ES2380029B1

ES2380029B1 - ENERGY SUPERVISOR DEVICE IN BUILDINGS

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Publication number: ES2380029B1
Application number: ES201001202A
Authority: ES
Inventors: Domingo Guinea Díaz; Eugenio Villanueva Martínez; María Carmen García-Alegre Sánchez; Domingo Miguel Guinea García-Alegre; David Martín Gómez; Damián RODRÍGUEZ BARRANCO; Oscar HERNÁNDEZ URIBE
Original assignee: FUNDACION PARA LA INVESTIGACION Y DESARROLLO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS (FIDEAS); FUNDACION PARA LA INVESTIGACION Y DESARROLLO DE EN ALTERNATIVAS FIDEAS; Fundacion Para La Investigacion Y Desarrollo De Energias Alternativas (fideas)
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2030-09-20
Also published as: ES2380029A1

Abstract

Dispositivo supervisor de energía en los edificios.#El dispositivo reivindicado consiste en un circuito electrónico programable y con conexión a redes de diversos protocolos, especializado en la medida, análisis y transmisión de las variables relacionadas con el consumo de energía en los edificios. Diversos módulos de adquisición pueden ser distribuidos en distintas localizaciones del edificios y tienen como función principal la adquisición, procesamiento y transmisión de la información de campo pertinente al flujo de energía. Cada uno de los módulos, una vez configurado, es autosuficiente para gestión local de los datos recibidos con el objetivo de llevar a cabo una gestión eficiente de la energía.Energy monitoring device in buildings. # The claimed device consists of a programmable electronic circuit with connection to networks of various protocols, specialized in the measurement, analysis and transmission of variables related to energy consumption in buildings. Various acquisition modules can be distributed in different locations of the buildings and have as their main function the acquisition, processing and transmission of field information relevant to the flow of energy. Each of the modules, once configured, is self-sufficient for local management of the data received in order to carry out efficient energy management.

Description

Dispositivo supervisor de energía en los ediﬁcios. Energy monitoring device in buildings.

Entorno y Objeto de la invención Environment and Object of the Invention

La presente invención pertenece al campo de la energía y en particular a los dispositivos para la medida, análisis, transmisión, visualización y optimización del confort y el consumo energético en los ediﬁcios. Su diseño modular y abierto ofrece buenas prestaciones en cuanto al coste y a la capacidad de integración, tanto en las ediﬁcaciones de nueva planta como en aquellas ya construidas. The present invention belongs to the field of energy and in particular to the devices for measurement, analysis, transmission, visualization and optimization of comfort and energy consumption in buildings. Its modular and open design offers good performance in terms of cost and integration capacity, both in the new plant buildings and in those already built.

Antecedentes de la invención Background of the invention

El consumo energético en los ediﬁcios supone casi la tercera parte de la demanda global de energía de los países desarrollados, que completan el sector del transporte y la industria. La medida y análisis de los ﬂujos de energía entre el entorno interior y el ambiente es condición previa e indispensable para su control y optimización. Energy consumption in buildings accounts for almost a third of the global energy demand of developed countries, which complete the transport sector and industry. The measurement and analysis of energy flows between the interior environment and the environment is a prerequisite for its control and optimization.

El combustible de procedencia fósil ha sido hasta tiempos recientes abundante y de bajo precio en relación con la instrumentación necesaria para la medida y control de la energía. El incremento de precios del combustible en los últimos años y el impacto en el medio ambiente de su consumo intensivo, exigen un nuevo planteamiento del esquema energético global. El acceso a nuevas fuentes de energía de carácter renovable, junto a la mejor gestión de los recursos en su utilización, exigen el conocimiento y mejora de las técnicas y dispositivos generados en momentos de costes bajos y supuesta abundancia. The fossil fuel has been abundant and of low price in recent times in relation to the necessary instrumentation for energy measurement and control. The increase in fuel prices in recent years and the impact on the environment of its intensive consumption, require a new approach to the global energy scheme. Access to new renewable energy sources, together with the best management of resources in their use, require knowledge and improvement of the techniques and devices generated at times of low costs and supposed abundance.

En este contexto, los sistemas domóticos relacionados con la energía evolucionan empujados por la drástica disminución de costes y el incremento de prestaciones que experimenta la informática distribuida. In this context, home automation systems related to energy evolve, driven by the drastic decrease in costs and the increase in benefits experienced by distributed computing.

El suministro de potencia eléctrica supone un consumo en múltiples aplicaciones y de gran importancia en los ediﬁcios. La electricidad es un recurso indispensable para una parte importante de las necesidades, como la iluminación, los electrodomésticos o las comunicaciones. Ahora bien, el consumo eléctrico es mucho más elevado cuando la electricidad es también base de la climatización interior. The supply of electric power is a consumption in multiple applications and of great importance in buildings. Electricity is an indispensable resource for an important part of needs, such as lighting, appliances or communications. However, electricity consumption is much higher when electricity is also the basis of indoor air conditioning.

