{"id":14600,"date":"2021-09-02T02:00:14","date_gmt":"2021-09-02T02:00:14","guid":{"rendered":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=14600"},"modified":"2021-09-02T02:00:14","modified_gmt":"2021-09-02T02:00:14","slug":"sistema-bems-la-solucion-del-proyecto-europeo-heart-para-obtener-un-mayor-ahorro-energetico-en-los-edificios-existentes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=14600","title":{"rendered":"Sistema BEMS, la soluci\u00f3n del proyecto europeo Heart para obtener un mayor ahorro energ\u00e9tico en los edificios existentes"},"content":{"rendered":"
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Reducir el consumo energ\u00e9tico de los edificios existentes, aplicando una l\u00f3gica predictiva-adaptativa para guiar la eficiencia de los sistemas del edificio, es el objetivo del proyecto europeo Heart<\/a>. Con cinco a\u00f1os de trabajo (octubre 2017-marzo 2022), el proyecto ha desarrollado una plataforma web capaz de reducir el consumo de energ\u00eda y de optimizar las interacciones de la red. Actualmente, la plataforma Heart se est\u00e1 aplicando en dos proyectos piloto, en Italia y Francia, para comprobar su efectividad, cuyos resultados finales estar\u00e1n disponibles al final del proyecto.<\/p>\n

\"Logotipo.\"
El objetivo principal del proyecto Heart es reducir el consumo energ\u00e9tico de los edificios existentes mediante una plataforma web.<\/figcaption><\/figure>\n

Heart est\u00e1 liderado por el Polit\u00e9cnico de Mil\u00e1n (Italia) y cuenta con un consorcio compuesto por 16 entidades procedentes de Francia, Eslovenia, Italia, Reino Unido, Austria, Luxemburgo, Croacia, B\u00e9lgica, Suiza y Espa\u00f1a. La participaci\u00f3n espa\u00f1ola est\u00e1 representada por la empresa Construcciones Garc\u00eda Rama y por la Fundaci\u00f3n CTIC (Centro tecnol\u00f3gico para el desarrollo en Asturias de las tecnolog\u00edas de la informaci\u00f3n).<\/p>\n

Heart utiliza la informaci\u00f3n externa, como el pron\u00f3stico del tiempo o la variaci\u00f3n en las tarifas de energ\u00eda, e interna, como entradas y retroalimentaciones de los usuarios de los edificios, para establecer las operaciones necesarias que reduzcan el consumo energ\u00e9tico.<\/p>\n

\"Consorcio
El consorcio se compone de 16 entidades procedentes de Francia, Eslovenia, Italia, Reino Unido, Austria, Luxemburgo, Croacia, B\u00e9lgica, Suiza y Espa\u00f1a.<\/figcaption><\/figure>\n

Para ello, se aplica un protocolo que utiliza una funci\u00f3n de autoaprendizaje, que compara los resultados de la simulaci\u00f3n y el pron\u00f3stico con la retroalimentaci\u00f3n de la monitorizaci\u00f3n continua del edificio y de los usuarios. De esta forma, se calibran los par\u00e1metros computacionales adecuadamente.<\/p>\n

Respecto a la monitorizaci\u00f3n, se lleva a cabo mediante sensores estrat\u00e9gicamente posicionados, los cuales recopilan datos sobre la temperatura, humedad relativa, ocupaci\u00f3n, CO2, etc. Estas mediciones permiten verificar y calibrar la monitorizaci\u00f3n, en su mayor\u00eda virtual, con el fin de realizar una gesti\u00f3n \u00f3ptima de las condiciones de funcionamiento, consumo energ\u00e9tico, modo de uso, mal funcionamiento y necesidades de mantenimiento, entre otras acciones. Todo ello bajo el control de un \u00fanico sistema, Building Energy Management System (BEMS).<\/p>\n

