“Eficiencia energética en edificios. Proyecto S4ECoB” “Energy
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“Eficiencia energética en edificios. Proyecto S4ECoB” “Energy
“Eficiencia energética en edificios. Proyecto S4ECoB” “Energy Efficient Buildings: S4ECoB Project” Madrid, 11 Marzo 2015 / March 11 2015 Schneider Electric España Calle Hilanderas, 15 Getafe - Madrid - Spain Agenda 10.00 Registro asistentes / Registration 10.30 Bienvenida / Welcome Adolfo Barroso, Schneider Introducción / Introductory Session 10.35 BMS y la eficiencia energética en un edificio / BMS and Energy Efficiency in a Building Joaquim Daura, Sales Manager of Energy & Sustainability Services - Schneider Electric Proyecto S4ECoB / Sound for Energy Control of Buildings Project 11.20 Proyecto I+D / S4ECoB project. Objectives and development of the project David Lanceta, Ingeniero I+D Solintel 11.50 Tecnología de sensores acústicos / Acoustic Sensors Technologies Stefan Goetze, Fraunhofer IDMT 12.30 – 12.45 Pausa café / Coffee break 12.45 Método de control de instalaciones HVAC mediante la ocupación del edificio en el Aeropuerto de Linate / HVAC Occupancy control methodology for Linate Airport Blaise Kelly, AIT Austrian Institute of Technology Puesta en común / Round Table Session 13.10 I+D en la tecnología del BMS en edificios. Aplicaciones prácticas / R&D of BMS Technology. Practical applications Schneider, Solintel, Fraunhofer, AIT y Corio 13.55 14.00 Clausura /Closure Aperitivo / Aperitif Hosted by Schneider Electric in Getafe (Madrid). Las intervenciones serán en castellano o con traducción simultanea. S4ECoB has received funding from the European Union’s Seventh Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement No 284628. Fraunhofer Institute for Digital Media Technology IDMT Project Group Hearing, Speech and Audio Technology Oldenburg, Germany Acoustic Sensing Technologies Energy Efficient Buildings Workshop, S4ECoB Madrid, 11.03.2015 Dr.- Ing. Stefan Goetze Tel: +49 (0) 441 2172-432 [email protected] © Fraunhofer Acoustic Event Detection - Motivation © Fraunhofer Acoustic Event Detection and Classification … … © Fraunhofer Acoustic Event Detection and Classification Clapping 5577 5577 3746 3746 2493 2493 Frequenz / Hz Frequenz / Hz Cough 1635 1047 1635 1047 645 645 370 370 181 181 52 52 500 1000 1500 Zeit / ms 2000 2500 200 5577 5577 3746 3746 2493 2493 1635 1047 800 1000 1200 1635 1047 645 645 370 370 181 181 52 52 100 © Fraunhofer 600 Zeit / ms Telephone Frequenz / Hz Frequenz / Hz Knocking 400 200 300 400 500 600 Zeit / ms 700 800 900 1000 200 400 600 Zeit / ms 800 1000 1200 Cough Detection – A simple classifier Simple classifier: SelfOrganizing Map (SOM) Distance comparison to previously trained models Ereignisraum © Fraunhofer Noise and Acoustic-Scene Classification Challenges Detection and recognition of complex acoustical events Feature extraction based on the human auditory model Simple training of the recognizer Classification of unknown events Technologies Description based on auditory models psychophysical parameters © Fraunhofer Acoustic Sensing Technologies Acoustic Event Detection Comfort Energy Efficiency Condition Monitoring Speech Recognition Control in harsh environments Industrial Automation Assistive Systems Safety & Security Traffic Monitoring Acoustic Sensing Technology has a large variety of applications and use cases Fraunhofer IDMT involved in numerous related research and industry projects covering tasks at every stakeholder level, i.e. specification, research and development, integration and testing, evaluation, dissemination and exploitation © Fraunhofer System Overview ... General system overview Low-level analysis Mid-level representation High-level sematics Preprocessing Stage Acoustic Event Detection Statistical Modeling Notification & Actions e.g. VAD, denoising, localisation, beamforming, Feature Extraction e.g. sirens, traffic & vehicles, speech, occupancy levels, screams, electronic devices, ... Instantaneous classification & long-term monitoring e.g. lighting systems, BMS, alarm systems, mobile end-devices, ... Action Increasing accuracy highly adaptable to other scenarios due to modular structure in each stage, fully automated, non-obtrusive respects privacy issues and does not store any contextual information at any point of time → higher end-user