreven te worden. Simpel gesteld, betekent dit dat ze tegen die tijd vervangen moeten zijn door nieuw materiaal, maar het is nu al bekend dat de financiële mogelijkheden daarvoor in vrijwel geen enkel geval beschikbaar zijn. Met andere woorden: er moet een oplossing worden bedacht om te voorkomen dat installaties uitvallen door verouderde assets en mogelijks gevaarlijke situaties opleveren. Tegelijkertijd moet de oplossing ook financieel haalbaar zijn.

Budgetteren

"In feite weet je al bij de aanschaf van je systeem dat er ooit een dag komt dat het systeem verouderd is en vervangen moet worden", zegt ir. Robrecht Sollie, strategic advisor bij ABN. "Verstandige financiële af­delingen houden daarmee rekening door jaarlijks een bedrag te reserveren dat, op het moment dat de installatie moet worden vervangen, groot genoeg is om de vervanging daadwerkelijk te realiseren. Om verschillende redenen – niets menselijks is ons vreemd – gebeurt dat niet. Wanneer in het eerste jaar al wordt vergeten om die toekomstige kosten te budgetteren, raakt het al snel in de vergetelheid. Vervolgens is het onvermijdelijk dat je tot een situatie komt waarmee een groot aantal bedrijven op dit moment kampt: HVAC-installaties moeten op korte termijn worden vervangen (binnen een tijdspanne van een aantal jaar), maar het geld ontbreekt."

"Veel bedrijven zien goede ventilatie of luchtconditionering wellicht als een soort extra luxe in het kantoor- of bedrijfspand, en denken dat het bij uitval geen enkel probleem is om tijdelijk zonder te zitten"

"Feitelijk is het probleem nog groter", vervolgt Sollie. "Veel bedrijven hebben niet eens door dat ze gebruikmaken van verouderde HVAC-installaties die het einde van hun levensduur naderen. Bovendien overzien ze de impact niet van een niet-werkend HVAC-systeem. Ze zien goede ventilatie of luchtconditionering wellicht als een soort extra luxe in het kantoor- of bedrijfspand en denken dat het bij uitval geen enkel probleem is om tijdelijk zonder te zitten. Niets is minder waar. Ten eerste kan dat ‘tijdelijk’ weleens oplopen tot een behoorlijk lange tijd. Ten tweede zullen medewerkers zéker niet de verwachte prestaties leveren wanneer de luchtkwaliteit naar een bedenkelijk niveau zakt. Het kan bovendien tot gevaarlijke situaties leiden (wanneer installaties onderdeel uitmaken van een procesinstallatie) en, niet te vergeten, hoge kosten bij on­verwachte uitval."

Levensduur of conditie meten?

Door bovenstaande problematiek vast te stellen, is ABN aan de slag gegaan om een oplossing te ontwikkelen. Daarbij had het verschillende keuzes. Een mogelijkheid die al langer bekend is en ook wordt toegepast bij industriële assets, is het verlengen van de levensduur van een specifieke installatie door bijvoorbeeld alleen de meest kritische onderdelen te vervangen. Zo kan de installatie net nog een aantal jaar langer meegaan zonder dat de investeringen buiten de budgetten lopen. ABN koos echter voor een andere strategie waarbij bestaande installaties niet tijdelijk worden ‘opgelapt’, maar juist worden geüpgraded. ‘Lifetime upgrade’, noemt ABN het. Béter maken dan de assets oorspronkelijk waren, waardoor niet alleen de levensduur wordt verlengd, maar er ook extra voordelen voor de gebruiker ontstaan.

Toepassing ventilatie-unit (air handling unit: AHU)

Oplossen van lekken

Er zijn drie soorten lekken mogelijk in een AHU:

• In de behuizing
• Bij de distributie van de lucht
• In warmterecuperatie

Door die drie mogelijkheden te controleren en eventuele lekken op te lossen, kan je een belangrijke luchtbesparing realiseren.

Door de lekdichtheid van het systeem op te waarderen, is een efficiëntieverhoging van 5 tot 8% mogelijk. Aan de onderdrukzijde wordt immers minder vuile lucht ingezogen die de filter niet is gepasseerd; langs de overdrukzijde wordt dan weer minder recent geconditioneerde lucht verloren.