Sistema BEMS<\/h2>\n

Con una inversi\u00f3n de 6.638.687,50 euros, de los cuales 5.669.012,50 euros est\u00e1n financiados por el programa de investigaci\u00f3n e innovaci\u00f3n Horizonte 2020 de la Uni\u00f3n Europea, el proyecto Heart ha desarrollado el sistema BEMS, que implementa la l\u00f3gica de operaci\u00f3n para controlar y distribuir el flujo de energ\u00eda el\u00e9ctrica, energ\u00eda t\u00e9rmica e informaci\u00f3n, coordin\u00e1ndolo con los principales dispositivos, como unidades de m\u00faltiples entradas y m\u00faltiples salidas (MIMO), HP, tanques de almacenamiento t\u00e9rmico, energ\u00eda solar fotovoltaica (PV) y fan coils, y monitorizando su estado y configuraciones.<\/p>\n

\"Esquema.\"
El sistema Heart controla de manera eficiente los flujos de energ\u00eda, permitiendo que los consumidores sean prosumidores.<\/figcaption><\/figure>\n

El Building Energy Management System tambi\u00e9n permite la interacci\u00f3n directa con los ocupantes, que pueden realizar un seguimiento del rendimiento del edificio y controlarlo mediante aplicaciones dedicadas en dispositivos m\u00f3viles como tablets o tel\u00e9fonos inteligentes.<\/p>\n

El BEMS se compone de tres niveles diferentes de controles. El nivel 1 es un sistema de control de ra\u00edz (firmware) integrado en cada componente Heart, por ejemplo, en las bombas de calor o en los fan coils inteligentes. Este nivel se centra en la protecci\u00f3n de las operaciones de los componentes y de la gesti\u00f3n de cada aparato.<\/p>\n

\"Esquema.\"
Esquema de los componentes que se han aplicado en los dos pilotos del proyecto Heart.<\/figcaption><\/figure>\n

En el segundo nivel, se realiza la l\u00f3gica de control b\u00e1sica fuera de l\u00ednea, implementada f\u00edsicamente a nivel de edificio, en un hardware espec\u00edfico llamado Building Controller y Gateway. Por \u00faltimo, en el nivel 3 se encuentra la l\u00f3gica en l\u00ednea adaptativa-predictiva, integrada en la plataforma en la nube.<\/p>\n

Respecto al controlador del edificio y a la puerta de enlace, son partes importantes tanto en el nivel 2 como en el nivel 3, ya que son los encargados de proporcionar las funciones b\u00e1sicas del BEMS, monitorizando y controlando el sistema en tiempo real. Por otro lado, el controlador est\u00e1 conectado a la nube, a una plataforma que mejora el monitoreo de BEMS, as\u00ed como sus decisiones de control gracias a sus capacidades anal\u00edticas y al acceso a datos de terceros, es decir, informaci\u00f3n medioambiental, previsi\u00f3n meteorol\u00f3gica, etc.<\/p>\n

\"Esquema.\"
El sistema BEMS se compone de tres niveles diferentes de control.<\/figcaption><\/figure>\n

Asimismo, tanto el controlador del edificio local como la puerta de enlace siempre est\u00e1n conectados con los electrodom\u00e9sticos y dispositivos del edificio, garantizando la estabilidad y la disponibilidad del sistema en caso de que se produzca una interrupci\u00f3n de la conexi\u00f3n a Internet.<\/p>\n

El sistema se ejecutar\u00e1 en dos comunicaciones diferentes utilizando los protocolos NarrowBand-Internet of Things (NB-IoT) y wifi. Una vez finalizado el proyecto, el sistema se basar\u00e1 en las comunicaciones NB-IoT, aunque se mantendr\u00e1 el subsistema basado en una red de malla wifi, como mecanismo de respaldo en caso de que NB-IoT tenga una baja cobertura.<\/p>\n