acceptance e.g. than video surveillance © Fraunhofer Sensoric frontend Microphone / Arrays Sensor frontend development and prototyping is a core competency at Fraunhofer IDMT, Oldenburg Single- and multichannel-setups, wireless sensor nodes available Different geometries available Line arrays Spear-Arrays Circular arrays Spherical arrays Latest development: Raw Audio Streaming via TCP/IP-PTP (up to 8x10 channels, synchronized) © Fraunhofer Acoustic Processing Unit Components Hardware BeagleBoneBlack with Audio Cape Custom made metal housing High performance microphone + preamplifier Software Audio Signal pre-processing algorithms Acoustic Event Detection and Speech Recognition Framework Single and multichannel-support Adaptable interfaces for technological backend connection © Fraunhofer Deployment Examples Principe Pio shopping mall, Madrid, Spain Maremagnum shopping mall Barcelona, Spain Linate Airport, Milan, Italy MANDAT international offices, Geneva, Switzerland Various care homes across Germany and Switzerland Child day care, Frankfurt, Germany City of Santander, Spain Automotive implementations © Fraunhofer Selected Projects on Acoustic Sensing Technologies © Fraunhofer Cough Classification Hotline aka Hustentelefon (Industry) Goal Acoustic event detection and classification via phone hotlines for distinguishing „dry“ and „productive“ coughs. System integration and hotline establishment. Partner Petersen & Partner Pharma Marketing Boehringer Ingelheim Try out your self: Telephone: +49 8 00 / 00 07 178 Iphone / Android App: Silometer Husten Tester © Fraunhofer SonicSentinel (BMBF KMU Innovative) Acoustic Monitoring and Emergency Detection in Care Environments Goal Intelligent Acoustic Monitoring & Emergency Detection for Retirement Homes and Hospitals Technologies IDMT Automatic event & speech recognition User interfaces for older persons Reminder functions © Fraunhofer SonicSentinel (BMBF KMU Innovative) Acoustic Monitoring and Emergency Detection in Care Environments Data Aquisition & Basis 18290 hours of audio material gathered, 10000 hours have been annotated manually 4825 individual acoustic events distributed over 17 classes Acous tic Ev ents Breathing Breaking glass Coughing Moving furniture Whimper Whining Snoring Calling for nurse Falling down Door slam Screaming Running water tap Suffocation Shouting for help Moaning Speech singing Ranking (0 -not im portant; 5 – im portant) 1,67 4,67 4 3 Alarm Alarm Alarm False alarm 3,67 4,67 3,33 4 Alarm Alarm False alarm Alarm 4,67 1,33 4,67 1,33 Alarm False alarm Alarm Alarm 4,67 4,67 Alarm Alarm 1,67 1,33 1,33 Alarm False alarm False alarm Category Ty pical acous tic ev ents in healthcare env ironm ents incl. category and ranking. © Fraunhofer SonicSentinel (BMBF KMU Innovative) Acoustic Monitoring and Emergency Detection in Care Environments Results Evaluation at an SNR of 20dB and -3dB, High detection performance for static acoustic events and artificial noises Detection performance decreases with decreasing SNR. Confus ion Matrix for the acous tic ev ent detection ex perim ent at 20dB S NR Challenge with AED approach: Human made sounds vs. speech, radio, TV and singing sounds (intraclassmemberships). Solution: Integration of Speech Recognizers © Fraunhofer Confus ion Matrix for the acous tic ev ent detection ex perim ent at -3dB S NR MOBECS (AAL-JP-2011-4) Mobility and Emergency Call System Goal Increase mobility and safety of older people navigation und localization of persons Emergency calls and assistance via a service center Technologies IDMT Acoustic event and emergency detection via sensors in intelligent fabrics and mobile devices Self-learning algorithms © Fraunhofer S4ECoB (EU FP7-2011-NMP-ENV-ENERGY-ICT-EeB) Sounds for Energy Control of Buildings Goal Energy savings by means of acoustic scene analysis Obtain parameter „occupancy“. How many persons are doing what in buildings? Use obtained information to manage HACV systems Technologies IDMT Acoustic position estimation and tracking / spatial filtering Acoustic Event Detection and Classification Semi-automatic learning algorithms © Fraunhofer S4ECoB (EU FP7-2011-NMP-ENV-ENERGY-ICT-EeB) Sounds for Energy Control of Buildings Results: Maremegnum, Barcelona, Spain Deployment of 3 microphone arrays (ASU) in the shopping mall Ground truth for occupancy level estimation: people