ES2394846A1 - Method and device for overall monitoring and control of the energy efficiency of buildings and homes - Google Patents
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Abstract
Description
- Procedimiento y dispositivo para la monitorización global y control de la Procedure and device for global monitoring and control of the
- eficiencia energética de edificaciones y viviendas energy efficiency of buildings and homes
- 5 5
- Objeto de la invención Object of the invention
- Es objeto de la presente invención un procedimiento y dispositivo globalizado de The object of the present invention is a globalized method and device of
- monitorización de la eficiencia energética de edificaciones y viviendas consistente Consistent building and home energy efficiency monitoring
- en uno o más sistemas individuales constituidos por los siguientes elementos, que in one or more individual systems consisting of the following elements, which
- pueden they can
- ser alimentados por una o varias baterías o estar conectados a la red be fed by a or several batteries or be connected to the net
- 1 O 1 o
- eléctrica: electric:
- 1-one-
- Una o más unidades de adquisición de medidas con uno o más sensores de One or more measurement acquisition units with one or more sensors
- temperatura, uno o más sensores de humedad, uno o más sensores de temperature, one or more humidity sensors, one or more sensors
- radiación electromagnética (desde la frecuencia de los rayos X hasta la onda electromagnetic radiation (from the frequency of x-rays to the wave
- larga de radio, long radio,
- y preferentemente desde una longitud de onda de 1 O Y preferably since a length from wave of 1 o
- 15 fifteen
- nanómetros hasta 1 milímetro), uno o más sensores acústicos, reloj, sistema nanometers up to 1 millimeter), one or more acoustic sensors, clock, system
- de posicionamiento geográfico por satélite (GPS), transductor analógico-of geographical positioning by satellite (GPS), analog transducer-
- digital, memoria digital, sistema de comunicación con otra unidad que puede digital, digital memory, communication system with another unit that can
- ser por cable o de forma inalámbrica. Este tipo de unidad (unidad externa) se Be by cable or wirelessly. This type of unit (external unit) is
- destina a alojarse en el exterior de la edificación o vivienda, a la intemperie. It is intended to stay outside the building or house, outdoors.
- 20 twenty
- 2- Una o más unidades de adquisición de medidas con uno o más sensores de 2- One or more measurement acquisition units with one or more sensors
- temperatura, temperature,
- uno o más sensores de humedad, uno o más sensores de one or more sensors moisture, one or more sensors from
- radiación electromagnética (desde la frecuencia de los rayos X hasta la onda electromagnetic radiation (from the frequency of x-rays to the wave
- larga de radio, long radio,
- y preferentemente desde una longitud de onda de 1 O Y preferably since a length from wave of 1 o
- nanómetros nanometers
- hasta 1 milímetro), uno o más sensores acústicos, reloj, until one millimeter), one or more sensors acoustic, watch,
- 25 25
- transductor analógico-digital, memoria digital, y sistema de comunicación analog-digital transducer, digital memory, and communication system
- con otra unidad que puede ser por cable o de forma inalámbrica. Este tipo de with another unit that can be wired or wireless. This type of
- unidad (unidad interna) se destina al interior de la edificación o vivienda. unit (internal unit) is destined to the interior of the building or housing.
- 3-3-
- Una unidad de medida de la potencia eléctrica consumida en A unity from measure from the power electric consumed in
- acondicionamiento conditioning
- (refrigeración o calefacción) en la edificación o (refrigeration or heating) in the edification or
- 30 30
- vivienda, con memoria digital y con sistema de comunicación con otra living place, with digital memory and with communication system with other
- unidad que puede ser por cable o de forma inalámbrica. unit that can be wired or wireless.
4-Una unidad de medida del flujo de gas o líquido combustible que se consume en la edificación o vivienda para calefacción y agua caliente sanitaria, con memoria digital y con sistema de comunicación con otra unidad que puede ser por cable o de forma inalámbrica. 4-A unit of measurement of the flow of gas or combustible liquid that is consumed in the building or house for heating and sanitary hot water, with digital memory and with communication system with another unit that can be wired or wireless.
5-Una unidad de recolección de los datos obtenidos por las unidades descritas en los puntos (1-a) a (1-d), con memoria. Dicha unidad posee uno o más canales de comunicación con las unidades internas y externas, que puede ser por cable o de forma inalámbrica. Además, dicha unidad puede poseer uno o más canales de comunicación y transmisión de los datos a través de cable o de forma inalámbrica a otras unidades u otros sistemas, ya sean una unidad de almacenamiento y procesamiento, otro sistema individual, o un sistema central de recolección y procesamiento de datos. También, dicha unidad puede poseer uno o más canales de comunicación con otras unidades de recolección. 5-A unit for collecting the data obtained by the units described in points (1-a) through (1-d), with memory. Said unit has one or more communication channels with the internal and external units, which can be by cable or wirelessly. In addition, said unit may have one or more communication and data transmission channels via cable or wirelessly to other units or other systems, be it a storage and processing unit, another individual system, or a central system of data collection and processing. Also, said unit may have one or more communication channels with other collection units.
