Advanced energy management strategies for HVAC systems in smart buildings

The efficacy of the energy management systems at dealing with energy consumption in buildings has been a topic with a growing interest in recent years due to the ever-increasing global energy demand and the large percentage of energy being currently used by buildings. The scale of this sector has attracted research effort with the objective of uncovering potential improvement avenues and materializing them with the help of recent technological advances that could be exploited to lower the energetic footprint of buildings. Specifically, in the area of heating, ventilating and air conditioning installations, the availability of large amounts of historical data in building management software suites makes possible the study of how resource-efficient these systems really are when entrusted with ensuring occupant comfort. Actually, recent reports have shown that there is a gap between the ideal operating performance and the performance achieved in practice. Accordingly, this thesis considers the research of novel energy management strategies for heating, ventilating and air conditioning installations in buildings, aimed at narrowing the performance gap by employing data-driven methods to increase their context awareness, allowing management systems to steer the operation towards higher efficiency. This includes the advancement of modeling methodologies capable of extracting actionable knowledge from historical building behavior databases, through load forecasting and equipment operational performance estimation supporting the identification of a building’s context and energetic needs, and the development of a generalizable multi-objective optimization strategy aimed at meeting these needs while minimizing the consumption of energy. The experimental results obtained from the implementation of the developed methodologies show a significant potential for increasing energy efficiency of heating, ventilating and air conditioning systems while being sufficiently generic to support their usage in different installations having diverse equipment. In conclusion, a complete analysis and actuation framework was developed, implemented and validated by means of an experimental database acquired from a pilot plant during the research period of this thesis. The obtained results demonstrate the efficacy of the proposed standalone contributions, and as a whole represent a suitable solution for helping to increase the performance of heating, ventilating and air conditioning installations without affecting the comfort of their occupants.L’eficàcia dels sistemes de gestió d’energia per afrontar el consum d’energia en edificis és un tema que ha rebut un interès en augment durant els darrers anys a causa de la creixent demanda global d’energia i del gran percentatge d’energia que n’utilitzen actualment els edificis. L’escala d’aquest sector ha atret l'atenció de nombrosa investigació amb l’objectiu de descobrir possibles vies de millora i materialitzar-les amb l’ajuda de recents avenços tecnològics que es podrien aprofitar per disminuir les necessitats energètiques dels edificis. Concretament, en l’àrea d’instal·lacions de calefacció, ventilació i climatització, la disponibilitat de grans bases de dades històriques als sistemes de gestió d’edificis fa possible l’estudi de com d'eficients són realment aquests sistemes quan s’encarreguen d'assegurar el confort dels seus ocupants. En realitat, informes recents indiquen que hi ha una diferència entre el rendiment operatiu ideal i el rendiment generalment assolit a la pràctica. En conseqüència, aquesta tesi considera la investigació de noves estratègies de gestió de l’energia per a instal·lacions de calefacció, ventilació i climatització en edificis, destinades a reduir la diferència de rendiment mitjançant l’ús de mètodes basats en dades per tal d'augmentar el seu coneixement contextual, permetent als sistemes de gestió dirigir l’operació cap a zones de treball amb un rendiment superior. Això inclou tant l’avanç de metodologies de modelat capaces d’extreure coneixement de bases de dades de comportaments històrics d’edificis a través de la previsió de càrregues de consum i l’estimació del rendiment operatiu dels equips que recolzin la identificació del context operatiu i de les necessitats energètiques d’un edifici, tant com del desenvolupament d’una estratègia d’optimització multi-objectiu generalitzable per tal de minimitzar el consum d’energia mentre es satisfan aquestes necessitats energètiques. Els resultats experimentals obtinguts a partir de la implementació de les metodologies desenvolupades mostren un potencial important per augmentar l'eficiència energètica dels sistemes de climatització, mentre que són prou genèrics com per permetre el seu ús en diferents instal·lacions i suportant equips diversos. En conclusió, durant aquesta tesi es va desenvolupar, implementar i validar un marc d’anàlisi i actuació complet mitjançant una base de dades experimental adquirida en una planta pilot durant el període d’investigació de la tesi. Els resultats obtinguts demostren l’eficàcia de les contribucions de manera individual i, en conjunt, representen una solució idònia per ajudar a augmentar el rendiment de les instal·lacions de climatització sense afectar el confort dels seus ocupantsPostprint (published version