counting system Audio database: 30 days @ 3 channels Overall accuracy currently at 70% Label_4 1 4 0.9 num ber of v is itors 0 96 97 498 499 1716 1717 2996 2997 λ act. occupancy level 0.8 Label_4 occ0 occ1 occ2 occ3 occ4 3 0.7 0.6 2 0.5 0.4 1 0.3 0.2 Upper limits of number of people for each occupancy level 0 0.1 0 [LLM14] Eugenio Roanes-Lozano, Luis M. Laita, Eugenio Roanes-Macıas, An accelerated-time simulation of departing passengers’flow in airport terminals, MatCom, 2014 1 2 3 est. occupancy level 4 0 © Fraunhofer S4ECoB (EU FP7-2011-NMP-ENV-ENERGY-ICT-EeB) Sounds for Energy Control of Buildings Results: Flow and condition metering in pipes Passive acoustical flow-measurement using noise emission of different tube-fittings was successfully investigated Linear correlation between fluids flow and frequency of distinct signal produced by solenoid-valve was found Passive acoustical measurement of flow is possible, using the noise emitted at a cross-section-tapering Results: Joint Occupancy level estimation and acoustic source localization Implementation of source localization algorithms and visualization tools © Fraunhofer EAR-IT (EU FP7-ICT-2011-8) Experimenting Acoustics in Real environment using Innovative Testbeds Description & Motivation Availability of wireless sensor networks from the FIRE initiative, SmartSantander and HOBnet in particular Those testbeds contains sensor arrays already and a complete infrastructure for applications © Fraunhofer EAR-IT (EU FP7-ICT-2011-8) Experimenting Acoustics in Real environment using Innovative Testbeds EAR-IT Indoor Usecases Environment and Comfort (Speech Command Recognition) Security & Monitoring (Acoustic Event Detection) Energy Efficiency (Presence Detection for Office Environments) EAR-IT Outdoor Usecases Siren Detection, Tracking & Visualization Traffic Density Monitoring & Visualization © Fraunhofer EAR-IT (EU FP7-ICT-2011-8) Experimenting Acoustics in Real environment using Innovative Testbeds Results – Traffic Density Monitoring Estimate the traffic density, based on environmental noise (density level from 0-5) Find correlation between the noise and the traffic density Dynamic traffic conditions (0-65 car/min) © Fraunhofer S irenen detection in traffic Automatic detection and recognition of sirens in traffic situations Detection also possible out of visual focus © Fraunhofer Emergency vehicles Honk Railway crossing Tram / cable car … 8000 8000 7000 7000 6000 6000 5000 5000 Frequency / Hz Possible alarms Frequency / Hz Siren Detection 4000 4000 3000 3000 2000 2000 1000 1000 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Time / s 3 3.5 4 4.5 0.5 1 1.5 2 2.5 Time / s 3 3.5 4 4.5 1 clean 0.5 0 -0.5 machine human -1 0 10 20 30 40 50 60 time in seconds Problems for humans: Distraction Acoustical isolation Music … 1 noise 0.5 0 -0.5 human machine -1 0 10 20 30 time in seconds © Fraunhofer Experiment - MFCC + Filtering Recognition rates for MFCCs with different band pass filters for traffic condition ‚normal‘ (solid line) and ‚rain‘ (dashed line) for fifferent SNRs. Only ‚normal‘contained in training. Enhancement by filterung (green, red) SNR > -5 dB: accuracy > 90% SNR > +5 dB: accuracy ~100% Increasing robustness (see ‚rain‘; dahed) © Fraunhofer 40 50 60 Smart Kita (BMBF – 60+) Working place Kita, attractive for all ages Goals Reduction of physical, cognitive and mental strain of elderly child care workers due to noise, physical overload, too condensed working processes and inadequate recreation possibilities Technologies IDMT Development of an intelligent noise management system Auditory-motivated noise monitoring with logging function Analysis of noise pollution for optimizing working processes Automatic recognition of potentially dangerous sounds and situations © Fraunhofer Automatic Speech Recognition for Smart Homes Goals Automatic speech recognition for control of technical systems Automatic speech recognition Noise reduction / beamforming Acoustic echo compensation Current system Keyword-spotter Light, entertainment, shades, movies, radio, etc. © Fraunhofer ALIAS (AAL-JP-2009-2) Adaptable Ambient Living Assistant Goal Development of a robot platform “Ambient Living Assistant” AED/ASR interfaces for humanmachine interaction and emergency detection Technologies IDMT Automatic event/speech recognition User interfaces for older