Ευφυή και έμπειρα συστήματα διαχείρισης πόρων σε κτίρια

Abstract

In this thesis a complete methodology for efficiently managing energy resources in modern buildings is presented. The proposed methodology deals with the problem of energy management in buildings in two main directions. The first direction demonstrates a control model of a building capable of resolving functional requirements during the everyday operation including user requests, spatial variations and electromechanical equipment specification. In addition, the requirements for the assurance of the necessary thermal comfort, visual comfort and indoor air quality are fulfilled, especially in the prevailing situation of conflicting, multiple desirable conditions. The proposed methodological framework utilizes expert systems, self adaptation and knowledge engineering techniques, in order to assure the operational needs with the minimum possible energy cost and the environmental protection. The second main direction of the proposed methodology is focused on the overall energy management and energy conservation measures that can be taken in order to improve a typical building’s efficiency. In this context, an innovative intelligent model for the integrated energy management of a typical building is presented. The proposed framework provides the means for the systematical analysis for all the data that are associated with building’s energy consumption (loads, current operation demands, user requirements, finds) and take into account a series of external parameters (rate of interest, operational cost, funding possibilities etc) in order to propose measures, interventions and investments for energy efficiency optimization of the controlled building. The proposed overall methodology was implemented in to an information system and tested under supervision on a real office building. The findings of the experimental operation were analyzed and compared to previous energy consumption measurements indicating that the proposed framework provides one more innovative and useful tool to the problem of optimizing energy efficiency in modern buildings.

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη και υλοποίηση μιας μεθοδολογίας για την βέλτιστη ενεργειακή και περιβαλλοντική διαχείριση των λειτουργιών και των επενδύσεων σε σύγχρονα κτίρια. Η προτεινόμενη μεθοδολογία της διατριβής υποστηρίζει την διαχείριση ενός σύγχρονου κτιρίου σε δύο διαφορετικές συνιστώσες. Η πρώτη συνιστώσα αντιμετώπισης του προβλήματος έγκειται στην αποτελεσματική διαχείριση του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού του κτιρίου με απόκριση πραγματικού χρόνου και στην αναλυτική καταγραφή της κατάστασης και της λειτουργίας του κτιρίου. Η δεύτερη συνιστώσα ανάπτυξης αφορά στον γενικότερο ενεργειακό έλεγχο του κτιρίου και την οικονομοτεχνική αξιολόγηση επενδύσεων σε αυτό. Για την ανάπτυξη της πρώτης συνιστώσας πραγματοποιείται, αρχικά, μοντελοποίηση και παραμετροποίηση των ενεργών στοιχείων του κτιρίου. Στη συνέχεια, ορίζονται τα δεδομένα εισόδου και τα σημεία ελέγχου και ενσωματώνεται στη διαδικασία μια μηχανή συμπερασμού ενός έμπειρου συστήματος. Οι διατύπωση των κανόνων λειτουργίας του έμπειρου συστήματος και η διαδικασία εκμάθησης αποτελούν τα επόμενα στοιχεία της μεθοδολογίας της οποίας η παρουσίαση κλείνει με σύντομα συμπεράσματα. Η μεθοδολογική προσέγγιση του συνολικού ενεργειακού ελέγχου ενός κτιρίου αποτελεί τη δεύτερη συνιστώσα αντιμετώπισης του προβλήματος της διαχείρισης πόρων σε κτίρια. Η προτεινόμενη μεθοδολογία αναπτύσσεται σε βήματα, ξεκινώντας από την συλλογή προτάσεων ενεργειακής βελτίωσης και την αναγνώριση της προτεραιότητας κάθε πρότασης. Χρησιμοποιώντας την λεπτομερή καταγραφή δεδομένων από τον ευφυή έλεγχο του κτιρίου σε συνδυασμό με οικονομοτεχνικές και περιβαλλοντικές παραμέτρους πραγματοποιείται αξιολόγηση εφαρμογής των προτάσεων και προκύπτει ένα σύνολο, ταξινομημένων ανά ενεργειακό όφελος, προτάσεων. Η μεθοδολογία που παρουσιάζεται στο πλαίσιο της διατριβής υλοποιήθηκε υπό τη μορφή πληροφοριακού συστήματος και εφαρμόστηκε πιλοτικά σε κτίριο γραφείων.