Avaluació de la tecnologia de les GPUs

En el projecte s’ha dut a terme un estudi sobre la tecnologia que aporten les targetes gràfiques (GPU) dins l’àmbit de programació d’aplicacions que tradicionalment eren executades en la CPU o altrament conegut com a GPGPU. S’ha fet una anàlisi profunda del marc tecnològic actual explicant part del maquinari de les targetes gràfiques i de què tracta el GPGPU. També s’han estudiat les diferents opcions que existeixen per poder realitzar els tests de rendiment que permetran avaluar el programari, quin programari està dissenyat per ser executat amb aquesta tecnologia i quin és el procediment a seguir per poder utilitzar-los. S’han efectuat diverses proves per avaluar el rendiment de programari dissenyat o compatible d’executar en la GPU, realitzant taules comparatives amb els temps de còmput. Un cop finalitzades les diferents proves del programari, es pot concloure que no tota aplicació processada en la GPU aporta un benefici. Per poder veure millores és necessari que l’aplicació reuneixi una sèrie de requisits com que disposi d’un elevat nombre d’operacions que es puguin realitzar en paral lel, que no existeixin condicionants per a l’execució de les operacions i que sigui un procés amb càlcul aritmètic intensiu.

Taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö

Tämä insinöörityö tehtiin ABB Oy, Drivesin Product AC -tulosyksikön tuotekehitysosastolle Helsingissä. Työssä kehitettiin taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö. ABB:n taajuusmuuttajien suorituskykytestejä ei ole aikaisemmin automatisoitu. Testit on tehty käsin ja niiden suorittamiseen ja tulosten käsittelyyn on kulunut paljon aikaa. Automaattisella testauksella pyrittiin testien suorittamiseen ja tulosten käsittelyyn kuluvan ajan huomattavaan pienentymiseen. Työssä ei ollut tarkoituksena tehdä suorituskykytestejä vaan kehittää automaattinen testausympäristö eli suorituskykytestipenkki, jossa suorituskykytestit on mahdollista suorittaa. Työssä keskityttiin taajuusmuuttajan nopeus- ja momenttisäätäjien suorituskykyyn. Työ toteutettiin suunnittelu- ja ohjelmointityönä. Testausympäristön laitteisto perustuu ABB:n tuotekehityslaboratorioiden olemassaoleviin testipaikkoihin. Testausympäristössä käytetään taajuusmuuttajien lisäksi pääasiassa kolmivaiheisia oikosulkumoottoreita. Lisäksi laitteistoon kuuluu ACS800-sarjan taajuusmuuttaja kuormakäyttönä, momenttianturi ja takometri eli kierrosnopeusmittari. Ohjelmointi tehtiin National Instrumentsin LabVIEW-ohjelmointiympäristön versiolla 8.0. Testausympäristön käyttöliittymänä toimii saman yrityksen TestStand-testausohjelmiston versio 3.5. Testattavien taajuusmuuttajien ohjausta ja momenttianturin lukemista varten ohjelmoitiin virtuaali-instrumentteja. Virtuaali-instrumentteja kutsutaan TestStand-testisekvensseistä. Testisekvenssit luodaan TestStandin sekvenssieditorilla ja suoritetaan sekvenssieditorissa tai operaattorin käyttöliittymässä. Työn tuloksena syntyi taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö. Testausympäristöä voidaan hyödyntää sekä nykyisen että seuraavan sukupolven taajuusmuuttajien testauksessa. Sillä on mahdollista suorittaa yleisimmät taajuusmuuttajien suorituskykytestit, kuten nopeus- ja momenttisäätöjen staattinen ja dynaaminen tarkkuus, hyvin kattavasti. Testit voidaan automaattisesti suorittaa koko testikäytön sallimalla pyörimisnopeus- ja kuormitusalueella. Näytteenottotaajuus voi olla enintään 1 kHz luettaessa pyörimisnopeutta ACS800-sarjan taajuusmuuttajan kautta ja momenttianturia samanaikaisesti. Virtuaali-instrumenteista koostuvia testisekvenssejä voidaan vapaasti muokata ja kehittää testejä edelleen tai luoda kokonaan uusia testejä. Testausympäristö perustuu teollisuudessa yleisesti käytettyihin ohjelmistoihin ja tarjoaa hyvät mahdollisuudet jatkokehitykselle.