persons Reminder functions © Fraunhofer ALIAS (AAL-JP-2009-2) Adaptable Ambient Living Assistant Results VoIP-Communication, Chat-tool M Acoustic Event & Speech triggered Emergency call N Speech-enabled Media Server O Speech-enabled reminder systemP O P © Fraunhofer M N Summary Acoustic Sensing technologies have a wide range of applications both in indoor and outdoor environments Energy & Home Automation Safety and Security Monitoring applications Implementations of signal pre-processing algorithms, acoustic event detectors and reasoning strategies for embedded systems, PC platforms and server setups available. Adaptable interfaces for interconnection with technological back-ends. General Event Detection Algorithms and Methods can be also applied to Vibrations Other sensor modalities (e.g., temperature, light, …) Electrical consumption data Bio signals etc. © Fraunhofer Thank you very much for your attention! Dr.- Ing. Stefan Goetze Tel: +49 (0) 441 2172-432 [email protected] © Fraunhofer Eficiencia energética en edificios Proyecto S4ECoB David Lanceta Alonso, SOLINTEL Workshop en Madrid – 11 de Marzo de 2015 Schneider Electric España, Getafe (Madrid), España Motivación y concepto • Actualmente la concentración de CO2 en la atmósfera ha alcanzado 400 ppm. • Los expertos del Global Carbon Project (GCP) prevén en 20 años + 2ºC. S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Motivación y concepto • No existe una solo tecnología o estrategia para reducir de manera universal el problema del CO2. Cada país/región debe encontrar el conjunto de medidas que se adecúe mejor a sus particularidades. • Una de esas medidas, recomendadas por el GCP es incrementar la eficiencia energética mediante cambios en la tecnología, en las políticas, en el comportamiento humano y a través de la reducción de la demanda energética. Esta acciones también conllevan un ahorro económico a corto, medio o largo plazo, dependiendo de la medida. S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Motivación y concepto • • • Los edificios representan el 40% del consumo energético final en la UE. El 70% de esta energía se utiliza en calefacción, ventilación, aire acondicionado e iluminación. Mejorar la eficiencia de los edificios es un factor fundamental para conseguir reducir las emisiones de CO2 en un 20% y mejorar la eficiencia energética en un 20% para el 2020. (Objetivo UE) Agricultura S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Motivación y concepto • En edificios modernos (generalmente no residenciales) se pueden encontrar diferentes tipologías de sensores: video, temperatura, detección de gas, medición de flujo, medición de iluminación, etc. Sin embargo los sensores capaces de medir sonidos y ruidos no suelen formar parte del catálogo de sensores que se emplean habitualmente en edificios. • Dada la importancia que los seres humanos damos al sonido en nuestros entorno, las TIC (Tecnologías de la Información y Comunicación) basadas en la medición de sonido pueden ser útiles para determinar el estado/situación actual del edificio, permitiendo dar una respuesta adecuada por parte del BMS (Building Management System). • La creación de un sistema de sensores acústicos capaces de determinar el nivel de ocupación y su posterior uso en sistemas BMS para incrementar la eficiencia energética, es la principal finalidad del proyecto S4ECoB. S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Objetivo • El objetivo del proyecto es llevar a cabo un desarrollo sistemático y una integración de herramientas en una unidad central que monitoriza y procesa sonidos/ruidos para determinar con precisión el nivel de ocupación y actividad dentro de un Edificio Inteligente. • El nivel de ocupación se integrará en el BMS (Building Management System) para optimizar el control del edificio (ECoB: Control of Building). S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Objetivos parciales • Objetivo 1. Unidad Embebida de Procesado Acústico (APU). Plataforma HW/SW de procesado acústico, económica, de bajo consumo, adaptable, escalable. • Objetivo 2. Sensor de Ocupación. Dispositivo fácil de instalar que monitoriza el nivel de ocupación en edificios y transfiere los datos en tiempo real al BEMO (Optimizador del BEM/BMS). • Objetivo 3. Medición acústica de flujos de aire/agua Sistema escalable de medición de flujos aire/agua