ES2925259T3 - Procedimiento y sistema de control y de regulación de un sistema de calefacción de un local - Google Patents
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Abstract
Un método para controlar y regular un sistema de calefacción de locales durante un período de tiempo, basado en una temperatura de consigna recibida. El método comprende: desarrollar un modelo de predicción del consumo energético total del local, que permita mantener una temperatura en el interior del local igual a la temperatura de consigna durante dicho periodo de tiempo, expresándose el modelo en función de la temperatura de consigna mediante una ecuación: Ctotal= GV * (PotdegH - umbral) + Baseload, definiendo luego un valor máximo del consumo total de energía en el período de tiempo y, en base al modelo de predicción del consumo total de energía del local: obteniendo como dar salida a una nueva temperatura de consigna a alcanzar en el local tal que el valor del consumo energético total del local sea inferior o igual a dicho valor máximo al final del periodo de tiempo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y sistema de control y de regulación de un sistema de calefacción de un local
Sector de la técnica
La invención se refiere al campo de la domótica. Más particularmente, la invención se refiere al campo de la regulación y del control de un sistema de calefacción en un local, a partir de una consigna de temperatura.
Estado de la técnica
Actualmente, un gran número de fabricantes proponen sistemas de control de la calefacción. La mayoría de ellos ofrecen al usuario la posibilidad de controlar la calefacción en función del confort térmico deseado o de un consumo máximo deseado. En concreto, el usuario puede definir tres temperaturas de consigna a respetar, que comprende una temperatura llamada de confort durante las fases de presencia, una temperatura llamada de reducción, durante las fases de ausencia y una temperatura llamada de noche, durante las fases de presencia en sueño.
Se conoce en concreto la patente EP3045999 que describe un sistema de este tipo. Más precisamente, este documento describe un sistema de regulación y de control de un sistema de calefacción a partir del conocimiento de un dato de consumo de calefacción. Este dato se ha obtenido en concreto mediante un dispositivo de recuento de energía implementado en el sistema de calefacción, difícil de implementar en sistemas de calefacción ya existentes. Como variante, el dato de consumo de calefacción se obtiene mediante un método de desagregación de curva de carga para extraer la parte de calefacción del consumo total del local. Sin embargo, este tipo de método es fuente de errores.
Se conoce también el documento FR2964727 que describe un procedimiento de gestión térmica de un edificio, el documento WO2017/192752 describe un sistema de termostatos situados en diferentes edificios que funcionan recibiendo datos meteorológicos, el documento US2014/316584 describe un procedimiento para optimizar un programa de temperaturas de consigna en el control de un sistema de climatización. Sin embargo, estos sistemas y procedimientos presentan inconvenientes.
Objeto de la invención
La presente invención viene a mejorar la situación.
A tal efecto, la invención propone un procedimiento, implementado por medios informáticos, de control y de regulación de un sistema de calefacción de un local, en un periodo de tiempo, a partir de una consigna recibida de temperatura deseada que define una temperatura de consigna, constando el procedimiento de las etapas:
- elaborar un modelo de previsión de un consumo de energía global del local que permita mantener una temperatura interior del local igual a la temperatura de consigna en dicho periodo de tiempo, expresándose dicho modelo como función de la temperatura de consigna mediante una ecuación:
Cgiobai = GV* (PotgradH - Um bral) T a ló n
donde:
◦ Cglobal representa la previsión de consumo de energía global del local en el periodo de tiempo,
◦ GV representa un coeficiente de pérdidas térmicas del local,
◦ PotgradH representa una diferencia positiva entre la temperatura interior estimada del local, y una temperatura exterior, dependiendo dicha temperatura interior estimada de la temperatura de consigna, y calculándose dicha diferencia positiva en cada paso de tiempo en el periodo de tiempo,
◦ Umbral representa un umbral de temperatura interior por encima de la cual un sistema de calefacción del local se pone en estado de desactivación, y
◦ Talón representa un consumo de energía total en usos no termosensibles del local, obtenido a partir de datos estadísticos;
- después, definir un valor máximo del consumo de energía global en el periodo de tiempo, y, a partir del modelo de previsión del consumo de energía global del local:
◦ obtener en salida de procedimiento una nueva temperatura de consigna a esperar en el local de modo que el valor del consumo de energía global del local es inferior o igual a dicho valor máximo al final del periodo de tiempo.
El procedimiento comprende otra etapa de envío de la nueva temperatura de consigna a un termostato que permite el control y la regulación del sistema de calefacción.
Gracias a estas disposiciones, el procedimiento según la invención permite efectuar una correlación entre una
temperatura de consigna deseada y un consumo máximo deseado. Además, el procedimiento no necesita la utilización de dispositivo intrusivo para determinar el consumo en calefacción de un local.
Según una realización, la construcción del modelo comprende una etapa previa de:
- una estimación de la temperatura interior del local, efectuándose la estimación iterativemente en cada lapso de tiempo At, estando dicha estimación expresada por:
7¡nt(0 = Tin t( i — 1) 
*E stadocalef acción K2 * (T int (i - 1 ) - T ext( i - 1 ) ) )a í
donde:
◦ Tint(i) es la temperatura interior estimada en la iteración i,
◦ K1, K2 son parámetros térmicos del local, que representan, respectivamente, un ascenso de temperatura y una caída de temperatura del local, obteniéndose K1, K2 a partir de datos históricos del local,
◦ Estadocaiefaccón es un booleano que representa un estado de activación o de desactivación del sistema de calefacción,
◦ Text representa la temperatura exterior del edificio obtenida a partir de datos meteorológicos previsionales;
con una primera iteración donde un valor de la temperatura inicial Tnt(i0) se selecciona entre una y/u otra de:
o una temperatura por defecto,
o la temperatura de consigna,
o una temperatura medida;
y
- una determinación de una diferencia positiva entre la temperatura interior estimada del local y la temperatura exterior en cada lapso de tiempo viene dada por:
donde:
◦ PotgradH representa la diferencia positiva entre la temperatura interior estimada del local y la temperatura exterior en todo el periodo de tiempo;
◦ Tint(i) y Text(i) representan, respectivamente, dicha temperatura interior estimada y dicha temperatura exterior en cada lapso de tiempo.
Dicho de otro modo, el modelo de previsión del consumo de energía se elabora calculando iterativamente la temperatura interior del local a partir de los parámetros térmicos del local, la temperatura exterior y la temperatura interior calculada en la iteración anterior.
De este modo, el modelo de previsión del consumo de energía global del local tiene en cuenta el consumo en calefacción pero también otros factores que influyen en la temperatura interior tales como la temperatura exterior.
Según una realización, en cada lapso de tiempo, se efectúa una comparación entre el valor de la temperatura interior estimada y el valor de la temperatura de consigna y, si el valor de la temperatura estimada en este lapso de tiempo es superior o igual al valor de la temperatura de consigna:
- el booleano Estadocaiefacción es forzado a cero.
De este modo, cuando la temperatura interior alcanza la temperatura de consigna, el sistema de calefacción se apaga. El modelo de consumo tiene en cuenta el estado apagado o activo del sistema de calefacción para obtener de forma precisa el consumo de energía del local.