Concrete Pavement Mixture Design and Analysis (MDA): Application of a Portable X-Ray Fluorescence Technique to Assess Concrete Mix Proportions , TPF-5(205), 2012

Any transportation infrastructure system is inherently concerned with durability and performance issues. The proportioning and uniformity control of concrete mixtures are critical factors that directly affect the longevity and performance of the portland cement concrete pavement systems. At present, the only means available to monitor mix proportions of any given batch are to track batch tickets created at the batch plant. However, this does not take into account potential errors in loading materials into storage silos, calibration errors, and addition of water after dispatch. Therefore, there is a need for a rapid, cost-effective, and reliable field test that estimates the proportions of as-delivered concrete mixtures. In addition, performance based specifications will be more easily implemented if there is a way to readily demonstrate whether any given batch is similar to the proportions already accepted based on laboratory performance testing. The goal of the present research project is to investigate the potential use of a portable x-ray fluorescence (XRF) technique to assess the proportions of concrete mixtures as they are delivered. Tests were conducted on the raw materials, paste and mortar samples using a portable XRF device. There is a reasonable correlation between the actual and calculated mix proportions of the paste samples, but data on mortar samples was less reliable.

Investigation of Warm-Mix Asphalt for Iowa Roadways, TR-635, 2013

Phase II of this study further evaluated the performance of plant-produced warm-mix asphalt (WMA) mixes by conducting additional mixture performance tests at a broader range of temperatures, adding additional pavements to the study, comparing virgin and recovered binder properties, performing pavement condition surveys, and comparing survey data with the Mechanistic Empirical Pavement Design Guide (MEPDG) forecast for pavement damage over 20 years of service life. Further objectives detailing curing behavior, quality assurance testing, and hybrid technologies were as follows: * Compare the predicted and observed field performance of existing WMA trials produced in the previous Phase I study to that of hot-mix asphalt (HMA) control sections to determine if Phase I conclusions are translating to the field; * Identify any curing effect (and timing of the effect) of WMA mixtures and binders in the field; * Determine how the field-compacted mixture properties and recovered binder properties of WMA compare to those of HMA over time for technologies common to Iowa; * Identify the protocols for WMA sample preparation for volumetric and performance testing that best simulate field conditions. The findings of this study indicate that WMA additives do show statistical differences in mixture properties in some of the mixes tested. These differences will not always be statistically different from mixture to mixture. Multiple factors, such as WMA additive type, amount of recycled asphalt material, construction conditions, and mixture variability all play a role in determining the extent of which WMA and HMA mixes differ. Other significant findings of this study include effects of curing, aging in recovered binders from HMA and WMA cores, and the influence of recycled asphalt shingles (RAS) used with WMA. These findings will be of interest to owner agencies and contractors utilizing WMA technologies.

Tietoliikenneanalysaattorin testausohjelmiston suunnittelu ja toteutus ICONIX-prosessin avulla

