IT202100005918A1 - METHOD AND SYSTEM OF COOLING THROUGH VENTILATION OF A BUILDING - Google Patents

METHOD AND SYSTEM OF COOLING THROUGH VENTILATION OF A BUILDING Download PDF

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IT202100005918A1
IT202100005918A1 IT102021000005918A IT202100005918A IT202100005918A1 IT 202100005918 A1 IT202100005918 A1 IT 202100005918A1 IT 102021000005918 A IT102021000005918 A IT 102021000005918A IT 202100005918 A IT202100005918 A IT 202100005918A IT 202100005918 A1 IT202100005918 A1 IT 202100005918A1
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Italy
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air
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Application number
IT102021000005918A
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Inventor
Gianmarco Dragonetti
Arianna Parisi
Gianluca Perna
Giacomo Chiesa
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Torino Politecnico
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Description

Metodo e sistema di raffrescamento tramite ventilazione di un edificio Method and system of cooling by ventilation of a building

DESCRIZIONE CAMPO TECNICO DESCRIPTION TECHNICAL FIELD

La presente invenzione si riferisce a un metodo per il raffrescamento tramite ventilazione di ambienti interni di un edificio, ad esempio ambienti interni adibiti a residenza o locali per l?impiego nel settore terziario, scolastico e in generale dove ? applicabile un controllo della qualit? dell?atmosfera interna considerando allo stesso tempo un basso impatto energetico. In particolare, il raffrescamento tramite ventilazione si basa sulla circolazione naturale o forzata meccanicamente, e.g. tramite almeno un ventilatore, di correnti d?aria non preventivamente trattate tramite uno scambiatore di calore e fluido termovettore sottoposto all?azione di un compressore. Nel raffrescamento per ventilazione, l?aria introdotta nell?edificio non ? trattata in modo tale da ridurre il consumo energetico e l?impatto ambientale dell?edificio. The present invention relates to a method for cooling by ventilation the internal environments of a building, for example internal environments used as residences or premises for use in the tertiary sector, schools and in general where the building is located. quality control applicable? of the internal atmosphere considering at the same time a low energy impact. In particular, cooling by ventilation is based on natural or mechanically forced circulation, e.g. through at least one fan, of air currents not previously treated through a heat exchanger and heat transfer fluid subjected to the action of a compressor. In ventilation cooling, the air introduced into the building is not treated in such a way as to reduce energy consumption and the environmental impact of the building.

STATO DELL'ARTE STATE OF ART

E? noto controllare la temperatura all?interno di un edificio tramite correnti d?aria naturale, i.e. non raffrescata in modo artificiale tramite uno scambiatore di calore eventualmente abbinato ad una batteria frigorifera, predisponendo termostati e una centralina di controllo in cui sono memorizzate soglie di temperatura raggiunte le quali la centralina aziona uno o pi? attuatori per l?apertura di finestre o simili oppure uno o pi? ventilatori allo scopo di consentire l?accesso di aria dall?ambiente esterno. AND? known to control the temperature inside a building by natural air currents, i.e. not cooled in an artificial way through a heat exchanger possibly combined with a refrigerating battery, arranging thermostats and a control unit in which temperature thresholds are memorized, once reached which the unit activates one or more? actuators for? opening of windows or the like, or one or more? fans in order to allow access of air from the external environment.

SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE OBJECTS AND SUMMARY OF THE INVENTION

Lo scopo della presente invenzione ? di fornire un metodo di raffrescamento per ventilazione in grado di considerare un maggior numero di parametri per aumentare il comfort abitativo dell?edificio e, allo stesso tempo, avere un impatto ambientale, e in particolare un consumo energetico, relativamente basso. The purpose of the present invention ? to provide a cooling method by ventilation capable of considering a greater number of parameters to increase the living comfort of the building and, at the same time, have a relatively low environmental impact, and in particular energy consumption.

Lo scopo della presente invenzione ? raggiunto tramite un metodo di raffrescamento per ventilazione di un edificio avente aperture per l?accesso dell?aria dall?ambiente esterno, comprendente le fasi di: The purpose of the present invention ? achieved through a cooling method by ventilation of a building having openings for the access of air from the external environment, comprising the phases of:

- Acquisire: - To acquire:

o dati rappresentativi dell?irraggiamento solare dell?edificio; o almeno un dato rappresentativo di una temperatura interna dell?edificio e dell?ambiente esterno; e o data representative of the solar radiation of the building; or at least a data representative of an internal temperature of the building and of the external environment; And

- Controllare tramite una centralina elettronica sulla base di un algoritmo che riceve in ingresso i dati sull?irraggiamento e la temperatura interna ed esterna, almeno uno tra i seguenti dispositivi di raffrescamento per ventilazione: - Using an electronic control unit on the basis of an algorithm that receives input data on irradiation and internal and external temperature, control at least one of the following cooling devices for ventilation:

o Un attuatore configurato per aprire/chiudere una delle dette aperture tramite un elemento mobile in modo che quando l?apertura ? aperta una portata d?aria transiti fra l?ambiente eterno e l?interno dell?edificio; o An actuator configured to open/close one of said openings via a movable element so that when the opening? open, an air flow passes between the eternal environment and the inside of the building;

o Un ventilatore configurato per generare una portata d?aria fra l?ambiente esterno e l?interno dell?edificio; o A fan configured to generate an air flow between the external environment and the inside of the building;

in combinazione con un dispositivo ad aria raffrescata artificialmente tramite circuito, avendo preventivamente acquisito e inviato alla centralina elettronica un parametro operativo del detto dispositivo, in combination with a device with artificially cooled air through a circuit, having previously acquired and sent to the electronic control unit an operating parameter of said device,

In modo da ottenere un valore obiettivo, e.g. pre-impostato da un utente, di un parametro di output dell?algoritmo, l?algoritmo essendo tale da calcolare un valore di prova del parametro di output sulla base di almeno un azionamento pre-impostato del dispositivo di raffrescamento per ventilazione mentre il dispositivo ad aria raffrescata artificialmente tramite circuito ? spento; In order to obtain a target value, e.g. pre-set by a user, of an output parameter of the algorithm, the algorithm being such as to calculate a test value of the output parameter based on at least one pre-set actuation of the ventilation cooling device while the device at artificially cooled air through a circuit? worn out;

e ottenere il detto valore obiettivo o tramite la generazione di un comando di regolazione dell?almeno un dispositivo di raffrescamento per ventilazione mentre il dispositivo ad aria raffrescata artificialmente ? spento quando il valore di prova ? uguale o maggiore del valore obiettivo; oppure tramite la generazione di un comando di regolazione dell?almeno un dispositivo di raffrescamento per ventilazione e di accensione del dispositivo ad aria raffrescata artificialmente quando il valore di prova ? inferiore al valore obiettivo. and obtaining said target value either by generating an adjustment command for the at least one ventilation cooling device while the artificially cooled air device ? off when the test value ? equal to or greater than the target value; or by generating an adjustment command for the at least one cooling device for ventilation and switching on the artificially cooled air device when the test value ? lower than the target value.

