Dashboard for energy and bioclimatic literacy

Diseño e implementación de un dashboard en tiempo real usando Bokeh y Thingsboard para monitorear una edificación bioclimática. El dashboard enseña a las personas como su comportamiento y las estrategias bioclimáticas impactan en el confort térmico, lumínico y en el consumo de agua y energía.

Este es mi tema de tesis de licenciatura y es parte del proyecto Desarrollo e implementación del monitoreo térmico-energético de edificaciones educativas del Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT). Es la primera vez que lo voy a presentar, soy egresado de la Ingeniería en Energía Renovables de la UNAM y soy un entusiasta de Python y creo mis propias herramientas para resolver situaciones. El enfoque de este trabajo se resume bajo el concepto de dashboards para alfabetización bioclimática, que consiste en que las personas conozcan cómo es que sus hábitos de comportamiento diario y las estrategias bioclimáticas que se implementan en una edificación tienen un impacto en el confort térmico en los espacios y en el consumo de energía y de agua de la edificación usando tableros de visualización de datos. Con esta alfabetización se busca que las personas estén informadas sobre el impacto de su comportamiento y sobre las posibles acciones que pueden tomar para sentirse más confortables en la edificación y poder reducir el consumo energético. El dashboard se diseñó para el nuevo edificio de licenciatura del Instituto de Energías Renovables (IER) de la UNAM, que se diseñó con estrategias bioclimáticas y dispositivos que miden el comportamiento energético y que están conectados a la plataforma de Thingsboard del IER. Todo esto se diseñó en mente con la idea de que se convierta en un edificio demostrativo. El actor final del trabajo es el dashboard realizado con la librería de Bokeh y que visualiza en tiempo real los datos de toda la edificación que fueron generados por una simulación con EnergyPlus y con Python.

Tabla de contenidos Introducción - 4 min Grupo de trabajo - 3 min El edificio bioclimático - 5 min El dashboard - 18 min Conclusiones - 5 min

Introducción En la introducción hablaré sobre el edificio, que se mide y también sobre el concepto de alfabetización energética y alfabetización bioclimática y los dashboards como una herramienta ideal para enseñar estos conceptos. También hablaré sobre el uso de las tecnologías abiertas como Python y Thingsboard para desarrollar el dashboard y su importancia para extender el desarrollo de edificios bioclimáticos.

Grupo de trabajo En esta sección hablaré sobre mí y la educación que recibí en el IER, las asignaturas y cursos que me permitieron tener las capacidades para realizar este trabajo y sobre el grupo de energía en edificaciones del IER.

El edificio bioclimático Aquí voy a describir el edificio bioclimático, las estrategias bioclimáticas que se usaron en su construcción, mostraré fotos de cómo se encuentra actualmente y voy a detallar los dispositivos de IoT, las variables que miden y cómo se generan los datos mientras se termina el edificio y se instrumenta.

El dashboard En esta sección voy a explicar ampliamente la construcción del dashboard. Este cuenta con 3 paneles, los cuales corresponden a un panel de Confort térmico que muestra gráficas sobre temperatura al interior, humedad relativa, modelos de confort adaptativos y apertura de ventanas para ventilación natural. En el panel de Ocupación detallaré las gráficas que muestran las variables de concentración de CO2, niveles de sonido e iluminancia de superficies. Por último el panel de Consumo que contiene las gráficas de las variables de consumo eléctrico y consumo de agua. Asimismo presentaré cómo es que cada gráfica se desarrolló para comunicar un conocimiento de hábitos de comportamiento en específico.

Conclusiones Por último concluiré con un recuento de cómo el desarrollo del dashboard puede impactar en los hábitos de los usuarios, los retos futuros para esta área y las ventajas de desarrollar estas herramientas con tecnologías abiertas respecto a herramientas propietarias.

Para la presentación únicamente es necesaria una computadora y una manera de visualizar la presentación. La importancia y auge de los edificios inteligentes puede volverse un campo de acción importante para la industria si se incluyen estrategias bioclimáticas y dispositivos IoT para reducir gastos en energía eléctrica y para mantener el confort de los usuarios aumentando su calidad de vida. Igualmente el uso de tecnologías abiertas para la creación de estas herramientas para la educación de los usuarios es una oportunidad en crecimiento para la educación superior de inculcar los principios por los que se rige el desarrollo de estas tecnologías. Es un tema de importancia a nivel global por la necesidad de edificaciones más sustentables y es importante detallar que investigación y desarrollo en latinoamérica se está llevando a cabo. El IER es un referente en educación e investigación a nivel nacional sobre la transición energética, las energías renovables y la energía en edificaciones y mostrar que hay instituciones de educación superior enfocándose en estos temas y usando Python para generar herramientas puede ser muy inspirador. Soy un recién egresado que está tomando experiencia y que me gustaría compartir el trabajo del que me siento orgulloso y creo podría beneficiar a muchas personas dado que no necesita conocimientos especializados para su comprensión.