Matkapuhelinverkot kehittyvät jatkuvasti tarjoten asiakkailleen uusia palveluja ja nopeampia datayhteyksiä. Verkkojen eri protokollien testaamisessa käytetään apuna tietoliikenneanalysaattoreita, joiden avulla matkapuhelinverkkojen eri rajapinnoissa liikkuvaa informaatiota voidaan tutkia yksityiskohtaisesti. Tämän työn tarkoituksena oli suunnitella ja toteuttaa etämonitorointianalysaattorin testauksessa käytettävä testausohjelmisto ICONIX-prosessin avulla. Suunnitteluun katsottiin kuuluvan prosessiin mukaiset vaatimusmäärittelyn, analyysin ja alustavan suunnittelun sekä yksityiskohtaisen suunnittelun vaiheet. Toteutus muodostui vastaavasti ohjelmointityöstä ja yksikkötestauksesta. Työn tuloksena saatiin suunnittelun ja toteutuksen aikana syntyneet erilaiset kaaviot ja ohjelmakoodi. Lisäksi testausohjelmistoa käytettiin etämonitorointianalysaattorin toiminnallisuus- ja suorituskykytesteissä, joiden perusteella arvioitiin toteutetun testausohjelmiston toimivuutta. Testausohjelmiston todettiin sopivan etämonitorointianalysaattorin testaukseen, sillä niin toiminnallisuustestit kuin kuormitustestitkin saatiin suoritettua onnistuneesti toteutetun testausohjelmiston avulla. ICONIX-prosessin todettiin sopivan testausohjelmiston suunnitteluun, vaikka testausohjelmisto onkin toimintaperiaatteeltaan erilainen, kuin prosessia esittelevissä lähteissä esimerkkeinä käytetyt ohjelmistot. Eri suunnitteluvaiheisiin kului prosessiin tottumattomalta aikaa, mutta toisaalta laadittuja suunnitelmia ei tarvinnut enää toteutusvaiheen aikana muuttaa ja ohjelmointityö oli hyvin suoraviivaista.

PeerHood as UMSIC middleware module

The UMSIC project will produce an application for social inclusion of children. This application will run on Nokia N810 internet tablet. PeerHood is an implementation of Peer-to-Peer neighborhood and communication concept, it is going to be used as a part of middleware in the project. PeerHood is responsible for providing neighboring information and connections to nearby devices. This thesis will present the requirements that the project sets to PeerHood including the general state of the art middleware requirements and the requirements set by the target device. These requirements will not be analyzed further. One main focus of this thesis is to analyze PeerHood from the UMSIC project point of view. In this thesis the results of PeerHood analysis are presented, including memory consumption testing, performance testing and testing of networking components of PeerHood. As a result of these tests modifications for PeerHood are introduced. The modifications are related to PeerHood usage in real mobile environment. Based on these requirements a framework was implemented that, when used properly, will enhance the context awareness of PeerHood, especially in mobile devices. The techniques used in framework are presented and instructions about how to use the framework are given. The approaches used in the implemented framework are analysed in this thesis. As an outcome of this thesis the context awareness of PeerHood is improved. As an additional outcome the guidelines for future development of PeerHood are introduced that are based on the results of the analysis of both PeerHood and the implemented framework.

Java-kieleen perustuvien www-sovellusten suorituskyvyn testaus ja parantaminen

Testauksesta on tullut oleellinen, yhä tärkeämpi sovelluskehitysprojektien osa. Sovelluksilta vaaditaan luotettavuutta kaikilla niiden toiminnan osa-alueilla. Suorituskykyyn liittyvät asiat ovat keskeinen osa näitä vaatimuksia erityisesti, kun kyse on Internetissä toimivista www-sovelluksista. Aluksi työssä esitellään erilaisia sovellusten testausmenetelmiä. Siinä kerrotaan yleisimmistä menetelmistä, joiden avulla pyritään sovelluksista löytämään vääränlaiset toimintatavat suhteessa niiden määriteltyihin toimintatapoihin. Testauksen tulosten avulla pystytään keskittymään oikeisiin kohtiin sovellusten toiminnan korjaamisessa. Työssä analysoidaan www-sovellusten rakennetta yleisen kerrosarkkitehtuurin eri kerrosten ominaisuuksia ja niihin sisältyviä keskeisimpiä sovellusten suorituskykyyn vaikuttavia tekijöitä kuvaillen. Näiden, www-sovellusten eri osien suorituskykyyn vaikuttavien ominaisuuksien perusteella esitellään esimerkkejä, kuinka Java-kieleen perustuvien www-sovellusten suorituskykyä voidaan parantaa. Lisäksi työssä kuvataan, kuinka erityisesti ilmaisella Apache JMeter-sovelluksella voidaan Java-kieleen perustuvien www-sovellusten suorituskykyä mitata. Työn tuloksena esitellään lopuksi suorituskyvyn testaus- ja parannusprosessi. Sen tarkoitus on selkeyttää erityisesti Java-kieleen perustuvien www-sovellusten suorituskyvyn testauksessa ja parannuksessa huomioon otettavia asioita.

