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Desarrollan un sistema que adapta la temperatura e iluminación de cada sala de un edificio según el clima exterior

Un equipo de investigación de la Universidad de Almería ha diseñado un prototipo automático de control térmico y lumínico que logra un ahorro eficiente del 11%. Además, se adapta a la actividad que el usuario realiza en una estancia concreta. Este programa, que se integra en instalaciones de calefacción, ventilación, aire acondicionado y luminarias ya existentes, aprovecha los dispositivos de energías renovables si los hubiera para gestionar el consumo y reducir costes.


Almería |
12 de enero de 2021

Un equipo de investigación de la Universidad de Almería ha diseñado un programa automático que predice la temperatura adecuada para los usuarios de un edificio y se adapta a su actividad en una estancia concreta. El prototipo funciona con un modelo matemático que ajusta el calor en función de variables como el clima exterior para obtener un ahorro energético del 11% y la comodidad térmica y lumínica del usuario. Además, el sistema aprovecha las instalaciones de energías renovables de manera autónoma para realizar un consumo más eficiente, reducir la producción de CO2 y ahorrar costes.

Grupo de investigación Automática, Electrónica y Robótica.

Este sistema analiza días patrón en distintas épocas del año y, en función de criterios como las condiciones climáticas del exterior y la actividad que se realiza en una sala determinada, el programa decide qué temperatura e iluminación se adapta mejor a cada estancia particular. “Normalmente, ajustarse a las necesidades térmicas y lumínicas de cada usuario en cada momento implica más gasto energético porque éste manipula los sistemas de climatización constantemente para ajustarlo a su gusto, que es un concepto subjetivo de cada persona. El objetivo de esta tecnología es equilibrar el bienestar con el gasto”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Almería Francisco Rodríguez.

Los resultados, obtenidos durante un año completo de funcionamiento de este sistema están recogidos en el estudio titulado ‘Multiobjective control architecture to estimate optimal set points for user comfort and energy saving in buildings’, publicado en ISA Transactions. Los investigadores explican que, en función de las condiciones climáticas externas, al tipo de trabajo que se realiza en cada estancia del edificio, a las fuentes de energía de las que se disponga (renovables y tradicionales) y al coste de cada una, el sistema determina de manera autónoma un conjunto de soluciones que permitan a los usuarios de un edificio trabajar asegurando su confort térmico y una iluminación apropiada, así como un bajo consumo energético.

Posteriormente, el sistema aplica modelos matemáticos para predecir las condiciones climáticas tanto en el exterior como en el interior de las diferentes estancias, así como la energía que producen las instalaciones auxiliares de energías renovables del edificio. De este modo, el programa decide qué solución se adapta mejor a cada estancia particular. Los investigadores comentan que es posible incluir nuevos criterios para que el sistema analice más formas de mejorar la comodidad térmica y lumínica del usuario. “No es lo mismo la actividad que se realiza en un laboratorio que en una oficina o un gimnasio. Cada una requiere un ajuste diferente de la temperatura para el bienestar de la persona que realiza la actividad. El dispositivo proporciona de manera autónoma”, comenta Francisco Rodríguez.

Prototipo testado

Para el desarrollo de este programa, en primer lugar, el grupo de Automática, Robótica y Mecatrónica analiza las necesidades de cada usuario y las relaciona con el consumo energético del edificio durante un periodo de tiempo establecido. De este modo, definen las carencias y estudian el rendimiento de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado existentes.

Esquema del funcionamiento del sistema.

Por lo general, el sistema funciona con edificios que consumen energía eléctrica; sin embargo, éste ‘elige’ su fuente energética si la construcción dispone de instalaciones auxiliares para ahorrar gastos y en base a las necesidades del mismo. Por ejemplo, si se dispone de un campo fotovoltaico, con almacenamiento, el sistema estima si es más económico consumir ese tipo de energía cuando se genera o adquirirla de la red eléctrica. De este modo, ahorra costes si prevé un consumo alto de energía durante varias horas cuando el precio de la red es más elevado.

Los investigadores han probado este sistema en el edificio CIESOL del Centro de Investigación de Energía Solar (UAL-CIEMAT), que posee espacios como oficinas, laboratorios, naves industriales y salas de juntas, durante los meses de marzo a julio. Explican que si éste se quisiera implantar en otra construcción necesitarían recopilar previamente, al menos, un año de datos para adaptar los parámetros que utiliza el sistema para predecir la temperatura e iluminación adecuados en un entorno nuevo. El investigador Francisco Rodríguez comenta: “El prototipo de este dispositivo continúa funcionando en este primer edificio en el que se instaló. Consideramos que está listo para adaptarlo a cualquier otro”.

Edificio CIESOL del Centro de Investigación de Energía Solar (UAL-CIEMAT).

Esta investigación ha sido financiada por el proyecto Chromae (DPI2017-85007-R), el Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017 del Ministerio de Ciencia e Innovación, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (EU-ERDF) y fondos propios de la Universidad de Almería.

Referencias

M. Martell; F. Rodríguez; M. Castilla; M. Berenguel. (2020) ‘Multiobjective control architecture to estimate optimal set points for user comfort and energy saving in buildings’. ISA Transactions 99, 454–464

Más información:

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