Otro objeto de la presente invención es un procedimiento y dispositivo globalizado de monitorización de la eficiencia energética de edificaciones y viviendas según lo descrito en el objeto anterior, caracterizado por que cada una de las unidades del sistema o sistemas descritos pueden ser identificables por un código que puede ser (sin restricción) luminoso, de color, acústico, alfanumérico, digital, de barras, matricial, de manera que la unidad de procesamiento del sistema pueda identificarlos. Además, el sistema o sistemas descritos pueden ser identificables por un código que puede ser (sin restricción) luminoso, de color, acústico, alfanumérico, digital, de barras, matricial. También es objeto de esta invención un procedimiento y dispositivo globalizado de monitorización de la eficiencia energética de edificaciones y viviendas según se ha descrito en los objetos anteriores, caracterizado por que el sistema o sistemas individuales pueden poseer una unidad de almacenamiento y procesamiento de datos, como puede ser (sin restricción) un ordenador personal, que puede calcular las diferencias entre las lecturas de los sensores análogos de las unidades internas y externas realizadas en intervalos de tiempo análogos. Además, es objeto de esta invención un procedimiento y dispositivo globalizado de monitorización de la eficiencia energética de edificaciones y viviendas según se ha
Another object of the present invention is a globalized method and device for monitoring the energy efficiency of buildings and homes as described in the previous object, characterized in that each of the units of the system or systems described can be identifiable by a code that it can be (without restriction) bright, colored, acoustic, alphanumeric, digital, bar, matrix, so that the system processing unit can identify them. In addition, the system or systems described can be identifiable by a code that can be (without restriction) bright, colored, acoustic, alphanumeric, digital, bar, matrix. The object of this invention is also a procedure and globalized device for monitoring the energy efficiency of buildings and homes as described in the previous objects, characterized in that the individual system or systems can have a data storage and processing unit, such as it can be (without restriction) a personal computer, which can calculate the differences between the readings of the analog sensors of the internal and external units carried out in analogous time intervals. In addition, the object of this invention is a globalized method and device for monitoring the energy efficiency of buildings and homes as it has been
- 5 1 O 5 1 O
- descrito en los objetos anteriores, caracterizado por que el sistema o sistemas descritos constituyen células individuales de adquisición de medidas que pueden comunicarse entre sí por cable o de forma inalámbrica. Independientemente del objeto inmediatamente anterior, también es objeto de la presente invención un procedimiento y dispositivo globalizado de monitorización de la eficiencia energética de edificaciones y viviendas según se ha estado describiendo, caracterizado por que el sistema o sistemas descritos constituyen células individuales de adquisición de medidas que pueden comunicarse con un sistema de procesamiento central por cable o de forma inalámbrica. Además, cada sistema individual o célula de medida puede albergar un programa para 1-procesar tanto los datos propios como los datos de otra u otras células de medida, described in the foregoing objects, characterized in that the system or systems described constitute individual measurement acquisition cells that can communicate with each other by cable or wirelessly. Regardless of the immediately preceding object, a globalized method and device for monitoring the energy efficiency of buildings and homes as described has also been the subject of the present invention, characterized in that the system or systems described constitute individual cells for acquiring measures that They can communicate with a central cable processing system or wirelessly. In addition, each individual system or measuring cell can host a program to 1-process both its own data and the data of another or other measuring cells,
- 15 fifteen
- 2- calcular y representar cualquier relación, como por ejemplo pero sin restricción, la relación entre las diferencias de las medidas mencionadas en la reivindicación 4 y los flujos eléctricos y de combustible consumidos en la edificación o vivienda, 2- calculate and represent any relationship, such as but not limited to, the relationship between the differences in the measures mentioned in claim 4 and the electric and fuel flows consumed in the building or house,
- 3-3-
- diseñar patrones espaciales o temporales de recolección de las medidas de otras células de medida por parte del usuario de dicha célula individual, design spatial or temporal patterns for collecting the measurements of other measurement cells by the user of said individual cell,
- 20 twenty
- 4- establecer obtenidos. capas de información geográfica a partir de los datos 4- set obtained. layers from information geographic to split from the data
- 25 25
- Un objeto adicional de esta invención es un procedimiento y dispositivo globalizado de monitorización de la eficiencia energética de edificaciones y viviendas según se describe en el objeto inmediatamente anterior, caracterizado por que todas las células individuales de medida están comunicadas con un sistema de procesamiento central, de tal manera que dicho sistema 1-realiza el requerimiento de descarga o lectura desde cada unidad individual dentro de intervalos de tiempo que se reparten regularmente a lo largo del tiempo, como por ejemplo dentro de un A further object of this invention is a globalized method and device for monitoring the energy efficiency of buildings and homes as described in the immediately preceding object, characterized in that all individual measurement cells are communicated with a central processing system of such that said system 1-performs the requirement of downloading or reading from each individual unit within time intervals that are distributed regularly over time, such as within a
intervalo de varias horas cada día, pero de manera que la petición de
interval of several hours each day, but so that the request of
descarga puede efectuarse en un momento aleatorio o programado dentro del intervalo de tiempo diario en el que se realiza la lectura. Download can be done at a random or scheduled time within the daily time interval in which the reading is performed.
2-calcula y representa cualquier relación, como por ejemplo pero sin restricción, la relación entre las diferencias de las medidas mencionadas en la reivindicación 4 y los flujos eléctricos y de combustible consumidos en la edificación o vivienda, a petición de cualquier usuario particular 2-calculates and represents any relationship, for example but without restriction, the relationship between the differences of the measures mentioned in claim 4 and the electric and fuel flows consumed in the building or housing, at the request of any particular user
3-permite diseñar y representar patrones espaciales o temporales de recolección de las medidas de una o más células de medida por parte del usuario de cualquier célula individual. 3-allows to design and represent spatial or temporal patterns of collection of the measurements of one or more measurement cells by the user of any individual cell.
4-permite crear capas de información geográfica a partir de los datos obtenidos, bajo demanda del usuario de cada célula individual. 4-allows to create layers of geographic information from the data obtained, on demand of the user of each individual cell.
5-establece prioridades entre las peticiones de los usuarios asociadas a la reproducibilidad de los datos enviados por sus células individuales, la mayor o menor presencia de fallos de conexión con sus células, o el grado de acuerdo de las lecturas de una célula individual con los de otras células localizadas en las proximidades geográficas de aquélla. 5-establishes priorities between the requests of the users associated with the reproducibility of the data sent by their individual cells, the greater or lesser presence of connection failures with their cells, or the degree of agreement of the readings of an individual cell with the of other cells located in the geographical vicinity of it.