In questo modo, un controllo combinato dell?aria all?interno dell?edificio ? possibile a costi relativamente contenuti tramite la combinazione di un sistema passivo e naturale, e.g. per lo scambio fra interno ed esterno dell?edificio di aria alla temperatura dell?ambiente esterno tramite la generazione spontanea di correnti d?aria circolanti nell?edificio, e attivo, e.g. tramite un ventilatore per generare una corrente d?aria non trattata oppure tramite un dispositivo ad aria raffrescata artificialmente tramite un circuito con un fluido termovettore e un compressore agente sul fluido termovettore disposto in scambio termico con l?aria raffrescata. Inoltre, la temperatura e gli attuatori e/o i ventilatori sono relativamente poco costosi. I dati di posizione solare sono molto facilmente disponibili e consentono successive stime che migliorano la precisione dell?algoritmo. E? ad esempio possibile derivare dati di irraggiamento ad esempio sulla base di una banca dati di dati metereologici della zona in cui si trova l?edificio, quindi senza grande impiego di infrastrutture di misura. In particolare, non ? strettamente necessario prevedere sensori applicati su strutture esterne dell?edificio per misurare direttamente o indirettamente l?irraggiamento. I dati metereologici sono acquistabili per successive elaborazioni a costi relativamente contenuti e, soprattutto, consentono di poter programmare la centralina elettronica di controllo senza l?allestimento di sensori sull?edificio, che oltre all?installazione richiedono manutenzione essendo esposti agli agenti atmosferici. In this way, a combined control of the air inside the building ? possible at relatively low cost through the combination of a passive and natural system, e.g. for the exchange between inside and outside of the building of air at the temperature of the external environment through the spontaneous generation of air currents circulating in the building, and active, e.g. by means of a fan to generate a flow of untreated air or by means of an artificially cooled air device through a circuit with a heat transfer fluid and a compressor acting on the heat transfer fluid disposed in heat exchange with the cooled air. Also, temperature and actuators and/or fans are relatively inexpensive. Solar position data is very readily available and allows for subsequent estimations which improve the accuracy of the algorithm. AND? for example, it is possible to derive irradiation data, for example on the basis of a database of meteorological data of the area in which the building is located, therefore without the great use of measuring infrastructures. In particular, isn't it? strictly necessary to provide sensors applied to external structures of the building to directly or indirectly measure the radiation. The meteorological data can be purchased for subsequent processing at relatively low costs and, above all, they allow you to program the electronic control unit without setting up sensors on the building, which require maintenance as well as installation due to their exposure to atmospheric agents.

Occorre notare che una temperatura interna a bulbo secco e una esterna raccolta tramite database meteorologici, e.g. tramite una centralina di rilievo dati meteorologici prossima all?edificio, implementano una forma di realizzazione particolarmente semplice ed economica. E? possibile utilizzare dato d?ingresso e di output dell?algoritmo altre tipologie di temperatura per aumentare la precisione, e.g. temperatura media radiante stimata tramite globotermometro, e successivamente elaborata per ottenere una temperatura operativa media dell?edificio, definita come la media sulle 24h delle varie temperature operative dell?edificio. Il dispositivo ad aria raffrescata artificialmente tramite circuito, e.g. un tradizionale condizionatore funzionante tramite il cambiamento di fasi di un fluido frigorifero, pu? ad esempio essere attivato per contrastare i picchi di carico e/o di irraggiamento solare dell?edificio. In condizioni fuori-picco tale dispositivo ? spento e operano i dispositivi ventilativi sia attivi, e.g. il ventilatore, che passivi e naturali, e.g. correnti d?aria generate dall?apertura di passaggi fra ambiente esterno e interno dell?edificio come succede ad esempio per effetto camino, e quindi ridurre i consumi. It should be noted that an indoor dry bulb temperature and an outdoor one collected from meteorological databases, e.g. by means of a meteorological data survey station close to the building, they implement a particularly simple and economical embodiment. AND? It is possible to use input and output data of the algorithm other types of temperature to increase accuracy, e.g. mean radiant temperature estimated using a globe thermometer, and subsequently processed to obtain an average operating temperature of the building, defined as the 24-hour average of the various operating temperatures of the building. The artificially cooled air device through a circuit, e.g. a traditional air conditioner operating through the change of phases of a refrigerant, pu? for example, be activated to counteract peak loads and/or solar radiation in the building. In off-peak conditions such a device ? switched off and the ventilation devices are active, e.g. the fan, which passive and natural, e.g. air currents generated by the opening of passages between the external and internal environment of the building as happens for example due to the chimney effect, and therefore reduce consumption.

Complessivamente, pertanto, ? possibile ottenere un controllo ai fini del raffrescamento della temperatura nelle stagioni calde con bassi consumi energetici e un miglioramento del comfort termico poich? il valore obiettivo viene raggiunto tramite portate d?aria scambiate con l?ambiente esterno tramite dispositivi relativamente poco costosi e semplici da installare. Overall, therefore, ? possible to obtain a control for the purpose of cooling the temperature in the hot seasons with low energy consumption and an improvement in thermal comfort since? the target value is achieved through air flows exchanged with the external environment through relatively inexpensive and simple to install devices.

Secondo una forma preferita di realizzazione della presente invenzione, la fase di controllare ? tale che l?algoritmo ? predittivo per calcolare il valore di prova come stima riferita al termine di un intervallo di tempo avente inizio al tempo di acquisizione di almeno uno dei dati d?ingresso, preferibilmente la temperatura interna, la centralina elettronica essendo programmata per eseguire una pluralit? di volte il detto algoritmo e, preferibilmente, generare i detti segnali durante il detto intervallo di tempo. According to a preferred embodiment of the present invention, the step of checking ? such that the? algorithm ? predictive to calculate the test value as an estimate referred to the end of a time interval starting at the acquisition time of at least one of the input data, preferably the internal temperature, the electronic control unit being programmed to perform a plurality? of times said algorithm and, preferably, generate said signals during said time interval.

Tramite l?impiego di un modello predittivo basato sui dati relativi ai sensori disposti sull?edificio e dati meteorologici eventualmente acquistabili, e.g. tramite API (Application Program Interface) ? possibile ottenere un controllo particolarmente efficiente e a basso impatto energetico del comfort ambientale dell?edificio secondo un approccio che, preferibilmente, si adatta a configurazione automaticamente adattata alle specifiche dello stesso. Inoltre, il controllo pu? essere considerato ad anello aperto poich? il valore calcolato, e.g. la temperatura interna prevista, non viene confrontato per calcolare un errore. Tramite l?esecuzione ripetitiva della previsione, viene ottenuto un effetto adattativo alle condizioni climatiche esterne all?edificio, e.g. dell?ambiente esposto agli agenti atmosferici circostante l?edificio. Sulla base delle forme di realizzazione, tale ambiente circonda entro pochi metri l?edificio nel caso i dati d?ingresso dell?algoritmo siano rilevati tramite corrispondenti sensori installati sull?edificio. Alternativamente, ad esempio quando uno o pi? dati d?ingresso sono raccolti tramite banche dati, e.g. banche dati meteorologiche, l?ambiente esterno si estende anche per qualche kilometro intorno all?edificio. Through the use of a predictive model based on data relating to the sensors placed on the building and meteorological data that may be purchasable, e.g. via API (Application Program Interface) ? It is possible to obtain a particularly efficient and low energy impact control of the environmental comfort of the building according to an approach which, preferably, adapts to a configuration automatically adapted to the specifications of the same. Furthermore, the control can be considered open-loop since? the calculated value, e.g. the expected core temperature, is not compared to calculate an error. Through the repetitive execution of the forecast, an adaptive effect to the climatic conditions outside the building is obtained, e.g. of the environment exposed to atmospheric agents surrounding the building. Based on the embodiments, this environment surrounds the building within a few meters if the input data of the algorithm is detected by means of corresponding sensors installed on the building. Alternatively, for example when one or more? input data is collected via databases, e.g. meteorological databases, the external environment also extends for a few kilometers around the building.

Secondo una forma preferita di realizzazione, il metodo comprende una fase di taratura o apprendimento dell?algoritmo comprendente le fasi di: According to a preferred embodiment, the method comprises a calibration or learning phase of the algorithm comprising the phases of:

- Applicare all?edificio uno o pi? carichi termici noti; - Apply to? Building one or more? known thermal loads;

- Applicare parametri operativi noti ai detti dispositivo e almeno uno fra attuatore e ventilatore; - applying known operating parameters to said devices and at least one of the actuator and the fan;

- acquisire la temperatura interna dell?edificio; - acquire the internal temperature of the building;

- Memorizzare dati rappresentativi della risposta dinamica e/o oraria dell?edificio all?applicazione dei carichi termici noti e dei parametri operativi noti; il detto algoritmo essendo configurato per calcolare il detto parametro di output sulla base dei detti dati memorizzati. - Store representative data of the dynamic and/or hourly response of the building to the application of known thermal loads and known operating parameters; said algorithm being configured to calculate said output parameter on the basis of said stored data.