La medida y análisis del consumo eléctrico preocupa desde hace décadas, tal como muestra la propuesta de W. L. Leyde según patente USA 4034233 del 5 de julio de 1977. El registro temporal del consumo en la acometida trifásica con bajo error supone en sí un avance signiﬁcativo hacia el mejor uso de los recursos. Numerosos dispositivos se han desarrollado con este objetivo, como el propuesto por Allen y otros con patente USA 5497332 en 1996, capaz ya de captura digital y un pre-proceso de las señales eléctricas adquiridas. The measurement and analysis of electricity consumption has been worrying for decades, as shown by the proposal of WL Leyde according to US Patent 4034233 of July 5, 1977. The temporary registration of consumption in the three-phase connection with low error in itself implies a significant advance towards The best use of resources. Numerous devices have been developed with this objective, such as the one proposed by Allen and others with US patent 5497332 in 1996, capable of digital capture and a pre-process of the acquired electrical signals.

Durante las últimas décadas, los circuitos de procesamiento digital de datos han disminuido en tamaño y costo, aumentando de potencia de cálculo en gran medida. Ello permite su uso generalizado de forma oculta en el interior de numerosos productos en la denominada computación “pervasiva”. La medida y control de la energía en los electrodomésticos no es ajena a estos desarrollos. During the last decades, digital data processing circuits have decreased in size and cost, greatly increasing computing power. This allows its widespread use hidden inside many products in the so-called "pervasive" computing. The measurement and control of energy in appliances is no stranger to these developments.

Así, Borgstahl y otros, en la patente USA 5909183 de junio de 1999, orientan el desarrollo, como en tantos otros casos, a sistemas y algoritmos sobre la base de circuitos estándar de proceso de datos, tipo microcontrolador, de elevada potencia y muy bajo precio. Thus, Borgstahl and others, in the US patent 5909183 of June 1999, orient, as in so many other cases, systems and algorithms based on standard data processing circuits, microcontroller type, high power and very low price.

Desde la supervisión del consumo en cada uno de los aparatos, se generaliza al uso general de la energía en la vivienda o ediﬁcio. En este sentido se plantea la patente de Subbarao USA 6134511 de octubre del año 2000. La medida y análisis automático de los ﬂujos de energía permite el estudio y generación de nuevas estrategias de diseño u operación de los sistemas de climatización, ventilación o acceso. From the supervision of the consumption in each one of the devices, it is generalized to the general use of the energy in the house or building. In this regard, the Subbarao USA patent 6134511 of October 2000 is proposed. The measurement and automatic analysis of energy flows allows the study and generation of new design or operation strategies for air conditioning, ventilation or access systems.

La reciente explosión de las redes de comunicación supone el acceso a nuevas posibilidades para el mejor conocimiento y uso de la energía. Lehman y otros, en su patente USA de septiembre de 2001 nº 6292186, establecen este esquema de comunicación abierto entre los electrodomésticos de un ediﬁcio, en sentido amplio, y el conjunto de usuarios, a través de una red de dispositivos portátiles de comunicación tipo PDA. The recent explosion of communication networks means access to new possibilities for better knowledge and use of energy. Lehman et al., In their US patent of September 2001 nº 6292186, establish this scheme of open communication between the appliances of a building, in a broad sense, and the set of users, through a network of portable communication devices type PDA .

La aportación y uso de energía por la red eléctrica local del ediﬁcio se muestra especialmente propicia a su medida y mejora de uso. Osann, Jr. en patente USA 6993517 de enero del 2006 propone un esquema modular de supervisión de la red eléctrica de los ediﬁcios. El medio de soporte en la transmisión de datos es mixto, utilizando la propia conducción de datos entre componentes al tiempo que el acceso externo a la información vía Internet, con técnicas de optimización que denomina de “bio-feedback”. The contribution and use of energy by the local power grid of the building is especially conducive to its measurement and improvement of use. Osann, Jr. in US Patent 6993517 of January 2006 proposes a modular scheme for the supervision of the electrical network of buildings. The medium of support in the transmission of data is mixed, using the conduction of data between components at the same time as the external access to the information via the Internet, with optimization techniques called “bio-feedback”.

En la actualidad, las posibilidades técnicas, los productos comerciales y vías de comunicación para conocer y analizar el comportamiento energético de un ediﬁcio son numerosos. Tanto las marcas comerciales como los protocolos de comunicaciones ofrecen posibilidades para laboratorios y prototipos que por su elevado coste, la falta de ﬂexibilidad y diﬁcultad real de integración no encuentran una aplicación en la supervisión cotidiana de la energía en la construcción. At present, the technical possibilities, commercial products and communication channels to know and analyze the energy performance of a building are numerous. Both trademarks and communications protocols offer possibilities for laboratories and prototypes that due to their high cost, the lack of flexibility and real difficulty of integration do not find an application in the daily supervision of energy in construction.