Seleção para peso pós-desmama em um rebanho Gir. 2. Estimativas de variâncias e parâmetros genéticos dos efeitos direto e materno para características de crescimento

Componentes de variância e parâmetros genéticos para características de crescimento foram estimados usando diferentes modelos em um rebanho da raça Gir. Utilizou-se o método da máxima verossimilhança restrita sob modelo animal univariado. Os modelos de análise incluíram os efeitos fixos de mês de nascimento, grupo contemporâneo e idade da vaca. Cinco modelos diferindo quanto aos efeitos aleatórios foram testados. Para todas as características da fase pré-desmama, o teste de razão de verossimilhança (LRT) indicou o modelo com efeito genético aditivo direto e efeitos maternos (genético e de ambiente permanente) como o de melhor ajuste. As estimativas de herdabilidade direta para peso ao nascer (PN), peso aos quatro meses corrigido para 120 dias (P120), peso à desmama corrigido para 210 dias (P210) e ganho diário na fase pré-desmama (GPRE) foram, respectivamente, 0,31± 0,07; 0,14 ± 0,06; 0,23 ± 0,07 e 0,22 ± 0,07. Para as características da fase pós-desmama, o modelo que forneceu o melhor ajuste aos dados incluiu apenas o efeito genético aditivo direto. As estimativas de herdabilidade direta para peso de machos ao final da prova de ganho de peso (P378), peso de fêmeas corrigido para 550 dias (P550), ganho diário na prova de ganho de peso (G112), altura aos 378 dias em machos (AM) e altura aos 550 dias, em fêmeas (AF) foram, respectivamente: 0,45 ± 0,11; 0,29 ± 0,11; 0,37 ± 0,11; 0,79 ± 0,13 e 0,36 ± 0,0. Os efeitos maternos, tanto o genético quanto o de ambiente permanente, foram fontes de variação importantes para as características da fase pré-desmama, não sendo verificada influência desses efeitos sobre as características da fase pós-desmama.

Caracterização e comparação entre programas de treinamento para cavalos de enduro

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Frequency of bovine congenital pseudomyotonia carriers in selected Italian Chianina sires

Bovine congenital pseudomyotonia (PMT) is a genetic disease in Chianina and other breeds of cattle that induces muscular stiffness. PMT in the Chianina breed is caused by a missense mutation in exon 6 of the ATP2A1 gene, which encodes the SERCA1 pump. In this study, the prevalence of PMT carriers and the frequency of the deleterious PMT allele in selected subpopulations of the Chianina breed were estimated. The prevalence of PMT carriers among ranked Chianina sires used for artificial insemination in the years 2007-2011 was 13.6%. The frequency of PMT carriers in young bull calves born in the period January 2007 to June 2011 selected for a performance testing programme was 13.4%. Selective breeding against this genetic defect is restricted to males only and therefore is predicted to require at least seven generations to eradicate PMT.

New electrodynamic tether technology

New Electrodynarnic Tether Technology (NETT) is an experiment we proposed to ESA as part of the Columbus Precursor Flights. It was designed to fly as an exposed payload in the Spacelab carrier. Its primary objective is performance testing for the innovative bare tether concept. The experiment also includes two scientific objectives, specific for uninsulated tethers: i) detection of artificial auroral effects produced by secondary electron emission, and ii) detection of VLF wave emission. Additional objectives of the project are space performance of an electron-emitting hollow cathode and engineering verification of an open-loop deployment strategy.

SOPHIA CPV module round robin: power rating at CSOC

In the frame of the European project SOPHIA a concentrator photovoltaic (CPV) module measurement round robin has been initiated. The round robin includes measurements of four CPV modules at seven different test laboratories located in Europe. IV curves of the modules are measured with different measurement equipment under various climatic conditions. The aim of this activity is to perform at each site a rating of the modules at concentrator standard operating conditions CSOC according to IEC 62670-1. The outcome of the round robin is intended for direct feedback to the current draft standard IEC 62670-3 “Concentrator Photovoltaic (CPV) Performance Testing - Performance Measurements and Power Rating”. The paper discusses initial results from the first three partners that have already finished the measurements up to now.