In questo modo, ? possibile evitare rilievi costosi, ad esempio con riferimento sia alla strumentazione da impiegare che del tempo necessario per eseguire le misure e adattare anche ad edifici d?epoca o comunque sprovvisti di documentazione dettagliata, il detto modello matematico. E? inoltre possibile che la fase di taratura o apprendimento sia eseguita in presenza presso un edificio esistente oppure che sia predisposto un modello matematico dell?edificio e i carichi termici e i parametri operativi siano dati d?ingresso di una simulazione numerica basata sul modello matematico dell?edificio e la temperatura sia il risultato di tale simulazione ed eventualmente ritarare il modello dopo un sufficiente tempo di acquisizione e memorizzazione dati in fase operativa. In this way, ? possible to avoid costly surveys, for example with reference to both the instrumentation to be used and the time necessary to carry out the measurements and to adapt the said mathematical model also to period buildings or in any case without detailed documentation. AND? it is also possible that the calibration or learning phase is performed in the presence of an existing building or that a mathematical model of the building is prepared and the thermal loads and operating parameters are input data from a numerical simulation based on the mathematical model of the building and the temperature is the result of this simulation and possibly recalibrate the model after a sufficient time for acquiring and storing data in the operating phase.

Secondo una forma preferita di realizzazione, l?algoritmo ? configurato per ricevere in ingresso, anche temperatura di rugiada, temperatura media dell?aria, un parametro rappresentativo del cambio d?aria e.g. portata d?aria scambiata con l?esterno o tasso di cambio dell?aria ACH e umidit? relativa; e i dati di posizione del sole comprendono un angolo di azimut e un angolo di altezza. Ad esempio, i dati relativi alla posizione solare rispetto all?edificio sono presenti in librerie o tabelle ad esempio Pysolar, Python. According to a preferred embodiment, the algorithm ? configured to receive in input, also dew point temperature, average air temperature, a representative parameter of the air change e.g. flow rate of air exchanged with the outside or air exchange rate ACH and humidity? relative; and the sun position data includes an azimuth angle and an elevation angle. For example, data relating to the solar position with respect to the building is present in libraries or tables such as Pysolar, Python.

Tramite questi soli parametri ? possibile generare un modello particolarmente preciso per il controllo dell?atmosfera interna dell?edificio che tenga conto anche di parametri di comfort e.g. come definito dalla norma EN 16798-1 del 2019 o ISO 7730. Inoltre, i sensori per la misura sono particolarmente economici e/o gli algoritmi di stima sono precisi. Altri vantaggi della presente invenzione sono discussi nella descrizione e citati nelle rivendicazioni dipendenti. Through these parameters alone ? possible to generate a particularly precise model for the control of the internal atmosphere of the building that also takes into account comfort parameters e.g. as defined by the standard EN 16798-1 of 2019 or ISO 7730. Furthermore, the sensors for the measurement are particularly cheap and/or the estimation algorithms are precise. Other advantages of the present invention are discussed in the description and referred to in the dependent claims.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

L?invenzione ? descritta nel seguito sulla base di esempi non limitativi illustrati a titolo esemplificativo nelle seguenti figure, che si riferiscono rispettivamente a: The invention? described below on the basis of non-limiting examples illustrated by way of example in the following figures, which refer respectively to:

- Fig. 1 una vista schematica di un sistema di controllo del raffrescamento secondo presente invenzione; - Fig. 1 a schematic view of a cooling control system according to the present invention;

- Fig. 2 una vista schematica di diagramma di flusso relativo al funzionamento del sistema, quale ad esempio il sistema di figura 1; e - Fig. 3 una matrice di correlazione identificativa di parametri operativi del sistema e relativo impatto riferita ad un edificio esemplificativo. DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE - Fig. 2 a schematic view of a flow diagram relating to the operation of the system, such as for example the system of figure 1; and - Fig. 3 a correlation matrix identifying the operating parameters of the system and related impact referred to an exemplary building. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

In figura 1 ? illustrato con 1 nel suo insieme un sistema per il controllo dell?atmosfera interna di un edificio tramite ventilazione comprendente generalmente almeno un ventilatore 2 per generare una portata d?aria non trattata verso o da l?edificio, un attuatore 3 per aprire una finestra o altro passaggio d?aria fra l?esterno e l?interno dell?edificio ai fini di creare una portata d?aria e.g. per effetto camino con un impatto sensibile per un individuo all?interno dell?edificio, un sensore 4 di un parametro fisico dell?aria interna all?edificio, ad esempio la temperatura e vantaggiosamente anche l?umidit? e una centralina elettronica di controllo 5 collegata in scambio dati col ventilatore 2, l?attuatore 3 e il sensore 4. La centralina di controllo 5 riceve inoltre dati rappresentativi dell?irraggiamento dell?edificio. Tali dati possono essere ricevuti nella forma di banca dati proveniente da una sorgente di dati meteorologici, ad esempio un sito web S, e memorizzate in una memoria della centralina di controllo 5. Alternativamente, ? possibile disporre un sensore sull?edificio e collegarlo in scambio dati con la centralina elettronica 5. Esempi di sensore sono un piranometro in vicinanza delle superfici trasparenti principali dell?edificio; oppure un solarimetro. E? inoltre possibile, tramite un modello matematico, stimare l?irraggiamento tramite la posizione del sole, e.g. azimut e angolo di altezza del sole, che pu? essere calcolata sulla base della posizione geografica dell?edificio e dell?orario e di indicazioni sulle condizioni meteorologiche, e.g. temperatura esterna, cielo coperto etc. Ad esempio, la stima dell?irraggiamento comprende anche, tramite formule geometriche, l?effetto degli ostacoli sulle varie finestre per le varie ore dell?anno in modo da riportare alla posizione dell?edificio i valori di irraggiamento diretto e diffuso assunti dalla stazione meteo pi? vicina. In figure 1 ? illustrated with reference numeral 1 as a whole a system for controlling the internal atmosphere of a building by means of ventilation generally comprising at least a fan 2 for generating a flow of untreated air towards or from the building, an actuator 3 for opening a window or another passage of air between the outside and inside of the building in order to create an air flow e.g. due to the chimney effect with a significant impact for an individual inside the building, a sensor 4 of a physical parameter of the air inside the building, for example the temperature and advantageously also the humidity? and an electronic control unit 5 connected in data exchange with the fan 2, the actuator 3 and the sensor 4. The control unit 5 furthermore receives data representative of the radiation of the building. Such data can be received in the form of a database coming from a meteorological data source, for example a website S, and stored in a memory of the control unit 5. Alternatively, ? It is possible to place a sensor on the building and connect it to exchange data with the electronic control unit 5. Examples of sensors are a pyranometer near the main transparent surfaces of the building; or a solar meter. AND? it is also possible, through a mathematical model, to estimate the irradiation through the position of the sun, e.g. azimuth and altitude angle of the sun, which can? be calculated on the basis of the geographical location of the building and the time and weather indications, e.g. outside temperature, overcast sky etc. For example, the radiation estimate also includes, using geometric formulas, the effect of obstacles on the various windows for the various hours of the year in order to bring the direct and diffuse radiation values assumed by the weather station back to the position of the building more nearby.