Según una realización, en cada lapso de tiempo, se efectúa una comparación entre el valor de la temperatura interior estimada y el valor de la temperatura de consigna y, si el valor de la temperatura estimada en este lapso de tiempo es inferior al valor de la temperatura de consigna:
- el booleano Estadocalefacción es forzado a 1.
De la misma manera, cuando la temperatura interior es inferior a la temperatura de consigna, el sistema de calefacción se debe activar. El modelo tiene en cuenta el estado del sistema de calefacción para determinar de forma precisa el consumo de energía del local.
Según una realización, el procedimiento comprende una etapa de inicialización de los valores del coeficiente de pérdidas térmicas GV, del umbral de temperatura interior Umbral y del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón por medio de una simulación térmica del local, que permite generar datos de consumo de energía estimados, siendo dichos valores inicializados de los parámetros GV, Umbral y Talón inyectados en dicho modelo de previsión.
De este modo, el procedimiento es operativo inmediatamente y no necesita ninguna fase de inicialización durante la cual el consumo de energía del local no se puede estimar. El procedimiento propuesto presenta, por lo tanto, un gran interés para el usuario, debido a su eficacia inmediata.
Según una realización, en el transcurso del periodo de tiempo, los valores del coeficiente de pérdidas térmicas GV, del umbral de temperatura interior Umbral y del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón se recalculan, comprendiendo el recálculo:
- obtener datos históricos de la temperatura interior medida, de la temperatura exterior y del consumo global de energía de calefacción,
- calcular la diferencia positiva PotgmdH entre la temperatura interior medida del local y la temperatura exterior, en cada lapso de tiempo para cada día pasado del periodo de tiempo, y
- si un número de días pasados, para los cuales la diferencia positiva PotgmdH es superior a una diferencia máxima y para los cuales el consumo global de energía es superior a 0, es superior a un número de días máximo, el coeficiente de pérdidas térmicas GV, el umbral de temperatura interior Umbral y el consumo de energía total en usos no termosensibles Talón se calculan según un primer modo, o
- si un número de días pasados, para los cuales la diferencia positiva PotgmdH es inferior a una diferencia mínima, es superior a un número de días mínimo, el coeficiente de pérdidas térmicas GV, el umbral de temperatura interior Umbral y el consumo de energía total en usos no termosensibles Talón se calculan según un segundo modo, - de lo contrario, el coeficiente de pérdidas térmicas GV, el umbral de temperatura interior Umbral y el consumo de energía total en usos no termosensibles Talón conservan sus valores respectivos determinados durante la etapa de inicialización.
De este modo, los valores del coeficiente de pérdidas térmicas GV, del umbral de temperatura interior Umbral y del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón se determinan de forma precisa en función del local y de los datos históricos en curso de funcionamiento. Esto permite no necesitar fase de aprendizaje previa durante la cual el procedimiento no es operativo. Por otra parte, esto permite calibrar los valores de estos coeficientes de manera precisa de modo que el consumo de energía pueda determinarse específicamente en el local y al usuario del local.
Según una realización, el procedimiento comprende:
- definir varias temperaturas de consigna respectivamente asociadas a una habitación del local entre una pluralidad de habitaciones;
- aplicar el modelo de previsión de un consumo de energía global a las habitaciones del local, de manera que la temperatura interior de cada habitación alcance la temperatura de consigna asociada a dicha habitación;
- después, definir un valor máximo del consumo de energía global en el periodo de tiempo, y, a partir del modelo de previsión del consumo de energía global del local:
- obtener en salida nuevas temperaturas de consigna a alcanzar en las habitaciones del local respectivamente asociadas a dichas temperaturas de consigna, de modo que el valor del consumo de energía global del local es inferior o igual a dicho valor máximo al final del periodo de tiempo.
De este modo, el procedimiento permite también efectuar un control y una regulación en calefacción habitación por habitación. Esto tiene la ventaja de aumentar más la precisión del control y de la regulación ya que el consumo de energía de cada habitación se calcula de forma precisa. Por otra parte, esto permite también reducir el consumo de energía del local ya que todas las habitaciones pueden estar a temperaturas diferentes. En concreto, temperaturas de consigna poco elevadas pueden estar asociadas a habitaciones no utilizadas o menos utilizadas.
Según una realización, los valores del umbral de temperatura interior Umbral y del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón conservan sus valores respectivos determinados para el local, comprendiendo el procedimiento, además, en el transcurso del periodo de tiempo, un cálculo de un coeficiente de pérdidas térmicas GVhabttación para cada una de las habitaciones del local, comprendiendo dicho cálculo:
- obtener datos históricos de la temperatura exterior;
y, para cada habitación del local:
- obtener datos históricos de la temperatura interior medida y del consumo de energía de calefacción de dicha habitación del local;
- calcular una diferencia positiva PotgradHHabitación entre la temperatura interior medida de dicha habitación y la temperatura exterior en cada lapso de tiempo para cada día pasado de dicho periodo de tiempo, y
- si un número de días pasados, para los cuales la diferencia positiva PotgradHHabitación es superior a una diferencia máxima y para los cuales el consumo global de energía de calefacción es superior a 0, es superior a un número de días máximo, el coeficiente de pérdidas térmicas de dicha habitación GVhabitación se calcula por regresión lineal de la ecuación:
Ccalef acci°n(kabitación) = GV* {PotgradHHabltaclón -U m b ra l) ,
- de lo contrario, el coeficiente de pérdidas térmicas GVhabitación se calcula por medio de la ecuación:
donde Ratiohabitación se selecciona entre una y/u otra:
- la ratio de un número de radiadores en dicha habitación del local por el número de radiadores total del local; - la ratio de una potencia de calefacción en dicha habitación por una potencia de calefacción total de la vivienda; - la ratio de una superficie de dicha habitación por una superficie total de la vivienda.
De este modo, el recálculo del coeficiente de pérdida térmica permite ajustar el modelo a cada una de las habitaciones a controlar. Esto permite aumentar la precisión y la eficacia del procedimiento según la invención ya que la construcción del modelo se realiza habitación por habitación.
El término "lapso de tiempo" significa el tiempo entre dos iteraciones de un cálculo. De este modo, la diferencia positiva PotgradHHabitación se calcula, iterativamente, al menos para cada medición de temperatura interior y cada estimación de la temperatura interior sucesivas.
Según una realización, se definen al menos dos temperaturas de consigna, y preferentemente al menos tres temperaturas de consigna, estando cada temperatura de consigna asociada a una franja horaria recurrente de un día del periodo de tiempo, efectuándose las etapas de regulación del procedimiento para cada una de las temperaturas de consigna, en función de la franja horaria en la que se implementan las etapas del procedimiento.
De este modo, el procedimiento está particularmente bien adaptado a los casos en que se reciben varias temperaturas de consigna, ya sea para un control del local en su totalidad o habitación por habitación. Además, esto permite a un usuario disminuir el valor de la temperatura de consigna para una franja horaria durante la cual está ausente del local, por ejemplo. Esto conlleva, por lo tanto, una reducción del consumo de energía del local.
La presente invención también se refiere a un programa informático caracterizado por que consta de instrucciones para la implementación del procedimiento según la invención, cuando este programa es ejecutado por un procesador.