También se debe considerar objeto de la presente invención un procedimiento de determinación de la eficiencia térmica de una edificación o vivienda utilizando el procedimiento y dispositivo descrito en todos los objetos anteriores, caracterizado por que mediante el cálculo de los siguientes coeficientes, se asocia una calificación a la edificación o vivienda según sus usos: It should also be considered object of the present invention a procedure for determining the thermal efficiency of a building or house using the procedure and device described in all the above objects, characterized in that by calculating the following coefficients, a rating is associated with the building or housing according to its uses:
donde where
A es la superficie construida de la vivienda o edificación.
A is the constructed area of the house or building.
W/ es la potencia total unificada que la vivienda o edificación consume en calefacción en el instante de la lectura i-ésima cuando la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior resulta positiva (interior caliente). W / is the total unified power that the house or building consumes in heating at the moment of the ith reading when the temperature difference between the interior and the exterior is positive (warm interior).
w;-es la potencia total unificada que la vivienda consume en refrigeración en el instante de la lectura i-ésima cuando la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior resulta negativa (interior frío). w; -is the total unified power that the house consumes in refrigeration at the time of the ith reading when the temperature difference between the interior and the exterior is negative (cold interior).
nt y n; hacen referencia a los índices inicial y final de todas las lecturas que resultaron en una diferencia de temperatura positiva a lo largo de un año, mientras que n1-y n~ corresponden a las lecturas con diferencia negativa. nt and n; They refer to the initial and final indexes of all the readings that resulted in a positive temperature difference over a year, while n1-and n ~ correspond to the readings with negative difference.
111'/ es la diferencia de temperatura del interior menos la del exterior. 111 '/ is the difference in temperature of the interior minus that of the outside.
111'¡-es la diferencia de temperatura del exterior menos la del interior. 111'¡-is the temperature difference of the outside minus that of the inside.
Esta invención pertenece a los campos de la ingeniería medioambiental, de la ingeniería energética, de las telecomunicaciones, y por extensión a la economía y la antropología. This invention belongs to the fields of environmental engineering, energy engineering, telecommunications, and by extension to economics and anthropology.
Un horizonte en el que la población mundial llegue a 9x109 individuos, con un consumo energético equiparable al que actualmente realizan los países desarrollados (unos 200 GJ/año por persona) multiplicaría por 4 el consumo global actual de 0.5 ZJ/año (1 ZJ=1021J). Sabiendo que la radiación solar total anual sobre toda la superficie del planeta es de 5493 ZJ/año, este horizonte (2x1021 J/año) representa un 0.0363% del total de la radiación solar que llega al año a la superficie de la Tierra. A horizon in which the world population reaches 9x109 individuals, with an energy consumption comparable to that currently developed countries (about 200 GJ / year per person) would multiply by 4 the current global consumption of 0.5 ZJ / year (1 ZJ = 1021J). Knowing that the total annual solar radiation over the entire surface of the planet is 5493 ZJ / year, this horizon (2x1021 J / year) represents 0.0363% of the total solar radiation that reaches the Earth's surface per year.
La variación de la irradiación solar está aproximadamente entre 1365.3 y 1366.7 W/m2 con fluctuaciones cuasi-periódicas de frecuencia media entre 10 y 11 años The variation of solar irradiation is approximately between 1365.3 and 1366.7 W / m2 with quasi-periodic fluctuations of medium frequency between 10 and 11 years
(10.7 años). Esta variación de 1.3 W/m2 en períodos de unos diez u once años supone aproximadamente un 0.095% en tomo a la media. El planeta, y fundamentalmente la biosfera como organismo adaptado evolutivamente, ha
(10.7 years). This variation of 1.3 W / m2 in periods of about ten or eleven years is approximately 0.095% in average volume. The planet, and fundamentally the biosphere as an evolutionarily adapted organism, has
- mostrado a lo largo de la historia que ha podido ser estudiada una evidente shown throughout history that an obvious has been studied
- tolerancia o adaptación a esta fluctuación, que representa en media un tolerance or adaptation to this fluctuation, which represents on average a
- 0.095%/10.7=0.0089% por año. 0.095% / 10.7 = 0.0089% per year.
- Puesto que el consumo energético de la especie humana es finalmente disipado en Since the energy consumption of the human species is finally dissipated in
- 5 5
- calor e inyectado en el medio ambiente (atmósfera e hidrosfera, fundamentalmente), heat and injected into the environment (atmosphere and hydrosphere, fundamentally),
- sea cual sea el origen y naturaleza de las fuentes de energía empleadas, dicha whatever the origin and nature of the energy sources used, said
- inyección de energía es invertida en un incremento de la evaporación (aumento de Energy injection is reversed in an increase in evaporation (increase in
- la concentración de vapor de agua atmosférico) y un calentamiento neto superficial atmospheric water vapor concentration) and a net surface heating
- del planeta, que para mantener el equilibrio térmico debe irradiarlo al exterior en of the planet, which to maintain the thermal equilibrium must radiate it outside in
- 1 O 1 o
- forma de onda larga (infrarrojo). El horizonte de los 2 ZJ/año inyectados por nuestra long waveform (infrared). The horizon of the 2 ZJ / year injected by our
- especie representan 4 veces más de la variabilidad de la irradiación solar anual, y species represent 4 times more of the variability of annual solar irradiation, and
- serían fundamentalmente invertidos en (1) un aumento directo de la temperatura would be fundamentally invested in (1) a direct increase in temperature
- superficial, (2) un incremento neto del vapor de agua atmosférico (principal agente surface, (2) a net increase in atmospheric water vapor (main agent
- de efecto invernadero), y (3) un aumento creciente de las emisiones de COz si greenhouse effect), and (3) an increasing increase in COz emissions if
- 15 fifteen
- siguen empleándose combustibles fósiles, con el consiguiente efecto multiplicador fossil fuels are still used, with the resulting multiplier effect
- del calentamiento debido a la retención de radiación de onda larga asociado a los of heating due to long-wave radiation retention associated with
- factores (2) y (3). Estas cifras indican que ella acción humana, solo desde el punto factors (2) and (3). These figures indicate that human action, only from the point
- de vista térmico (2 ZJ/año frente a la fluctuación solar de 5.22 ZJ cada 10 años), va of thermal vision (2 ZJ / year against the solar fluctuation of 5.22 ZJ every 10 years), goes
- a estar completamente fuera de los límites de las fluctuaciones e impactos naturales to be completely outside the limits of fluctuations and natural impacts
- 20 twenty
- conocidos que no hayan resultado catastróficos para el conjunto de la biosfera. known that have not been catastrophic for the whole biosphere.
