Rispetto al passato, le persone nei paesi/regioni sviluppati e nei paesi/regioni in via di sviluppo ora fanno più affidamento sui condizionatori d'aria (AC) per ottenere spazi abitativi confortevoli, quindi anche il consumo di energia sta aumentando rapidamente.
Secondo l'International Energy Association's"Futuro della refrigerazione" rapporto, l'aria condizionata rappresenta il 10% del consumo energetico totale di oggi's. Si stima che entro il 2050 questo utilizzo triplicherà, il che equivale all'attuale capacità di generazione totale di energia degli Stati Uniti, dell'Unione Europea e del Giappone. Entro il 2050, il numero di condizionatori d'aria negli edifici residenziali e commerciali in tutto il mondo aumenterà da 1,6 miliardi di oggi a 5,6 miliardi. Ciò equivale a 10 nuovi condizionatori venduti ogni secondo per i prossimi 30 anni.
Il ruolo del rilevamento dell'occupazione nell'aria condizionata
Adattandosi ai livelli di attività indoor e dirigendo il flusso d'aria dove è più necessario, il rilevamento dell'occupazione del corpo umano può rendere i condizionatori d'aria più intelligenti e più efficienti dal punto di vista energetico. La figura 1 mostra alcuni scenari. In questi scenari, il rilevamento dell'occupazione (come il rilevamento di presenza/assenza, attività e posizione del personale) fornisce un feedback. Regolando la temperatura della stanza e dirigendo il flusso d'aria verso gli occupanti dell'interno, può aiutare a risparmiare energia e rendere l'ambiente più confortevole.
Figura 1: una scena che mostra come il feedback ottenuto dal rilevamento dell'occupazione determina l'utilizzo del condizionatore d'aria
I sensori a infrarossi passivi e le soluzioni per telecamere sono due tecnologie utilizzate nel rilevamento dell'occupazione dell'aria condizionata. I sensori a infrarossi passivi hanno un basso costo e un basso consumo energetico, ma hanno un alto tasso di falsi rilevamenti sotto la luce del sole e mancano di sensibilità ai movimenti fini. Al contrario, la fotocamera può fornire una risoluzione eccellente, ma può avere un tasso di falsi rilevamenti più elevato, soprattutto per il rilevamento di ombre e immagini di ritratti. I sensori a infrarossi passivi e le soluzioni per fotocamere sono sensori ottici e nella progettazione sarà richiesto un design ottico, che richiede ulteriori aperture, che potrebbero influire sul design dell'aspetto.
L'intero settore utilizza il rilevamento dell'occupazione per ottenere il risparmio energetico e si impegna anche a rendere i condizionatori d'aria più intelligenti attraverso l'elaborazione dei bordi. Oltre a controllare il funzionamento del condizionatore d'aria attraverso il rilevamento della presenza per migliorare il comfort dell'utente, ci sono anche continui sforzi per adottare una tecnologia a sensore unico. In futuro, i condizionatori d'aria integreranno funzioni aggiuntive per il monitoraggio della sicurezza degli utenti, come il rilevamento degli eventi di caduta e il monitoraggio dei segni vitali, tra cui la frequenza cardiaca e la frequenza respiratoria.
Vantaggi dei sensori a onde millimetriche nel rilevamento della presenza di persone
I sensori TI a onde millimetriche (mmWave) forniscono un ricco set di dati che contiene informazioni precise su intervallo, velocità e direzione di arrivo per ciascun oggetto nell'area pertinente. Attraverso il processore di segnale digitale (DSP) che esegue il rilevamento, la classificazione e il tracciamento degli oggetti, è possibile ottenere informazioni sull'occupazione del personale, come la presenza, l'assenza, il numero di personale e la posizione precisa del personale rispetto all'aereo- apparecchiature di condizionamento. Le apparecchiature di condizionamento dell'aria possono utilizzare queste informazioni per prendere decisioni informate; ad esempio, quando qualcuno entra in una stanza, il sensore traccerà la presenza della persona nel più breve tempo preimpostato prima di attivare il flusso d'aria. Se la persona rimane nella stanza, il condizionatore d'aria guida il flusso d'aria verso la persona utilizzando le informazioni di localizzazione/localizzazione per fornire comfort. Il condizionatore regolerà anche la temperatura in base al numero di persone nella stanza per ottenere un maggiore comfort e migliori effetti di risparmio energetico.
Oltre all'accuratezza e alla precisione dei dati, i sensori a onde millimetriche di TI's offrono molti vantaggi quando si creano soluzioni intelligenti per il condizionamento dell'aria ad alta efficienza energetica, tra cui:
· Ridotti falsi rilevamenti
·Può funzionare normalmente in ambienti difficili
·Il prodotto ha un bel design e un aspetto compatto
·L'utilizzo della tecnologia di rilevamento al posto delle telecamere può ridurre i problemi di privacy. Con la premessa di proteggere la privacy, realizzare il conteggio delle persone e il monitoraggio degli obiettivi
Realizza l'intelligenza dei bordi
Il sensore a onde millimetriche da 60 GHz di TI' integra un ricetrasmettitore a onda continua modulata in frequenza, monitoraggio su chip e meccanismo di calibrazione, microcontrollore Arm® Cortex®-R4F e DSP C674x su un singolo chip. Questa funzionalità di integrazione può supportare la realizzazione di intelligenza su sensori altamente integrati e l'elaborazione dei dati in tempo reale nel dispositivo stesso.
Un'applicazione di esempio utilizza il sensore a chip singolo a onde millimetriche IWR6843 da 60 GHz di TI' per ottenere il rilevamento dell'occupazione per i condizionatori d'aria commerciali e residenziali. Il sensore che elabora i dati utilizza il beamforming Capon per il rilevamento umano e può classificare in modo intelligente gli oggetti per ridurre al minimo i falsi rilevamenti. Questa applicazione di esempio dimostra una precisione di rilevamento di +/-10 cm per le persone (incluse quelle in movimento e fisse) e la distanza di rilevamento in interni può arrivare fino a 8 metri. La densità di conteggio è di 3 persone per due metri. Quando il numero di persone è inferiore a 5, l'accuratezza è del 100%; quando ci sono 9 persone nella stanza, la precisione è dell'85%.
Nel prossimo futuro, la climatizzazione diventerà un sistema completamente autonomo basato sui dati, senza la necessità del controllo remoto o dell'interazione uomo-computer attraverso l'unità di controllo della climatizzazione. La tecnologia dei sensori nel condizionatore d'aria raccoglie continuamente dati per fornire un miglior comfort. Ad esempio, in un ambiente d'ufficio, i sensori possono determinare nel tempo che il numero di persone in ufficio è più alto dalle 9:00 alle 17:00. Sulla base di questi dati, il sistema imparerà a dirigere più flusso d'aria durante le ore di punta e a limitare o disattivare il flusso d'aria durante le ore non di punta, al fine di ridurre il consumo di energia e quindi risparmiare sui costi aziendali.
La domanda di condizionatori d'aria residenziali e commerciali continua a crescere e triplicherà entro il 2050. Il rilevamento dell'occupazione mediante la tecnologia a onde millimetriche può ridurre il consumo energetico complessivo dell'aria condizionata fino al 35%. Guardando al futuro, la tecnologia delle onde millimetriche non solo continuerà ad avere un maggiore impatto sul funzionamento dei sistemi HVAC, ma ridurrà anche le emissioni complessive di inquinanti nell'ambiente.