integrable en BEM/BMS/BEMO • Objetivo 4. Servidor de Procesado Acústico (APS) Procesa sonidos desconocidos (en tiempo diferido) y se encarga de la capacidades de re‐entrenamiento (incluye el acceso a bases de datos de sonido). S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Objetivos parciales • Objetivo 5. BEMO: Optimizador del BEM/BMS Unidad central que conecta el BEM con los módulos de optimización. • Objetivo 6. Manual de uso, instalación, integración y configuración. Guía de usuario que además contiene información para verificar la optimización. • Objetivo 7. Demostradores: 3 edificios piloto. Aplicación del sistema en 3 edificios reales. • Objetivo 8. Información/Diseminación Web, fórums, workshops, etc. S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐tecnologías • El sistema S4ECoB está compuesto de 2 diferentes tipos de tecnologías: • Tecnología del Sistema Acústico: – 24 Micrófonos (agrupados en 3 arrays de 8 micrófonos) – 3 Unidades Satélites de Audio (ASU) (1 array de micrófonos por ASU): Amplifica, digitaliza y codifica la señal analog. de micrófonos. – 1 Unidad de Procesado Acústico (APU) • Tecnología del servidor BEMO (Building Energy Management Optimizer) – 1 Servidor físico (o servidor virtual, si aplicable) – 1 Infraestructura de Comunicación (OPC cliente‐servidor of tecnología BACnet) S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐diagrama general S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐conexiones S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Sistema Audio ASU MICROS APU S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐APU S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐DEMO#1 CENTRO COMERCIAL MAREMAGNUM (Barcelona) • • • • • • Situado en el puerto de Barcelona La superficie total del edificio es de 22.890 m2 Sobre 13 millones de visitantes al año Dispone de sistemas centralizados de iluminación, ventilación y primario de acondicionamiento térmico para locales. La zona común (mall) está abierta al exterior y por lo tanto no acondicionada térmicamente. Pertenece a la empresa CORIO S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐DEMO#2 CENTRO COMERCIAL PRÍNCIPE PÍO (Madrid) • • • • • • Situado en la parte oeste del centro de Madrid en la antigua estación de tren del Norte. La superficie total del edificio es de 32.500 m2. Sobre 12.5 millones de visitantes al año. La zona común (mall) está conectada con la nueva estación de tren de Príncipe Pío, el intercambiador y dispone de garajes subterráneos. Dos sistemas HVAC independientes: uno en el edificio histórico y otro en el edificio nuevo. Pertenece a la empresa CORIO. S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐DEMO#3 AEROPUERTO INTERNACIONAL DE LINATE (Milán) • • • • • Aeropuerto situado a 4 km del centro de Milán, Italia. En 2009 tuvo 8 millones de pasajeros y se emplea principalmente para vuelos domésticos y vuelos internaciones de corto recorrido, estableciendo conexiones con las principales ciudades Europeas. La superficie de la terminal es de 75.000 m2 aunque el proyecto se centra en una pequeña zona de “salidas”. La electricidad y el calor provienen de una planta de cogeneración que hace que el aeropuerto sea enteramente independiente de la red externa. Gestionado por la empresa SEA. S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Zona de medición en Maremagnum • • Los micrófonos se han instalado en la zona interior (mall) de Maremagnum. Los lugares específicos fueron seleccionados después de la realización de un exhaustivo examen acústico del centro comercial. S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Planta 1º = Acceso rambla de mar Planta baja S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum • Array de micrófonos desplegado en forma de bolas de Korziol en Maremagnum S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Iluminación • • • • El control del nivel de iluminación en función de la ocupación es interesante para el centro comercial. Podrían proporcionarse diferentes iluminancias en función de la ocupación, con la disposición actual de circuitos (ahorro simulado 18%). Problema: Luminarias CDM (Ceramic Discharge Metal Halide) no modulan y se deteriorarían mucho más rápido con continuos encendidos y apagados. Muy interesante en nuevos centros/luminarias compatibles. Planta baja S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Anillo de condensación por agua de mar Heat rejected in shops = f (Occupancy, Mall Temperature) Heat Pump HP HP Constant flow Improved HP model 37kW Constant flow Improved Heat Exchanger model 22kW SEA WATER (Temperature varies with time of year) Maremagnum Caso General S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Anillo de condensación por agua de mar Inlet Water Temperature (ºC) 15 20 25 30 35 0.53 0.79 1.58 0.39 0.52 0.78 1.57 0.31 0.39 0.52 0.78 1.55 0.26 0.31 0.38 0.51 0.77 COP vs Condensing Temperature COP Water Flow (kg/s) Condensing Temperature (ºC) 35 40 45 50 3.8 3.6 3.