La presente invención también se refiere a un sistema informático de control y de regulación de un sistema de calefacción de un local, en un periodo de tiempo, a partir de una consigna recibida de temperatura deseada que define una temperatura de consigna, que consta de un circuito de procesamiento informático para la implementación del procedimiento según la invención.
Descripción de las figuras
Otras ventajas y características de la invención resultarán evidentes al leer la descripción detallada a continuación de las realizaciones de ejemplo de la invención y al examinar los dibujos adjuntos en los que:
La figura 1 representa esquemáticamente un sistema de control y de regulación de un sistema de calefacción de un local según un ejemplo de realización,
La figura 2 es un diagrama de flujo de las principales etapas del procedimiento de control y de regulación de un sistema de calefacción de un local según un ejemplo de realización,
La figura 3 es un diagrama de flujo de las principales etapas de determinación del caso a utilizar para calcular el coeficiente de pérdidas térmicas GV, el umbral de temperatura interior Umbral y el consumo de energía total en usos no termosensibles Talón,
La figura 4 ilustra el cálculo del coeficiente de pérdidas térmicas GV, del umbral de temperatura interior Umbral y del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón según el caso de inicialización,
La figura 5 ilustra el cálculo del coeficiente de pérdidas térmicas GV, del umbral de temperatura interior Umbral y
del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón según un modo,
La figura 6 ilustra el cálculo del coeficiente de pérdidas térmicas GV, del umbral de temperatura interior Umbral y del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón según el caso de inicialización,
La figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra las principales etapas de la estimación de la temperatura interior del local,
La figura 8 es un diagrama de flujo de las principales etapas del procedimiento de control y de regulación de un sistema de calefacción para cada habitación de un local.
Descripción detallada de la invención
La figura 1 representa esquemáticamente un sistema SIST de control y de regulación de un sistema de calefacción de un local, o sistema SIST de control y de regulación o sistema SIST según un ejemplo de realización. Por "local" se entiende cualquier tipo de vivienda, de oficinas, de empresas y más generalmente cualquier forma de edificio que comprenda un sistema de calefacción.
El sistema SIST de control y de regulación comprende un dispositivo DISP de control y de regulación, o dispositivo DISP, utilizado en un local. El dispositivo DISP comprende en concreto un procesador PROC en el que se cargan instrucciones que permiten implementar las etapas del procedimiento descritas anteriormente. El dispositivo DISP comprende además una memoria MEM. El dispositivo DISP también puede comprender una interfaz de usuario (no representada). La interfaz de usuario puede comprender, en concreto, una pantalla, un teclado, etc.
Como variante, el dispositivo DISP está conectado a una interfaz de usuario distinta, mediante cualquier medio de conexión tal como una conexión inalámbrica, Internet, etc. La interfaz de usuario puede ser, entonces, un ordenador, un mando a distancia o incluso un teléfono inteligente o un cajetín dedicado.
El local comprende al menos un conjunto de calefacción CC. El conjunto de calefacción CC comprende todos los dispositivos que consumen energía, que puede estar controlados y que sirven para calentar el local. En concreto, el conjunto de calefacción CC comprende al menos un sistema de calefacción SC, por ejemplo un radiador, una caldera de gas, de gasóleo o de madera.
Según una realización particular, el conjunto de calefacción CC puede estar conectado a un dispositivo de medición del consumo de energía, por ejemplo un contador CONT. El contador CONT pude ser un contador inteligente.
El conjunto de calefacción CC también puede estar conectado a un termostato TERM que permite, por una parte, medir la temperatura interior del local y, por otra parte, activar o desactivar uno de los sistemas de calefacción SC del conjunto de calefacción CC.
El contador CONT puede estar conectado al dispositivo DISP. En concreto, el contador CONT transmite los datos de consumo de energía del local al dispositivo DISP. La conexión puede efectuarse mediante una conexión inalámbrica, por radio, por Internet o mediante una conexión por cable.
El termostato TERM puede estar conectado al dispositivo DISP. El termostato TERM transmite los datos de temperatura interior del local, y eventualmente los estados de activación o de desactivación de los sistemas de calefacción, al dispositivo DISP. El dispositivo DISP es capaz de comunicarse en retorno con el termostato TERM para controlar los sistemas de calefacción Sc . La conexión puede efectuarse mediante una conexión inalámbrica, por radio, por Internet o mediante una conexión por cable.
El dispositivo DISP puede estar, además, conectado a un servidor SERV, por ejemplo mediante una conexión inalámbrica de tipo conexión a Internet. En concreto, el servidor SERV puede servir para almacenar los historiales de consumo de energía del local, las temperaturas interiores medidas y estimadas, previsiones meteorológicas que comprenden la temperatura exterior, etc.
La figura 2 ilustra las principales etapas del control y de la regulación de sistemas de calefacción de un local en su totalidad en un periodo de tiempo.
En la etapa S1, una temperatura de consigna Tcons es recibida. La temperatura de consigna Tcons puede ser introducida por un usuario, a través de la interfaz de usuario, por ejemplo. Esta temperatura de consigna se debe esperar en el local.
Según una variante de realización no ilustrada, el usuario informa de un planning horario en el periodo. Más precisamente, el usuario informa de al menos dos franjas horarias y preferentemente al menos tres franjas horarias. Las franjas horarias pueden definirse de manera diaria, de modo que cada día del periodo dado se divide según estas franjas horarias. Como variante, las franjas horarias pueden definirse semanalmente, de modo que cada semana del
periodo dado se divide según estas franjas horarias, o también mensualmente. A título indicativo, el periodo de tiempo dado puede prolongarse de varias semanas, a varios meses incluso varios años.
Las franjas horarias pueden corresponder a una franja de presencia, durante la cual el usuario está presente en el local, una franja de ausencia, durante la cual el usuario está ausente del local o una franja de reducción, por ejemplo cuando el usuario duerme.
El usuario puede asociar una temperatura de consigna a cada una de estas franjas horarias. Las temperaturas de consigna pueden diferir según las franjas horarias. El sistema SIST es entonces capaz de construir un planning en el cual cada franja horaria está asociada a una temperatura de consigna a respetar.
La figura 2 presenta el caso en que una franja horaria no ha sido definida, la regulación y el control se realizan sobre la base de una única temperatura de consigna. Sin embargo, se entiende que las etapas descritas anteriormente se aplican de la misma forma en el caso en que se ha construido un planning.
Las etapas S2 a S4 ilustran la estimación de la temperatura interior en el periodo dado. Para calcular la previsión de temperatura interior, el procedimiento utiliza una ecuación de evolución de la temperatura interior en función de las características del edificio, de la temperatura de consigna solicitada y de datos meteorológicos (en concreto la temperatura exterior) que puede escribirse como sigue:
donde:
◦ Tint es la temperatura interior estimada en la iteración i,
◦ K1, K2 son parámetros térmicos del local, que representan, respectivamente, un ascenso de temperatura y una caída de temperatura del local, obteniéndose K1, K2 a partir de datos históricos del local,
◦ Estadocaiefacción es un booleano que representa un estado de activación o de desactivación del sistema de calefacción,
Text representa la temperatura exterior del edificio obtenida a partir de datos meteorológicos previsionales.
La ecuación anterior indica que la temperatura interior evoluciona en el transcurso del tiempo, en función de su valor en el lapso de tiempo anterior, del estado del sistema de calefacción (en marcha o parado) y de la diferencia entre temperaturas interior y exterior.
