Dimensionamiento óptimo de acumuladores térmicos mediante simulación de la demanda térmica durante invierno a través del entorno digital de OpenStudio para cada unidad de un bloque de apartamentos virtual contextualizado en Quebec
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2024-07-05
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Universidad Santo Tomás
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Resumen
El aumento de la demanda energética destinada a la calefacción de espacios, especialmente en períodos invernales, presenta varios desafíos en materia de la gestión del recurso eléctrico en las viviendas y el uso racional de este. El rápido aumento de los picos de consumo y su duración intensifica el riesgo de estar expuesto a horas no satisfechas de confort térmico en los hogares. Debido a eso, son imperativas las nuevas estrategias para el allanamiento de los picos con el fin de mitigar el efecto del aumento de carga eléctrica de los sistemas de calefacción tradicionales y los períodos de máxima demanda en la red eléctrica. Para enfrentar este desafío, este trabajo presenta una metodología para determinar el dimensionamiento óptimo y la operación de un sistema de acumulador térmico eléctrico en un edificio de apartamentos residenciales. El estudio considera las implicaciones económicas del uso de acumuladores térmicos bajo tarifas dinámicas por tiempo de uso y su impacto en las unidades residenciales. Dicho análisis, se realizó a través del uso de un conjunto de datos sintéticos generados del consumo energético durante la temporada invernal de un edificio residencial típico en Quebec, Canadá, a partir de un prototipo virtual creado a través de la interfaz gráfica de usuario (GIU) de OpenStudio para evaluar el método propuesto. Los resultados demuestran que el uso de acumuladores térmicos, especialmente bajo tarifas eléctricas dinámicas, mejora la gestión energética, evitando picos de consumo y manteniendo el confort térmico en cada apartamento.
Abstract
Increasing energy demand, especially in winter periods, presents several challenges for home energy management and the rational use of energy. The quick development of the peak consumption period intensifies the risk of being exposed to unmeet hours in households. New strategies for load shifting are critical to mitigate the effect of the increasing electrical load from traditional heating systems and winter peak periods on the grid and the increasing electrical demand. To address such a challenge, this work presents a methodology for determining the optimal size and operation of electric thermal storage (ETS) in multi-zone residential apartment buildings through an optimization problem formulation. The economic implications of using ETS under the time-of-use (TOU) price signals and its impact on residential units are studied. A synthetic energy consumption dataset of a typical residential building in Quebec, Canada, from a virtual prototype created through OpenStudio Graphical user´s interface (GIU) and its network is utilized to evaluate the proposed method. Results demonstrate that the rational use of ETS, especially under dynamic electricity rates, enhances energy management, avoiding consumption peaks and keeping thermal comfort in each apartment.
Idioma
spa
Palabras clave
Citación
Diaz Ramirez, J. P. (2024). Dimensionamiento óptimo de acumuladores térmicos mediante simulación de la demanda térmica durante invierno A través del entorno digital de OpenStudio para cada unidad de un bloque de apartamentos virtual contextualizado en Quebec [Trabajo de pregrado]. Universidad Santo Tomás, Bucaramanga, Colombia
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