Modelado y control de sistemas de climatización de edificios en TRNSYS

Abstract

El objetivo de este proyecto consiste en el modelado y simulación del comportamiento térmico de edificios mediante el software TRNSYS. Adicionalmente, se propone introducir un modelo de máquina enfriadora que permita refrigerar los distintos espacios de los que se compone el edificio. En ocasiones resulta de interés disponer de un conjunto de ecuaciones que describan el caso de estudio. En sistemas que representan el comportamiento térmico de edificios resulta muy complicado obtener unas ecuaciones matemáticas que lo modelen, por lo que se procede a realizar una identificación de un modelo de espacio de estados que refleje dicho comportamiento. Todo este modelado e identificación, que serán tratados con todo detalle en el desarrollo de la presente memoria, tiene como objetivo disponer de un sistema de trabajo al cual se le puedan aplicar distintas técnicas de control como son el LQR (Linear Quadratic Regulator) y un control MPC (Model Predictive Control). Para poder validar los resultados obtenidos y determinar que se ha realizado de forma correcta, se van a aplicar todos estos conocimiento sobre un sistema compuesto por una única planta y siete salas que en el penúltimo capítulo será ampliado a un edificio de tres plantas con el objetivo de mostrar que todos los conocimientos desarrollados son extrapolables a cualquier sistema con similares características. Por último se ha elaborado un simulador que permite introducir al sistema variables que influyen en su comportamiento como son personas, luces y ordenadores. Este simulador permite asignar estas variable de una forma completamente aleatoria al edificio de una planta con el objetivo de aportar un mayor realismo a la simulación.

The objective of this project consists on the development of models and simulations which represent the thermal behaviour of buildings with the aid of TRNSYS’ software. Furthermore, it is proposed to introduce a model which represents a chiller machine that allows us to decrease the different temperatures of each rooms. Sometimes it is really interesting to have a set of equations that describe the behaviour of systems in which there are changes in temperature levels. In these systems is highly difficult to obtain equations which model that, so it is really useful to get a space state model using identifications methods that reflects this behaviour. Modeling and identifications methods can help to obtain a system in which it can be introduced different control techniques, such us Linear Quadratic Regulator (LQR) and Model Predictive Control (MPC). In the way of checking the results and assert that everything has been carried out correctly, all that knowledge are going to be applied to a one floor building with seven rooms, that building it will be extended to a new three storey building to show that all that techniques can be extrapolated to similar systems. Finally, a simulator has been developed that allows the system to be introduced to variables that influence its behaviour, such as people, lights and computers. This simulator allows these variables to be assigned in a completely random way to the one-storey building with the aim of providing greater realism to the simulation.