L'informatique quantique peut rendre les systèmes HVAC plus intelligents et plus verts

Les systèmes de chauffage résidentiel, de ventilation et de climatisation (CVC) constituent une proportion importante de consommation d'énergie dans les bâtiments, nécessitant une optimisation de la gestion de l'énergie. Dans ce contexte, le contrôle HVAC conscient de l'occupation est une option prometteuse avec des économies d'énergie de 20 à 50% dans les maisons. Cependant, la technologie de détection d'occupation souffre de longs temps de récupération, de problèmes de confidentialité et de mauvais confort. De plus, il existe un besoin croissant de nouvelles technologies avancées qui aident à réguler la qualité de l'air intérieur en plus du contrôle de l'énergie.

Pour répondre à ces attentes, les scientifiques se sont récemment tournés vers des méthodes de contrôle intelligentes telles que l'apprentissage par le renforcement quantique (QRL) sur des principes informatiques quantiques. Ces approches peuvent notamment accélérer le processus d'apprentissage automatique et gérer la complexité de la dynamique du bâtiment du monde réel.

Dans une nouvelle étude, un groupe de chercheurs de la République de Corée, dirigée par Sangkeum Lee, professeur adjoint de génie informatique à l'Université nationale de Hanbat, a présenté la première démonstration de l'apprentissage par renforcement en HVAC et de l'alimentation à domicile et à domicile. Leurs résultats sont publiés dans la revue Énergie et ai.

Le Dr Lee dit: « Contrairement aux techniques d'apprentissage du renforcement conventionnelles, le QRL exploite les principes de calcul quantique pour gérer efficacement les espaces d'état et d'action de grande dimension, permettant une détection plus précise du CVC dans les bâtiments résidentiels à zone multiples. Notre cadre de conditionnement du conditionner en temps réel et des variations de la température externe, y compris les données de consommation d'électricité, les données de contrôle des climatiseurs et les variations externes. »

En outre, la technologie proposée intègre des fonctionnalités telles que le refroidissement à zones multiples – pour contrôler la température des zones individuelles dans un bâtiment – et le regroupement – pour regrouper des points de données similaires et ajuster le refroidissement. De cette façon, un seul contrôleur optimise conjointement le confort, le coût énergétique et les signaux de carbone en temps réel.

Les chercheurs ont effectué des simulations basées sur des données réelles de 26 ménages résidentiels sur une période de trois mois. Ils ont constaté que le contrôle du CVAC QRL surpasse considérablement la méthode du gradient de politique déterministe profonde ainsi que l'algorithme proximal d'optimisation des politiques, tout en maintenant le confort thermique, atteignant respectivement 63% et 62,4% de réduction de la consommation électrique, respectivement, et 64,4% et 62,5% de la diminution des coûts d'électricité, respectivement.

L'approche actuelle s'accompagne de nombreux autres avantages. Il est adapté à la rénovation et fonctionne avec la température standard, l'occupation et le CO₂ Capteurs et équipement CVC commun et thermostats. Il est également robuste pour l'incertitude, gérant facilement les prévisions bruyantes sur les conditions météorologiques et l'occupation et les contraintes de dispositifs. De plus, il dispose d'un cadre généralisable qui peut être étendu des appartements aux petits bâtiments et microréseaux.

Le Dr Lee dit: « Il peut être utilisé dans les thermostats intelligents et les systèmes de gestion de l'énergie autonome autonome qui cooptimisent le confort, les factures et les émissions sans réglage manuel et photovoltaïque sur le toit et planification de la batterie domestique. Notre cadre est également utile pour les programmes de réponse à la demande des services publics et à l'heure avec la commande automatisée. »

Le contrôle HVAC basé sur QRL peut notamment être appliqué à l'échelle communautaire ou campus via des bâtiments efficaces et interactifs du réseau et des centrales virtuelles (VPPS). Ici, des millions de maisons peuvent se coordonner en tant que VPPS pour stabiliser les grilles renouvelables. Il peut également garantir la qualité de l'environnement en salle personnalisée dans les budgets du carbone et intégrer des options de contrôle intelligentes avancées.

À mesure que le matériel mûrit dans les années à venir, la recherche politique accélérée quantique pourrait faciliter une formation plus rapide pour des systèmes multi-énergies complexes tels que le CVC, les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie. À long terme, ce travail devrait guider le chemin vers des contrôleurs sécurisés standardisés qui peuvent être certifiés et déployés à grande échelle.

Fourni par Hanbat National University Industry – University Cooperation Foundation