Cómo la inteligencia artificial mejora el rendimiento de HVAC

Los sistemas HVAC son las cargas de mayor consumo de energía en edificios residenciales y comerciales. Por esta razón, las medidas de eficiencia energética que tienen como objetivo el HVAC pueden lograr ahorros importantes. Sin embargo, las actualizaciones de HVAC que ahorran energía no deberían afectar la calidad ambiental interior, o pueden causar molestias y problemas de salud. En entornos empresariales, esto también tiene un impacto negativo en la productividad.

La inteligencia artificial tiene aplicaciones prometedoras en HVAC, ya que puede mejorar tanto la eficiencia energética como la calidad ambiental interior. La IA puede optimizar variables como el flujo de aire, la temperatura y la humedad, conservando la calidad del aire con el menor consumo de energía posible.


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Control de HVAC: un desafío técnico

Controlar un sistema HVAC de manera efectiva es difícil porque las condiciones del edificio siempre están cambiando. Considere los siguientes aspectos:

  • La temperatura exterior siempre cambia y afecta la calefacción o refrigeración necesarias para mantener una temperatura interior adecuada.
  • La gente entra y sale de los edificios todo el tiempo, y esto afecta las necesidades de ventilación y el control de la temperatura.
  • Las actividades realizadas en interiores también afectan las necesidades de HVAC. Por ejemplo, una cocina comercial necesita más ventilación y refrigeración que una oficina del mismo tamaño.

Las necesidades de ventilación, calefacción y refrigeración de un edificio siempre están cambiando. Solo un sistema de control inteligente puede procesar todos estos datos en tiempo real y ajustar el sistema HVAC en consecuencia. Un sistema HVAC con controles manuales no puede alcanzar el máximo rendimiento debido a las condiciones variables de trabajo.

Controles inteligentes para sistemas de ventilación

Los manipuladores de aire consumen menos energía que los acondicionadores de aire y los calefactores portátiles. Sin embargo, el flujo de aire exterior proporcionado a un edificio afecta las necesidades de calefacción y refrigeración.

  • Por ejemplo, si un sistema de ventilación aumenta el flujo de aire durante el invierno, se necesita más calor para un mayor volumen de aire exterior frío.
  • Lo mismo se aplica al aire acondicionado cuando el sistema de ventilación aumenta el flujo de aire durante el verano.

Muchos edificios tienen sistemas de ventilación que funcionan a pleno flujo de aire todo el tiempo. Esto representa un gran desperdicio de energía, por las razones descritas anteriormente. Cuando los controles de ventilación tienen IA, pueden determinar el flujo de aire óptimo requerido por el edificio. El sistema también puede rastrear la cantidad de ocupantes en el edificio y la concentración de contaminantes atmosféricos clave como COV y partículas.

La ventilación excesiva representa un desperdicio de energía, mientras que la ventilación insuficiente es perjudicial para la calidad del aire interior. Un control de ventilación con IA ayuda a prevenir ambos. Solo hay un requisito importante: el sistema de ventilación nunca debe reducir el flujo de aire por debajo del valor mínimo requerido por los códigos de construcción locales.

Optimización de la calefacción y el aire acondicionado de espacios

Cómo la inteligencia artificial mejora el rendimiento de HVAC

Ahora hay hornos, calderas, enfriadores, mini-splits y otros equipos HVAC con inteligencia artificial incorporada. Como resultado, se pueden esperar importantes ahorros de energía simplemente actualizando equipos viejos. Sin embargo, es posible mejorar el rendimiento cuando se utilizan controles inteligentes para todo el sistema HVAC.

Al igual que los controles de ventilación deben equilibrar el consumo de energía y la calidad del aire, los controles de calefacción y refrigeración deben equilibrar el consumo de energía y la comodidad humana. Según un estudio del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL), la productividad humana alcanza su punto máximo en torno a los 21 ° C – 22 ° C.

  • A medida que la temperatura aumenta o disminuye, comienza a causar molestias.
  • Cuando la temperatura se vuelve más extrema, se vuelve perjudicial para la salud y eventualmente pone en peligro la vida.

Las temperaturas extremas son poco probables en los interiores de los edificios, incluso con una instalación de HVAC deficiente. Sin embargo, la calidad ambiental interior (IEQ) empeora gradualmente a medida que la temperatura se desvía del rango ideal.

Cómo la IA puede lograr una sinergia con las medidas de eficiencia energética

Las medidas de eficiencia energética pueden volverse más efectivas cuando se agrega IA a la combinación, logrando mayores ahorros. Dos ejemplos de actualizaciones de HVAC que funcionan mejor con AI son los economizadores de aire y los ventiladores de recuperación de energía.

Los economizadores de aire pueden ahorrar mucha energía en algunos climas. Cuando el aire exterior tiene una temperatura y humedad adecuadas para el «enfriamiento gratuito», el economizador aumenta las tasas de ventilación al tiempo que reduce la salida de aire acondicionado. Se ahorra electricidad porque los ventiladores son menos costosos de operar que los acondicionadores de aire. Los controles inteligentes pueden optimizar el economizador del lado aire para maximizar estos ahorros.

La ventilación con recuperación de energía también logra una sinergia con la ventilación inteligente. Cuando se optimiza el flujo de aire exterior, se evita el desperdicio de energía de calentar o enfriar el aire adicional. El sistema ERV puede intercambiar calor entre el aire de suministro y el aire de escape, reduciendo aún más la carga de trabajo de HVAC. ERV funciona tanto con aire acondicionado como con calefacción de espacios: el aire interior preenfría el aire exterior en verano y precalienta el aire exterior en invierno.

Las certificaciones de construcción como LEED y WELL tienen requisitos de rendimiento exigentes para calefacción, refrigeración y ventilación. Los controles automáticos con IA pueden ayudar a cumplir con estos requisitos, optimizando el funcionamiento de los sistemas HVAC.