Diseño de estrategias de gestión de demanda para el edificio Beauchef poniente

Abstract

Los edificios de oficinas representan consumos de creciente importancia para el sistema eléctrico. En la búsqueda de mejorar la eficiencia energética se han desarrollado los sistemas de gestión y control de demanda para edificios. La Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas construyó el complejo Beauchef Poniente, constituido por edificios de alta eficiencia energética y que incorpora un sistema de control centralizado para sus cargas eléctricas. En este trabajo se proponen estrategias para la gestión energética del sistema de control de energía de Beauchef Poniente. La respuesta de la demanda (RD) es una acción de control que se realiza en base a distintas estrategias para gestionar el uso de cargas eléctricas en respuesta a señales, ya sean de seguridad de la red, de precios o del desempeño energético del mismo edificio. Estas pueden ser de eficiencia energética, desplazamiento de demanda, límite de demanda o desprendimiento de carga, siendo los sistemas de climatización y ventilación (HVAC) propicios para aplicar estas estrategias. En este trabajo se aplicaron estrategias de ajuste de temperatura (AT), límite de potencia de generación térmica (LP) y de prevención del rebote (PR). La primera cambia la consigna de temperatura de los espacios, la segunda limita la cantidad de energía térmica que el sistema HVAC es capaz de generar y la tercera es una estrategia para evitar el aumento de demanda eléctrica al finalizar una acción RD. Los objetivos de las estrategias RD sobre los sistemas HVAC son dos: reducir el consumo de energía, y mantener el nivel de confort de los ocupantes. Este último lo constituyen el confort higrotérmico, y la calidad del aire. En este trabajo, el confort higrotérmico se caracteriza con el Índice de Valor Medio de Fanger, a partir de condiciones de temperatura, humedad del espacio y vestimenta y nivel de actividad del ocupante. La calidad del aire se mide a partir de la concentración de CO2 en los espacios. Para el desarrollo de este trabajo se hizo un modelo térmico y de calidad del aire del cuarto piso del ala poniente del complejo Beauchef Poniente. Sobre este modelo se realizó simulaciones de un caso base, sin control, y de un caso con la estrategia de control actual, que aplica acciones AT y LP. Luego se propuso una mejora al sistema de control actual incorporando acciones de PR, la cual se contrastó con los dos casos anteriores en términos de costo anual de energía y confort de los ocupantes. Los resultados de las simulaciones muestran que del consumo anual de energía del edificio de 77,54 kWh/m2 en el caso base, se ahorra 1,89 kWh/m2 (2,44%) con la estrategia actual y 2,65 kWh/m2 (3,42%) con la estrategia propuesta. Sin embargo, en cuanto al costo, es mayor el efecto de la reducción de potencia máxima y demanda en hora punta. El costo anual baja $ 21.343.346 (12,86%) con la estrategia actual y $ 24.363.448 (14,68%) con la propuesta, respecto del caso base. En lo referente al confort, se concluye que ambas estrategias reducen el confort de los usuarios, y que la estrategia propuesta tiene un desempeño levemente más bajo que la actual, a ciertas horas del día. Sin embargo, se observa que estas reducciones de confort afectan principalmente a una pequeña proporción de los ocupantes del edificio y principalmente en espacios donde mantener el confort tiene menor relevancia.