Em comparação com o passado, as pessoas em países / regiões desenvolvidos e países / regiões em desenvolvimento agora dependem mais de condicionadores de ar (CA) para obter espaços confortáveis, de modo que o consumo de energia também está aumentando rapidamente.
De acordo com a International Energy Association' s" Future of Refrigeration" relatório, o ar condicionado é responsável por 10% do consumo total de energia de hoje' s. Estima-se que até 2050 esse uso triplicará, o que equivale à atual capacidade total de geração de energia dos Estados Unidos, União Europeia e Japão. Em 2050, o número de aparelhos de ar condicionado em edifícios residenciais e comerciais em todo o mundo aumentará de 1,6 bilhão hoje para 5,6 bilhões. Isso é equivalente a 10 novos aparelhos de ar condicionado vendidos a cada segundo nos próximos 30 anos.
O papel do sensor de ocupação no ar condicionado
Ao se adaptar aos níveis de atividade interna e direcionar o fluxo de ar para onde é mais necessário, a detecção de ocupação do corpo humano pode tornar os condicionadores de ar mais inteligentes e mais eficientes em termos de energia. A Figura 1 mostra alguns cenários. Nesses cenários, a detecção de ocupação (como presença / ausência, atividade e detecção de localização de pessoal) fornece feedback. Ajustando a temperatura ambiente e direcionando o fluxo de ar para os ocupantes internos, pode ajudar a economizar energia e tornar o ambiente mais confortável.
Figura 1: Uma cena mostrando como o feedback obtido da detecção de ocupação determina o uso do ar condicionado
Sensores infravermelhos passivos e soluções de câmera são duas tecnologias usadas no sensoriamento de ocupação de ar condicionado. Sensores infravermelhos passivos têm baixo custo e baixo consumo de energia, mas têm uma alta taxa de detecção de falsos sob luz solar intensa e falta de sensibilidade a movimentos finos. Em contraste, a câmera pode fornecer resolução excelente, mas pode ter uma taxa de detecção de falsos mais alta, especialmente para detectar sombras e imagens de retrato. Sensores infravermelhos passivos e soluções de câmeras são sensores ópticos, e o design óptico será necessário no design, exigindo aberturas adicionais, que podem afetar o design de aparência.
Toda a indústria usa detecção de ocupação para obter economia de energia e também está empenhada em tornar os condicionadores de ar mais inteligentes por meio do processamento de ponta. Além de controlar o funcionamento do ar condicionado por meio da detecção de presença para melhorar o conforto do usuário, também há esforços contínuos para adotar uma tecnologia de sensor único. No futuro, os condicionadores de ar irão integrar funções adicionais para monitoramento de segurança do usuário, como detecção de eventos de queda e monitoramento de sinais vitais, incluindo frequência cardíaca e frequência respiratória.
Vantagens dos sensores de ondas milimétricas na detecção de ocupação
Os sensores de onda milimétrica TI (mmWave) fornecem um rico conjunto de dados que contém informações precisas de alcance, velocidade e direção de chegada para cada objeto na área relevante. Por meio do processador de sinal digital (DSP) que realiza detecção, classificação e rastreamento de objetos, é possível obter informações de ocupação de pessoal, como a presença, ausência, número de pessoal e a posição precisa do pessoal em relação ao ar. equipamento de condicionamento. O equipamento de ar condicionado pode usar essas informações para tomar decisões informadas; por exemplo, quando alguém entra em uma sala, o sensor rastreará a presença da pessoa no menor tempo predefinido antes de ligar o fluxo de ar. Se a pessoa permanecer na sala, o ar condicionado orienta o fluxo de ar para a pessoa usando informações de rastreamento / localização para fornecer conforto. O ar condicionado também ajusta a temperatura de acordo com o número de pessoas na sala para obter maior conforto e melhores efeitos de economia de energia.
Além da exatidão e precisão dos dados, os sensores de ondas milimétricas TI' s oferecem muitas vantagens ao criar soluções de ar condicionado inteligentes com baixo consumo de energia, incluindo:
· Reduzidas falsas detecções
· Pode operar normalmente em ambientes hostis
· O produto tem um design bonito e aparência compacta
· O uso de tecnologia de detecção em vez de câmeras pode reduzir as preocupações com a privacidade. Sob a premissa de proteger a privacidade, realize contagem de pessoas e rastreamento de alvos
Perceba inteligência de ponta
O sensor de 60 GHz de onda milimétrica TI' s integra um transceptor de onda contínua modulada em frequência, monitoramento no chip e mecanismo de calibração, microcontrolador Arm® Cortex®-R4F e C674x DSP em um único chip. Esse recurso de integração pode oferecer suporte à realização de inteligência em sensores altamente integrados e processamento de dados em tempo real no próprio dispositivo.
Um aplicativo de exemplo usa o sensor de chip único TI' s IWR6843 de onda milimétrica 60 GHz para obter detecção de ocupação para condicionadores de ar comerciais e residenciais. O sensor que processa os dados usa a formação de feixes Capon para detecção humana e pode classificar objetos de forma inteligente para minimizar falsas detecções. Este aplicativo de amostra demonstra uma precisão de detecção de + / - 10 cm para pessoas (incluindo em movimento e estacionárias), e a distância de detecção interna pode ser de até 8 metros. A densidade de contagem é de 3 pessoas por dois metros. Quando o número de pessoas é inferior a 5, a precisão é 100%; quando há 9 pessoas na sala, a precisão é de 85%.
Em um futuro próximo, o ar condicionado se tornará um sistema totalmente independente baseado em dados, sem a necessidade de controle remoto ou interação humano-computador através da unidade de controle do ar condicionado. A tecnologia do sensor no ar condicionado coleta dados continuamente para proporcionar melhor conforto. Por exemplo, em um ambiente de escritório, os sensores podem determinar com o tempo que o número de pessoas no escritório é maior das 9h às 17h. Com base nesses dados, o sistema aprenderá a direcionar mais o fluxo de ar durante as horas de maior movimento e a limitar ou desligar o fluxo de ar fora dos horários de pico, a fim de reduzir o consumo de energia e, assim, economizar custos corporativos.
A demanda por condicionadores de ar residenciais e comerciais continua a crescer e triplicará até 2050. O sensor de ocupação usando a tecnologia de ondas milimétricas pode reduzir o consumo geral de energia do ar condicionado em até 35%. Olhando para o futuro, a tecnologia de ondas milimétricas não só continuará a ter um impacto maior na operação dos sistemas HVAC, mas também reduzirá as emissões gerais de poluentes no meio ambiente.