Descripción de la invención Description of the invention

El dispositivo reivindicado consiste en un circuito electrónico programable y con conexión a redes de diversos protocolos, especializado en la medida, análisis y transmisión de las variables relacionadas con el consumo de energía en los ediﬁcios. The claimed device consists of a programmable electronic circuit with connection to networks of various protocols, specialized in the measurement, analysis and transmission of variables related to energy consumption in buildings.

Diversos módulos de adquisición pueden ser distribuidos en distintas localizaciones del ediﬁcio y tienen como función principal la adquisición, procesamiento y transmisión de la información de campo pertinente al ﬂujo de energía. Cada uno de los módulos, una vez conﬁgurado, es autosuﬁciente para la gestión local de los datos recibidos con el objetivo de llevar a cabo una gestión eﬁciente de la energía. Various acquisition modules can be distributed in different locations of the building and have as their main function the acquisition, processing and transmission of field information relevant to the flow of energy. Each module, once configured, is self-sufficient for the local management of the data received in order to carry out efficient energy management.

Entre módulos diferentes se puede intercambiar datos o resultados parciales para conseguir información redundante y/o complementaria. Estos dispositivos pueden funcionar sin precisar un equipo informático ajeno en el proceso de adquisición y tratamiento de datos. Between different modules, data or partial results can be exchanged to obtain redundant and / or complementary information. These devices can work without requiring a third-party computer equipment in the process of data acquisition and processing.

Esto permite al sistema un mejor diagnóstico sobre las variables de interés del usuario ﬁnal, como por ejemplo, considerar algoritmos para garantizar que se ha alcanzado una temperatura homogénea dentro de las especiﬁcaciones de confort conﬁguradas por el usuario. This allows the system to better diagnose the variables of interest of the end user, such as considering algorithms to ensure that a homogeneous temperature has been reached within the comfort specifications set by the user.

Los módulos de supervisión energética objeto de la invención procesan localmente la información recibida haciendo balances diarios, semanales, mensuales, estacionales o anuales. Así, los dispositivos constituyen el nivel básico de una arquitectura jerárquica multinivel para análisis y mejora de la eﬁciencia energética de los ediﬁcios. The energy monitoring modules object of the invention locally process the information received by making daily, weekly, monthly, seasonal or annual balances. Thus, the devices constitute the basic level of a multi-level hierarchical architecture for analysis and improvement of the energy efficiency of buildings.

Para una mejor comprensión, a continuación se muestran en detalle los componentes con esquemas adicionales que muestran ejemplos de algunas conﬁguraciones posibles realizadas con los dispositivos objeto de la invención. For a better understanding, the components with additional schemes showing examples of some possible configurations made with the devices object of the invention are shown in detail below.

Cada uno de los módulos electrónicos (0) comprende los siguientes elementos, según representa la ﬁgura 1: Each of the electronic modules (0) comprises the following elements, as shown in Figure 1:

• •: Un circuito de alimentación (1) que proporciona las tensiones adecuadas a los diferentes componentes del dispositivo. A power circuit (1) that provides the appropriate voltages to the different components of the device.

• •: Un conjunto de entradas (2), accesibles mediante conectores, compuesto por: dieciséis entradas binarias, ocho entradas analógicas (3), tres entradas de pulsos para ser usadas como contador/frecuencímetro (4) y 16 entradas digitales (5). A set of inputs (2), accessible by connectors, consisting of: sixteen binary inputs, eight analog inputs (3), three pulse inputs to be used as a counter / frequency meter (4) and 16 digital inputs (5).

• •: Un reloj en tiempo real (8) que facilita la fecha y la hora en todo momento, así como gestiona los momentos e intervalos de muestreo de cada una de las variables. A real time clock (8) that facilitates the date and time at all times, as well as manages the sampling times and intervals of each of the variables.

• •: Una memoria tipo EEPROM (9) para el almacenamiento local de datos, resultados estadísticos o eventos signiﬁcativos. An EEPROM type memory (9) for local data storage, statistical results or significant events.

• •: Un bloque de comunicación (13) que permite la comunicación inalámbrica por Wiﬁ IEEE 802.11b (10), por bus CAN (11), por RS232 (12), I2C (20) y red local TCP/IP (21). A communication block (13) that allows wireless communication via Wi-Fi IEEE 802.11b (10), by CAN bus (11), by RS232 (12), I2C (20) and local TCP / IP network (21).

• •: Un procesador digital local (7) que, mediante la programación adecuada, se encarga del control del conjunto de entradas (2), del bloque de comunicación (13), del reloj en tiempo real (8) y de la memoria EEPROM (9). A local digital processor (7) that, by means of the appropriate programming, is in charge of controlling the set of inputs (2), the communication block (13), the real-time clock (8) and the EEPROM memory (9) .