Elektrische energie

De riemaangedreven AC-motor met frequentieregelaar wordt vervangen door een plug-infan met EC-motor met sturing van 0-10 V. Dat levert 30% energiebesparing op.

Sensoren en monitoring

Met temperatuur- en druksensoren controleer je de werking van de luchtgroep en de filters. Zo voorspelt een algoritme wanneer de filters vervangen moeten worden, op basis van het energieverbruik van de ventilator en de kostprijs van de filters. Verder is een detectie aangebracht op de afvoer van de condensopvang om te garanderen dat er geen verstoppingen of problemen ontstaan waardoor condenswater zich in de luchtgroep ophoopt en waterschade aanricht. VOC-sensoren worden toegevoegd om de luchtkwaliteit te monitoren.

Het presenteren van de nodige informatie van de luchtgroep draagt tot slot bij aan betere prestaties, minder schommelingen, schonere lucht en minder zorgen.

Het model

Om tot dat ideale eindbeeld te komen, ontwikkelde het bedrijf een stappenplan om op drie niveaus te optimaliseren:

• Het mechanische/hardwarevlak. Hierbij gaat het om de tastbare componenten die vervangen worden door hetzij een identiek onderdeel, hetzij een beter onderdeel.
• Energetisch: een dankbaar thema om optimalisaties door te voeren met de kennis en producten van deze tijd.
• Industrie 4.0: eveneens een ontwikkeling uit de moderne tijd die het uitvoeren van efficiënt onderhoud kan ondersteunen. Daarmee is het een volwaardig lid van de set oplossingen in het kader van lifetime upgrade.

Nulmeting

Een eerste logische stap is het uitvoeren van een nulmeting die bepaalt wat de huidige conditie van de specifieke installatie is. Die conditiemeting gebeurt via de norm NEN 2767, een van oorsprong Nederlandse norm die ook in België wordt gebruikt. Die geldt als instrument voor het ‘objectief en uniform meten van de fysieke kwaliteit van bouw- en installatiedelen van gebouwen of infrastructuur’. In feite gaat het om een soort checklist die de asseteigenaar in staat stelt zijn assets uniform te inspecteren en de resultaten eenduidig in kaart te brengen. Hiermee stelt hij niet alleen de conditie per asset vast, maar kan hij ook eenvoudig assets van hetzelfde type met elkaar vergelijken en uiteraard de resultaten gebruiken om meerjarige onderhoudsplannen op te stellen.

"Onderhoud wordt bij bedrijven nog steeds onterecht beschouwd als een noodzakelijke kost"

De metingen leiden uiteindelijk tot een score van 1 tot 6. Conditiescore 1 is de beste en hoort bij een installatie in nieuwbouwconditie. Conditie 6 geeft de slechtst mogelijke conditie aan en leidt in de meeste gevallen tot de verwijdering en afvoer van de asset. "Er is voor elk type asset een plan van aanpak om stapsgewijs alle onderdelen te controleren", legt Sollie uit. "Om dat grondig te doen, kan men het best per component werken. Een warmtepomp bv. is opgebouwd uit een bediening, een binnen- en een buitenunit en het bijbehorende leidingwerk. Die vier componenten worden stapsgewijs bekeken en op het vlak van conditie gecontroleerd. Waar nodig, worden mankementen gedocumenteerd. De mankementen kunnen heel breed zijn. De meest voorkomende zijn corrosie, verval/veroudering (bv. dichtingen en afsluitingen die niet meer 100% zijn) en het ontbreken van componenten; zoals filters, lekbakken en isolatie. De uitkomst is vervolgens een conditiescore per asset en een aanbeveling om de score te verbeteren. Het management kan zo een concreet verbetertraject opmaken, evenals een meerjarenbudget dat hand in hand gaat met de visie van het bedrijf."

Laaghangend fruit

Na de analyse en evaluatie van de gegevens en op basis van de score start ABN eerste met de ‘quickwin’-oplossingen. Zo zijn onderdelen die echt (bijna) defect zijn door bv. corrosie of overmatige slijtage relatief snel te vervangen. Ook daarbij kan je al stappen ondernemen om de conditie beter te maken dan nieuwstaat: wanneer bijvoorbeeld een stalen lekbakje verroest is, kan dat vervangen worden door een roestvrijstalen exemplaar of een van kunststof. Daarmee is niet alleen het probleem opgelost, maar wordt ook voorkomen dat het euvel zich op korte termijn herhaalt. Luchtlekken zijn makkelijk op te lossen en het herstel ervan levert relatief veel op.

