Desarrollo de modelos adaptativos de confort térmico con aplicación en edificios no residenciales

Abstract

La preocupación colectiva por el calentamiento global está cambiando la forma en que nos comportamos y actuamos en nuestra vida diaria con el fin de reducir nuestra huella de CO2. Aunque según la climatología hay regiones donde debido a las altas temperaturas alcanzadas un sistema de acondicionamiento de respaldo es una necesidad para los usuarios, los edificios sostenibles intentan utilizar los recursos energéticos de la manera más eficiente posible. Sin embargo, dado que se necesitan cada vez entornos más saludables y confortables en los edificios de carácter no residencial, el diseño del modo de operación de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) de los edificios de oficina ha adquirido una importancia creciente en los últimos años. Este hecho se debe principalmente a su relación, tanto con el confort de sus ocupantes como con la eficiencia energética. El concepto de confort ha sufrido una importante transformación en los últimos años. La teoría adaptativa del confort afronta esta realidad vinculando la temperatura de confort interior con la temperatura exterior. Dicha visión supone una relajación frente a estrictas temperaturas de consigna y redunda en una mayor tolerancia del ambiente interior y en un rango de aceptabilidad más extenso por parte de los ocupantes de los edificios. Se prevé por tanto que la aplicación de una temperatura de confort adaptativa reduzca potencialmente el uso del sistema HVAC. En los últimos años, el número de estudios sobre el confort térmico y la interacción de los ocupantes de los edificios con los sistemas de control de los edificios ha aumentado, pero teniendo en cuenta las particularidades geográficas y culturales, la dependencia del tamaño, del tipo y del uso de los edificios, se puede concluir que es aconsejable ahondar en este campo con objeto de llegar a modelos más realistas y completos. Asimismo, y aunque se han llevado a cabo estudios previos en edificios ventilados naturalmente, no existen estándares ni guías de aplicación para edificios híbridos. A pesar de que el confort de los usuarios debe ser un factor a tener en cuenta, no puede ser el único. La realidad existente contextualiza y justifica que se investiguen métodos que maximicen la eficiencia energética en el diseño de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado considerándose a la vez el confort de los usuarios y obteniendo una relación equilibrada entre ambas variables. En el presente trabajo se expone una metodología multiobjetivo para edificios terciarios de oficinas basada en la teoría del confort adaptativo que contemple el consumo y la eficiencia energética a la vez que el confort de los usuarios. El resultado será siempre más preciso y dará una mejor predicción de la temperatura de confort que los algoritmos generalistas. Por tanto se han diseñado y desarrollado estrategias de control inteligentes para maximizar la eficiencia energética en edificios existentes. Todo ello basado en la investigación de algoritmos adaptativos de confort térmico y en las variaciones de la temperatura de consigna adaptadas a las preferencias de los ocupantes. Asimismo, se han analizado posibles estrategias de control basadas en Inteligencia Artificial que complementaran y mejoraran los desarrollos anteriores. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la aplicabilidad del modelo adaptativo a edificios híbridos y el potencial ahorro energético en los mismos sin perjuicio del confort de sus ocupantes y que sería posible definir una estrategia que optimizara la operación de los sistemas HVAC y que conllevaría una mayor eficiencia energética en los edificios sin que esto redundara negativamente en el confort de los usuarios.