• •: Un conector de programación (14) que permite la grabación de un programa en el microcontrolador (7) sin necesidad de extraer éste del circuito electrónico. Mediante un interruptor de dos posiciones se elige el modo de funcionamiento: grabación del programa o ejecución del programa grabado. A programming connector (14) that allows the recording of a program in the microcontroller (7) without removing it from the electronic circuit. Using a two-position switch, the operating mode is chosen: program recording or execution of the recorded program.

El circuito de alimentación (1) utiliza dos reguladores para convertir la tensión de alimentación del dispositivo en dos tensiones diferentes que sirven para alimentar a los diferentes componentes electrónicos. La entrada está protegida contra inversión de polaridad mediante la adición de un diodo en serie con el borne positivo del conector de alimentación. The power circuit (1) uses two regulators to convert the device supply voltage into two different voltages that serve to power the different electronic components. The input is protected against polarity inversion by adding a diode in series with the positive terminal of the power connector.

Cualquier señal procedente de los sensores externos que se conecte a las entradas analógicas (3) para llegar al procesador (7) ha de pasar a través de un ampliﬁcador que garantiza que la tensión nunca sea superior a la tensión máxima permitida. Todas las entradas analógicas disponen de una conexión opcional que permite dos modos de funcionamiento: Any signal from the external sensors that is connected to the analog inputs (3) to reach the processor (7) must pass through an amplifier that guarantees that the voltage never exceeds the maximum allowed voltage. All analog inputs have an optional connection that allows two modes of operation:

--: En una de las posiciones, la señal externa del sensor lineal accede directamente, a través de un ampliﬁcador de bajo ruido, a uno de los canales del convertidor analógico-digital, para su tratamiento por el procesador. In one of the positions, the external signal of the linear sensor directly accesses, through a low noise ampli ﬁ er, one of the analog-digital converter channels, for processing by the processor.

--: En la otra posición, la señal externa se conecta a un divisor de tensión. Este queda conﬁgurado por una resistencia de precisión y el sensor resistivo que se desee conectar, por ejemplo, un sensor de resistencia con coeﬁciente negativo de temperatura (NTC). Al canal pertinente del convertidor A/D accede en este caso la caída de tensión en bornes del sensor resistivo conectado. In the other position, the external signal is connected to a voltage divider. This is set by a precision resistor and the resistive sensor to be connected, for example, a resistance sensor with negative temperature coefficient (NTC). In this case, the voltage drop at the terminals of the connected resistive sensor is accessible to the relevant channel of the A / D converter.

Las entradas usadas como contador/frecuencímetro (4) están conectadas directamente al circuito correspondiente del procesador (7) y permiten contar los pulsos generados por una fuente externa durante un cierto intervalo, como puede ser el caso de la señal de salida de un caudalímetro de tipo rotámetro. The inputs used as a counter / frequency meter (4) are connected directly to the corresponding circuit of the processor (7) and allow the pulses generated by an external source to be counted during a certain interval, such as the output signal of a flowmeter of rotameter type.

Como medida de protección del procesador (7), las entradas digitales (5) están opto-acopladas; de este modo, se evita el contacto eléctrico directo con las señales binarias procedentes del exterior. As a measure of protection of the processor (7), the digital inputs (5) are opto-coupled; in this way, direct electrical contact with the binary signals coming from outside is avoided.

Para implementar la función de reloj en tiempo real (8) en el procesador (7) se conecta a éste un cristal de cuarzo externo que determina la frecuencia base de oscilación. To implement the real-time clock function (8) in the processor (7) an external quartz crystal that determines the base frequency of oscillation is connected to it.

La memoria EEPROM (9) utilizada es de tipo serie; el procesador (7) accede a ella usando un bus I2C, al que también se accede desde el exterior del dispositivo para comunicación con otros elementos dotados de este protocolo. The EEPROM memory (9) used is of the serial type; The processor (7) accesses it using an I2C bus, which is also accessed from outside the device for communication with other elements equipped with this protocol.

La comunicación inalámbrica estándar Wiﬁ (10) del dispositivo se consigue mediante el circuito electrónico destinado a tal efecto. De este modo, el dispositivo puede conectarse a una red inalámbrica Wiﬁ desde la que poder enviar y recibir datos. También puede funcionar estableciendo por sí mismo su red y asignando direcciones IP a quien lo solicite, siempre y cuando cumpla con las credenciales de seguridad. The Wi-Fi (10) standard wireless communication of the device is achieved by the electronic circuit for this purpose. In this way, the device can connect to a Wi-Fi wireless network from which to send and receive data. It can also work by establishing its network by itself and assigning IP addresses to whoever requests it, as long as it complies with security credentials.