Método experimental para la caracterización de las diferentes tecnologías de integración arquitectónica de la energía fotovoltaica en condiciones de funcionamiento real = Experimental method for characterization of several building integrated photovoltaic technologies under real working conditions

Hoy en día, el proceso de un proyecto sostenible persigue realizar edificios de elevadas prestaciones que son, energéticamente eficientes, saludables y económicamente viables utilizando sabiamente recursos renovables para minimizar el impacto sobre el medio ambiente reduciendo, en lo posible, la demanda de energía, lo que se ha convertido, en la última década, en una prioridad. La Directiva 2002/91/CE "Eficiencia Energética de los Edificios" (y actualizaciones posteriores) ha establecido el marco regulatorio general para el cálculo de los requerimientos energéticos mínimos. Desde esa fecha, el objetivo de cumplir con las nuevas directivas y protocolos ha conducido las políticas energéticas de los distintos países en la misma dirección, centrándose en la necesidad de aumentar la eficiencia energética en los edificios, la adopción de medidas para reducir el consumo, y el fomento de la generación de energía a través de fuentes renovables. Los edificios de energía nula o casi nula (ZEB, Zero Energy Buildings ó NZEB, Net Zero Energy Buildings) deberán convertirse en un estándar de la construcción en Europa y con el fin de equilibrar el consumo de energía, además de reducirlo al mínimo, los edificios necesariamente deberán ser autoproductores de energía. Por esta razón, la envolvente del edifico y en particular las fachadas son importantes para el logro de estos objetivos y la tecnología fotovoltaica puede tener un papel preponderante en este reto. Para promover el uso de la tecnología fotovoltaica, diferentes programas de investigación internacionales fomentan y apoyan soluciones para favorecer la integración completa de éstos sistemas como elementos arquitectónicos y constructivos, los sistemas BIPV (Building Integrated Photovoltaic), sobre todo considerando el próximo futuro hacia edificios NZEB. Se ha constatado en este estudio que todavía hay una falta de información útil disponible sobre los sistemas BIPV, a pesar de que el mercado ofrece una interesante gama de soluciones, en algunos aspectos comparables a los sistemas tradicionales de construcción. Pero por el momento, la falta estandarización y de una regulación armonizada, además de la falta de información en las hojas de datos técnicos (todavía no comparables con las mismas que están disponibles para los materiales de construcción), hacen difícil evaluar adecuadamente la conveniencia y factibilidad de utilizar los componentes BIPV como parte integrante de la envolvente del edificio. Organizaciones internacionales están trabajando para establecer las normas adecuadas y procedimientos de prueba y ensayo para comprobar la seguridad, viabilidad y fiabilidad estos sistemas. Sin embargo, hoy en día, no hay reglas específicas para la evaluación y caracterización completa de un componente fotovoltaico de integración arquitectónica de acuerdo con el Reglamento Europeo de Productos de la Construcción, CPR 305/2011. Los productos BIPV, como elementos de construcción, deben cumplir con diferentes aspectos prácticos como resistencia mecánica y la estabilidad; integridad estructural; seguridad de utilización; protección contra el clima (lluvia, nieve, viento, granizo), el fuego y el ruido, aspectos que se han convertido en requisitos esenciales, en la perspectiva de obtener productos ambientalmente sostenibles, saludables, eficientes energéticamente y económicamente asequibles. Por lo tanto, el módulo / sistema BIPV se convierte en una parte multifuncional del edificio no sólo para ser física y técnicamente "integrado", además de ser una oportunidad innovadora del diseño. Las normas IEC, de uso común en Europa para certificar módulos fotovoltaicos -IEC 61215 e IEC 61646 cualificación de diseño y homologación del tipo para módulos fotovoltaicos de uso terrestre, respectivamente para módulos fotovoltaicos de silicio cristalino y de lámina delgada- atestan únicamente la potencia del módulo fotovoltaico y dan fe de su fiabilidad por un período de tiempo definido, certificando una disminución de potencia dentro de unos límites. Existe también un estándar, en parte en desarrollo, el IEC 