Advanced energy management strategies for HVAC systems in smart buildings

The efficacy of the energy management systems at dealing with energy consumption in buildings has been a topic with a growing interest in recent years due to the ever-increasing global energy demand and the large percentage of energy being currently used by buildings. The scale of this sector has attracted research effort with the objective of uncovering potential improvement avenues and materializing them with the help of recent technological advances that could be exploited to lower the energetic footprint of buildings. Specifically, in the area of heating, ventilating and air conditioning installations, the availability of large amounts of historical data in building management software suites makes possible the study of how resource-efficient these systems really are when entrusted with ensuring occupant comfort. Actually, recent reports have shown that there is a gap between the ideal operating performance and the performance achieved in practice. Accordingly, this thesis considers the research of novel energy management strategies for heating, ventilating and air conditioning installations in buildings, aimed at narrowing the performance gap by employing data-driven methods to increase their context awareness, allowing management systems to steer the operation towards higher efficiency. This includes the advancement of modeling methodologies capable of extracting actionable knowledge from historical building behavior databases, through load forecasting and equipment operational performance estimation supporting the identification of a building’s context and energetic needs, and the development of a generalizable multi-objective optimization strategy aimed at meeting these needs while minimizing the consumption of energy. The experimental results obtained from the implementation of the developed methodologies show a significant potential for increasing energy efficiency of heating, ventilating and air conditioning systems while being sufficiently generic to support their usage in different installations having diverse equipment. In conclusion, a complete analysis and actuation framework was developed, implemented and validated by means of an experimental database acquired from a pilot plant during the research period of this thesis. The obtained results demonstrate the efficacy of the proposed standalone contributions, and as a whole represent a suitable solution for helping to increase the performance of heating, ventilating and air conditioning installations without affecting the comfort of their occupants.L’eficàcia dels sistemes de gestió d’energia per afrontar el consum d’energia en edificis és un tema que ha rebut un interès en augment durant els darrers anys a causa de la creixent demanda global d’energia i del gran percentatge d’energia que n’utilitzen actualment els edificis. L’escala d’aquest sector ha atret l'atenció de nombrosa investigació amb l’objectiu de descobrir possibles vies de millora i materialitzar-les amb l’ajuda de recents avenços tecnològics que es podrien aprofitar per disminuir les necessitats energètiques dels edificis. Concretament, en l’àrea d’instal·lacions de calefacció, ventilació i climatització, la disponibilitat de grans bases de dades històriques als sistemes de gestió d’edificis fa possible l’estudi de com d'eficients són realment aquests sistemes quan s’encarreguen d'assegurar el confort dels seus ocupants. En realitat, informes recents indiquen que hi ha una diferència entre el rendiment operatiu ideal i el rendiment generalment assolit a la pràctica. En conseqüència, aquesta tesi considera la investigació de noves estratègies de gestió de l’energia per a instal·lacions de calefacció, ventilació i climatització en edificis, destinades a reduir la diferència de rendiment mitjançant l’ús de mètodes basats en dades per tal d'augmentar el seu coneixement contextual, permetent als sistemes de gestió dirigir l’operació cap a zones de treball amb un rendiment superior. Això inclou tant l’avanç de metodologies de modelat capaces d’extreure coneixement de bases de dades de comportaments històrics d’edificis a través de la previsió de càrregues de consum i l’estimació del rendiment operatiu dels equips que recolzin la identificació del context operatiu i de les necessitats energètiques d’un edifici, tant com del desenvolupament d’una estratègia d’optimització multi-objectiu generalitzable per tal de minimitzar el consum d’energia mentre es satisfan aquestes necessitats energètiques. Els resultats experimentals obtinguts a partir de la implementació de les metodologies desenvolupades mostren un potencial important per augmentar l'eficiència energètica dels sistemes de climatització, mentre que són prou genèrics com per permetre el seu ús en diferents instal·lacions i suportant equips diversos. En conclusió, durant aquesta tesi es va desenvolupar, implementar i validar un marc d’anàlisi i actuació complet mitjançant una base de dades experimental adquirida en una planta pilot durant el període d’investigació de la tesi. Els resultats obtinguts demostren l’eficàcia de les contribucions de manera individual i, en conjunt, representen una solució idònia per ajudar a augmentar el rendiment de les instal·lacions de climatització sense afectar el confort dels seus ocupant

Alien Marine Fishes Deplete Algal Biomass in the Eastern Mediterranean

One of the most degraded states of the Mediterranean rocky infralittoral ecosystem is a barren composed solely of bare rock and patches of crustose coralline algae. Barrens are typically created by the grazing action of large sea urchin populations. In 2008 we observed extensive areas almost devoid of erect algae, where sea urchins were rare, on the Mediterranean coast of Turkey. To determine the origin of those urchin-less ‘barrens’, we conducted a fish exclusion experiment. We found that, in the absence of fish grazing, a well-developed algal assemblage grew within three months. Underwater fish censuses and observations suggest that two alien herbivorous fish from the Red Sea (Siganus luridus and S. rivulatus) are responsible for the creation and maintenance of these benthic communities with extremely low biomass. The shift from well-developed native algal assemblages to ‘barrens’ implies a dramatic decline in biogenic habitat complexity, biodiversity and biomass. A targeted Siganus fishery could help restore the macroalgal beds of the rocky infralittoral on the Turkish coast

Estimation of fuel consumption in a hybrid electric refuse collector vehicle using a real drive cycle

Postprint (published version

Biodiversity and Ecosystem Health of the Aldabra Group, Southern Seychelles: Scientific Report to the Government of Seychelles.