El bus CAN (11) del dispositivo supervisor de energía se adapta a los requerimientos del estándar ISO-11898. El circuito dispone de dos conectores de dos vías, con las señales CANH y CANL, y que tienen por objeto poder fácilmente hacer el conexionado de una red CAN. Esto permite que un nodo de la red CAN pueda conectarse en cascada al nodo anterior mediante un conector y al nodo siguiente mediante el otro conector. La comunicación RS232 (12) se realiza conectando las señales correspondientes del procesador (7) a un circuito integrado que sirve de convertidor de niveles TTL/CMOS al bus estándar RS232 y viceversa. La comunicación RS232 se realiza a través de un cable de tres hilos. The CAN bus (11) of the energy monitoring device adapts to the requirements of the ISO-11898 standard. The circuit has two two-way connectors, with the CANH and CANL signals, and which are intended to easily connect a CAN network. This allows a node in the CAN network to cascade to the previous node through one connector and to the next node through the other connector. RS232 communication (12) is done by connecting the corresponding signals from the processor (7) to an integrated circuit that serves as a TTL / CMOS level converter to the standard RS232 bus and vice versa. RS232 communication is done through a three-wire cable.

Los dispositivos de supervisión de energía en los ediﬁcios cuentan así con varias vías de comunicación. Una de ellas permite la conexión WiFi 802.11b, permitiéndoles ser reubicados y conﬁgurados por el servidor de la red -o cualquier equipo que cuente con un navegador web-para realizar otras funciones, sin necesidad de existir un medio físico entre ellos. Energy monitoring devices in buildings thus have several communication channels. One of them allows the 802.11b WiFi connection, allowing them to be relocated and configured by the network server - or any computer that has a web browser - to perform other functions, without the need for a physical means between them.

Además, cada uno de estos módulos es de funcionamiento autónomo, por lo que se adaptan a las múltiples necesidades de diferentes usuarios que puedan estar en un mismo ediﬁcio, al considerar funciones de objetivos múltiples para mejorar el consumo de energía total. In addition, each of these modules is autonomous, so they adapt to the multiple needs of different users who may be in the same building, considering multiple-purpose functions to improve total energy consumption.

Descripción de los dibujos Description of the drawings

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con dos ejemplos preferentes de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to two preferred examples of practical implementation thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:

La ﬁgura 1 muestra un esquema funcional del dispositivo supervisor de energía en los ediﬁcios, objeto de la invención. Figure 1 shows a functional scheme of the energy monitoring device in buildings, object of the invention.

La ﬁgura 2 representa la distribución del sistema de medida correspondiente al ejemplo 1 de aplicación preferencial de la invención. Figure 2 represents the distribution of the measurement system corresponding to the preferred application example 1 of the invention.

La ﬁgura 3 es el circuito de medida de propagación térmica en el subsuelo en el ejemplo 2. Figure 3 is the thermal propagation measurement circuit in the subsoil in example 2.

La ﬁgura 4 expresa la estructura de red de datos para supervisión del ﬂujo térmico en el subsuelo. Figure 4 expresses the data network structure for monitoring the thermal flux in the subsoil.

Realización preferente de la invención Preferred Embodiment of the Invention

Se presentan dos conﬁguraciones de la invención como realizaciones preferentes en diferentes formas de aplicación. Two configurations of the invention are presented as preferred embodiments in different forms of application.

--: Ejemplo 1 Example 1

En este caso se describe, como aplicación preferente de la invención, un sistema de medida para análisis sistemático del comportamiento térmico de cerramientos, cubiertas y muros, para la construcción. Se utiliza el dispositivo objeto de la invención para el estudio comparativo y sistemático de diversos tipos de cerramientos. Con esta ﬁnalidad se construyen, conectan, miden y analizan probetas cúbicas huecas de 1 m de lado, con seis caras planas del mismo material como envolvente en cada cubo. In this case, a measurement system for systematic analysis of the thermal behavior of enclosures, roofs and walls, for construction, is described as a preferred application of the invention. The device object of the invention is used for the comparative and systematic study of various types of enclosures. For this purpose, hollow cubic specimens of 1 m side are constructed, connected, measured and analyzed, with six flat faces of the same material as envelope in each cube.

Expuestas a la intemperie sobre una base estándar se mide su comportamiento térmico midiendo la aportación de energía, calor o frío, necesaria para mantener su interior dentro de una banda de confort, cuyos límites inferior y superior se establecen. Con esta ﬁnalidad, la señal en uno de los canales de entrada analógica del dispositivo (0), representado en la ﬁgura 2, es el sensor correspondiente a la temperatura interior promedio (22) de cada probeta de medida, que se almacena junto al instante en que se adquiere cada dato. Exposed to the weather on a standard basis, its thermal behavior is measured by measuring the amount of energy, heat or cold, necessary to maintain its interior within a comfort band, whose lower and upper limits are established. For this purpose, the signal on one of the analog input channels of the device (0), represented in Figure 2, is the sensor corresponding to the average internal temperature (22) of each test specimen, which is stored next to the instant in which each data is acquired.