61853 (“Ensayos de rendimiento de módulos fotovoltaicos y evaluación energética") cuyo objetivo es la búsqueda de procedimientos y metodologías de prueba apropiados para calcular el rendimiento energético de los módulos fotovoltaicos en diferentes condiciones climáticas. Sin embargo, no existen ensayos normalizados en las condiciones específicas de la instalación (p. ej. sistemas BIPV de fachada). Eso significa que es imposible conocer las efectivas prestaciones de estos sistemas y las condiciones ambientales que se generan en el interior del edificio. La potencia nominal de pico Wp, de un módulo fotovoltaico identifica la máxima potencia eléctrica que éste puede generar bajo condiciones estándares de medida (STC: irradición 1000 W/m2, 25 °C de temperatura del módulo y distribución espectral, AM 1,5) caracterizando eléctricamente el módulo PV en condiciones específicas con el fin de poder comparar los diferentes módulos y tecnologías. El vatio pico (Wp por su abreviatura en inglés) es la medida de la potencia nominal del módulo PV y no es suficiente para evaluar el comportamiento y producción del panel en términos de vatios hora en las diferentes condiciones de operación, y tampoco permite predecir con convicción la eficiencia y el comportamiento energético de un determinado módulo en condiciones ambientales y de instalación reales. Un adecuado elemento de integración arquitectónica de fachada, por ejemplo, debería tener en cuenta propiedades térmicas y de aislamiento, factores como la transparencia para permitir ganancias solares o un buen control solar si es necesario, aspectos vinculados y dependientes en gran medida de las condiciones climáticas y del nivel de confort requerido en el edificio, lo que implica una necesidad de adaptación a cada contexto específico para obtener el mejor resultado. Sin embargo, la influencia en condiciones reales de operación de las diferentes soluciones fotovoltaicas de integración, en el consumo de energía del edificio no es fácil de evaluar. Los aspectos térmicos del interior del ambiente o de iluminación, al utilizar módulos BIPV semitransparentes por ejemplo, son aún desconocidos. Como se dijo antes, la utilización de componentes de integración arquitectónica fotovoltaicos y el uso de energía renovable ya es un hecho para producir energía limpia, pero también sería importante conocer su posible contribución para mejorar el confort y la salud de los ocupantes del edificio. Aspectos como el confort, la protección o transmisión de luz natural, el aislamiento térmico, el consumo energético o la generación de energía son aspectos que suelen considerarse independientemente, mientras que todos juntos contribuyen, sin embargo, al balance energético global del edificio. Además, la necesidad de dar prioridad a una orientación determinada del edificio, para alcanzar el mayor beneficio de la producción de energía eléctrica o térmica, en el caso de sistemas activos y pasivos, respectivamente, podría hacer estos últimos incompatibles, pero no necesariamente. Se necesita un enfoque holístico que permita arquitectos e ingenieros implementar sistemas tecnológicos que trabajen en sinergia. Se ha planteado por ello un nuevo concepto: "C-BIPV, elemento fotovoltaico consciente integrado", esto significa necesariamente conocer los efectos positivos o negativos (en términos de confort y de energía) en condiciones reales de funcionamiento e instalación. Propósito de la tesis, método y resultados Los sistemas fotovoltaicos integrados en fachada son a menudo soluciones de vidrio fácilmente integrables, ya que por lo general están hechos a medida. Estos componentes BIPV semitransparentes, integrados en el cerramiento proporcionan iluminación natural y también sombra, lo que evita el sobrecalentamiento en los momentos de excesivo calor, aunque como componente estático, asimismo evitan las posibles contribuciones pasivas de ganancias solares en los meses fríos. Además, la temperatura del módulo varía considerablemente en ciertas circunstancias influenciada por la tecnología fotovoltaica instalada, la radiación solar, el sistema de montaje, la tipología de instalación, falta de ventilación, etc. Este factor, puede suponer un aumento adicional de la carga térmica en el edificio, altamente variable y difícil de cuantificar. Se necesitan, en relación con esto, más conocimientos sobre el confort ambiental interior