- Por otro lado, nuestra especie es la que más recursos naturales consume por On the other hand, our species is the one that consumes the most natural resources for
- individuo. La evolución histórica de la tolerancia humana general a (1) el malestar individual. The historical evolution of general human tolerance to (1) discomfort
- asociado a los grados de humedad y las diferencias de temperatura entre el associated with humidity levels and temperature differences between the
- individuo (unos 36-37°C) y el ambiente (normalmente entre -5 y 40°C, aunque individual (about 36-37 ° C) and the environment (usually between -5 and 40 ° C, although
- 25 25
- puede llegar ser entre -30 y 50°C, con humedades relativas entre el 5 y el 95%), y it can reach between -30 and 50 ° C, with relative humidity between 5 and 95%), and
- (2) la falta de luz, muestra una tendencia claramente decreciente. En efecto, el (2) the lack of light shows a clearly decreasing trend. In effect, the
- consumo energético en el acondicionamiento e iluminación de edificios y viviendas energy consumption in the conditioning and lighting of buildings and homes
- ha ido incrementándose de manera dramática conforme el nivel de vida ha ido has been increasing dramatically as the standard of living has gone
- progresando en las sociedades desarrolladas. progressing in developed societies.
- 30 30
- Actualmente, dicho consumo en acondicionamiento e iluminación asociado a dicha Currently, said consumption in conditioning and lighting associated with said
- limitada tolerancia humana constituye el mayor sumidero energético mundial que limited human tolerance constitutes the world's largest energy sink that
- produce nuestra especie: la mayor parte de los 200 GJ/año que cada persona Produces our species: most of the 200 GJ / year that each person
- consume actualmente (de forma más o menos estabilizada desde hace unas tres currently consumes (more or less stabilized for about three
- décadas) en los países desarrollados se invierte en acondicionamiento e decades) in developed countries, investments are made in conditioning and
- iluminación. Dicho consumo es tan importante en edificaciones públicas o illumination. Said consumption is so important in public buildings or
- comerciales (administración pública, edificios industriales, oficinas, hospitales, etc.) commercial (public administration, industrial buildings, offices, hospitals, etc.)
- 5 5
- como en edificaciones residenciales o viviendas, aunque cada sector exhibe un as in residential buildings or homes, although each sector exhibits a
- grado diferente de aprovechamiento energético. different degree of energy use.
- Es por tanto nuestra responsabilidad como especie autoconsciente limitar nuestro It is therefore our responsibility as a self-conscious species to limit our
- propio consumo energético, para evitar el impacto esperable y las consecuencias own energy consumption, to avoid the expected impact and consequences
- catastróficas de una acción fuera de los límites naturales conocidos. catastrophic action outside the known natural limits.
- 1 O 1 o
- Un objetivo global primordial es limitar el consumo energético relacionado con la A primary global objective is to limit energy consumption related to
- habitabilidad de la edificación, siendo éste también el más ineficiente y mejorable habitability of the building, this being also the most inefficient and improvable
- de entre todos los sectores en que puede clasificarse dicho consumo. Una limitación among all the sectors in which such consumption can be classified. A limitation
- responsable del consumo mundial en la edificación podría reducir a menos de la responsible for global consumption in buildings could reduce to less than
- mitad el horizonte energético mundial (M. Raman, half the world energy horizon (M. Raman,
- 15 fifteen
- http:/ /www.di.net/articles/archive/3 097 [). http: //www.di.net/articles/archive/3 097 [).
- Un elemento motriz primordial hacia el objetivo global antes mencionado es la A key driving element towards the aforementioned global objective is the
- información lo más abierta, transparente y cuantitativa. Idealmente, dicha The most open, transparent and quantitative information. Ideally bliss
- información podría ser configurable y de acceso inmediato para los usuarios o information could be configurable and immediately accessible to users or
- responsables de todas y cada una de las unidades de edificación sobre su responsible for each and every one of the building units on their
- 20 twenty
- rendimiento energético individual, pudiendo recibir también información individual energy efficiency, and can also receive information
- configurable a nivel local, regional, o global sobre el resto de la red. La presente configurable at local, regional, or global level over the rest of the network. The present
- invención se centra en un procedimiento de suministro de la información referida. The invention focuses on a procedure for providing the referred information.
- Los beneficios de dicha información se analizan en lo que sigue. The benefits of such information are analyzed in the following.
- 25 25
- Descripción de la invención Description of the invention
- Esta invención describe un procedimiento y un dispositivo para reducir el consumo This invention describes a method and a device for reducing consumption.
- energético global. El dispositivo consiste en un sistema deslocalizado o red global energy The device consists of a relocated system or network
- sensorial y de información abierta, que favorece y potencia un objetivo de sensory and open information, which favors and enhances an objective of
- reducción de consumo en unidades de edificación o viviendas individuales. Dicha reduction of consumption in building units or individual homes. Bliss
- 30 30
- red realiza la vigilancia, monitorización o control global de la eficiencia energética network performs global surveillance, monitoring or control of energy efficiency
- y el aislamiento acústico de edificaciones y viviendas mediante sistemas autónomos and the sound insulation of buildings and homes by autonomous systems
o células individuales localizadas en cada edificación o vivienda, y puede ser escalable y auto-configurable a medida que se añaden más células a dicha red. Cada célula individual (en adelante, CI) está constituida por sensores (de temperatura, humedad, radiación electromagnética y acústica, medidores de flujo eléctrico y de combustible) y unidades de almacenamiento, proceso y comunicación. Dicha red puede transmitir las medidas a un centro de procesamiento de datos (sistema central), y las Cls pueden ser propiedad de cada uno de los usuarios de dicha red. or individual cells located in each building or dwelling, and can be scalable and self-configurable as more cells are added to said network. Each individual cell (hereinafter CI) consists of sensors (temperature, humidity, electromagnetic and acoustic radiation, electric and fuel flow meters) and storage, process and communication units. Said network may transmit the measurements to a data processing center (central system), and the Cls may be owned by each of the users of said network.