Validaci\u00f3n de la plataforma Heart<\/h2>\n

El proyecto Heart cuenta con dos pilotos, ubicados en Francia e Italia. Cerca de Lyon (Francia) est\u00e1 el centro de demostraci\u00f3n de EMH, un edificio multifamiliar distribuido en cinco plantas y tres escaleras. El edificio tiene una superficie de unos 1.300 metros cuadrados subdivididos en 18 unidades.<\/p>\n

\"Viviendas
De izquierda a derecha, el edificio residencial del piloto italiano y el edificio multifamiliar del piloto franc\u00e9s.<\/figcaption><\/figure>\n

Este edificio se ha modernizado por completo con las herramientas Heart, instal\u00e1ndose dos unidades de bombas de calor de alta eficiencia conectadas a 54 fan coils inteligentes que proporcionan calefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n a cada apartamento. El techo est\u00e1 cubierto con unos 375 metros cuadrados de energ\u00eda fotovoltaica integrada en el edificio (BIPV) de 25 kWp, acoplado directamente con DC-HP y dos unidades MIMO. El almacenamiento t\u00e9rmico de unos 8.000 litros y un paquete de bater\u00edas de 6 kWh aumentar\u00e1n el autoconsumo in situ y evitar\u00e1 la sobrecarga de la red.<\/p>\n

El segundo piloto es el proyecto de demostraci\u00f3n ACER en Bagnolo in Piano (Reggio Emilia, Italia). El edificio residencial, de cuatro plantas y dos escaleras, cuenta con una superficie de 636 metros cuadrados subdivididos en 12 unidades, donde se han implementado bombas de calor de alta eficiencia.<\/p>\n

\"Esquema.\"
Esquema del funcionamiento de todas las partes interesadas en el proyecto Heart.<\/figcaption><\/figure>\n

Cada uno de los apartamentos est\u00e1 equipado con tres fan coils inteligentes conectados a las bombas de calor, obteniendo refrigeraci\u00f3n y calefacci\u00f3n. La electricidad generada por la BIPV es de aproximadamente 10 kWp, se utilizar\u00e1 principalmente para alimentar la bomba de calor directamente, utilizando una unidad MIMO. Para permitir el almacenamiento del exceso de energ\u00eda, se conectar\u00e1 al DC-HP un almacenamiento t\u00e9rmico de unos 4.000 litros y un paquete de bater\u00edas de 3 kWh. La reforma de las ventanas y el aislamiento envolvente opaco del resto de fachadas y cubierta contribuir\u00e1n a reducir la demanda energ\u00e9tica.<\/p>\n

\"Esquema.\"
Configuraci\u00f3n de la red del sistema Heart.<\/figcaption><\/figure>\n

En el piloto italiano, se ha instalado y desplegado en el \u00e1tico las conexiones por cable, mientras que los puntos de acceso (AP) wifi mesh se han implementado en \u00e1reas comunes como las escaleras. Uno de los puntos dif\u00edciles en la configuraci\u00f3n de los puntos de acceso es el de proporcionar una completa cobertura a todos los dispositivos del edificio y suficiente ancho de banda para garantizar el rendimiento del BEMS.<\/p>\n

Tras diferentes pruebas de comprobaci\u00f3n y evaluaci\u00f3n, los puntos de acceso seleccionados ofrecen una se\u00f1al fuerte en un rango de 10 metros con solo tres o cuatros paneles de yeso entre el AP y el dispositivo. El equipo de instalaci\u00f3n realiz\u00f3 varias pruebas que confirmaron la cobertura del dise\u00f1o actual del sistema. Adem\u00e1s, se instalaron dos enrutadores wifi mesh en el \u00e1tico, donde est\u00e1n ubicados los principales dispositivos de red.<\/p>\n

Para obtener un ahorro energ\u00e9tico en los edificios, es necesario que todos los dispositivos inteligentes trabajen conjuntamente bajo las directrices de un sistema central que eval\u00fae cada uno de los componentes. Esto es lo que est\u00e1 consiguiendo el proyecto Heart a trav\u00e9s del sistema BEMS y de la plataforma web.<\/p>\n

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