Comunicación presentada al III Congreso Edificios Inteligentes
Autores
- Esther Gamero Ceballos Zúñiga, Jefa de Servicio de Arquitectura, Junta de Extremadura
- Sagrario Conejero Vidal, Jefa de Sección de Arquitectura, Junta de Extremadura
- Bernardino Morillo Merino, Arquitecto del Servicio de Arquitectura, GISVESA S.A.
Resumen
EFICIEX es un sistema de monitorización y control basado en tecnologías de código abierto desarrollado durante el Proyecto LIFE 2011 EDEA RENOV. Durante este proyecto se desarrollaron diferentes tecnologías destinadas a la mejora de la eficiencia energética de las viviendas sociales en Extremadura para su ahorro energético y de agua, así como la mejora de confort. Mediante EFICIEX se midieron las variables de confort principales de las viviendas: temperatura y humedad interior/exterior y calidad del aire interior (CO2 en ppm). También se midieron los consumos de agua, electricidad y combustible. Con esta información se asesoraba a las viviendas sobre cómo mejorar sus hábitos de uso a través de comunicación directa con los usuarios, así como a través de una aplicación móvil desarrollada para Android e IOS que hace más accesible esta información a los usuarios.
Descripción del sistema EFICIEX
EFICIEX se basa en 2 tecnologías de código abierto: Arduino y Raspberry Pi.
Raspberry Pi es un ordenador de placa reducida o (placa única) de bajo coste, desarrollado en Reino Unido por la Fundación Raspberry Pi. Este ordenador de tan sólo 40€ es perfecto para funcionar como estación base del sistema de monitorización. Esta base se conecta a internet y es capaz de enviar los datos en tiempo real al servidor http://eficiex.gobex.es y además también almacena los datos en su memoria.
Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares. Esta plataforma hardware sirve de base para diferentes sensores: calidad de aire, temperatura y humedad, consumo eléctrico, consumo de agua y de gas. Los dispositivos han sido diseñados basándose en diferentes plataformas de código abierto, destacando http://openenergymonitor.org como plataforma principal de código abierto utilizada para diseñar y generar el firmware de los dispositivos desarrollados.
Los principales objetivos marcados al desarrollar estos dispositivos fueron:
- Abaratar el sistema de medición hasta conseguir un equipo de medida de coste inferior a 300€ por vivienda.
- Desarrollar un sistema de medición que reuniera todas las mediciones de confort y energía de la vivienda: Temperatura, Humedad, y Calidad del aire, Consumo eléctrico, Consumo de Agua y Consumo de Gas. El sistema debía integrar sensores de bajo coste y de bajo consumo.
- Que todos los sensores sean inalámbricos para posibilitar su fácil instalación y su integración en la vivienda. En la mayoría de los casos los equipos son a pilas, excepto la estación base que va conectada al router de internet y el sensor de calidad del aire que debe estar enchufado.
- Se ha desarrollado un servidor dedicado del Gobierno de Extremadura ubicado en http://eficiex.gobex.es el cual almacena todos los datos capturados por las viviendas monitorizadas con este sistema. Este servidor también contiene información actualizada sobre los precios de agua, electricidad y combustibles para poder aportar datos aproximados de precios a los usuarios.
Este servidor también facilita información en forma de gráficas a los usuarios más avanzados que quieran conocer datos a través de sus ordenadores. Esta información se configura en una consola con gráficas, datos en tiempo real, valores históricos e incrementales, según cada caso.
- Para facilitar el uso del sistema de monitorización a cualquier usuario se han desarrollado 2 aplicaciones para dispositivos móviles (Android y iOS) con el objetivo de dar a los usuarios mejores funcionalidades para la consulta de datos de monitorización y dar un servicio de recomendaciones, avisos y alarmas destinado a maximizar el uso de los dispositivos EFICIEX.
Algunos de los avisos y recomendaciones básicas son entre otros:
- Avisar de consumos exagerados, que pueden estar relacionados con fallos en el
- Funcionamiento, averías o mal uso.
