Un nuevo sistema para calentar las escuelas de Quebec durante los fríos meses de invierno podría ayudar a mantener a los estudiantes más cómodos, mejorar la cantidad de ventilación limpia calentada por energía solar y ahorrar un dineral a las juntas escolares.

El enfoque energéticamente flexible está diseñado por investigadores del Centro de Estudios de Edificios de Energía Cero de Concordia y la Universidad de Sherbrooke.El sistema utiliza estrategias de control predictivo modelo para calentarescuelaedificios y aumentar la cantidad de aire limpio calentado por energía solar durante las horas de menor actividad.El método está diseñado para aliviar la tensión en la red eléctrica de Hydro-Québec durante las horas pico (de 6 a 9 a. m. y de 4 a 8 p. m.) y evitar pagar las tarifas más altas que cobra la empresa de servicios públicos durante esas horas.

"Hay más de cinco millones de estudiantes en 15.000 escuelas en todo Canadá. Tenemos que considerar el confort térmico ycalidad del aire interioral mismo tiempo que presta atención aconsumo de energía", dice Navid Morovat, candidato a doctorado en el Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y de Construcción (BCEE) de la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Gina Cody.

Los investigadores utilizaron una escuela del área de Montreal como estudio de caso.Utilizando datos medidos de sensores instalados en la escuela, datos de estaciones meteorológicas, ocupación de clases,tamaño de la clasey otras mediciones relacionadas con la antigüedad y el diseño del edificio, junto con las tarifas dinámicas de energía hidroeléctrica, pudieron predecir el consumo de electricidad en un período de varias horas a unos pocos días.Esto les proporcionó formas de examinar y optimizar los patrones de uso de energía.

Utilizando esta información, los investigadores pudieron predecir el consumo de electricidad en un período de varias horas a unos pocos días.Esto les proporcionó formas de examinar y optimizar los patrones de uso de energía.

"De esta manera, en lugar de depender de un controlador reactivo tradicional como un termostato, podemos programar el sistema HVAC de la escuela para que se encienda varias horas antes de que abra la escuela. Este enfoque nos permite dejar que el edificio se caliente gradualmente hasta alcanzar la temperatura requerida, así comopara intercambiar el suministro de aire del interior", afirma Morovat.

"Basándonos en las predicciones meteorológicas diarias y en el número de personas dentro del edificio, podemos aumentar la temperatura de consigna antes de que sea necesaria. Esto significa que los niños llegan a una escuela que ya se encuentra en el nivel de confort térmico que necesitan y con aire frescoComo beneficio adicional, se reduce la factura de electricidad de la escuela."

El profesor Andreas Athienitis del BCEE y José A. Candanedo de la Universidad de Sherbrooke fueron coautores del artículo.Se presentó por primera vez en el 13º Simposio Nórdico sobre Física de la Construcción en Aalborg, Dinamarca, el año pasado.

Modelo adaptable

Los autores dicen que su sistema mejora enormemente los métodos de control convencionales al reducir el consumo de energía en las horas pico del edificio hasta en un 100 por ciento, manteniendo al mismo tiempo condiciones de confort aceptables.

Morovat dice que el sistema puede transferirse fácilmente entre escuelas e incluso entre diferentes tipos de edificios, si se obtienen datos precisos.También se puede utilizar para alimentar el aire acondicionado en condiciones más cálidas.

El proyecto es una colaboración con Hydro-Québec bajo el Consejo de Investigación de Ingeniería de Ciencias Naturales de Canadá y la cátedra industrial de Hydro-Québec en poder de Athienitis.La investigación fortalece la posición de Concordia como líder en la electrificación de la sociedad y como institución que prepara a sus estudiantes para la fuerza laboral del mañana.

Athienitis también preside elcomité científicoy el Tema 1 del programa de investigación Volt-Age de Concordia.El programa, que cuenta con el apoyo del Fondo de Excelencia en Investigación de Canada First, se centra en electrificar la sociedad para lograr comunidades resilientes y descarbonizadas.

"Esta colaboración nos ayuda a saber qué nos pedirá la industria en el futuro", afirma Morovat."Estamos haciendo exactamente lo que la industria busca. Y como estudiante, es útil recibir comentarios de la industria, lo que confirma que nuestra investigación es práctica y avanza en la dirección correcta".

Athienitis añade que una investigación muy novedosa en esta área ayuda a la universidad a lanzar el programa de investigación líder en el mundo Volt-Age.

Morovat también quisiera reconocer laapoyo financierorecibido del Fonds de recherche du QuébecâNature and Technologies (FRQNT) en forma de una beca de investigación doctoral.

el papel espublicadoen elRevista de Física: Serie de conferencias.

Más información:N Morovat et al, Modelo de control predictivo para la respuesta a la demanda en edificios escolares totalmente eléctricos,Revista de Física: Serie de conferencias(2023).DOI: 10.1088/1742-6596/2654/1/012099