Il sistema IoT ? preferibilmente progettato per essere scalabile, facilmente integrabile con nuove componenti. Ad esempio, in un caso d?uso complesso possono essere collegati in scambio dati anche uno o pi? dei seguenti sensori/dispositivi: un elemento radiante 6 di riscaldamento, ad esempio elettrico, con un relativo sensore di energia assorbita, ad esempio un sensore di corrente C, un dispositivo di aria raffrescata artificialmente tramite un circuito 7, ad esempio un impianto di condizionamento d?aria comprendente un circuito di fluido termovettore che cambia stato nel circuito e un compressore agente sul fluido per il funzionamento a ciclo chiuso del dispositivo, un sensore per misurare il consumo energetico del dispositivo 7, ad esempio un sensore di corrente se il compressore ? elettrico, un sensore di pressione differenziale P per misurare la differenza di pressione fra l?esterno e l?interno dell?apertura controllata tramite l?attuatore 3 in modo da stimare la portata d?aria transitante quando l?apertura ? aperta. Ad esempio, ci? pu? essere eseguito tramite la formula: The IoT system? preferably designed to be scalable, easily integrated with new components. For example, in a complex use case, one or more devices can also be connected in data exchange. of the following sensors/devices: a radiant heating element 6, for example electric, with a relative sensor of absorbed energy, for example a current sensor C, a device for artificially cooled air through a circuit 7, for example an air conditioning system of air comprising a heat transfer fluid circuit which changes state in the circuit and a compressor acting on the fluid for closed-cycle operation of the device, a sensor for measuring the energy consumption of the device 7, for example a current sensor if the compressor ? electric, a differential pressure sensor P to measure the pressure difference between the outside and inside of the opening controlled by the actuator 3 so as to estimate the flow of air passing through when the opening is? open. For example, there? can? be done using the formula:

Dove v ? la velocit? dell?aria all?altezza della finestra con coefficiente di pressione pi? alto; i due Cp sono i coefficienti di pressione delle due aperture; Cd sono i coefficienti di scarico dovuti alle aperture e le A sono le aree nette delle varie aperture attraversate dal flusso in sequenza. where v ? the speed? of the air at the height of the window with the pressure coefficient pi? high; the two Cp are the pressure coefficients of the two openings; Cd are the discharge coefficients due to the openings and A are the net areas of the various openings through which the flow passes in sequence.

Con riferimento ad aperture in cui la portata d?aria ? scambiata per effetto camino, ? possibile utilizzare ad esempio la formula: With reference to openings in which the air flow rate is mistaken for chimney effect, ? For example, you can use the formula:

Dove g ? l?accelerazione di gravit?, H il differenziale di altezza tra due aperture, le T al numeratore sono temperature interne ed esterne in valore assoluto e quella al denominatore ? la temperatura desiderata; Cd ? il coefficiente di scarico medio dovuto alle aperture e A ? la media delle aree nette delle due aperture attraversate dal flusso in sequenza. Where g ? the acceleration of gravity?, H the height differential between two openings, the T in the numerator are internal and external temperatures in absolute value and that in the denominator ? the desired temperature; cd ? the average discharge coefficient due to the openings and A ? the average of the net areas of the two openings through which the flow passes in sequence.

La centralina di controllo 5 ? programmata per raccogliere i dati d?ingresso tramite sensori 4, ?C?, ?P? e la banca dati S, stimare tramite rispettivi modelli matematici ulteriori parametri come l?irraggiamento, qualora non sia stato misurato tramite sensore installato sull?edificio, sulla base dei dati d?ingresso, e bilanciare un raffrescamento ventilativo con uno meccanico tradizionale tramite l?attivazione di almeno uno tra ventilatore 2, l?attuatore 3, e il dispositivo di aria raffrescata artificialmente tramite circuito 7, e.g. un condizionatore d?aria, allo scopo anche di ridurre il consumo energetico. The control unit 5 ? programmed to collect input data via sensors 4, ?C?, ?P? and the database S, using respective mathematical models to estimate additional parameters such as irradiation, if it has not been measured using a sensor installed on the building, based on the input data, and balance a ventilation cooling with a traditional mechanical one using the activation of at least one of the fan 2, the actuator 3, and the artificially cooled air device via circuit 7, e.g. an air conditioner, also in order to reduce energy consumption.

Uno o entrambi degli obiettivi sopra citati, e.g. valore obiettivo di temperatura e qualit? dell?aria obiettivo, sono raggiunti tramite il controllo o bilanciamento delle portate d?aria scambiate fra l?interno e l?esterno dell?edificio attraverso finestre o altri passaggi d?aria dell?edificio e la relativa regolazione del/dei ventilatori 2 e/o del/degli attuatori 3. One or both of the above objectives, e.g. target value of temperature and quality? of the target air, are achieved through the control or balancing of the air flows exchanged between the inside and outside of the building through windows or other air passages of the building and the relative regulation of the fan(s) 2 and/ or of the actuator(s) 3.

Secondo un esempio realizzativo, una formula matematica per calcolare il bilanciamento dell?aria grazie alle portate calcolabili tramite le equazioni 1 e 2 qui sopra e ai carichi termici solari d?ingresso e.g. ottenibili sulla base della posizione del sole ?: According to an embodiment, a mathematical formula for calculating the air balance thanks to the flow rates calculable using equations 1 and 2 above and to the solar thermal input loads e.g. obtainable based on the position of the sun?:

differenziale Trichiesto = Carichi termici solari / (portata d?aria * densit? aria * capacit? termica aria) EQ. 3 differential Requested = Solar thermal loads / (air flow rate * air density * air thermal capacity) EQ. 3

Tramite la combinazione delle equazioni 1-3, ? possibile calcolare una temperatura limite o di prova ottenuta sulla base di un?impostazione predefinita dei dispositivi di raffrescamento ventilativo 2, 3 e.g. massimizzando lo scambio d?aria con l?esterno. Nel caso in cui la temperatura sia uguale o inferiore a un valore obiettivo di temperatura interna impostato da un utente, la centralina di controllo 5 mantiene spento il condizionatore 5 e aziona i dispositivi di raffrescamento ventilativo 2, 3 in una configurazione pre-definita e.g. la medesima considerata per calcolare il valore di prova. Al contrario, se il valore di prova della temperatura interna ? inferiore a quello impostato dall?utente, la centralina di controllo 5 aziona il condizionatore 7 in una configurazione preimpostata e.g. al massimo e, contemporaneamente, il/i dispositivi ventilativi 2, 3 sono impostati per la massima portata d?aria scambiata. Tramite successive misure della temperatura interna, il condizionatore 7 viene spento e.g. quando viene rilevato il valore obiettivo della temperatura interna. By combining equations 1-3, ? possible to calculate a limit or test temperature obtained on the basis of a predefined setting of the ventilation cooling devices 2, 3 e.g. maximizing the exchange of air with the outside. In case the temperature is equal to or lower than an indoor temperature target value set by a user, the control box 5 keeps the air conditioner 5 off and operates the ventilation cooling devices 2, 3 in a pre-defined configuration e.g. the same considered to calculate the test value. Conversely, if the test value of the internal temperature ? lower than that set by the user, the control unit 5 operates the air conditioner 7 in a pre-set configuration e.g. at maximum and, at the same time, the ventilation device/s 2, 3 are set for the maximum exchanged air flow rate. By successive measurements of the internal temperature, the air conditioner 7 is switched off, e.g. when the indoor temperature target value is detected.