La estimación de la temperatura interior Tint comprende una primera iteración donde
TmtiiO + 1 ) = T ¡n £ ( í ü ) ( k x *E stadocalefacción - K 2 *(T lnt(iü) - T ext(iü))') At
donde Tnt(i0) es igual a la temperatura de consigna. De este modo, la estimación de la temperatura interior Tint se correlaciona directamente con la temperatura de consigna Tcons recibida en la etapa S1.
La temperatura interior Tint se estima en cada lapso de tiempo At. Según una realización, el lapso de tiempo puede ser igual a 15 minutos. La previsión de la temperatura interior Tint en el local se realiza en el periodo dado. De este modo, la temperatura interior Tint se estima en cada lapso de tiempo hasta el final del periodo dado donde i=I. Los valores de la temperatura interior Tint se almacenan, por ejemplo, en el servidor SERV.
La calefacción del local está ligada principalmente a la diferencia entre la temperatura interior Tint del local y la temperatura exterior Text, obtenida si es necesario en un lapso de tiempo igual al de Tint. Más precisamente, la temperatura exterior puede obtenerse por medio de datos meteorológicos almacenados en el servidor SERV o incluso por medio de una sonda de temperatura colocada en el exterior del local y conectada al dispositivo DISP.
En la etapa S5, la diferencia positiva PotgradH entre la temperatura interior Tint y la temperatura exterior Text se calcula en el conjunto del periodo como sigue:
donde:
PotgradH representa la diferencia positiva entre la temperatura interior estimada del local y la temperatura exterior en
todo el periodo de tiempo;
Tint(i) y Text(i) representan, respectivamente, dicha temperatura interior estimada y dicha temperatura exterior en cada lapso de tiempo.
Esto permite obtener, en la etapa S6 el consumo global de energía del local en el periodo de tiempo en función de la temperatura de consigna Tcons recibida en la etapa S1, definida por la fórmula:
Cgiobai = GV* (PotgradH - Um bral) T a ló n
donde:
Cglobal representa la previsión de consumo de energía global del local en el periodo de tiempo,
o GV representa un coeficiente de pérdidas térmicas del local,
o Umbral representa un umbral de temperatura interior por encima de la cual un sistema de calefacción del local se pone en estado de desactivación, y
o Talón representa un consumo de energía total en usos no termosensibles del local, obtenido a partir de datos estadísticos.
Por usos no termosensibles, se entienden los usos que implican un consumo eléctrico no sensible a la temperatura. Dicho de otro modo, el consumo eléctrico de estos usos no depende de la temperatura exterior y/o interior. De este modo, estos usos son por ejemplo la cocción, al menos una parte del agua caliente sanitaria,...
La construcción o elaboración del modelo que prevé el consumo de energía del local con respecto a una temperatura de consigna permite, a la inversa, obtener un valor de una nueva temperatura de consigna Tcons' en función de un consumo global máximo de energía, deseado por el usuario.
Las etapas S2 a S6 se pueden realizar en el servidor SERV.
De este modo, en la etapa S7, el usuario puede introducir un consumo global de energía máximo.
A partir de este consumo global máximo y del modelo construido, el procedimiento devuelve en salida uno o más valores de temperaturas de consigna Tcons'. El usuario puede seleccionar el valor de la temperatura de consigna Tcons' que desea alcanzar en el local.
Como variante, la o las temperaturas de consigna Tcons' presentadas al usuario en la etapa S8 han sido filtradas para presentar al usuario los valores que se acercan más a la temperatura de consigna Tcons inicialmente recibida en la etapa S1.
En el caso en que se ha creado un planning a partir de varios valores de consigna Tcons cada uno asociado a una franja horaria distinta, otros tantos valores de consigna Tcons' se devuelven en la etapa S8. De este modo, si el usuario ha definido tres franjas horarias asociadas respectivamente a una temperatura de consigna Tcons, un triplete de temperatura Tcons' se devuelve en la etapa S8. El usuario puede entonces hacer su elección entre los diferentes tripletes de temperaturas.
La determinación de la temperatura de consigna Tcons' puede efectuarse en el local. Por ejemplo, el dispositivo DISP determina esta temperatura de consigna.
De este modo, la construcción del modelo de previsión del consumo global de energía se realiza en el servidor SERV y la determinación de una temperatura de consigna Tcons' se realiza en el local en el dispositivo DISP. Esto permite realizar las operaciones que necesitan más recursos en cálculos a distancia, para no sobrecargar el dispositivo DISP, mientras que las operaciones más simples se realizan en el local para disminuir el tiempo de latencia debido a los intercambios de datos entre el servidor SERV y el dispositivo DISP.
La o las temperaturas de consigna Tcons' escogidas por el usuario son enviadas al termostato TERM. El dispositivo DISP se encarga de controlar y regular los sistemas de calefacción SC para que la temperatura interior Tint del local alcance la temperatura de consigna T cons'.
De manera más precisa, el éxito del modelo de previsión del consumo global de energía se basa en un conocimiento preciso y personalizado, en función del local en concreto, de los parámetros térmicos K1, K2 (llamados parámetros dinámicos en lo sucesivo de la descripción) así como del coeficiente de pérdidas térmicas GV, del umbral de temperatura interior Umbral y del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón (llamados parámetros estáticos en lo sucesivo de la descripción).
Los parámetros dinámicos K1, K2 permiten estimar, a partir de una temperatura de consigna Tcons y de una temperatura exterior Text, la evolución dinámica de la temperatura interior Tint.
Estos parámetros se llaman "ascenso de temperatura" y "caída de temperatura" y pueden calcularse mediante simple regresión lineal sobre la base de datos históricos del local. En concreto, los datos históricos del local pueden corresponder a las estimaciones de la temperatura interior Tint, la temperatura de consigna Tcons y la evolución de la temperatura exterior Text en al menos una parte del periodo de tiempo. Estos datos históricos pueden almacenarse en el servidor SERV. De este modo, y para asegurar la coherencia del modelo, parece que las ecuaciones utilizadas para estimar la temperatura interior Tint y los parámetros dinámicos K1, K2 son los mismos.
Cuando no está disponible ningún historial, se pueden fijar los parámetros a valores por defecto, que corresponden a un comportamiento de un edificio medio. En este modo de realización, se toman, por ejemplo, como valores por defecto K1=1,5 y K2=-0,05.
Los parámetros estáticos permiten estimar un consumo global de energía necesario al respecto de una temperatura de consigna conocida. Como se ha dicho más arriba, los parámetros estáticos comprenden: el nivel de pérdidas del local GV, el consumo de energía de los usos no termosensibles Talón, que se expresa en kWh, y la temperatura interior (o la diferencia entre temperaturas interior y exterior) Umbral por debajo de la cual las necesidades de calefacción son nulas o despreciables. Cuanto más elevado es el valor de GV, más energía se necesitará para mantener el local a una temperatura elegida.
Los parámetros estáticos pueden calcularse a partir de los datos de historial del local, que pueden almacenarse en el servidor SERV. Más precisamente, el cálculo de los parámetros estáticos puede efectuarse por regresión lineal de la ecuación
Cgiobai = GV * (PotgradH - Um bral) T a ló n
y utilizando los datos de historial.