Dichas Cls pueden estar constituidos por cinco unidades o elementos básicos, como se indica en la figura 1: (1) Unidad de medida exterior, (2) unidad de medida interior, y (3) unidades de medida de consumo eléctrico y de combustible (gas o líquido), y (4) unidad de proceso y almacenamiento, y (5) unidad de comunicación. Las unidades de medida envían los datos de las medidas a la unidad o sistema de proceso, de manera que bien la CI (mediante software instalado localmente) o bien un sistema central (servidor, 6) con la redundancia que sea necesaria puede monitorizar la diferencia térmica entre el exterior y el interior de una edificación o vivienda y hallar su correlación con el consumo energético, así como almacenar los niveles acústicos ambientales a los que está sometida una edificación o vivienda, el nivel acústico interno, y las diferencias entre el interior y el exterior. A demanda del usuario de cualquier CI, el servidor puede generar información sobre medidas locales, parciales, temporales, globales, y cualquier tipo de correlación con variables demográficas, económicas, o geofísicas para el conocimiento global de la eficiencia energética y el aislamiento acústico de edificaciones y viviendas, y su relación con el entorno. Said Cls may consist of five basic units or elements, as indicated in Figure 1: (1) External unit of measurement, (2) unit of internal measurement, and (3) units of measurement of electrical and fuel consumption ( gas or liquid), and (4) process and storage unit, and (5) communication unit. The measurement units send the measurement data to the process unit or system, so that either the IC (using locally installed software) or a central system (server, 6) with the necessary redundancy can monitor the difference thermal between the exterior and interior of a building or house and find its correlation with energy consumption, as well as storing the environmental acoustic levels to which a building or house is subjected, the internal acoustic level, and the differences between the interior and the outside. At the request of the user of any CI, the server can generate information on local, partial, temporary, global measures, and any type of correlation with demographic, economic, or geophysical variables for the global knowledge of energy efficiency and acoustic insulation of buildings and housing, and its relationship with the environment.
Como característica adicional de esta invención, la red mencionada puede ser descentralizada, total o parcialmente transparente entre todas y cada una de las células individuales (configuración punto-a-punto), y constituir una red neuronal con nodos autónomos (servidores) en base a un programa compartido ejecutable en la propia célula individual o a través de un sitio de internet en un centro de procesamiento, donde cada usuario de la red puede obtener información de su célula individual y acceder a la información de todas o una parte de las células de la red distintas de la suya.
As an additional feature of this invention, the aforementioned network can be decentralized, totally or partially transparent between each and every single cell (point-to-point configuration), and constitute a neural network with autonomous nodes (servers) based on a shared program executable in the individual cell itself or through an internet site in a processing center, where each user of the network can obtain information from their individual cell and access the information of all or a part of the cells of the network other than yours.
- 5 1 O 5 1 O
- Mediante esta invención, el usuario puede con un golpe visual no sólo apreciar el efecto cuantitativo de sus acciones sobre la evolución del rendimiento energético de su unidad de edificación (vivienda o edificación bajo su responsabilidad), sino que puede compararlo con su entorno local (vecinos o conciudadanos) o global, realizar estadísticas y análisis, y establecer de manera rápida planes de ahorro asistidos por un sistema o sistemas de procesamiento (servidores). El usuario puede declarar el tipo de sistema de acondicionamiento e iluminación que utiliza en su vivienda o edificación, compararlo con los de otros usuarios, y planificarlo. La información contenida en la red puede también hacerse transparente a cualquier usuario externo que desee planificar su propia vivienda o edificación sin que posea previamente una CI mediante algún procedimiento que puede ser pero sin restringirse a un acceso previo pago o un acceso con prioridad restringida. Through this invention, the user can with a visual stroke not only appreciate the quantitative effect of their actions on the evolution of the energy performance of their building unit (housing or building under their responsibility), but can compare it with their local environment (neighbors or fellow citizens) or global, perform statistics and analysis, and quickly establish savings plans assisted by a system or processing systems (servers). The user can declare the type of conditioning and lighting system used in his home or building, compare it with those of other users, and plan it. The information contained in the network can also be made transparent to any external user who wishes to plan their own home or building without previously having a CI by means of a procedure that can be but without being restricted to prior payment or restricted priority access.
- 15 fifteen
- Más aún, el mismo sistema de acondicionamiento o iluminación de la vivienda o el edificio puede configurarse óptimamente y de manera automática en base a la información de su CI y de las Cls de su entorno. De esta forma, un diseño racional autoconfigurable de los sistemas de acondicionamiento o iluminación puede llevar un conjunto de edificaciones o viviendas a evolucionar hacia estados globales optimizados por aprendizaje artificial. Moreover, the same conditioning or lighting system of the house or building can be optimally and automatically configured based on the information of your CI and the surrounding Cls. In this way, a rational self-configurable design of the conditioning or lighting systems can lead a set of buildings or homes to evolve towards global states optimized by artificial learning.
- 20 twenty
- Descripción de las figuras Figura 1: (1) Unidad de medida exterior, (2) unidad de medida interior, y (3) unidades de medida de consumo eléctrico y de combustible (gas o líquido), y ( 4) unidad de proceso y almacenamiento, (5) unidad de comunicación (router), (6) servidor o unidad central de procesamiento (centro de datos). Description of the figures Figure 1: (1) External unit of measurement, (2) unit of internal measurement, and (3) units of measurement of electrical and fuel consumption (gas or liquid), and (4) unit of process and storage, (5) communication unit (router), (6) server or central processing unit (data center).