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 30 Datos de una bomba de calor de una tienda • 35 40 45 50 55 Condensing Temperature (ºC) Disminuir el caudal de las bombas selectivamente puede compensar el funcionamiento menos eficiente de las bombas de calor S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Anillo de condensación por agua de mar • Propuesta teórica: variar la velocidad de la bomba del sec. en función de la carga de refrigeracion y temp. Agua de mar. APU Heat rejected in shops = f (Occupancy, Mall Temperature) Occupancy Mall Temperature Heat Pump HP HP • • Carga de refrigeración depende de temp. Exterior y ocupación. Problema: El ensuciamiento del circuito primario hace que el caudal sea muy variable con el tiempo. BEMO BMS VFD Improved HP model Acoustic Flow Meter Constant flow Improved Heat Exchanger model SEA WATER (Temperature varies with time of year) S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Ventilación • 3 UTAs (sin baterías) introducen y extraen aire de los locales del centro. • Propuesta teórica: accionar los ventiladores en función del nivel detectado de ocupación en el centro. • Sondas de CO2 se han instalado para validar el funcionamiento por ocupación S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Ventilación CO2 (ppm) CO2 concentration in extraction air 2,000.00 1,800.00 1,600.00 1,400.00 1,200.00 1,000.00 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 12/11/2014 0:00 PEOR IDA4 IDA4 IDA3 IDA3 IDA4 IDA3 IDA3 IDA2 IDA3 IDA2 IDA3 IDA3 IDA3 IDA2 IDA1 IDA2 IDA2 IDA3 IDA2 17/11/2014 0:00 22/11/2014 0:00 27/11/2014 0:00 IDA2 02/12/2014 0:00 07/12/2014 0:00 Fan electricity consumption (50 Hz day, 30 Hz night) Power consumed by the fan (kW) 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 12/11/2014 0:00 17/11/2014 0:00 22/11/2014 0:00 27/11/2014 0:00 02/12/2014 0:00 S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) 07/12/2014 0:00 Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Optimización Ventilación BEMO Optimización Ventilación BEMO Almacenamiento Ocupación BMS estrategias de control optimizado BMS monitorización de estrategias de optimización S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Optimización Ventilación BEMO S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Maremagnum Arquitectura de red en Maremagnum OPC=estándar de comunicación en el campo del control y supervisión de procesos industriales, que ofrece una interfaz común para comunicación que permite que componentes software individuales interactúen y compartan datos S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Príncipe Pío Zona de medición en Príncipe Pío • • Los micrófonos se han instalado en la zona interior (mall) del edificio “nuevo” de Príncipe Pío. Los lugares específicos fueron seleccionados después de la realización de un exhaustivo examen acústico del centro comercial. S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Príncipe Pío S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Príncipe Pío S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Príncipe Pío Sobre 1300 m2 + 1300 m2 Zonas a controlar en Príncipe Pío S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Príncipe Pío • • Las máquinas autónomas rooftop están integradas con sólo tres variables, marcha/paro, temperatura de consigna calefacción y temperatura de consigna de refrigeración Estrategia compatible con el sistema: consigna variable en función del nivel de ocupación. Thermal cooling energy (kWh/m2) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Reference case at 25ºC Strategy 1, Occ. 2,3 => 25ºC, Occ. 1 => 26ºC Strategy 2, Occ. 2,3 => 25ºC, Occ. 1 => 27ºC Simulación en modo refrigeración S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Desarrollo