AI planning for improved ventilation management in buildings

Abstract

Office buildings in particular have high energy consumption followed by high operational costs and emissions. In addition, regulated air exchange is becoming increasingly necessary due to the COVID-19 pandemic. While current building management systems work with primitive rules and basic scheduling functions, Demand-Side Management (DSM) allows smart solutions by using Internet of Things (IoT) devices. Artificial Intelligence (AI) planning can be used to plan the energy demand of buildings intelligently. It provides powerful techniques for the automated and dynamic selection and organization of actions that, when carried out, achieve a specific goal. In this thesis a Demand-Side Management system with AI planning has been developed, which adjusts the temperature and CO2 values of an office room to a comfortable and healthy level. The company SPIRIT/21 equipped 12 office rooms with sensors and wants to test the developed system with real data gathered by them. The system, running with the OPTIC planner, uses the data to calculate an efficient solution, resulting in a comfortable indoor climate, regular air exchange, increased energy efficiency and in lower operating costs.

Insbesondere Bürogebäude haben einen hohen Energieverbrauch, gefolgt von hohen Betriebskosten und Emissionen. Zudem wird durch die COVID-19 Pandemie ein geregelter Luftaustausch immer notwendiger. Während aktuelle Gebäudemanagementsysteme mit primitiven Regeln und grundlegenden Planungsfunktionen arbeiten, ermöglicht Demand-Side Management (DSM) intelligente Lösungen durch den Einsatz von Internet of Things (IoT) Geräten. Um den Energiebedarf von Gebäuden intelligent zu planen, kann AI Planning eingesetzt werden. Es bietet leistungsstarke Techniken zur automatisierten und dynamischen Auswahl und Organisation von Aktionen, die, wenn sie ausgeführt werden, ein bestimmtes Ziel erreichen. In dieser Arbeit wird ein Demand-Side-Management-System mit AI Planning entwickelt, das die Temperatur und den CO2-Wert eines Büroraums auf ein angenehmes und gesundes Niveau anpasst. Dafür hat die Firma SPIRIT/21 12 Büroräume mit Sensoren ausgestattet. Das entwickelte System, welches den OPTIC Planner beinhaltet, soll aus den Daten eine effiziente Lösung errechnen, die zu einem angenehmen Raumklima, regelmäßigem Luftaustausch, erhöhter Energieeffizienz und geringeren Betriebskosten führt.