- 25 25
- Figura 2: Boceto de una representación gráfica del ciclo [diferencia de temperatura]-[potencia instantánea consumida] en una vivienda a lo largo de un año. Figure 2: Sketch of a graphic representation of the cycle [temperature difference] - [instantaneous power consumed] in a house over a year.
- 30 30
- Modo de realización de la invención Ejemplos: Embodiment of the invention Examples:
- Ejemplo 1 (adquisición de medidas). Example 1 (acquisition of measures).
- En un primer ejemplo, una celda individual adquiere diariamente 24 medidas In a first example, an individual cell acquires 24 measurements daily
- temporales, a intervalos regulares de 1 hora, del conjunto de variables (a) temporary, at regular intervals of 1 hour, of the set of variables (a)
- temperatura, (b) humedad relativa, (e) luminosidad (irradiación electromagnética en temperature, (b) relative humidity, (e) luminosity (electromagnetic irradiation in
- el espectro visible) y ( d) intensidad acústica, del entorno exterior de una vivienda y the visible spectrum) and (d) acoustic intensity of the exterior environment of a home and
- 5 5
- de un punto representativo del interior, mediante los sensores (1) y (2) de la figura of a representative point of the interior, by means of the sensors (1) and (2) of the figure
- 1, y envía los datos codificados de dichas medidas a la unidad de almacenamiento y 1, and sends the encoded data of said measurements to the storage unit and
- proceso ( 4, por ejemplo un ordenador personal). Simultáneamente, dicha celda process (4, for example a personal computer). Simultaneously, said cell
- adquiere 72 medidas de flujo energético consumido en la vivienda a intervalos acquires 72 measures of energy flow consumed in the house at intervals
- regulares de 20 minutos, mediante la unidad (3) constituida por una pinza 20 minutes, using the unit (3) consisting of a clamp
- 1 O 1 o
- amperimétrica localizada en el cable de acometida eléctrica general de la vivienda y ammeter located in the general electrical connection cable of the house and
- unos caudalímetros ultrasónicos de pinza instalados en el tubo de acometida general ultrasonic clamp flowmeters installed in the general supply pipe
- de gas y/o de fuel de la vivienda. La unidad (4) realiza la conversión de unidades of gas and / or fuel of the house. Unit (4) performs unit conversion
- físicas adecuada, calcula la potencia total consumida asignando el valor promedio physical, calculates the total power consumed by assigning the average value
- de tres lecturas consecutivas al punto temporal de medida de las unidades (1) y (2) of three consecutive readings to the time point of measurement of units (1) and (2)
- 15 fifteen
- más cercano a la segunda de las medidas que envía la unidad (3) en el intervalo de closest to the second of the measurements sent by the unit (3) in the interval of
- una hora, calcula la integral de la potencia (energía empleada en una hora, o número one hour, calculate the integral of the power (energy used in one hour, or number
- de kWh empleados) usando tres puntos, y almacena los valores de todas las medidas of kWh employees) using three points, and stores the values of all measurements
- así como la hora a la que se han realizado. Una vez al día, la unidad exterior (1) as well as the time at which they were made. Once a day, the outdoor unit (1)
- realiza una medición de su posición geográfica mediante su sistema GPS, y envía Measure your geographical position using your GPS system, and send
- 20 twenty
- los datos a la unidad (4). El servidor (6) envía a la unidad (4) a través del router (5) the data to the unit (4). The server (6) sends to the unit (4) through the router (5)
- una petición de lectura de las medidas una vez al día en un momento aleatorio a request to read the measurements once a day at a random time
- dentro de un intervalo de tiempo de 100 minutos establecido o prefijado en el día. within a time interval of 100 minutes set or preset in the day.
- La unidad ( 4) descarga en el servidor ( 6) una matriz de datos codificada consistente The unit (4) downloads a coded data matrix on the server (6)
- en 24 valores de temperatura, humedad relativa, luminosidad e intensidad acústica in 24 values of temperature, relative humidity, luminosity and acoustic intensity
- 25 25
- interior y exterior a la vivienda, potencia instantánea consumida, energía inside and outside the house, instantaneous power consumed, energy
- consumida, así como la hora y la posición geográfica de la celda. consumed, as well as the time and geographical position of the cell.
- Ejemplo 2 (petición de información). Example 2 (request for information).
- En un cierto instante, un usuario realiza una petición de información sobre la At some point, a user makes a request for information about the
- evolución de la diferencia de temperatura interior-exterior de su vivienda en evolution of the interior-exterior temperature difference of your home in
- 30 30
- relación con su consumo energético, a lo largo de un día, a un sitio de intemet relationship with your energy consumption, over a day, to an intemet site
- predeterminado. El sistema le devuelve una gráfica en la que en abscisas se predetermined. The system returns a graph in which abscissa is
- representa la potencia consumida en W y en ordenadas la diferencia de temperatura represents the power consumed in W and in ordered the temperature difference
(Figura 2). Dicha gráfica tendrá una forma de ciclo aproximadamente cerrado entre la misma hora de un día y el siguiente, para un cierto día interior a la semana (por ejemplo, entre un martes y un miércoles). Después, el usuario realiza una petición análoga, pero para un intervalo de una semana. El sistema le devuelve una gráfica 5 (ver Figura 2) en la que observa la diferencia entre los ciclos correspondientes a días laborables y al fin de semana. En otro momento, el usuario hace otra petición análoga para un intervalo de tiempo de un año. Ahora observa como los ciclos diarios y semanales van desplazándose por regiones diferentes del plano, estableciendo finalmente un ciclo anual aproximadamente cerrado. El usuario se 1O interesa ahora por comparar el ciclo diario de su vivienda con la de otros vecinos de su entorno; envía la petición al sistema estableciendo un círculo de un cierto radio elegido por él (el sistema se hace más lento cuanto mayor es dicho radio), en el entorno de su posición geográfica en un mapa representado en una ventana del sitio de internet. El sistema le devuelve una representación en la que se refleja el (Figure 2). This graph will have an approximately closed cycle form between the same time of one day and the next, for a certain internal day a week (for example, between a Tuesday and a Wednesday). Then, the user makes an analogous request, but for an interval of one week. The system returns a graph 5 (see Figure 2) in which it observes the difference between the cycles corresponding to working days and the weekend. At another time, the user makes another similar request for a time interval of one year. Now observe how the daily and weekly cycles move through different regions of the plane, finally establishing an approximately closed annual cycle. The user is now interested in comparing the daily cycle of his home with that of other neighbors in his environment; It sends the request to the system by establishing a circle of a certain radius chosen by it (the system becomes slower the larger the radius is), around its geographical position on a map represented in a window of the website. The system returns a representation that reflects the
15 promedio estadístico de los ciclos de todas las celdas individuales contenidas dentro del círculo trazado por el usuario, mediante intensidades de un cierto color correspondientes a frecuencias estadística determinadas, y su propio ciclo superpuesto sobre dicha representación. Así, observa la desviación de su ciclo respecto a la media de su entorno. 15 statistical average of the cycles of all the individual cells contained within the circle drawn by the user, by means of intensities of a certain color corresponding to certain statistical frequencies, and their own cycle superimposed on said representation. Thus, observe the deviation of its cycle from the average of its surroundings.
