Monitorización y control de las condiciones básicas de calidad del aire en un espacio docente universitario

Abstract

La concentración de dióxido de carbono, la temperatura y la humedad relativa en un recinto interior son algunos de los principales indicadores que determinan las condiciones básicas de la calidad interior del aire (IAQ). Estos parámetros están directamente relacionados con la transmisión aérea de enfermedades. En este contexto, la regulación de la ventilación es esencial para balancear la seguridad, a través de la renovación de aire, con el confort y la eficiencia energética. En esta investigación, se toma un espacio docente de la Escuela Superior de Ingeniería de la Universidad de Cádiz para monitorizar y controlar la IAQ. Para empezar, se analizan e identifican las debilidades de los sistemas de ventilación y climatización. Seguidamente, se diseña, desarrolla y prototipa un dispositivo de bajo coste para monitorizar la IAQ con un conjunto de sensores y elementos de control. Posteriormente, se modeliza el recinto y simula por medio de dinámica de fluidos computacional (CFD), para seleccionar la localización (ubicación/disposición y cantidad) de los sensores encargados de medir los parámetros que caracterizan la IAQ. Finalmente, se evalúan los datos recopilados para su interpretación, gracias a una plataforma de Internet de las Cosas (IoT), en tiempo real o diferidamente.

Carbon dioxide concentration, temperature and relative humidity in an indoor environment are some of the main indicators that determine the basic conditions of indoor air quality (IAQ). These parameters are directly related to the airborne transmission of diseases. In this context, ventilation regulation is essential to balance safety through air renewal, with comfort and energy efficiency. In this research, an educational space of the School of Engineering at the University of Cadiz is considered to monitor and control IAQ. To begin with, the weaknesses of the ventilation and air conditioning systems are analyzed and identified. Next, a low-cost device to monitor IAQ is designed, developed and prototyped with a set of sensors and control elements. Then, the room is modeled and simulated using computational fluid dynamics (CFD), to select the location (placement/ layout and quantity) of the sensors responsible for measuring the parameters that characterize IAQ. Finally, the wirelessly collected data are evaluated for interpretation, thanks to an Internet of Things (IoT) platform, in real time or deferred.