Control centralizado y descentralizado de edificaciones mediante acristalamientos activos

• Belén Moreno ^[1] ; Juan A. Hernández ^[1]
  1. [1] Universidad Politécnica de Madrid

     Universidad Politécnica de Madrid

     Madrid, España

     
• Localización: Pensamiento Matemático, ISSN-e 2174-0410, Vol. 7, Nº. 1, 2017, págs. 19-38
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Centralized and decentralized control of buildings by means of water flow glazings
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• Resumen
  • español

    Los acristalamientos activos con agua se caracterizan por tener una cámara de agua que absorbe la energía solar y la transporta a un depósito de inercia o al resto del edificio. De esta manera, la envolvente del edificio se convierte en un elemento colector de energía. La gestión de la energía transportada y las estrategias de ahorro energético se articulan a través de un sistema de control. Generalmente, los sistemas de control de climatización de las edificaciones son sistemas centralizados y la estrategia de ahorro energético está diseñada a priori. En este trabajo se definen los elementos básicos que tiene un sistema de control de control ya sea centralizado o descentralizado. Se definen un conjunto de termostatos simples y diferenciales que permiten programar la lógica de control en un lenguaje no informático y se explora la posibilidad de tener un sistema descentralizado basado en acristalamientos activos autónomos con inteligencia propia basada en un termostato simple. En el caso de un sistema de control centralizado, el sistema de control se implementa mediante un microcontrolador central que recibe los datos de todos los sensores y mediante un software empotrado decide las órdenes de actuación sobre el sistema. En el caso de un sistema con control descentralizado, el sistema de control está distribuido en cada uno de las componentes del sistema tales como los acristalamientos activos. Estos módulos disponen de un microcontrolador que mediante sus sensores propios decide con un lógica mucho más sencilla si el módulo debe circular y transportar energía. De cualquier forma, todos los microcontroladores reportan su estado a una unidad central que, posteriormente, se encarga de poner en la nube todos el estado del sistema a lo largo del tiempo. Se estudia la necesidad de monitorizar el estado del edificio para poder evaluar los ahorros energéticos conseguidos y las estrategias emergentes en el caso de control descentralizado. Además, los datos de la monitorización permiten validar los modelos de simulación del comportamiento térmico del edificio.

  • English

    Water flow glazings are characterized by a water chamber which absorbs solar energy and transports it to a buffer tank. In this way, the envelope of the building harvests energy as a solar collector. Generally, control systems of buildings are centralized and energy strategies are previously designed. In this work, basic elements of a decentralized o centralized control system are defined. Simple and differential thermostats are considered to program the logic of the control system. It is explored the posibility to have a decentralized control system based on intelligent water flow glazing modules. When considering centralized control systems, a central microcontroller unit reads different sensors and an embedded software controls the different parts of the system. When considering a decentralized control system, every module such as a water flow glazing has its own microcontroller to determine its flow rate. In any case, every microcontroller should report to a concentrator or hub its state. Later, this hub will upload periodically these data to the cloud. It is shown the necessity to monitor the building to evaluate the energy savings as well as the emergent strategies associated to a decentralized control system. Besides, monitoring data allow to validate the simulation models for the thermal behaviour of the building.