Implementación de actuadores en la gestión inteligente de sistemas de calefacción mediante inmótica social

Abstract

Según los datos analizados por el Gobierno de España para la redacción del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, el 45% de los edificios es anterior a 1980 y más del 81% tiene una calificación energética E o peores. Estos datos permiten concluir que la mejora en la gestión energética reduciría los valores de consumo y de emisiones de gases de efecto invernadero, para alcanzar los objetivos de reducción de emisiones marcados para el 2030. Esta extendida situación de ineficiencia energética y además de disconfort existente en el parque de edificios públicos construidos, unido al avance de la tecnología y del conocimiento para la mejora a través de la participación del usuario sugieren la implantación de sistemas de control mediante la inmótica social. De este modo, para el caso de estudio del edificio de la Escuela Politécnica de Cáceres, se ha diseñado un sistema cíber físico que gestione de forma integral sus instalaciones de clima, mediante la monitorización de ciertos parámetros de sus espacios y con la ayuda de actuadores. La Escuela originalmente fue diseñada con una instalación de calefacción con dos calderas de gas y emisores de radiadores de agua controlado de forma horaria por el mantenedor sin un criterio técnico. El esquema de funcionamiento de la red impide una sectorización por módulos, plantas, o alas de la instalación, lo que complica la forma de actuar en el sistema. Además, no existe sistema de ventilación, y la refrigeración sólo está presente en los despachos. Para el control del sistema de calefacción, se ha instalado en cada radiador un dispositivo modelo “Vicki LoRaWAN”. Vicki es una válvula termostática inteligente que permite controlar la temperatura (según una temperatura objetivo) y monitorizar la temperatura y la humedad a distancia, estos dispositivos son configurables de software abierto para conexión al sistema de control. La superficie de la instalación es grande de manera que la comunicación se realiza utilizando el protocolo LoRaWan que permite que las baterías pervivan de en torno a tres años. En función de la actividad metabólica calculada en cada espacio (despacho, laboratorio, aula o zona común) se han programado unos parámetros de confort adaptativo que ajustarán la apertura de las válvulas. El análisis de todos los datos posibilita implementar algoritmos en el sistema de control que permiten accionar el funcionamiento adecuado de la calefacción, optimizando los consumos de energía del edificio. Se ha comprobado cómo factores como la ocupación y la orientación de las aulas influyen en la disparidad con las que las salas alcanzan las temperaturas de consigna, haciendo que las válvulas de unas salas cierren de manera asíncrona con respecto a otras. Como resultado de la implementación del sistema, se observa que el control en tiempo real de los parámetros sensorizados permite controlar el funcionamiento real del edificio y sus instalaciones, haciendo posible actuar en el sistema de calefacción permitiendo hacer un uso más eficiente y ajustado del sistema.