Si los datos de historial no son suficientes, pueden utilizarse valores por defecto. Estos valores se calculan, por ejemplo, a partir de un software de simulación térmica y/o de un cuestionario notificado por el usuario sobre el local.
La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra las principales etapas de un procedimiento que permita determinar qué valores de los parámetros estáticos deben utilizarse.
En las etapas S9 a S11, se obtienen los datos históricos del consumo global de energía, de la temperatura interior Tint medida del local y de la temperatura exterior Text. Estos datos históricos se obtienen para cada día pasado de al menos una parte del periodo de tiempo.
A partir de estos datos, la diferencia positiva PotgradH entre la temperatura interior Tint del local y la temperatura exterior Text, en cada lapso de tiempo para cada día pasado del periodo de tiempo se calcula en la etapa S12.
En la etapa S13, el número de días donde la diferencia positiva PotgradH es estrictamente superior a una diferencia positiva máxima, y donde el consumo global de energía es superior a cero se contabiliza. Si este número de días es superior a un número de días máximo, predefinido, los parámetros estáticos se calculan según un primer modo, llamado "modo invierno" en la etapa S14.
De lo contrario, se determina en la etapa S15 si un número de días donde la diferencia positiva PotgradH es estrictamente inferior a una diferencia mínima es superior a un número de días mínimo, predefinido. Si este es el caso, los parámetros estáticos se calculan según un segundo modo, llamado "modo verano" en la etapa S17. Si este no es el caso, los parámetros estáticos se calculan según un modo "inicialización". En la etapa S18, los valores de los parámetros estáticos GV, Umbral y Talón se devuelven.
Según un ejemplo de realización, la diferencia mínima es igual a 48 °C.h, la diferencia máxima es igual a 192 °C.h, el número de días mínimo es igual a 5 días y el número de días máximo es igual a 20 días.
Las figuras 4 a 6 son diagramas de flujo que ilustran las etapas que permiten calcular los parámetros estáticos respectivamente según el modo "inicialización", "verano" e "invierno".
Para el modo "inicialización" de los parámetros estáticos, el procedimiento utiliza por ejemplo un "perfil de usuario", que permite determinar a grandes rasgos las características del local y de su consumo de energía. Este perfil puede ser notificado por el usuario por medio de una serie de preguntas (por ejemplo, el año de construcción de la vivienda, la superficie, el número de ocupantes, el tipo de sistema de calefacción, el tipo de sistema de producción de agua caliente sanitaria). El perfil puede ser más o menos detallado, para mejorar la precisión de las estimaciones.
Según una primera variante, descrita en la figura 4, el perfil de cliente se inyecta en un software de simulación térmica.
El valor inicializado de Talón se calcula a partir de los datos históricos anuales del consumo global de energía y del consumo en calefacción del local obtenidos en la etapa S20. La diferencia entre estos dos consumos dividida por el
número de días en el año (365) permite obtener el valor de Talón en la etapa S21.
En las etapas S22 y S23, se obtienen los datos históricos de un consumo de calefacción semanal y de una temperatura exterior media para N subperiodos, cada uno de una duración de una semana.
Después, para cada subperiodo N de una semana, la diferencia positiva PotgmdH se calcula en la etapa S24, tomando como valor de la temperatura interior 20 °C y un lapso de tiempo igual a 24h, de modo que la diferencia positiva PotgmdH se obtiene para un día representativo de cada subperiodo N de una semana.
Después, el consumo en calefacción diario medio se obtiene a partir del consumo en calefacción semanal en la etapa S25. En las etapas S26 y S27, solo los valores del consumo en calefacción semanal superiores a 0,001 y los valores de la diferencia positiva PotgradH superiores a 12 se conservan para no falsear los resultados.
En la etapa S28, los valores del nivel de pérdidas térmicas GV y de Umbral se obtienen mediante regresión lineal de la ecuación:
CcalefDía ^ * PotGradH
donde GV = A y Umbral = -B/A.
Los valores de los parámetros estáticos GV, Umbral y Talón del modo "inicialización" se obtienen en la etapa S29. Según una segunda variante de realización no representada, los valores de los parámetros estáticos GV, Umbral y Talón del modo "inicialización" se obtienen por medio de una base de datos proveniente de una simulación térmica o de un análisis estadístico de los datos del usuario.
La figura 5 ilustra el cálculo de los parámetros estáticos en el modo "verano".
En las etapas S30 y S31, se obtienen los datos históricos de la temperatura interior T int medida, de la temperatura exterior Text y del consumo global diario.
La diferencia entre la temperatura interior T int y la temperatura exterior Text se calcula en la etapa S32. Después, en la etapa S33, se efectúa el cálculo de la mediana C de los consumos globales diarios para los días para los cuales la diferencia entre la temperatura interior T int y la temperatura exterior Text es inferior a la diferencia mínima. El error cuadrático medio RMSE se calcula para estos mismos días según la fórmula:
Donde N es el número de días para los cuales la diferencia entre la temperatura interior T int y la temperatura exterior Text es inferior a la diferencia mínima.
En la etapa S35, los valores del error RMSE y de la mediana C asociados a la diferencia mínima se devuelven. Las etapas S33 a S35 pueden repetirse para diferentes valores de la diferencia mínima. Por ejemplo, en cada nuevo cálculo, la diferencia mínima se aumenta o disminuye a un paso de 12 °C.h, con una diferencia mínima comprendida entre 48 y 192 °C.h. De esta manera, una pluralidad de tripletes de valores (RMSE, C, diferencia mínima) se obtiene en la etapa S35.
En la etapa S36, el parámetro estático Talón toma el valor de la mediana C del triplete para el cual el error RMSE es el más pequeño. Los parámetros estáticos GV y Umbral toman los valores de los parámetros estáticos inicializados, calculados en la figura 4.
La figura 6 ilustra el cálculo de los parámetros estáticos en el modo "invierno".
En la etapa S40, la diferencia positiva PotgradH diaria se calcula en función de los datos históricos de las temperaturas interiores y exteriores. En la etapa S41, se obtienen los datos históricos diarios del consumo global de energía Cgiobai. En la etapa S42, se determina si el número de días para los cuales la diferencia positiva PotgradH es inferior a la diferencia máxima es superior a un número de días máximo. Si este es el caso, el coeficiente C toma el valor de la mediana del consumo global de energía para los días para los cuales la diferencia positiva PotgradH es inferior a la diferencia máxima, como se ilustra en la etapa S43. De lo contrario, el coeficiente C toma el valor del parámetro estático Talón inicializado (etapa S44).
En la etapa S45 tiene lugar el cálculo de un coeficiente A por regresión lineal de la ecuación
global O A*(PotgradH Umbral)
Para los días donde la diferencia positiva PotgmdH es superior a la diferencia mínima y donde el consumo global es superior a cero.
En la etapa S46 tiene lugar el cálculo de un consumo de energía diario estimado Cestim, para cada día disponible de los datos históricos del local, tal que:
r _ p 4 * (PotGradH — Um bral) C si PotGradH > U m b ra l
êstim ~ |^ r C si no
En la etapa S47, el error RMSE se calcula para cada día disponible tal que:
Los valores del tetraplete (diferencia mínima, A, C y RMSE) se devuelven.