Kleine lekken zijn meestal onhoorbaar, maar zelfs zeer kleine lekken leiden op lange termijn – en daar gaat het om bij dit soort installaties – tot forse verliezen. Met de huidige apparatuur, bijvoorbeeld ultrasoonmetingen, zijn de belangrijkste lekken snel op te sporen. Daarenboven is het vaak kinderspel om die te repareren.

Revisie en optimalisatie

Vervolgens vindt een revisieslag plaats, waarmee zowel kleinere als grotere investeringen zijn gemoeid. Sollie: "Het doel is ook hier om de conditiescore te verbeteren. Logischerwijs is het behoorlijk lastig om van score 5 weer op te klimmen naar 1, maar iedere stap draagt bij aan een langere levensduur en betere kwaliteit. Een verbetering die wij in heel veel gevallen doorvoeren, is de AC-motor vervangen door een EC-motor (Electronically Comutated). Deze laatste heeft een vele malen lager energie­verbruik. Ook frequentie­geregelde motoren kunnen een belangrijke energie­besparing opleveren wanneer ze in deellast draaien."

Kwaliteit behouden of verhogen

Tot slot is het zaak om de gerealiseerde kwaliteit te behouden, of eventueel zelfs nog verder te verbeteren op basis van technische ontwikkelingen of voortschrijdend inzicht. Het behoud van kwaliteit is volgens Sollie het best te realiseren door slimmer beheer uit te voeren. D.w.z. van ‘onderhoud’ naar ‘assetmanagement’. "Onderhoud wordt bij bedrij­ven nog steeds onterecht beschouwd als een noodzakelijke kost, terwijl assetmanagement de waarde die een asset creëert, centraal in lijn stelt met de strategische, tactische en operationele doelstellingen. Daarbij kun je de verschillende assets in volgorde van belang plaatsen: welke assets leveren de meeste waarde, dus waaraan moet ik mijn aandacht besteden om de betrouwbaarheid en beschikbaarheid te maximaliseren? Wat dat betreft, is goed onderhoud dé discipline om veroudering tegen te gaan."

Zo komt Sollie bij het laatste niveau van ‘upgraden’: de mogelijkheden van Industrie 4.0 inzetten. "Een goede retrofit van een HVAC-installatie in het kader van Industrie 4.0 betekent o.a. dat je relevante parameters monitort door sensoren te installeren. Het gaat dan om het meten van o.a. de temperatuur, druk, VOC voor de luchtkwaliteit en het niveau. Vervolgens moet van die data informatie en waarde worden gemaakt. Dat doe je het best via een overzichtelijk platform, zoals Smartlog. We werken graag met dat platform, omdat het protocolonafhankelijk is en data gemakkelijk geanalyseerd kan worden met AI. Alles is mogelijk, zolang er een manier bestaat om met de asset of sensor te communiceren. Een Modbus-netwerk is daarvoor een veelgebruikte oplossing."

sneller reageren

Of de metingen vervolgens continu of regelmatig handmatig worden uitgevoerd, doet niet ter zake. Door continu te meten, kan je echter wel snel reageren, iets wat voor een dienst­verlener zoals ABN zeer belangrijk is. Met de verzamelde (relevante) data kan de asset­eigenaar (owner) verder veel nuttige zaken doen. Zo kunnen de gegevens een indicatie zijn voor een aankomende storing of voor slijtage, maar ook voor bijvoorbeeld een foutieve of minder efficiënte regeling. Met sensoren kan je ook een digital twin maken van elk systeem, om zo een directe opvolging van de asset te kunnen voorzien. Daardoor is het mogelijk om sneller te reageren op defecten, onderhoud te voorspellen en de visie van het bedrijf inzake onderhoud beter te volgen. Op die manier draagt Industrie 4.0 niet alleen bij aan een langere levensduur door tijdig onderhoud, maar kan er ook continu worden verbeterd.