Allo scopo di aumentare la precisione del calcolo, ? inoltre possibile considerare i carichi termici interni come il calore emesso da macchine o dispositivi presenti nell?edificio sia tramite stime d?utilizzo che tramite misuratori localizzati di assorbimento di corrente e.g. i sensori S, numero medio di persone presenti nell?edificio, oltre a quelli esterni di irraggiamento. In tale caso, un esempio di numerico di alcuni parametri delle equazioni sopra indicate ?: In order to increase the precision of the calculation, ? It is also possible to consider the internal thermal loads such as the heat emitted by machines or devices present in the building both through usage estimates and through localized current absorption meters e.g. the S sensors, the average number of people present in the building, in addition to the external radiation sensors. If so, a numerical example of some parameters of the above equations?:

es. 20W/m<2 >(carichi interni) e 30W/m<2 >(carichi solari) considerando un ufficio con otto ore di occupazione ? eg. 20W/m<2 >(internal loads) and 30W/m<2 >(solar loads) considering an office with eight hours of occupation ?

densit? aria = [1.2kg/m3]]; e density air = [1.2kg/m3]]; And

capacit? termica aria = [0.28W/kg] capacity? thermal air = [0.28W/kg]

Occorre notare che i calcoli che precedono sono eseguiti sulla base della misura o della stima di un carico termico dell?edificio. Nel primo caso i sensori sono temperatura a bulbo secco, umidit?, irraggiamento (o coordinate solari), (differenziali di pressione), nel secondo la stima viene eseguita tramite modelli matematici capaci di simulare dinamicamente il comportamento termico dell?edificio. Ad esempio, i dati climatici sono raccolti e viene generato un modello dell?edificio nelle proprie strutture, impianti e dispositivi d?impatto sulla temperatura interna tramite un programma, e.g. EnergyPlus?, che ? inoltre configurato per ricevere nelle unit? di misura comuni dati climatici e.g. di temperatura, umidit?, radiazione sugli assi, angolo zenith, in modo che tali dati siano gli ingressi dei modelli di simulazione. Nella predisposizione iniziale (primo/i training della rete e input iniziali) ? possibile stimare valori di riferimento analogamente a quanto si farebbe per fare una diagnosi energetica o una certificazione energetica. Nel caso in cui ci fossero misurazioni dei valori della trasmittanza e.g. U-value ? possibile stimare quelli effettivi, altrimenti si procede come per certificazione rifacendosi a materiali standard o addirittura a pacchetti parete standard per tipologia e anno di costruzione (es. database TABULA per diversi paesi EU, o quelli direttamente inclusi nei software di analisi energetica). Riguardo l'efficienza degli impianti dell?edificio si possono impiegare modelli o formule semplificate assumendo i dati di riferimento del produttore da schede tecniche (es. libretti caldaia etc.). Occorre notare che, almeno in parte, gli errori verrebbero comunque compensati dal modello predittivo, in particolare se ri-configurato sulla base di dati storici come accennato brevemente nel seguito. It should be noted that the above calculations are performed on the basis of the measurement or estimation of a building?s thermal load. In the first case the sensors are dry bulb temperature, humidity, irradiation (or solar coordinates), (pressure differentials), in the second the estimation is performed through mathematical models capable of dynamically simulating the thermal behavior of the building. For example, climate data is collected and a model of the building's own structures, installations and devices impacting the internal temperature is generated via a program, e.g. EnergyPlus?, what? also configured to receive in the unit? measurement common climate data e.g. of temperature, humidity, radiation on the axes, zenith angle, so that these data are the inputs of the simulation models. In the initial setup (first network training(s) and initial inputs) ? possible to estimate reference values similarly to what would be done to make an energy diagnosis or an energy certification. In case there are measurements of transmittance values e.g. U-value ? possible to estimate the actual ones, otherwise we proceed as for certification referring to standard materials or even standard wall packages by type and year of construction (e.g. TABULA database for various EU countries, or those directly included in the energy analysis software). With regard to the efficiency of the building's systems, simplified models or formulas can be used, assuming the manufacturer's reference data from technical sheets (e.g. boiler booklets, etc.). It should be noted that, at least in part, the errors would still be compensated by the predictive model, in particular if re-configured on the basis of historical data as briefly mentioned below.

E? inoltre stimato come input un valore di occupazione, i.e. numero medio di persone in ciascun ambiente nel tempo e.g. un modello statico o dinamico di occupazione, anche tenendo conto di quanto suggerito tramite apposite funzioni in EnergyPlus? sulla base e.g. della tipologia di edificio. Tramite un ulteriore programma di simulazione, e.g. Python, si eseguono pi? simulazioni con i medesimi dati di ingresso sopra indicati per ottenere valori di temperatura al variare della portata d?aria scambiata con l?esterno, e.g. ACH 10%, 20% etc. In particolare, tramite Python, le simulazioni ottenute presentano il valore della temperatura all?interno dell?edificio a un intervallo di tempo futuro rispetto a quello dei dati climatici d?ingresso, e.g. 1 ora. In questo modo, ? possibile raccogliere dati relativi al comportamento dell?edificio variando la portata d?aria scambiata con l?esterno e, cambiando i dati climatici, anche al variare delle condizioni esterne. AND? also estimated as an input a value of occupancy, i.e. average number of people in each environment over time e.g. a static or dynamic model of occupancy, also taking into account what is suggested through specific functions in EnergyPlus? based on e.g. of the type of building. Via an additional simulation program, e.g. Python, do you run pi? simulations with the same input data indicated above to obtain temperature values as the air flow rate exchanged with the outside varies, e.g. ACH 10%, 20% etc. In particular, using Python, the simulations obtained present the temperature value inside the building at a future time interval with respect to that of the input climatic data, e.g. 1 hour. In this way, ? It is possible to collect data relating to the behavior of the building by varying the flow of air exchanged with the outside and, by changing the climatic data, also when the external conditions vary.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la centralina di controllo 5 ? programmata per implementare un algoritmo predittivo di controllo con apprendimento, ad esempio basato su reti neurali, deep learning, filtro di Kalman e simili, e in cui la fase di apprendimento sia tale da generare tramite il detto modello matematico una previsione a breve termine, e.g. 1 ora, di uno o pi? parametri operativi del sistema 1. Secondo una forma di realizzazione, la centralina ? programmata per apprendere implicitamente gli effetti della ventilazione naturale sull?edificio specifico localizzato e migliorare le potenzialit? di sfruttamento delle forzanti naturali quando presenti. According to a preferred embodiment, the control unit 5 is programmed to implement a predictive control algorithm with learning, for example based on neural networks, deep learning, Kalman filter and the like, and in which the learning phase is such as to generate a short-term forecast through said mathematical model, e.g. 1 hour, of one or more? operating parameters of the system 1. According to one embodiment, the control unit ? programmed to implicitly learn the effects of natural ventilation on the specific building located and improve the potential? of exploitation of natural forces when present.

Ad esempio, i dati ottenuti tramite la simulazione numerica sopra descritta sono processati, e.g. selezionati in merito al maggior / minor impatto sulla temperatura e ordinati temporalmente per eseguire una fase di apprendimento di un algoritmo predittivo. In particolare, l?apprendimento dell?algoritmo predittivo ? eseguito per un numero di epoche tale da rendere trascurabile, i.e. al di sotto di una soglia predefinita, un parametro di errore rispetto a dati di test per i quali sono noti e.g. dalla letteratura oppure da campagne di misura sul campo, sia i dati di ingresso che i corrispondenti valori di temperatura. Ad esempio, il parametro di errore ? l?errore quadratico medio ed ? stato verificato che dopo 30000 epoche, intese come cicli di addestramento con dati d?ingresso e dati d'uscita assegnati e corrispondenti allo scopo di calcolare i parametri dei nodi nascosti, i valori di scarto quadratico medio fra un?epoca e quella precedente sono inferiori a 0.05. For example, the data obtained via the numerical simulation described above is processed, e.g. selected in terms of the greatest / least impact on the temperature and sorted by time to carry out a learning phase of a predictive algorithm. In particular, the learning of the predictive algorithm ? performed for such a number of epochs as to make it negligible, i.e. below a predefined threshold, an error parameter with respect to test data for which e.g. from the literature or from field measurement campaigns, both the input data and the corresponding temperature values. For example, the error parameter ? the mean squared error and ? it has been verified that after 30,000 epochs, intended as training cycles with input data and output data assigned and corresponding for the purpose of calculating the parameters of the hidden nodes, the mean squared deviation values between one epoch and the previous one are lower at 0.05.