20 Ejemplo 3 (coeficientes térmicos de una vivienda o edificación). 20 Example 3 (thermal coefficients of a house or building).
Otro usuario realiza una petición sobre la eficiencia energética de su vivienda a un sitio de internet predeterminado. Está interesado en un número global, para compararlo con la media de su comunidad. Para ello, declara el número N de personas que habitan su vivienda y su superficie construida A, y el sistema calcula Another user makes a request about the energy efficiency of your home to a predetermined website. You are interested in a global number, to compare it with the average of your community. To do this, declare the number N of people who live in their home and their constructed area A, and the system calculates
25 los siguientes coeficientes: 25 the following coefficients:
1 i=n~ w+ 1 i=n2 w:-1 i = n ~ w + 1 i = n2 w: -
e+=--L e-=--L _l_e + = - L e - = - L _l_
_l_ _l_
N· A i=n: 11T+ ' N · A i=n! 11TN · A i = n: 11T + 'N · A i = n! 11T
l l l l
donde
where
w;+ es la potencia total unificada que la vivienda consume en calefacción en el instante de la lectura i-ésima cuando la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior resulta positiva (interior caliente). w; + is the total unified power that the house consumes in heating at the time of the ith reading when the temperature difference between the interior and the exterior is positive (hot interior).
w;-es la potencia total unificada que la vivienda consume en refrigeración en el instante de la lectura i-ésima cuando la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior resulta negativa (interior frío). w; -is the total unified power that the house consumes in refrigeration at the time of the ith reading when the temperature difference between the interior and the exterior is negative (cold interior).
nt y n; hacen referencia a los índices inicial y final de todas las lecturas que resultaron en una diferencia de temperatura positiva a lo largo de un año, mientras que n1-y n~ corresponden a las lecturas con diferencia negativa. nt and n; They refer to the initial and final indexes of all the readings that resulted in a positive temperature difference over a year, while n1-and n ~ correspond to the readings with negative difference.
111'/ es la diferencia de temperatura del interior menos la del exterior. 111 '/ is the difference in temperature of the interior minus that of the outside.
!11'¡-es la diferencia de temperatura del exterior menos la del interior. ! 11'¡-is the temperature difference of the outside minus that of the inside.
Los coeficientes e+y e-reflejan el grado de eficiencia energética del uso de la vivienda por parte de sus habitantes. El usuario puede comparar sus dos coeficientes con los de su entorno, y determinar cuantitativamente si su vivienda es "fría" o "caliente" en función de que e+ sea más alto que el promedio de su entorno (y e-más bajo) o que e-sea más alto que el promedio de su entorno (y y e+ más bajo), respectivamente. Dichos coeficientes estarían asociados a la calificación energética de la vivienda de forma cuantitativa e irrefutable y podrían influir en su precio. De esta forma, el usuario podría exigir por contrato unos coeficientes n+ =N·e+ y n-=N·e-máximos a la hora de la adquisición de una vivienda en función de su precio.
The e + and e-coefficients reflect the degree of energy efficiency of housing use by its inhabitants. The user can compare his two coefficients with those of his surroundings, and determine quantitatively if his house is "cold" or "hot" in function of which e + is higher than the average of his surroundings (and e-lower) or that e-be higher than the average of your environment (yy e + lower), respectively. These coefficients would be associated with the energy rating of the house in a quantitative and irrefutable way and could influence its price. In this way, the user could demand by contract some coefficients n + = N · e + and n- = N · e-maximums at the time of acquiring a home based on its price.
Claims (1)
- a. to.
- Una o más unidades de adquisición de medidas con uno o más sensores de temperatura, uno o más sensores de humedad, uno o más sensores de radiación electromagnética (desde la frecuencia de los rayos X hasta la onda larga de radio, y preferentemente desde una longitud de onda de 1 O nanómetros hasta 1 milímetro), uno o más sensores acústicos, reloj, sistema de posicionamiento geográfico por satélite (GPS), transductor analógico-digital, memoria digital, sistema de comunicación con otra unidad que puede ser por cable o de forma inalámbrica. Este tipo de unidad (unidad externa) se destina a alojarse en el exterior de la edificación o vivienda, a la intemperie. One or more measurement acquisition units with one or more temperature sensors, one or more humidity sensors, one or more electromagnetic radiation sensors (from the frequency of X-rays to the long radio wave, and preferably from a length of wavelength of 1 O nanometers up to 1 millimeter), one or more acoustic sensors, clock, satellite geographical positioning system (GPS), analog-digital transducer, digital memory, communication system with another unit that can be cable or wireless way This type of unit (external unit) is intended to be housed outside the building or house, outdoors.
