La importancia de los sistemas eficientes en el diseño de edificios inteligentes.
La tecnología inteligente está reinventando la manera en que los seres humanos interactúan con los edificios, tanto personal como profesionalmente. En nuestras vidas personales, los dispositivos con eficiencia energética para hogares inteligentes encienden y apagan automáticamente las luces, y controlan los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. En nuestros lugares de trabajo, la Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) ha desencadenado grandes ganancias en eficiencia de almacén, personalización de iluminación comercial, optimización de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, y mucho más.
Los sistemas de IoT inteligentes ofrecen control, comodidad y eficiencia en los edificios. En este artículo se examina cómo un diseño integrado metódico permite lograr eficiencia energética en dispositivos con IoT para edificios inteligentes.
Optimización de dispositivos para edificios inteligentes
Si bien algunos dispositivos con IoT se pueden cablear a una fuente de alimentación, como a la cámara de un timbre o al mando de puerta de un garaje inteligente, muchos dispositivos dependen de manera exclusiva de la alimentación por batería. Dispositivos como sensores de ventana inteligentes, sensores de temperatura inteligentes y sensores de ocupación utilizan microcontroladores y sensores de gran eficiencia para mantener un bajo consumo de energía. Junto con modos de potencia optimizados, estados de suspensión y mínimo consumo de energía en estado de reposo, el hardware de baja potencia especializado puede extender la duración de la batería de los sensores inalámbricos que se usan en el diseño de un edificio inteligente, lo que reduce los costos de mantenimiento y brinda servicio por períodos más prolongados.
Comunicación y conectividad con eficiencia energética
Los dispositivos con IoT para edificios inteligentes dependen de la conectividad y comunicación eficiente para permitir funciones como compartir datos y control centralizado. La comunicación con eficiencia energética es vital para minimizar la energía consumida por la comunicación alámbrica e inalámbrica. Protocolos inalámbricos de baja potencia como Zigbee, Z-Wave, Thread o Bluetooth Low Energy (BLE) se usan comúnmente en aplicaciones para edificios inteligentes para asegurarse de lograr el ahorro óptimo de energía a nivel de dispositivo.
Cómo crear edificios con eficiencia energética con sistemas integrados
La eficiencia energética y las fuentes de energía sustentables son los dos pilares del diseño y la tecnología de edificios inteligentes. Esto se logra mediante la recolección de energía y la optimización del consumo de energía, lo que incluye sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado de alto consumo de energía.
Recolección de energía en el diseño de edificios inteligentes
Las tecnologías para edificios inteligentes pueden controlar sistemas de recolección y almacenamiento de energía como paneles solares, recolectores de energía cinética, y bancos de baterías. Por ejemplo, los interruptores de luz inalámbricos pueden recolectar energía a partir de las interacciones con los usuarios y la luz ambiente para eliminar la necesidad de usar baterías o de realizar mantenimiento. Adicionalmente, los interruptores de luz inteligentes pueden detectar la presencia de personas en una habitación y apagar las luces si el espacio está vacante. En el caso de este interruptor de luz inteligente, un sistema de recolección de energía y de administración de energía diseñado metódicamente puede optimizar el consumo del dispositivo y el uso de potencia del sistema que controla.
Monitoreo y control de edificios inteligentes en tiempo real
El monitoreo en tiempo real del consumo de energía juega un papel importante en los edificios inteligentes. Los sistemas integrados que permiten el monitoreo de energía normalmente se componen de sensores de corriente que monitorean la demanda histórica y en tiempo real. Estos sistemas, lo que incluye enchufes inteligentes y barras de contacto, pueden monitorear el consumo de energía de muchos dispositivos y, si fuese necesario, limitar la potencia que se suministra a ellos.
En entornos comerciales, el equipo industrial normalmente ha integrado sistemas de administración de potencia que pueden monitorear el consumo de energía, iniciar y detener el suministro de potencia, e incluso iniciar de manera automática la máquina fuera del horario habitual para limitar los costos de energía. Estos sistemas de administración de potencia integrados se conectan con los sistemas de administración de energía del edificio ocupado para maximizar la eficiencia.
La eficiencia energética es primordial en sistemas de administración de energía inteligentes que supervisan la distribución de energía, la optimización y el equilibrio de cargas en todo un edificio inteligente. En edificios altamente complejos, sistemas de administración de energía inteligentes pueden suministrar potencia a cientos de máquinas, varios sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado y sistemas de iluminación. Para optimizar de manera inteligente el consumo de energía general de un edificio, estos sistemas de administración de energía inteligentes pueden ser complejas redes de sistemas de administración de potencia integrados y centrales.
Optimización de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado
Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC, por sus siglas en inglés) representan normalmente el mayor consumo de potencia en el consumo de energía de un edificio. Los sistemas integrados con eficiencia energética en infraestructuras de HVAC permiten un control preciso de la temperatura, algoritmos de uso predictivo, optimización de la energía, detección de ocupación, almacenamiento de energía y recuperación de energía.
Por ejemplo, un edificio puede integrar sensores de ocupación con eficiencia energética y sensores ambientales que pueden ajustar la configuración de temperatura según la ocupación humana, la demanda de iluminación, el uso de equipos, las condiciones ambientales, como la luz solar, e incluso las preferencias de los usuarios. Estos sistemas no solo son altamente reactivos a sus entradas, sino que también pueden utilizar algoritmos predictivos que anticipen los cambios en la demanda. De manera interna, los termostatos inteligentes logran resultados de eficiencia similares en hogares inteligentes al optimizar el tiempo de funcionamiento, determinar la ocupación del edificio y proporcionar al usuario datos en tiempo real.
Los sistemas integrados y el diseño de edificios inteligentes
En tecnologías para edificios con eficiencia energética, los diseños integrados juegan un papel vital en garantizar la funcionalidad y sustentabilidad de estos sistemas inteligentes. La minimización del consumo de energía se puede lograr a nivel de dispositivos mediante la selección de componentes de baja potencia que aumenten la duración de la batería y mejoren la experiencia del usuario. El monitoreo y el control de dispositivos, iluminación y sistemas eléctricos, y de la infraestructura de HVAC en tiempo real, son imperativos para optimizar la eficiencia general de los edificios, todo controlado por sistemas integrados. Por último, la eficiencia energética no es solo una consideración de diseño en los edificios con energía inteligente, sino que es un prerrequisito para el éxito y la viabilidad de la tecnología de IoT para edificios inteligentes.
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