Las etapas S42 a S47 descrita anteriormente pueden repetirse para diferentes valores de la diferencia mínima. Por ejemplo, en cada iteración de estas etapas el valor de la diferencia mínima aumenta o disminuye en un paso de 12 °C.h, con la diferencia mínima comprendida entre 48 °C.h y 192 °C.h. De este modo, una pluralidad de tetrapletes (diferencia mínima, A, C y RMSE) se devuelve en la etapa S47.
En la etapa S48, se ha identificado si, entre la pluralidad de tetrapletes devueltos en la etapa S47, existe al menos un tetraplete del cual un valor del coeficiente A es positivo. Si este es el caso, se determina cuáles son los valores de los coeficientes A, C y de la diferencia mínima para los cuales el error RMSE es el más pequeño. En la etapa S50, los parámetros estáticos toman respectivamente los valores:
GV=A
Talón = C,
Umbral = diferencia mínima.
Si este no es el caso, los parámetros estáticos GV, Talón y Umbral conservan los valores del modo "inicialización" descrito en referencia a la figura 4 (etapa S49).
Una vez calculados, los parámetros estáticos GV, Talón y Umbral pueden no serlo más. Por ejemplo, se puede prever calcular de nuevo estos parámetros durante un cambio de usuario del local, o incluso durante un cambio de modo de consumo de energía, por ejemplo.
El cálculo de estos parámetros es particularmente ventajoso ya que se realiza a partir de datos históricos. Los valores de los parámetros estáticos están, por lo tanto, directamente correlacionados con el consumo de energía real del usuario. Por otra parte, la inicialización de estos valores permite al procedimiento ser directamente operativo.
La figura 7 ilustra de manera más precisa la estimación de la temperatura interior Tint a partir de al menos una temperatura de consigna.
La previsión de temperatura interior Tint permite pasar de una temperatura de consigna deseada a una temperatura interior que respecta esta temperatura de consigna. En el caso en que el usuario ha definido un planning de restricciones en el que varias franjas horarias se asocian, respectivamente, a una temperatura de consigna, la previsión de la temperatura interior Tint permite respetar estas temperaturas de consigna durante la franja horaria asociada.
A continuación se describe el caso en que una única temperatura de consigna es recibida. Sin embargo, las etapas descritas a continuación se aplican al caso en que varias temperaturas de consigna son recibidas.
Para efectuar la estimación de la temperatura interior T int, la temperatura de consigna Tcons es recibida. Las previsiones de la temperatura exterior Text en el periodo de tiempo también son recibidas. Por ejemplo, estas previsiones son recibidas a partir del servidor SERV que tiene acceso a las previsiones meteorológicas del periodo dado. Estos datos son, por ejemplo, recibidos en cada lapso de tiempo, por ejemplo igual a 15 minutos.
Los valores de los parámetros dinámicos K1, K2 también son recibidos. Por último, una temperatura interior inicial puede ser recibida. Este valor corresponde, por ejemplo, a una temperatura interior medida por el termostato. Como variante, es posible tomar una temperatura interior por defecto, por ejemplo igual a 20 °C. Como variante, también es posible tomar una temperatura interior inicial igual a la temperatura de consigna Tcons.
La estimación comprende el cálculo sucesivo, en cada lapso de tiempo, de un valor Tint, que representa la estimación de la temperatura interior, y un valor Estadocalefacción, que representa el estado del sistema de calefacción (1 si en marcha o 0 si parado) en cada lapso de tiempo. La estimación del valor de T int en cada lapso de tiempo i se efectúa a partir de los datos T int y Estadocalefacción del lapso de tiempo anterior (i-1), de los datos de la temperatura de consigna Tcons y de la temperatura exterior Text en el lapso de tiempo i y de los valores de los parámetros dinámicos Ki, K2.
De este modo, la etapa S51 ilustra la inicialización de los diferentes parámetros útiles para la estimación de la temperatura interior Tint. La temperatura interior Tint en el lapso de tiempo i=0 es igual a la temperatura interior inicial, y el booleano Estadocalefacción es forzado a 1 si la temperatura interior inicial es inferior a la temperatura de consigna Tcons y a 0 si no.
En la etapa S52, el lapso de tiempo se incrementa en 1. La etapa S53 comprende entonces la estimación de la temperatura interior T int en el lapso de tiempo siguiente i+1. Después en la etapa S54, se determina si la temperatura interior en el lapso de tiempo i+1 es inferior a la temperatura de consigna. Si tal es el caso, el booleano Estadocalefacción es forzado a 1, si no, es forzado a 0. En tanto que el lapso de tiempo es inferior al lapso de tiempo que ilustra el final del periodo de tiempo, las etapas se repiten incrementando sistemáticamente en 1 el lapso de tiempo. Al final del periodo de tiempo (etapa S56), el procedimiento se detiene. La temperatura interior estimada Tint en cada lapso de tiempo se devuelve en salida. Gracias a esta estimación de la temperatura interior en todo el periodo de tiempo, es posible construir el modelo de consumo de energía tal como se ha descrito en referencia a la figura 2.
El procedimiento según la invención permite, además, controlar y regular un sistema de calefacción de habitaciones de un local, independientemente entre sí.
En este modo de realización, varias temperaturas de consigna Tcons, respectivamente asociadas a una habitación del local son definidas. El modelo de previsión del consumo de energía global puede aplicarse a cada una de las habitaciones del local, en función de la temperatura de consigna Tcons asociada a esta habitación. Un valor máximo del consumo de energía global puede definirse, de modo que a partir del modelo de previsión, el procedimiento permite devolver en salida nuevas temperaturas de consigna Tcons, respectivamente asociadas a una habitación del local.
Para mantener un grado de precisión elevado, los parámetros estáticos GV y Umbral pueden recalcularse localmente, es decir para cada habitación. El parámetro estático Talón no se debe recalcular ya que representa el consumo de energía del local de los usos no termosensibles.
Según una realización, el parámetro Umbralhabitación de cada habitación es igual al parámetro Umbral calculado para el local.
Según otra realización, el parámetro Umbralhabitación de cada habitación se obtiene por regresión lineal, tal como se describió anteriormente. En este caso, el parámetro Talón se fija a cero.
El cálculo del parámetro GVhabitación se describe a continuación para una sola habitación. Se entiende que este cálculo se realiza para cada una de las habitaciones del local que puede controlarse por medio del dispositivo DISP.
Según una primera variante de realización, el parámetro Ratiohabitación se calcula. Según una realización, esta puede ser la ratio del número de sistemas de calefacción (por ejemplo el número de radiadores) presente en la habitación por el número de sistemas de calefacción total en el local.
Como variante, esta puede ser la ratio de la superficie de la habitación con respecto a la superficie total del local.
Según otra variante, esta puede ser la ratio de la potencia de la calefacción instalada en la habitación con respecto a la potencia de la calefacción instalada en el local.
Este parámetro es un indicador sucinto de las necesidades de calefacción de la habitación, relativamente a todo el local.
El parámetro estático GVhabitación se calcula como siendo el producto del parámetro estático GV del local por el parámetro Ratiohabitación.