del proyecto‐Príncipe Pío Arquitectura de red en Príncipe Pío S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Conclusiones • • • • • • Los sensores de ocupación acústicos son una variante más de sensores que pueden ser integrados en un sistema BMS. La capacidad de optimizar el funcionamiento de los sistemas de climatización/iluminación del edificio dependerá principalmente del tipo de sistema. Son más fáciles de integrar en obra nueva al poder diseñar el acoplamiento sistema control conjuntamente. Son sensores multifunción que pueden dar inputs no solo a la climatización sino a otros sistemas: seguridad, incendios, etc. Pueden identificar sonidos útiles para el gestor del edificio: rotura de cristal, sirenas, viento, actuando sobre el BMS (accionamientos, alarmas, etc.) Responden a la ocupación antes que otros sensores (ej. CO2) lo que les confiere mayor capacidad de reacción. S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) Para más información www.s4ecob.eu [email protected] S4ECoB está cofinanciado por la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco (FP7) HVAC Occupancy control methodology for Linate Airport Methodology for reducing energy consumption using occupancy data. Blaise Kelly Sustainable Buildings and Cities Austrian Institute of Technology 11.03.15 Acoustic Sensing System (ASS) 2.6m HVAC System Hot water supplied from onsite Natural Gas CHP unit Twin duct Variable Air Volume (VAV) system Supplies air with average flow rate of 26,000 m3/hr at 22°C 24/7 11.03.15 3 Envelope Simulation Simplified model of gate 1 – 8 area created in TRNSYS Simulated from July 11th 2013 to 8th December 2013 Actual (adjusted) weather data used along with flight schedule data for occupancy 11.03.15 4 Occupancy Estimation 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 Flight 1 Flight 2 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Minutes before departure Mins 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 % total 7.34% 10.49% 12.00% 12.36% 13.93% 13.87% 12.30% 12.65% 18.42% 19.59% 23.38% 26.12% 31.35% 27.09% 12.36% 11.19% 13.11% 11.14% People 11 16 18 19 21 21 18 19 28 29 35 39 47 41 19 17 20 17 Time series estimation for a flight with 150 passengers boarding. CO2 measurements 500 - 1400 litres per second ventilation rate Peaks correspond with departures Potential for flow rate/fresh air reductions 11.03.15 6 Occupancy Estimation Flight schedule data converted to 5 minute occupancy data based on previous study of gate arrivals1 Occupancy Levels 300000 50000 Level 40000 200000 30000 Frequency Frequency Frequency distribution created 20000 100000 10000 74% of time gates not occupied Occupied periods focused on 3 levels created to maximise acoustic detection system People 0 0 1 1-15 2 16-50 3 51+ 0 0 Number of of passengers Number passengers 1. Roanes-Lozano, E et el.. An accelerated-time simulation of departing passengers’ flow in airport terminals. Mathematics and Computers in Simulation 67, 163–172 (2004). Final Set Points June Occupancy Level 11.03.15 December Hot Flow Cold Flow Flow Temp Hot Flow Cold Flow Flow Temp Fresh Air m3/hr m3/hr °C m3/hr m3/hr °C m3/hr Occupancy Levels 0 150 200 21 1500 0 32 0 1 150 300 19 1000 200 29 450 2 300 1200 16 1200 300 28 1500 3 400 2000 15 1900 500 28 6000 Level People 0 0 1 1-15 2 16-50 3 51+ 8 Results On average around 70% saving estimated Biggest savings for pre heat coil when recirculation increased for low occupancies Cooling Energy Main coil Heating Energy Occupancy control June Baseline December Occupancy control December MWh MWh MWh MWh 55.5 14.4 4.3 1 8.5 2.5 42.4 11.5 0.5 0.01 25.7 2.1 Fan Energy 1.1 0.3 12.7 12.7 Total 424.3 123.1 418.6 234.4 Pre-Heat 11.03.15 17.06.14 Baseline June 9 Blaise Kelly MSc BEng Philip Horn MSc Dipl.