- Aviso de incendio gracias al sensor de confort interior.
- Recomendaciones de cambio de equipos en el caso de consumos puntuales altos.
- Recomendaciones para la disminución del stand-by del consumo eléctrico de la vivienda.
- Recomendaciones para el cambio de factura eléctrica o de gas, incluso para el cambio de combustible según la valoración de precios y precios del mercado.
La aplicación móvil tiene la funcionalidad de un asesor energético electrónico gracias a su programación y a los sensores que el sistema integra.
El sistema es modular, de modo que se puede adaptar a viviendas muy pequeñas, integrando un número pequeño de sensores, pero también a viviendas grandes con varios consumos y múltiples sensores del mismo tipo.
Instalación y montaje del Sistema EFICIEX
El montaje de los sensores inalámbricos es especialmente sencillo. Los únicos equipos que necesitan montaje son los sensores de consumo eléctrico y de consumo de agua y gas.
La autonomía mínima de los sensores a pilas es de al menos 1 año y las pilas que consume pueden ser recargables. Los dispositivos a pilas consumen 2 pilas AA (sensor de consumo de agua y gas, y sensor de confort exterior) o 3 pilas AA (sensor de consumo eléctrico).
El tiempo aproximado de montaje son de 1 horas por vivienda y las herramientas necesarias son 1 llave inglesa y un destornillador.
Lectura y recogida de resultados del Sistema EFICIEX
Algunos de los usos útiles que ha tenido EFICIEX hasta ahora han sido:
Optimización de consumo eléctrico
EFICIEX permite obtener datos de consumo eléctrico acumulado y cada segundo para optimizar el consumo eléctrico en viviendas con contratos acogidos a la tarifa PVPC o con tarifa nocturna. Calcula el coste energético introduciendo los datos reales de facturación (precio kWh, alquiler de equipos, potencia contratada, etc.) y gestiona recomendaciones acordes a estos datos. También da alarmas si el consumo es muy alto o muy bajo para avisar de cortes de suministro o consumos extraños por averías o descuidos.
Calidad del aire comparada con temperatura y humedad
Se ha podido observar la correspondencia directa entre la ventilación inadecuada de las viviendas sociales y la pérdida de energía a través de la ventilación al comparar los cambios bruscos de calidad del aire y su correspondencia en las pérdidas de energía debido a ello. Se ha recomendado realizar ventilación de la vivienda en las horas de menor cambio de temperatura interior/exterior, así como en qué viviendas son más recomendables la introducción de sistemas de ventilación inteligente y recuperadores de calor.
Medición de consumo de combustible en bombona de butano
Este sistema de medición de consumo de combustible se realiza midiendo el caudal y la temperatura de entrada y salida de la caldera mediante el sistema EFICIEX. Introduciendo los datos de la caldera y el combustible este sistema es capaz de estimar el rendimiento y poder calorífico para calcular la potencia consumida en cada momento. Este sistema hace que sea posible medir en cualquier tipo de caldera y sin ningún riesgo.
Agradecimientos
Se agradece el apoyo en el desarrollo técnico y la financiación de los dispositivos:
- Al programa LIFE de la Unión Europea por financiar el Proyecto EDEA RENOV.
- A la empresa RAY I.E. afincada en Mirabel (Cáceres) en el apoyo en el desarrollo y la colocación de equipos en las viviendas estudiadas.
- A la Asociación de Vecinos de Santa Engracia (Badajoz) y a los vecinos del Barrio de San Lázaro (Mérida) por el apoyo y abrirnos las puertas de sus viviendas para desarrollar los estudios con este sistema.
Referencias
- https://openenergymonitor.org/ (10 mayo 2016)
- https://www.arduino.cc/en/Guide/HomePage (8 mayo 2016)
- http://vair-monitor.com/ (20 noviembre 2016)
- https://www.raspberrypi.org/ (22 noviembre 2016)