Así mismo se miden en cada caso la temperatura de entrada (23) y de salida (24) del ﬂuido utilizado para refrigerar Likewise, in each case the inlet (23) and outlet (24) temperature of the fluid used for cooling are measured

o calentar el interior de la probeta hasta mantenerlo dentro de la banda de confort. Conociendo la densidad y el calor especíﬁco del ﬂuido portador, el dispositivo calcula y registra la evolución de la demanda de energía a lo largo de cada día de ensayo. or heat the inside of the specimen until it is kept inside the comfort band. Knowing the density and specific heat of the carrier fluid, the device calculates and records the evolution of energy demand throughout each test day.

Los umbrales de temperatura admisibles dentro del cubo se ajustan mediante dos termostatos. La activación del termostato de umbral superior, por ejemplo, signiﬁca que la temperatura interior de la probeta supera el umbral superior de confort y activa el circuito externo del ﬂuido refrigerante, al tiempo que activa la entrada digital correspondiente del circuito supervisor. The permissible temperature thresholds inside the cube are adjusted by two thermostats. Activation of the upper threshold thermostat, for example, means that the inside temperature of the specimen exceeds the upper comfort threshold and activates the external cooling fluid circuit, while activating the corresponding digital input of the supervisory circuit.

Simultáneamente se registran los datos climatológicos locales para establecer con posterioridad las correlaciones oportunas con el comportamiento térmico de los materiales que conﬁguran cada una de las probetas en estudio. Simultaneously, the local climatological data is recorded to subsequently establish the appropriate correlations with the thermal behavior of the materials that make up each of the test specimens under study.

--: Ejemplo 2 Example 2

En el segundo caso se describe como realización preferente de la invención, la conﬁguración realizada de una red de datos para supervisión del ﬂujo de energía en un ediﬁcio de bajo consumo. En concreto se muestra su aplicación para medida de un ediﬁcio con acumulación geotérmica de baja entalpía mediante una red de sondas de temperatura que esquematiza la ﬁgura 3. In the second case, the configuration of a data network for monitoring the flow of energy in a low-energy building is described as a preferred embodiment of the invention. Specifically, its application is shown for measuring a building with low enthalpy geothermal accumulation through a network of temperature probes that schematizes Figure 3.

El subsuelo de los ediﬁcios representa una enorme masa con una gran inercia térmica susceptible de ser utilizada para regulación de la climatización interior. Con esta ﬁnalidad, el dispositivo objeto de la invención se ha utilizado para captura, concentración, registro y comunicación de los datos de propagación de la onda térmica estacional bajo el subsuelo del ediﬁcio. The subsoil of the buildings represents a huge mass with a great thermal inertia that can be used to regulate indoor air conditioning. For this purpose, the device object of the invention has been used for capturing, concentrating, recording and communicating the propagation data of the seasonal thermal wave under the subsoil of the building.

Bajo la cota cero de la construcción (3 0) se han perforado una serie de de sondas verticales (31) de hasta cuatro metros de profundidad. Se han distribuido a intervalos equidistantes sobre una de las semi-diagonales y uno de los semiejes de un ediﬁcio de base cuadrada con 10 m de lado. Under the zero level of the construction (3 0) a series of vertical probes (31) of up to four meters deep have been drilled. They have been distributed at equidistant intervals over one of the semi-diagonals and one of the semi-axes of a square-based building with 10 m of side.

Cada una de las sondas está provista de cinco sensores de temperatura (32) localizados a profundidad creciente hasta el extremo de la perforación. Los datos correspondientes a la misma vertical se gestionan por un dispositivo (0) cuyo diseño se reivindica. Each of the probes is provided with five temperature sensors (32) located at increasing depth to the end of the perforation. The data corresponding to the same vertical are managed by a device (0) whose design is claimed.

Los distintos módulos de las diferentes sondas están conectados mediante un bus CAN que constituye una red local The different modules of the different probes are connected by a CAN bus that constitutes a local network

(33) para la programación independiente de cada sensor en cada una de las sondas y para la obtención de los datos. La ﬁgura 4 presenta la situación del sistema de medida bajo el ediﬁcio (35) en estudio. Un concentrador de datos (36) sirve, en este caso, de interlocutor entre la red local de medida geotérmica (33) y la red de internet del ediﬁcio (37). (33) for the independent programming of each sensor in each of the probes and for obtaining the data. Figure 4 presents the situation of the measurement system under the building (35) under study. A data concentrator (36) serves, in this case, as an interlocutor between the local geothermal measurement network (33) and the building's internet network (37).

Está última red (37) sirve de vía de comunicación a otros subsistemas (38) de medida y control que contribuyen, en esta aplicación, a la eﬁciencia, confort y seguridad de la ediﬁcación. Como interlocutores humanos se encuentran los equipos humanos (39) de diseño, modelado, mantenimiento o uso del ediﬁcio. This last network (37) serves as a means of communication to other measurement and control subsystems (38) that contribute, in this application, to the efficiency, comfort and safety of the building. The human teams (39) of design, modeling, maintenance or use of the building are found as human interlocutors.