- b. b.
- Una o más unidades de adquisición de medidas con uno o más sensores de temperatura, uno o más sensores de humedad, uno o más sensores de radiación electromagnética (desde la frecuencia de los rayos X hasta la onda larga de radio, y preferentemente desde una longitud de onda de 1 O nanómetros hasta 1 milímetro), uno o más sensores acústicos, reloj, transductor analógico-digital, memoria digital, y sistema de comunicación con otra unidad que puede ser por cable o de forma inalámbrica. Este tipo de unidad (unidad interna) se destina al interior de la edificación o vivienda. One or more measurement acquisition units with one or more temperature sensors, one or more humidity sensors, one or more electromagnetic radiation sensors (from the frequency of X-rays to the long radio wave, and preferably from a length wavelength of 1 O nanometers up to 1 millimeter), one or more acoustic sensors, clock, analog-digital transducer, digital memory, and communication system with another unit that can be wired or wireless. This type of unit (internal unit) is destined to the interior of the building or house.
- c. C.
- Una unidad de medida de la potencia eléctrica consumida en acondicionamiento (refrigeración o calefacción) en la edificación o vivienda, con memoria digital y con sistema de comunicación con . otra unidad que puede ser por cable o de forma inalámbrica. A unit of measurement of the electrical power consumed in conditioning (cooling or heating) in the building or house, with digital memory and with communication system with. another unit that can be wired or wireless.
- d. d.
- Una unidad de medida del flujo de gas o líquido combustible que se consume en la edificación o vivienda para calefacción y agua caliente sanitaria, con memoria digital y con sistema de A unit of measurement of the flow of gas or combustible liquid that is consumed in the building or house for heating and sanitary hot water, with digital memory and with system of
4-Procedimiento y dispositivo globalizado de monitorización de la eficiencia energética de edificaciones y viviendas según las reivindicaciones 1, 2 y 3 caracterizado por que el sistema o sistemas individuales pueden poseer una unidad de almacenamiento y procesamiento de datos, como puede ser (sin restricción) un ordenador personal, que puede calcular las diferencias entre las lecturas de los sensores análogos de las unidades internas y externas realizadas en intervalos de tiempo análogos.
4-Procedure and globalized device for monitoring the energy efficiency of buildings and homes according to claims 1, 2 and 3 characterized in that the individual system or systems may have a data storage and processing unit, such as (without restriction) a personal computer, which can calculate the differences between the readings of the analog sensors of the internal and external units carried out in analogous time intervals.
8-
8-
- a. to.
- procesar tanto los datos propios como los datos de otra u otras células de medida, process both the own data and the data of another or other measuring cells,
- b. b.
- calcular y representar cualquier relación, como por ejemplo pero sin restricción, la relación entre las diferencias de las medidas mencionadas en la reivindicación 4 y los flujos eléctricos y de combustible consumidos en la edificación o vivienda, calculate and represent any relationship, such as but not limited to, the relationship between the differences in the measures mentioned in claim 4 and the electric and fuel flows consumed in the building or house,
- c. C.
- diseñar patrones espaciales o temporales de recolección de las medidas de otras células de medida por parte del usuario de dicha célula individual, design spatial or temporal patterns for collecting the measurements of other measurement cells by the user of said individual cell,
- d. d.
- establecer capas de información geográfica a partir de los datos obtenidos. establish layers of geographic information from the data obtained.
- a. to.
- realiza el requerimiento de descarga o lectura desde cada unidad individual dentro de intervalos de tiempo que se reparten regularmente a lo largo del tiempo, como por ejemplo dentro de un intervalo de varias horas cada día, pero de manera que la petición de descarga puede efectuarse en un momento aleatorio o programado dentro del intervalo de tiempo diario en el que se realiza la lectura. performs the download or read requirement from each individual unit within time intervals that are distributed regularly over time, such as within a range of several hours each day, but so that the download request can be made in a random or programmed moment within the daily time interval in which the reading is made.
- b. b.
- calcula y representa cualquier relación, como por ejemplo pero sin restricción, la relación entre las diferencias de las medidas mencionadas en la reivindicación 4 y los flujos eléctricos y de combustible consumidos en la edificación o vivienda, a petición de cualquier usuario particular calculates and represents any relationship, for example but without restriction, the relationship between the differences of the measures mentioned in claim 4 and the electric and fuel flows consumed in the building or housing, at the request of any particular user
- c. C.
- permite diseñar y representar patrones espaciales o temporales de recolección de las medidas de una o más células de medida por parte del usuario de cualquier célula individual. allows to design and represent spatial or temporal patterns of collection of the measurements of one or more measurement cells by the user of any individual cell.
- d. d.
- permite crear capas de información geográfica a partir de los datos obtenidos, bajo demanda del usuario de cada célula individual. allows to create layers of geographic information from the data obtained, on demand of the user of each individual cell.
- e. and.
- establece prioridades entre las peticiones de los usuarios asociadas a la reproducibilidad de los datos enviados por sus células individuales, la mayor o menor presencia de fallos de conexión con sus células, o el grado de acuerdo de las lecturas de una célula individual con los de otras células localizadas en las proximidades geográficas de aquélla. it establishes priorities between the requests of the users associated with the reproducibility of the data sent by their individual cells, the greater or lesser presence of connection failures with their cells, or the degree of agreement of the readings of an individual cell with those of others cells located in the geographical vicinity of it.
donde A es la superficie construida de la vivienda o edificación.
where A is the constructed area of the house or building.
111;-es la diferencia de temperatura del exterior menos la del interior.
111; -is the difference in temperature of the outside minus that of the inside.
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- 2010-12-28 ES ES201001634A patent/ES2394846B1/en active Active
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- 2011-12-28 WO PCT/ES2011/000377 patent/WO2012089866A2/en active Application Filing
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WO2012089866A3 (en) | 2012-11-22 |
WO2012089866A2 (en) | 2012-07-05 |
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