Según una segunda variante de realización, el parámetro estático GVhabitación de la habitación se calcula por regresión lineal en los datos históricos diarios según la ecuación:
^calefHabitación GV * (PotgraciflflaijitaCión Umbral')
Para los días donde la diferencia positiva diaria PotgmdHHabitación para la habitación es superior al parámetro estático Umbral del local.
Las dos variantes de realización se implementan, una o la otra, en función de ciertas condiciones.
De este modo, para determinar qué variante de realización implementar, una contabilización del número de días para los cuales la diferencia positiva PotgradH de la vivienda es estrictamente superior a la diferencia máxima, por ejemplo igual a 192 °C.h y para los cuales el consumo global del local es superior a 0. Si el número de días es superior a un número de días máximo, por ejemplo igual a 20 días, entonces se utiliza la segunda variante de realización. De lo contrario, se utiliza la primera variante de realización.
La figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra las principales etapas del procedimiento de control y de regulación habitación por habitación, en el caso en que el local comprende habitaciones controlables y habitaciones no controlables.
Por "no controlables" se entiende habitaciones provistas de un sistema de calefacción que no se puede controlar por medio del dispositivo DISP. Para resolver este problema, es posible de definir dos sublocales ficticios.
Un primer sublocal se define como comprendiendo una temperatura interior idéntica para todas las habitaciones. La temperatura interior puede calcularse como la media de las temperaturas interiores medidas por el termostato en un subperiodo de tiempo por ejemplo igual a una semana. Este primer sublocal es el local no controlable.
El segundo sublocal es un local controlado para el cual la temperatura interior de cada una de las habitaciones está directamente vinculada a la temperatura de consigna Tcons deseada.
A continuación se describe un ejemplo de realización en el que un local comprende N habitaciones de las que solamente P habitaciones son controlables, con P igual o inferior a N.
Para cada habitación controlable p, es posible calcular el consumo de calefacción para la habitación p, sabiendo que esta está controlada. En este caso la temperatura interior puede variar en función de la temperatura de consigna Tcons deseada en esta habitación. También es posible calcular el consumo de calefacción para la habitación p, suponiendo que esta no esté controlada. En este caso, la temperatura interior es constante e idéntica para todas las habitaciones. Por último, es posible calcular el consumo de calefacción para todo el local, suponiendo que ninguna habitación está controlada. Esto es posible gracias a los coeficientes estáticos GVhabitación y Umbralhabitación de cada habitación, así como a los coeficientes estáticos del local GV y Umbral.
Por lo tanto, es posible escribir:
Qcaiefaccion(j^OCCLq _ c lff)/ff¡ff™ (H a b itac io n e s controladas) Cnfcontro°ada(Habitaciones no controladas)
Y
£calefacción^ocai nQ controlado
) =
^ ^ c c o a n le tr fa ol c a c d ió a n (Habitaciones controladas) C c n a o le c f 1o a n c t c r i oó n lada{Habitaciones no controladas)
O sea
De este modo, sustituyendo el mismo término en las dos ecuaciones se obtiene:
Para determinar el consumo de calefacción del local, se utiliza el mismo enfoque que el descrito en referencia a las figuras anteriores.
En las etapas S60, S61 y S62, los parámetros GV, Umbral, Talón, PotgmdH, GVhabitación, Umbralhabitación y PotgradHHabitación son recibidos. La diferencia positiva PotgradHdel local se calcula diariamente, tomando como valor de la temperatura interior T int un valor único, seleccionado entre la media de las temperaturas interiores medidas por un sensor en las habitaciones equipadas con un sensor de ese tipo en un subperiodo de tiempo, por ejemplo una semana, o un valor por defecto, por ejemplo 20 °C, o incluso la media de la temperatura interior medida en una sola habitación en un subperiodo de tiempo, por ejemplo una semana.
La diferencia positiva por habitación PotgradHHabitación se calcula para cada habitación, a partir de la temperatura interior estimada, basada en la temperatura de consigna Tcons. Para una habitación p dada, la diferencia positiva PotgradHHabitación se calcula recuperando la temperatura de consigna Tcons de esta habitación y después estimando la temperatura interior que responde a esta consigna.
A partir de los valores de las diferencias positivas PotgradHHabttacón y PotgradH así como de los parámetros estáticos GV, GVhabitaciónUmbral, Umbralhabitación y Talón, es posible estimar los consumos de calefacción para un día j según las siguientes fórmulas:
qcalefacción^il0ca[ n0 con tro lado ,j) = GV * m áx(0; (PotgradH( j ) — U m bral))
Pcontrolada (hQ-blt aclÓm p, f ) — GVjlabitación(,P') * mAx(0; [Potfraftítacíón(.P, f ) - UmbralhabitacióniP )])
cZ ‘contZada(hab itaciónp, j ) = GVhabltación{p) * máx(0; [PotgradH( j ) - U m b r a l habitación (p)])
Estas fórmulas corresponden, respectivamente, a las etapas S64, S65 y S66.
Para obtener los consumos en calefacción y para todas las habitaciones, la suma de cada uno de estos consumos en calefacción se efectúa, respectivamente, en las etapas S66 y S68.
La etapa S69, el consumo en calefacción global de la vivienda se obtiene según la fórmula
Claims (11)
1. Procedimiento, implementado por medios informáticos, de control y de regulación de un sistema de calefacción de un local, en un periodo de tiempo, a partir de una consigna recibida de temperatura deseada que define una temperatura de consigna (Tcons), constando el procedimiento de las etapas:
- elaborar un modelo de previsión de un consumo de energía global del local que permita mantener una temperatura interior (Tint) del local igual a la temperatura de consigna (Tcons) en dicho periodo de tiempo, expresándose dicho modelo como función de la temperatura de consigna (Tcons) mediante una ecuación:
Cgiobai = GV* (PotgradH - Um bral) T a ló n
donde:
◦ Cglobal representa la previsión de consumo de energía global del local en el periodo de tiempo,
o GV representa un coeficiente de pérdidas térmicas del local,
o PotgradH representa una diferencia positiva entre una temperatura interior (Tint) estimada del local, y una temperatura exterior (Text), dependiendo dicha temperatura interior (Tint) estimada de la temperatura de consigna (Tcons), y calculándose dicha diferencia positiva a cada paso de un tiempo en el periodo de tiempo, o Umbral representa un umbral de temperatura interior (Tint) por encima de la cual un sistema de calefacción del local se pone en estado de desactivación, y
o Talón representa un consumo de energía total en usos no termosensibles del local, obtenido a partir de datos estadísticos;
- después, definir un valor máximo del consumo de energía global en el periodo de tiempo, caracterizado por que el procedimiento comprende la etapa:
a partir del modelo de previsión del consumo de energía global del local:
u obtener en salida una nueva temperatura de consigna (Tcons') a esperar en el local de modo que el valor del consumo de energía global del local es inferior o igual a dicho valor máximo al final del periodo de tiempo, 29 - comprendiendo el procedimiento otra etapa de envío de la nueva temperatura de consigna (Tcons') a un termostato que permite el control y la regulación del sistema de calefacción, además el modelo de previsión del consumo de energía se elabora calculando iterativamente la temperatura interior (Tint) del local a partir de parámetros térmicos (K1, K2) del local, la temperatura exterior (Text) y la temperatura interior (Tint) calculada en la iteración anterior.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que una construcción del modelo comprende una etapa previa de:
- una estimación de la temperatura interior (Tint) del local, efectuándose la estimación iterativemente en cada lapso de tiempo At, estando dicha estimación expresada por:
donde:
◦ Tint es la temperatura interior (Tint) estimada en la iteración i,
◦ Ki, K2 son parámetros térmicos del local, que representan, respectivamente, un ascenso de temperatura y una caída de temperatura del local, obteniéndose K1, K2 a partir de datos históricos del local,
◦ Estadocaiefacción es un booleano que representa un estado de activación o de desactivación del sistema de calefacción,
◦ Text representa la temperatura exterior (Text) del edificio obtenida a partir de datos meteorológicos previsionales;
con una primera iteración donde un valor de la temperatura inicial Tnt(i0) se selecciona entre una y/u otra de:
◦ una temperatura por defecto,
◦ la temperatura de consigna (T cons),
◦ una temperatura medida;
y
- una determinación de una diferencia positiva entre la temperatura interior (Tint) estimada del local y la temperatura exterior (Text) en cada lapso de tiempo viene dada por:
/
Potg,adH = M
^ máx [0, (Tint(i) - Text(i))]
i.=iX)
donde:
◦ PotgradH representa la diferencia positiva entre la temperatura interior (Tint) estimada del local y la temperatura exterior (Text) en todo el periodo de tiempo;
◦ Tint(i) y Text(i) representan, respectivamente, dicha temperatura interior (Tint) estimada y dicha temperatura exterior (Text) en cada lapso de tiempo.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que en cada lapso de tiempo, se efectúa una comparación entre el valor de la temperatura interior (Tint) estimada y el valor de la temperatura de consigna (Tcons) y, si el valor de la temperatura estimada en este lapso de tiempo es superior o igual al valor de la temperatura de consigna (Tcons):
- - el booleano Estadocaiefacción es forzado a cero.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 3, en el que en cada lapso de tiempo, se efectúa una comparación entre el valor de la temperatura interior (Tint) estimada y el valor de la temperatura de consigna (Tcons) y, si el valor de la temperatura estimada en este lapso de tiempo es inferior al valor de la temperatura de consigna (Tcons):
- el booleano Estadocaiefacción es forzado a 1.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el procedimiento comprende una etapa de inicialización de los valores del coeficiente de pérdidas térmicas GV, del umbral de temperatura interior (Tint) Umbral y del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón por medio de una simulación térmica del local que permite generar datos de consumo de energía estimados, siendo dichos valores inicializados de los parámetros Gv , Umbral y Talón inyectados en dicho modelo de previsión.
6. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que , en el transcurso del periodo de tiempo, los valores del coeficiente de pérdidas térmicas GV, del umbral de temperatura interior (Tint) Umbral y del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón se recalculan, comprendiendo el recálculo:
- obtener datos históricos de la temperatura interior (Tint) medida, de la temperatura exterior (Text) y del consumo global de energía de calefacción,
- calcular la diferencia positiva PotgradH entre la temperatura interior (Tint) medida del local y la temperatura exterior (Text), en cada lapso de tiempo para cada día pasado del periodo de tiempo, y
- si un número de días pasados, para los cuales la diferencia positiva PotgradH es superior a una diferencia máxima y para los cuales el consumo global de energía es superior a 0, es superior a un número de días máximo, el coeficiente de pérdidas térmicas GV, el umbral de temperatura interior (Tint) Umbral y el consumo de energía total en usos no termosensibles Talón se calculan según un primer modo, o
- si un número de días pasados, para los cuales la diferencia positiva PotgradH es inferior a una diferencia mínima, es superior a un número de días mínimo, el coeficiente de pérdidas térmicas GV, el umbral de temperatura interior (Tint) Umbral y el consumo de energía total en usos no termosensibles Talón se calculan según un segundo modo, - de lo contrario, el coeficiente de pérdidas térmicas GV, el umbral de temperatura interior (Tint) Umbral y el consumo de energía total en usos no termosensibles Talón conservan sus valores respectivos determinados durante la etapa de inicialización.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que comprende:
- definir varias temperaturas de consigna respectivamente asociadas a una habitación del local entre una pluralidad de habitaciones;
- aplicar el modelo de previsión de un consumo de energía global a las habitaciones del local, de manera que la temperatura interior (Tint) de cada habitación alcance la temperatura de consigna (Tcons) asociada a dicha habitación;
- después, definir un valor máximo del consumo de energía global en el periodo de tiempo, y, a partir del modelo de previsión del consumo de energía global del local:
- obtener en salida nuevas temperaturas de consigna a alcanzar en las habitaciones del local respectivamente asociadas a dichas temperaturas de consigna, de modo que el valor del consumo de energía global del local es inferior o igual a dicho valor máximo al final del periodo de tiempo.
8. Procedimiento según la reivindicación 6 en combinación con la reivindicación 7, en el que los valores del umbral de temperatura interior (Tint) Umbral y del consumo de energía total en usos no termosensibles Talón conservan sus valores respectivos determinados para el local, comprendiendo el procedimiento, además, en el transcurso del periodo de tiempo, un cálculo de un coeficiente de pérdidas térmicas GVhabitación para cada una de las habitaciones del local, comprendiendo dicho cálculo:
- obtener datos históricos de la temperatura exterior (Text);
y, para cada habitación del local:
- obtener datos históricos de la temperatura interior (Tint) medida y del consumo de energía de calefacción de dicha habitación del local;
- calcular una diferencia positiva PotgradHHabitación entre la temperatura interior (Tint) medida de dicha habitación y la temperatura exterior (Text) en cada lapso de tiempo para cada día pasado de dicho periodo de tiempo, y - si un número de días pasados, para los cuales la diferencia positiva PotgradHHabitación es superior a una diferencia máxima y para los cuales el consumo global de energía de calefacción es superior a 0, es superior a un número de días máximo, el coeficiente de pérdidas térmicas de dicha habitación GVhabitación se calcula por regresión lineal de la ecuación:
Ccalefacción(habitación) = GV * {PotgradHHabltaclón -U m b ra l) ,
- de lo contrario, el coeficiente de pérdidas térmicas GVhabitación se calcula por medio de la ecuación:
donde Ratiohabitación se selecciona entre una y/u otra:
- la ratio de un número de radiadores en dicha habitación del local por el número de radiadores total del local; - la ratio de una potencia de calefacción instalada en dicha habitación por una potencia de calefacción total de la vivienda;
- la ratio de una superficie de dicha habitación por una superficie total de la vivienda.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que se definen al menos dos temperaturas de consigna, y preferentemente al menos tres temperaturas de consigna, estando cada temperatura de consigna (Tcons) asociada a una franja horaria recurrente de un día del periodo de tiempo, efectuándose las etapas de regulación del procedimiento para cada una de las temperaturas de consigna, en función de la franja horaria en la que se implementan las etapas del procedimiento.
10. Programa informático caracterizado por que consta de instrucciones para la implementación del procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, cuando este programa es ejecutado por un procesador.
11. Sistema informático de control y de regulación de un sistema de calefacción de un local, en un periodo de tiempo, a partir de una consigna recibida de temperatura deseada que define una temperatura de consigna (Tcons), que consta de un circuito de procesamiento informático (DISP) para la implementación del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9.
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