Claims

1. Energy monitoring device in buildings capable of measuring the variables that determine the energy consumption of the building composed of the following elements:

• •: Una fuente de alimentación. A power supply

• •: Un conjunto de entradas binarias, analógicas y de pulsos. A set of binary, analog and pulse inputs.

• •: Un reloj en tiempo real que gestiona los momentos e intervalos de muestreo de cada una de las variables. A real-time clock that manages the sampling moments and intervals of each of the variables.

• •: Una memoria tipo EEPROM de datos, resultados estadísticos o eventos signiﬁcativos. An EEPROM type memory of data, statistical results or significant events.

• •: Un bloque de comunicación. A communication block

• •: Un procesador digital local. A local digital processor.

2. 2.: Dispositivo supervisor de la energía en los ediﬁcios, según reivindicación 1, caracterizado porque son parámetros susceptibles de medida, cuando menos, los siguientes: el tiempo, la temperatura, el caudal y la presión de ﬂuidos, la potencia eléctrica y la radiación. Device for monitoring energy in buildings, according to claim 1, characterized in that the following are parameters that can be measured at least: time, temperature, flow and pressure of fluids, electrical power and radiation.

3. 3.: Dispositivo supervisor de la energía en los ediﬁcios, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque incorpora un reloj en tiempo real capaz de establecer el instante y la frecuencia de muestreo en todos y cada uno de los canales de medida. Energy monitoring device in the buildings, according to claims 1 and 2, characterized in that it incorporates a real-time clock capable of establishing the instant and the sampling frequency in each and every one of the measurement channels.

4. Four.: Dispositivo supervisor de la energía en los ediﬁcios, según reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado por disponer de una librería local de algoritmos de proceso, capaz de análisis temporal, estadístico o en el dominio de la frecuencia de las señales recibidas. Energy monitoring device in the buildings, according to claims 1, 2 and 3, characterized by having a local library of process algorithms, capable of temporal, statistical or frequency domain analysis of the received signals.

5. 5.: Dispositivo supervisor de la energía en los ediﬁcios, según reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, dotado de memoria local para almacenamiento de datos o resultados del procesamiento de las señales, de forma programable. Energy monitoring device in buildings, according to claims 1, 2, 3 and 4, provided with local memory for data storage or results of signal processing, programmably.

6. 6.: Dispositivo supervisor de la energía en los ediﬁcios, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, con capacidad de comunicación bidireccional para transmisión de datos e instrucciones con diversos protocolos, tanto por cable (RS232C, I2C, CANbus, TCP/IP) como inalámbricas (WIFI). Energy monitoring device in buildings, according to claims 1, 2, 3, 4 and 5, with two-way communication capability for data transmission and instructions with various protocols, both by cable (RS232C, I2C, CANbus, TCP / IP) as wireless (WIFI).

7. 7.: Dispositivo supervisor de la energía en los ediﬁcios susceptible de trabajo en red con distribución de la información en diferentes módulos según la naturaleza y/o la localización de los sensores utilizados. Energy monitoring device in buildings susceptible to networking with information distribution in different modules according to the nature and / or location of the sensors used.

SPANISH OFFICE OF THE PATENTS AND BRAND

Application no .: 201001202

SPAIN

Date of submission of the application: 09.20.2010

REPORT ON THE STATE OF THE TECHNIQUE

51 Int. Cl.: G01D7 / 08 (2006.01)

RELEVANT DOCUMENTS

Categoría Category: 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected

X X: US 6122603 A (BUDIKE JR LOTHAR E S) 19/09/2000, columna 8, líneas 31 - 44; columna 9, 1-7 US 6122603 A (BUDIKE JR LOTHAR E S) 09/19/2000, column 8, lines 31-44; column 9, 1-7

líneas 20 - 63; columna 11, líneas 18 - 52; figura 2. lines 20-63; column 11, lines 18-52; figure 2.

X X: WO 2008025939 A2 (EWING TANYA BARBARA ET AL.) 06/03/2008, página 6, línea 27 1-7 WO 2008025939 A2 (EWING TANYA BARBARA ET AL.) 06/03/2008, page 6, line 27 1-7

página 23, línea 13; figura 12. page 23, line 13; figure 12.

X X: ES 2336293 A1 (MASO PORTABELLA ALBERTO) 09/04/2010, página 2, línea 65 - página 3, 1-3 EN 2336293 A1 (MASO PORTABELLA ALBERTO) 04/09/2010, page 2, line 65 - page 3, 1-3

línea 7; página 4, líneas 1 - 40; figuras 1, 2. line 7; page 4, lines 1-40; Figures 1, 2.