Secondo la forma di realizzazione illustrata in figura 2, sono misurati o stimati dati storici (time series) relativi al comportamento dell?edificio nel tempo e sulla base di differenti valori degli input. Ad esempio, l?edificio viene monitorato in modo da stabilire come varia un parametro obiettivo impostabile dall?utente, come ad esempio la temperatura interna attesa e/o altri parametri di comfort termoigrometrico come la temperatura operativa interna (i.e. sulla base della temperatura di bulbo secco e della temperatura media radiante), sulla base di parametri d?ingresso comprendenti dati sull?irraggiamento solare e.g. angolo d?altezza e azimut solari, e la temperatura interna attuale. Opzionalmente ma preferibilmente, altri parametri d?ingresso che migliorano la precisione del raggiungimento del/degli obiettivi sono: temperatura esterna, di rugiada, umidit? relativa, portata d?aria scambiata misurata e.g. in ACH in un m<3>/s. According to the embodiment illustrated in Figure 2, historical data (time series) relating to the behavior of the building over time and on the basis of different input values are measured or estimated. For example, the building is monitored in order to establish how a target parameter that can be set by the user varies, such as the expected internal temperature and/or other thermo-hygrometric comfort parameters such as the internal operating temperature (i.e. based on the bulb temperature dry and average radiant temperature), on the basis of input parameters including data on solar radiation e.g. altitude angle and solar azimuth, and the current internal temperature. Optionally but preferably, other input parameters that improve the precision of the achievement of the objectives are: external temperature, dew, humidity? relative, measured exchanged air flow e.g. in ACH in a m<3>/s.

Alternativamente, tramite modelli matematici di simulazione energetica dinamica di edifici basati su elementi finiti e/o fluidodinamica computerizzata (CFD) sono eseguite pi? simulazioni in cui i parametri d?ingresso sopra citati hanno valori numerici differenti fra le varie simulazioni e sono raccolti i relativi risultati in relazione ai parametri osservati. Alternatively, through mathematical models of dynamic energy simulation of buildings based on finite elements and / or computerized fluid dynamics (CFD) are performed more? simulations in which the input parameters mentioned above have different numerical values between the various simulations and the relative results are collected in relation to the observed parameters.

In questo modo ? generato tramite simulazione numerica un insieme di dati che mettono in relazione una pluralit? di set di dati d?ingresso con un relativo set di risultati e ci? costituisce una base dati per l?addestramento del modello matematico di controllo. In particolare, tramite tali dati, viene stabilita una relazione fra varie quantit? di aria scambiata con l?esterno e una previsione della temperatura interna, i.e. temperatura interna obiettivo, entro un intervallo di tempo predefinito, e.g. 1 ora. In this way ? generated through numerical simulation a set of data that relate a plurality? of set of data of entry with a relative set of results and the ci? constitutes a database for training the mathematical control model. In particular, through these data, a relationship is established between various quantities of air exchanged with the outside and a forecast of the internal temperature, i.e. target core temperature, within a predefined time frame, e.g. 1 hour.

Inoltre, preferibilmente, l?algoritmo predittivo ? addestrato per tenere conto della dinamica dei fenomeni energetici, ricevendo come ingressi dell?addestramento set di dati relativi a tempi successivi in modo da calcolare una previsione. Also, preferably, the predictive algorithm ? trained to take into account the dynamics of energy phenomena, receiving as training inputs sets of data relating to successive times in order to calculate a forecast.

Ad esempio, l?algoritmo predittivo comprende una rete neurale ?feed-forward? avente un livello di ingresso, un livello nascosto, un livello d?uscita, 21 nodi nel livello d?ingresso, 43 nel livello nascosto e 1 nodo nel livello d?uscita, cio? la temperatura interna dell?edificio tra un?ora per 10 valori di ricambio d?aria ACH o altro parametro indicativo della portata d?aria scambiata con l?esterno e una funzione di attivazione sigmoide per i livelli di ingresso e nascosto e una funzione di attivazione di identit? per il livello di uscita allo scopo di evitare di perdere i valori negativi dei parametri obiettivo. Ad esempio, una temperatura interna sotto zero, in output deve poter essere prevista. Se si usano funzioni di attivazione con Dominio [0,+inf) si perdono output negativi. For example, the predictive algorithm includes a ?feed-forward? having an entry level, a hidden level, an exit level, 21 nodes in the entry level, 43 in the hidden level and 1 node in the exit level, cio? the internal temperature of the building between one hour for 10 air exchange values ACH or other indicative parameter of the air flow exchanged with the outside and a sigmoid activation function for the input and hidden levels and a identity activation for the output level in order to avoid losing negative values of the target parameters. For example, a sub-zero internal temperature in the output must be predictable. If you use activation functions with Domain [0,+inf) you lose negative output.

I 21 nodi sono stati identificati come set di 7 parametri ripetuti in tre istanti di tempo precedenti al tempo 0 a partire da cui ? calcolata la previsione, ad esempio a 1 ora uno dall?altro, e.g. per multipli interi dell?intervallo di tempo della previsione, nel caso specifico 1 ora. Si pu? esprimere tale relazione come segue: The 21 nodes have been identified as a set of 7 parameters repeated in three instants of time prior to time 0 starting from which ? calculated the forecast, for example 1 hour from each other, e.g. for integer multiples of the forecast time interval, in this specific case 1 hour. Can you? express this relationship as follows:

I 7 parametri individuati sono preferibilmente selezionati sulla base della matrice di correlazione di figura 3 ottenuta tramite le simulazioni numeriche di edifici modellizzati e successivamente simulati, e.g. tramite EnergyPlus? diffuso tramite lo U.S. Department of Energy?s Building Technologies Office, in modo analogo a quanto descritto per raccogliere i dati di addestramento dell?algoritmo predittivo. Occorre notare che i risultati di figura 3 possono essere ragionevolmente estesi a qualsiasi tipo di edificio. Infatti, durante la fase di apprendimento, le caratteristiche specifiche sia strutturali che ambientali di ciascun edificio sono incluse nell?algoritmo predittivo. The 7 identified parameters are preferably selected on the basis of the correlation matrix of figure 3 obtained through the numerical simulations of modeled and subsequently simulated buildings, e.g. via EnergyPlus? released through the U.S. Department of Energy's Building Technologies Office, similarly as described for collecting predictive algorithm training data. It should be noted that the results of Figure 3 can reasonably be extended to any type of building. In fact, during the learning phase, the specific structural and environmental characteristics of each building are included in the predictive algorithm.

Sulla base di tale matrice sono individuati 7 parametri per descrivere compiutamente la dinamica energetica dell?edificio comprendendo anche i parametri relativi alla qualit? dell?aria, i.e.: temperatura di bulbo secco, temperatura di rugiada, angolo di azimut del sole, angolo di altezza del sole dall?orizzonte, temperatura media dell?aria, tasso di cambio dell?aria ACH e umidit? relativa dell?aria. Tali parametri sono poi suddivisi ad esempio tramite criteri di costo fra quelli misurabili direttamente, e.g. tramite un sensore dedicato e quelli stimabili tramite modelli matematici, acquisizione di dati da provider etc. On the basis of this matrix, 7 parameters are identified to fully describe the energy dynamics of the building, also including the parameters relating to the quality temperature, i.e.: dry bulb temperature, dew point temperature, azimuth angle of the sun, height angle of the sun above the horizon, mean air temperature, air exchange rate ACH and humidity? relative to air. These parameters are then subdivided, for example through cost criteria, among those that can be measured directly, e.g. through a dedicated sensor and those that can be estimated through mathematical models, data acquisition from providers, etc.