National Geographic's Pristine Seas project, in collaboration with the government of the Seychelles, the Island Conservation Society (ICS), the Seychelles Islands Foundation (SIF), and the Waitt Foundation, conducted an expedition to explore the poorly known marine environment around these islands. The goals were to assess the biodiversity of the nearshore marine environment and to survey the largely unknown deep sea realm. The data collected contribute to the marine spatial planning of the Seychelles, in particular the creation of large marine reserves

Formas de gestión patrimonial y evolución de la renta a partir del análisis de contabilidades agrarias: los patrimonios del marqués de Sentmenat en el Vallés y en Urgell (1820-1917)

This essay is aimed at the microeconomic research of different farming exploitations, by means of analysis of private documentation and, particularly, that of accounting (1820-1917). This approach sheds new light on the management systems and land heritage reproduction. Within the framework of the effective technical availabilities and the ecological conditions, the changes introduced in farming structure and exploitation systems and land ownership, show the capacity of adaptation to the new conditions created starting from the crisis of the Ancien Régime

Oportunitats pel pla territorial del Maresme davant d'una reforma infraestructural tren - autopista - N-II

En data 24 d’abril de 2008, la Generalitat de Catalunya i el Ministeri de Foment van signar un protocol pel qual manifestaven la seva voluntat de que la titularitat de la carretera Nacional II, al seu pas per la comarca del Maresme, que fins a la data l’ostentava el Ministeri de Foment, fos cedida a la Generalitat. Aquesta cessió va ser formalitzada en data 29 de desembre de 2009 amb la signatura d’un conveni entre ambdues administracions. En l’actualitat l’escenari el conformen la Nacional II, una travessera urbana de la majoria de les poblacions del Maresme i, la C-32, una autopista en règim de concessió que no cobreix suficientment l’accessibilitat del territori. Considerant l’opció de l'eliminació del peatge, aquesta donaria lloc a la captació de la major part del trànsit, que des de les comarques gironines es desplaça cap a Barcelona i la seva àrea metropolitana. Això comportaria la construcció de nous accessos per donar major cobertura al territori fent baixar el nivell de servei de l’autopista. L’objectiu de la Tesina és definir i analitzar les alternatives de traçat pel trasllat de la carretera Nacional II a l’interior de la comarca en el tram Montgat – Tordera, així com un possible canvi d’emplaçament de la línia ferroviària de rodalies R1. Totes dues infraestructures en l’actualitat es troben a peu de platja i transcorren paral·leles a la costa. La transformació suposa un repte infraestructural de primer ordre donat que plantejarà una autèntica reforma urbana amb profunds efectes transformadors de l’estructura territorial i del sistema de mobilitat de la comarca. Aquest treball pretén dur a terme l’estudi d’aquests efectes que aniran associats a tres possibles ubicacions del nou traçat viari. Les tres alternatives que es proposen aniran encaminades a la implantació d’una via a la comarca del Maresme que capti una gran part del trànsit que actualment suporta la carretera Nacional II, que connecti directament amb les carreteres locals obrint nous accessos al territori i que faciliti l’accessibilitat a l’autopista C-32. Els més de 100.000 vehicles que circulen diàriament per alguns trams de l’autopista C-32 i els més de 40.000 vehicles que passen diàriament per la carretera Nacional II fan necessària una nova infraestructura que permeti l’especialització funcional de cada una de les xarxes de carreteres del Maresme. Aquestes han d’oferir major qualitat de servei pel que fa a la capacitat i també en la reducció de l’índex d’accidentalitat de l’actual traçat de la Nacional II. Propostes que s’elaboren: 1. Calçades Laterals: de dos carrils per sentit annexes al traçat actual de l'autopista amb enllaços a diferent nivell. 2. Via Interurbana: segregada amb un carril per sentit en el mateix corredor de l'autopista amb enllaços a diferent nivell. 3. Via Cívica: de dos carrils per sentit integrada en la trama urbana amb enllaços a nivell. Es valoraran cada una de les alternatives de la variant de la Nacional II posant èmfasi sobre les millores en les condicions de la mobilitat i els impactes que s’esdevinguin tant al territori com al medi ambient. Per tal de concloure l'estudi es realitzarà una anàlisi estratègica seguint el mètode DAFO amb el qual es valoraran quines són les debilitats i les fortaleses internes associades a cada traçat, així com quines són les amenaces i les oportunitats externes a què s'enfronta la comarca condicionades a cada actuació

Marine Biodiversity and Ecosystem Health of Ilhas Selvagens, Portugal

In September 2015, National Geographic's Pristine Seas project, in conjunction with the Instituto Universitário-Portugal, The Waitt Institute, the University of Western Australia, and partners conducted a comprehensive assessment of the rarely surveyed Ilhas Selvagens to explore the marine environment, especially the poorly understood deep sea and open ocean areas, and quantify the biodiversity of the nearshore marine environment