X X: GB 2451001 A (AMPY METERING LTD) 14/01/2009, reivindicaciones, resumen. Figuras 1, 6. 1-7 GB 2451001 A (AMPY METERING LTD) 01/14/2009, claims, summary. Figures 1, 6. 1-7

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:

Fecha de realización del informe 23.04.2012 Date of realization of the report 23.04.2012: Examinador B. Pérez García Página 1/4 Examiner B. Pérez García Page 1/4

REPORT OF THE STATE OF THE TECHNIQUE

Application number: 201001202

Minimum documentation sought (classification system followed by classification symbols) G01, G01D Electronic databases consulted during the search (name of the database and, if possible, terms of

search used) INVENES, EPODOC, WPI, INSPEC

State of the Art Report Page 2/4

WRITTEN OPINION

Application number: 201001202

Date of Written Opinion: 23.04.2012

Statement

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986): Reivindicaciones Reivindicaciones 2, 6, 7 1, 3-5 SI NO Claims Claims 2, 6, 7 1, 3-5 IF NOT

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986): Reivindicaciones Reivindicaciones 2, 6, 7 SI NO Claims Claims 2, 6, 7 IF NOT

The application is considered to comply with the industrial application requirement. This requirement was evaluated during the formal and technical examination phase of the application (Article 31.2 Law 11/1986).

Opinion Base.-

This opinion has been made on the basis of the patent application as published.

State of the Art Report Page 3/4

WRITTEN OPINION

Application number: 201001202

1. Documents considered.-

The documents belonging to the state of the art taken into consideration for the realization of this opinion are listed below.

Documento Document: Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date

D01 D01: US 6122603 A (BUDIKE JR LOTHAR E S) 19.09.2000 US 6122603 A (BUDIKE JR LOTHAR E S) 19.09.2000

D02 D02: WO 2008025939 A2 (EWING TANYA BARBARA ET AL.) 06.03.2008 WO 2008025939 A2 (EWING TANYA BARBARA ET AL.) 06.03.2008

D03 D03: ES 2336293 A1 (MASO PORTABELLA ALBERTO) 09.04.2010 EN 2336293 A1 (MASTA PORTABELLA ALBERTO) 04.09.2010

D04 D04: GB 2451001 A (AMPY METERING LTD) 14.01.2009 GB 2451001 A (AMPY METERING LTD) 01/14/2009

2. Statement motivated according to articles 29.6 and 29.7 of the Regulations for the execution of Law 11/1986, of March 20, on Patents on novelty and inventive activity; quotes and explanations in support of this statement

The state of the art document closest to the invention is D01.

Following the wording of claim 1, D01 describes an energy monitoring device (1) in buildings capable of measuring the variables that determine the energy consumption composed of the following elements:

--: una fuente de alimentación (20, 21), a power supply (20, 21),

--: un conjunto de entradas binarias, analógicas y de pulsos (43, 45, 47, 49, 51, 53...), a set of binary, analog and pulse inputs (43, 45, 47, 49, 51, 53 ...),

--: un reloj en tiempo real que gestiona los momentos e intervalos de muestreo de cada una de las variables (fig 2; col 9, líneas 47-53), a real-time clock that manages the sampling times and intervals of each of the variables (fig 2; col 9, lines 47-53),

--: una memoria tipo EEPROM de datos, resultados estadísticos a eventos significativos (col 11, líneas 39-43), an EEPROM type memory of data, statistical results at significant events (col 11, lines 39-43),

--: un bloque de comunicación (19), a communication block (19),

--: un procesador digital local (10). a local digital processor (10).

No differences were found between both D01 and the first claim, and therefore, this does not meet the requirement of novelty according to Art. 6 of Law 11/1986.

The second claim establishes that the parameters that can be measured are time, temperature, flow rate and fluid pressure, electrical power and radiation. Some of these parameters are listed in D01, such as electricity consumption (3) or time, since the system performs real-time monitoring. D01 presents a multimedia system where it gives as an example of different types of sensors: oil, diesel, gasoline, gas, steam, oxygen ... Using one type of sensors or others depends on what is intended to be measured, but in no case does it contribute to solving the technical problem of the invention and therefore, this claim has no inventive activity for a person skilled in the art, according to Art. 8 of the Patent Law.

The third claim adds that the clock is real time. Figure 2 of D01 details the process for real-time measurements. It lacks novelty.

Claim four specifies the possibilities of the processor: temporal, statistical or frequency domain analysis. These options depend on the microprocessor programming and are also detailed in D01.

The fifth claim defines the existence of local memory in the device. This feature is implicit and is also described in D01.

The sixth claim defines the two-way communication capability of the device with another element by means of different protocols. The item detailed in D01 has the bi-directional ability to communicate with a computer (39) via line 19. Employing a protocol or other widely known, does not provide inventive activity to the claim.

The seventh claim alleges that the modules work in a network. The device described in D01 is connected to a computer (39); Therefore, I could work in a network. The technical problem that this overcomes is not indicated and therefore it is considered that it has no inventive activity.

In summary, the application presented does not meet the requirement of novelty for claims 1, 3-5 or inventive activity for claims 2, 6 and 7 according to articles 6 and 8 of the Spanish Patent Law.

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