Algoritmo de control
Existe una línea de investigación muy importante y activa que analiza el papel de los Sistemas de Gestión Inteligentes en Edificios (ECMS) donde se tienen en cuenta la influencia de los parámetros ambientales de la zona (térmicos, visuales, humedad, calidad del aire), los tipos de controladores, la interacción con los ocupantes, los algoritmos de optimización y los programas de simulación. En la mayoría de los estudios, se tiende a utilizar controladores con algoritmos de optimización complejos: modelos MPC, control multi-agente o control borroso, algoritmos genéticos, optimización multi-objetivo por nube de partículas o la optimización por algoritmos de planificación. Lo que demuestra el estudio es la tendencia de crear complejos sistemas de control, debido a la dificultad de cumplir las premisas de confort térmico y visual y la optimización en el consumo de energía.
La gran complejidad de los sistemas de control es la principal desventaja para su extensión en el mercado actual. En primer lugar, se requiere una monitorización exhaustiva de las variables que intervienen en el modelo de control mediante una red de sensores y actuadores que necesitan ser integrados bajo un mismo protocolo de comunicación. Es cierto que existen protocolos integradores como KNX o LonWorks muy asentados en el mercado, sin embargo, cada fabricante de máquinas de climatización o de elementos de sombra pueden tener su propio protocolo que dificulta la posible integración de todos los elementos. En segundo lugar, se requiere de un hardware potente que permita, a partir de las variables físicas del edificio que miden los sensores instalados, realizar los cálculos necesarios para mandar las órdenes precisas a los diferentes actuadores. Por lo tanto, debido a los importantes recursos técnicos y económicos requeridos, hace que los sistemas automatizados de control se orienten más a edificios emblemáticos, de grandes dimensiones: oficinas de grandes empresas, aeropuertos, estaciones, etc., y su uso no esté extendido a nivel de edificios residenciales o pequeño terciario.
El GEUMA trabaja en una línea de investigación de diseño de algoritmos de control que sean capaces de conseguir las prestaciones de sistemas más complejos pero que sean sencillos y robustos y que sean amortizables económicamente en tiempos adecuados. Para ello, se requiere un trabajo exhaustivo de simulación que tiene que ir acompañado con la validación de los modelos en prototipos experimentales. En el campo de la simulación se trabaja con la introducción del análisis de incertidumbres aplicada a las simulaciones térmico-lumínicas realizadas mediante el software Trnsys18 donde se analizan en detalle la influencia de los distintos factores que afectan en los resultados de la simulación como son el tamaño y tipo de acristalamientos, la relación de aspecto de la zona, la orientación, el clima, la envolvente del edificio, etc. Este análisis se completa con exhaustivo análisis de sensibilidad. Esto supone un número de simulaciones muy elevado que requiere un detallado análisis de resultados que permite obtener conclusiones muy relevantes para la definición del algoritmo de control.
En la siguiente figura se muestran los resultados de un estudio de simulación que relaciona la Autonomía de Iluminación Natural (DA) con la carga de refrigeración para diferentes tipos de sistemas de control en función del análisis paramétrico.