Dopo l?addestramento della rete neurale a fini predittivi, quando il sistema 1 funziona ai fini di controllo, un utente stabilisce una temperatura interna obiettivo dell?edificio. L?algoritmo predittivo viene successivamente applicato dalla centralina 5 indicando, fra i parametri d?ingresso, in alcuni casi e.g. temperatura interna di bulbo secco, valori misurati in tempo reale, in altri valori stimati di previsione o acquisiti tramite dati meteorologici forniti, come ad esempio nel caso dell?umidit? relativa, temperatura di rugiada, temperatura media oraria a bulbo secco, e dei parametri solari che possono essere calcolati da tabelle sulla base dell?orario (azimut e angolo d?altezza del sole). Con riferimento alla portata d?aria scambiata, e.g. il tasso di cambio dell?aria ACH, viene invece assegnato un gruppo di valori progressivamente crescenti in modo da ottenere altrettante previsioni a breve termine di temperatura interna. Ad esempio, sono implementate le seguenti formule: After training the neural network for predictive purposes, when System 1 is operating for control purposes, a user establishes a target internal building temperature. The predictive algorithm is subsequently applied by the control unit 5 indicating, among the input parameters, in some cases, e.g. internal temperature of dry bulb, values measured in real time, in other estimated forecast values or acquired through meteorological data provided, such as for example in the case of? humidity? relative, dew point temperature, average hourly dry bulb temperature, and solar parameters which can be calculated from tables on the basis of the time (azimuth and angle of altitude of the sun). With reference to the flow of air exchanged, e.g. the air exchange rate ACH, is instead assigned a group of progressively increasing values in order to obtain as many short-term forecasts of internal temperature. For example, the following formulas are implemented:

Ciascuno dei detti valori crescenti corrisponde a una specifica impostazione del ventilatore 2 e attuatore 3 per realizzare tale portata di scambio d?aria. Occorre notare che la corrispondenza fra impostazione dei dispositivi ventilativi 2, 3 e la portata di aria scambiata con l?esterno viene stabilita i.e. ?appresa? durante la fase di apprendimento dell?algoritmo predittivo. La centralina di controllo 5 ? inoltre programmata per selezionare automaticamente il valore di ACH, che impatta come descritto nei paragrafi precedenti sull?azionamento del ventilatore 2, attuatore 3, etc. la cui previsione di temperatura pi? si avvicina al valore obiettivo selezionato dall?utente. Qualora tuttavia il valore massimo di portata scambiata nel tempo di previsione non riesca a soddisfare la temperatura desiderata e assegnata dall?utente, la centralina di controllo comanda l?accensione del condizionatore 7. Ad esempio, il condizionatore 7 viene acceso e impostato al valore obiettivo della temperatura: sulla base delle predizioni successive potr? successivamente essere spento e.g. a seguito di un brusco calo della temperatura esterna e.g. per l?avvicinarsi di un temporale estivo, la previsione di temperatura interna raggiunge il valore obiettivo. Each of said increasing values corresponds to a specific setting of the fan 2 and actuator 3 to achieve this air exchange rate. It should be noted that the correspondence between the setting of the ventilation devices 2, 3 and the flow rate of air exchanged with the outside is established i.e. ?learned? during the learning phase of the predictive algorithm. The control unit 5 ? it is also programmed to automatically select the ACH value, which impacts, as described in the previous paragraphs, on the operation of fan 2, actuator 3, etc. whose temperature forecast pi? approaches the user-selected target value. However, if the maximum flow rate value exchanged in the forecast time fails to satisfy the desired temperature assigned by the user, the control unit commands the switching on of the air conditioner 7. For example, the air conditioner 7 is switched on and set to the target value of the temperature: on the basis of the successive predictions it will be able? subsequently be switched off e.g. following a sudden drop in outside temperature e.g. for the approach of a summer storm, the forecast of the internal temperature reaches the target value.

Ad esempio, una volta assegnata dall?utente la temperatura attesa, l?algoritmo predittivo ? lanciato con una frequenza maggiore rispetto a quella unitaria nell?intervallo di tempo della previsione: ad esempio quando l?intervallo di previsione ? di 1 ora, l?algoritmo viene eseguito 1 volta al minuto oppure ogni 10 minuti con dati di ingresso aggiornati in tempo reale. In questo modo, dal momento che il valore atteso di temperatura rimane auspicabilmente costante per un tempo paragonabile se non maggiore dell?intervallo di tempo della previsione, si ottiene sulla regolazione del ventilatore 2, dell?attuatore 3 ed eventualmente del condizionatore 7, un effetto analogo a quello di un controllo retroazionato poich?, in particolare se la temperatura attesa rimane invariata per almeno la durata dell?intervallo di previsione, il relativo valore converge. Inoltre, l?algoritmo predittivo reagisce in funzione della differenza fra temperatura attesa e temperatura misurata, pertanto all?avvicinarsi della temperatura misurata a quella attesa, l?impatto della regolazione diventa man mano pi? dolce. For example, once the expected temperature has been assigned by the user, the predictive algorithm is launched with a greater frequency than the unitary frequency in the forecast time interval: for example, when the forecast interval ? of 1 hour, the algorithm is performed once a minute or every 10 minutes with input data updated in real time. In this way, since the expected temperature value hopefully remains constant for a time comparable to if not longer than the forecast time interval, an effect is obtained on the regulation of the fan 2, the actuator 3 and possibly the air conditioner analogous to that of a feedback control since, in particular if the expected temperature remains unchanged for at least the duration of the forecast interval, the relative value converges. Furthermore, the predictive algorithm reacts according to the difference between the expected temperature and the measured temperature, therefore as the measured temperature approaches the expected one, the impact of the regulation gradually becomes more effective. Sweet.

I dati misurati durante il funzionamento del metodo nell?edificio, e.g. evoluzione nel tempo della temperatura interna sulla base delle condizioni climatiche, possono essere utilizzati per tarare ciclicamente il modello predittivo i.e. i dati d?ingresso e la corrispondente temperatura interna dopo 1h sono forniti in modo da aggiornare sulla base della storia i parametri interni dell?algoritmo predittivo e.g. nel caso della rete neurale i coefficienti o pesi dei nodi nascosti. In particolare, grazie ai dati storici memorizzati durante l?uso e utilizzati per aggiornare l?algoritmo predittivo tramite una fase successiva di apprendimento che, precedentemente, e.g. 1 anno prima, era stata eseguita sulla base di dati simulati, si riduce il margine di errore introdotto dai modelli di simulazione adattando l?algoritmo alle effettive prestazioni e caratteristiche dell?edificio. The data measured during operation of the method in the building, e.g. evolution over time of the internal temperature based on climatic conditions, can be used to cyclically calibrate the predictive model i.e. the input data and the corresponding internal temperature after 1h are provided in order to update the internal parameters of the predictive algorithm based on the history, e.g. in the case of the neural network the coefficients or weights of the hidden nodes. In particular, thanks to the historical data stored during use and used to update the predictive algorithm through a subsequent learning phase which, previously, e.g. 1 year earlier, had been performed on the basis of simulated data, the margin of error introduced by the simulation models is reduced by adapting the algorithm to the actual performance and characteristics of the building.