-Ing. (FH) Austrian Institute of Technology 10 Occupancy profile using flight schedule Flight schedule feed into program Output 5 minute profile for every gate Other areas around can also be estimated CO2 and recirculation Recommended comfort criteria for specific applications taken from CIBSE Guide A 17.06.14 12 Minutes of discussion Common workshop with Schneider Electric „Energy Efficient Buildings. S4ECoB project.” Date: March 11 2015 Venue: Schneider Electric España, Calle Hilanderas 15, Getafe-Madrid, Spain Participants: see the list of participants at the bottom of this document Pictures from the workshop Presentation by Schneider Electric Audience during the workshop Fraunhofer IDMT presentation Round table discussion This project has received funding from the European Union’s Seventh Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement No. FP7-2011-284628 General information - - - The invitation considered gender issues. Especially female engineers were encouraged to participate to the workshop. In the end it was possible to attract 6 female participants. In total there were 57 participants during the workshop out of 80 received registrations. Some attendees had to be refused due to the very high interest on the event. The cooperation with Schneider Electric, the provider of the building management system of the Maremagnum Shopping Centre, was seen as crucial for the organisation of the workshop. The company has over 150.000 employees in 100 countries worldwide. The discussion took place after presentations. Participants had the possibility to place questions to the experts in the round table – representatives of Schneider Electric, Solintel, Fraunhofer IDMT, AIT and Corio. Discussion notes 1. Question from an engineer responsible for installation purchases in a company: How is it possible to distinguish the different noise levels? - 2. The installation depends on different environments. The system needs to be adapted to certain conditions before its application. Audio is not always the best solution for every application. Sometimes it could be better to use other systems such as video sensing. The costs of the system are also relevant. The S4ECoB system has low costs compared to other systems. Question from an engineer working with mechanical installations in a consulting company Why is it not better to use CO2-sensors? - 3. The detection with the S4ECoB system is faster. The aim is to reduce peaks in the energy consumption. If the scenario changes fast the system is able to react quickly, e.g. in the case of theatre the system can change very quickly after the presentation is over. The system is also able to deliver prediction. Schneider Electric has concrete problems in a theatre in Barcelona where the system doesn’t react fast enough. For this purpose the S4ECoB system is suitable for application. After the theatre is finished the ventilation can be adapted. Question from an engineer working as a consultant in BREEAM and LEED building certifications How can the system detect how the people behave (talking, shouting…)? - There are special algorithms in place that are able to distinguish the different noises. In the case of airports an additional validation could be made by analysing the flight schedule. This project has received funding from the European Union’s Seventh Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement No. FP7-2011-284628 4. Question from an engineer working for a maintenance building company How can a prediction be made? - 5. The prediction is based on historic data. Question from an engineer working in a mechanical and electric installation company When it comes to different cultures – can the system deal with different environments? - 6. The system is trained for different conditions before the use. The system comes with a basic training. Subsequent training and re-training improves then the accuracy of the system. Question from an engineer from a water purifying company Concerning the European market for carbon emissions – how can a company compensate, in case you are going to invest in energy consumption reduction measures, what is then your income? - - Economical impact in a company is the most important for the promotion of the service. The education is important. The own consumption is important but how to save energy in a hotel? That means that the economic issue is only a part. There should be an additional education. Importance of measurements in installations in every building to fix the level of consumption for every building. Sometimes it’s the client to ask for measures in order to reduce the consumption. We need to think about the whole life cycle. Even if the investment is high it could recover within a certain amount of years. This project has received funding from the European Union’s Seventh Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement No. FP7-2011-284628