Risulta infine chiaro come al sistema qui descritto e illustrato ? possibile applicare modifiche o varianti senza per questo uscire dall?ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni allegate. Finally, it is clear how the system described and illustrated here? It is possible to apply modifications or variations without thereby leaving the scope of protection as defined by the attached claims.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di raffrescamento per ventilazione di un edificio avente aperture per l?accesso dell?aria dall?ambiente esterno, comprendente le fasi di:1. Cooling method by ventilation of a building having openings for the access of air from the external environment, including the phases of: - Acquisire:- To acquire: o dati sull?irraggiamento solare dell?edificio;o data on the solar radiation of the building; o dati rappresentativi di una temperatura interna ed esterna dell?edificio, la temperatura esterna essendo relativa all?ambiente soggetto agli agenti atmosferici in un?area circostante l?edificio; o un valore obiettivo di un parametro operativo dell?edificio (Temperatura Interna)o data representative of an internal and external temperature of the building, the external temperature being related to the environment subject to atmospheric agents in an area surrounding the building; or a target value of an operating parameter of the building (Indoor Temperature) - Calcolare tramite una centralina elettronica sulla base di un algoritmo ricevente in ingresso i dati sull?irraggiamento e di temperatura interna ed esterna, un valore di prova del detto parametro operativo- Calculate through an electronic control unit on the basis of an algorithm receiving input data on irradiation and internal and external temperature, a test value of said operating parameter - Controllare almeno uno tra i seguenti dispositivi di raffrescamento per ventilazione:- Check at least one of the following ventilation cooling devices: o Un attuatore (3) configurato per aprire/chiudere una delle dette apertura tramite un elemento mobile in modo che quando l?apertura ? aperta una portata d?aria transiti fra l?ambiente eterno e l?interno dell?edificio;o An actuator (3) configured to open/close one of said openings via a mobile element so that when the opening is? open, an air flow passes between the eternal environment and the inside of the building; o Un ventilatore (2) configurato per generare una portata d?aria fra l?ambiente esterno e l?interno dell?edificio;o A fan (2) configured to generate an air flow between the external environment and the inside of the building; in combinazione con un dispositivo ad aria raffrescata artificialmente (7) tramite circuito con liquido che cambia fase; per ottenere il detto valore obiettivo o tramite la generazione di un segnale di regolazione dell?almeno un dispositivo di raffrescamento per ventilazione (2, 3) mentre il dispositivo ad aria raffrescata artificialmente (7) ? spento quando il valore di prova ? uguale o inferiore al valore obiettivo; oppure tramite la regolazione dell?almeno un dispositivo di raffrescamento ventilativo (2, 3) e l?accensione del dispositivo ad aria raffrescata artificialmente (7) quando il valore di prova ? superiore al valore obiettivo.in combination with an artificially cooled air device (7) via circuit with phase-changing liquid; to obtain said target value or by generating a control signal of the at least one ventilation cooling device (2, 3) while the artificially cooled air device (7) ? off when the test value ? equal to or less than the target value; or by adjusting the at least one ventilative cooling device (2, 3) and turning on the artificially cooled air device (7) when the test value is ? higher than the target value. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il detto algoritmo calcola il detto valore di prova del parametro operativo sulla base di un azionamento pre-definito di prova del dispositivo di raffrescamento ventilativo (2, 3) mentre il dispositivo ad aria raffrescata artificialmente tramite circuito ? spento.The method according to claim 1, wherein said algorithm calculates said operating parameter test value based on a pre-defined test drive of the ventilative cooler (2, 3) while the artificially cooled air device by circuit ? worn out. 3. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la fase di acquisire comprende la fase di acquisire da un sensore dell?edificio (4) la detta temperatura interna e di acquisire da una o pi? banche dati la detta temperatura esterna e i dati rappresentativi dell?irraggiamento solare dell?edificio.3. Method according to any one of the preceding claims, wherein the acquiring step comprises the step of acquiring said internal temperature from a sensor of the building (4) and acquiring from one or more temperature sensors (4). databases the said external temperature and the data representative of the solar radiation of the building. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l?algoritmo ? predittivo per calcolare il valore di prova come stima riferita al termine di un intervallo di tempo avente inizio al tempo di acquisizione di almeno uno dei dati d?ingresso, la centralina elettronica (5) essendo programmata per eseguire il detto algoritmo a una frequenza pari ad almeno due volte rispetto all?intervallo di tempo. 4. Method according to any one of the preceding claims, wherein the algorithm ? predictive algorithm for calculating the test value as an estimate referring to the end of a time interval starting at the acquisition time of at least one of the input data, the electronic control unit (5) being programmed to execute said algorithm at a frequency equal to at least twice with respect to the time interval. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui l?algoritmo calcola una pluralit? di valori di prova per corrispondenti differenti portate di scambio d?aria a partire dai medesimi dati d?ingresso, il detto dispositivo di raffrescamento ventilativo (2, 3) essendo regolato per ottenere il valore di scambio d?aria corrispondente al valore di prova pi? vicino al valore obiettivo.5. Method according to claim 4, wherein the algorithm calculates a plurality? of test values for corresponding different air exchange flow rates starting from the same input data, said ventilation cooling device (2, 3) being adjusted to obtain the air exchange value corresponding to the test value pi ? close to the target value. 6. Metodo secondo una delle rivendicazioni 4 o 5, in cui l?algoritmo predittivo ? una rete neurale feed-forward.6. Method according to one of claims 4 or 5, wherein the predictive algorithm ? a feed forward neural network. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 4 a 6, in cui i dati d?ingresso comprendono inoltre almeno uno tra una temperatura di rugiada, una temperatura media dell?aria, un parametro rappresentativo del cambio d?aria e umidit? relativa.The method according to one of claims 4 to 6, wherein the input data further comprises at least one of a dew point temperature, an average air temperature, a representative parameter of the air change and humidity. relative. 8. Sistema di raffrescamento per ventilazione di un edificio avente aperture per l?accesso dell?aria dall?ambiente esterno, comprendente: almeno un dispositivo di raffrescamento ventilativo (2, 3);8. Ventilation cooling system of a building having openings for the access of air from the external environment, comprising: at least one ventilative cooling device (2, 3); almeno un sensore (4) per misurare una temperatura interna dell?edificio; eat least one sensor (4) for measuring an internal temperature of the building; And una centralina elettronica (5) programmata per:an electronic control unit (5) programmed for: - Acquisire:- To acquire: o dati sull?irraggiamento solare dell?edificio;o data on the solar radiation of the building; o dati rappresentativi di una temperatura interna dal detto sensore (4) ed esterna dell?edificio, la temperatura esterna essendo relativa all?ambiente soggetto agli agenti atmosferici in un?area circostante l?edificio;or data representative of an internal temperature from said sensor (4) and external of the building, the external temperature being related to the environment subject to atmospheric agents in an area surrounding the building; o un valore obiettivo di un parametro operativo dell?edificio (Temperatura Interna)or a target value of an operating parameter of the building (Indoor Temperature) - Calcolare sulla base di un algoritmo ricevente in ingresso i dati sull?irraggiamento e di temperatura interna ed esterna, un valore di prova del detto parametro operativo- Calculate on the basis of an algorithm receiving input data on irradiation and internal and external temperature, a test value of said operating parameter - Controllare almeno uno tra i seguenti dispositivi di raffrescamento per ventilazione:- Check at least one of the following ventilation cooling devices: o Un attuatore (3) configurato per aprire/chiudere una delle dette apertura tramite un elemento mobile in modo che quando l?apertura ? aperta una portata d?aria transiti fra l?ambiente eterno e l?interno dell?edificio;o An actuator (3) configured to open/close one of said openings via a mobile element so that when the opening is? open, an air flow passes between the eternal environment and the inside of the building; o Un ventilatore (2) configurato per generare una portata d?aria fra l?ambiente esterno e l?interno dell?edificio;o A fan (2) configured to generate an air flow between the external environment and the inside of the building; in combinazione con un dispositivo ad aria raffrescata artificialmente (7) tramite circuito con liquido che cambia fase; per ottenere il detto valore obiettivo o tramite la generazione di un segnale di regolazione dell?almeno un dispositivo di raffrescamento per ventilazione (2, 3) mentre il dispositivo ad aria raffrescata artificialmente (7) ? spento quando il valore di prova ? uguale o inferiore al valore obiettivo; oppure tramite la regolazione dell?almeno un dispositivo di raffrescamento per ventilazione (2, 3) e l?accensione del dispositivo ad aria raffrescata artificialmente (7) quando il valore di prova ? superiore al valore obiettivo. in combination with an artificially cooled air device (7) via circuit with phase-changing liquid; to obtain said target value or by generating a control signal of the at least one ventilation cooling device (2, 3) while the artificially cooled air device (7) ? off when the test value ? equal to or less than the target value; or by adjusting the at least one cooling device for ventilation (2, 3) and turning on the artificially cooled air device (7) when the test value is ? higher than the target value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR3096762A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-04 Thierry Abgrall Device for predictive control of devices in a home or building, to save energy, and obtain optimum comfort in temperature, humidity, pollution and pollen.
US20210063040A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Mitsubishi Electric Corporation Air-conditioning control apparatus, air-conditioning control method, and computer readable medium

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