en los edificios que utilizan tecnologías fotovoltaicas integradas, para abrir de ese modo, una nueva perspectiva de la investigación. Con este fin, se ha diseñado, proyectado y construido una instalación de pruebas al aire libre, el BIPV Env-lab "BIPV Test Laboratory", para la caracterización integral de los diferentes módulos semitransparentes BIPV. Se han definido también el método y el protocolo de ensayos de caracterización en el contexto de un edificio y en condiciones climáticas y de funcionamiento reales. Esto ha sido posible una vez evaluado el estado de la técnica y la investigación, los aspectos que influyen en la integración arquitectónica y los diferentes tipos de integración, después de haber examinado los métodos de ensayo para los componentes de construcción y fotovoltaicos, en condiciones de operación utilizadas hasta ahora. El laboratorio de pruebas experimentales, que consiste en dos habitaciones idénticas a escala real, 1:1, ha sido equipado con sensores y todos los sistemas de monitorización gracias a los cuales es posible obtener datos fiables para evaluar las prestaciones térmicas, de iluminación y el rendimiento eléctrico de los módulos fotovoltaicos. Este laboratorio permite el estudio de tres diferentes aspectos que influencian el confort y consumo de energía del edificio: el confort térmico, lumínico, y el rendimiento energético global (demanda/producción de energía) de los módulos BIPV. Conociendo el balance de energía para cada tecnología solar fotovoltaica experimentada, es posible determinar cuál funciona mejor en cada caso específico. Se ha propuesto una metodología teórica para la evaluación de estos parámetros, definidos en esta tesis como índices o indicadores que consideran cuestiones relacionados con el bienestar, la energía y el rendimiento energético global de los componentes BIPV. Esta metodología considera y tiene en cuenta las normas reglamentarias y estándares existentes para cada aspecto, relacionándolos entre sí. Diferentes módulos BIPV de doble vidrio aislante, semitransparentes, representativos de diferentes tecnologías fotovoltaicas (tecnología de silicio monocristalino, m-Si; de capa fina en silicio amorfo unión simple, a-Si y de capa fina en diseleniuro de cobre e indio, CIS) fueron seleccionados para llevar a cabo una serie de pruebas experimentales al objeto de demostrar la validez del método de caracterización propuesto. Como resultado final, se ha desarrollado y generado el Diagrama Caracterización Integral DCI, un sistema gráfico y visual para representar los resultados y gestionar la información, una herramienta operativa útil para la toma de decisiones con respecto a las instalaciones fotovoltaicas. Este diagrama muestra todos los conceptos y parámetros estudiados en relación con los demás y ofrece visualmente toda la información cualitativa y cuantitativa sobre la eficiencia energética de los componentes BIPV, por caracterizarlos de manera integral. ABSTRACT A sustainable design process today is intended to produce high-performance buildings that are energy-efficient, healthy and economically feasible, by wisely using renewable resources to minimize the impact on the environment and to reduce, as much as possible, the energy demand. In the last decade, the reduction of energy needs in buildings has become a top priority. The Directive 2002/91/EC “Energy Performance of Buildings” (and its subsequent updates) established a general regulatory framework’s methodology for calculation of minimum energy requirements. Since then, the aim of fulfilling new directives and protocols has led the energy policies in several countries in a similar direction that is, focusing on the need of increasing energy efficiency in buildings, taking measures to reduce energy consumption, and fostering the use of renewable sources. Zero Energy Buildings or Net Zero Energy Buildings will become a standard in the European building industry and in order to balance energy consumption, buildings, in addition to reduce the end-use consumption should necessarily become selfenergy producers. For this reason, the façade system plays an important role for achieving these energy and environmental goals and Photovoltaic can play a leading role in this challenge. To promote the use of photovoltaic technology in buildings, international research programs encourage and support solutions, which favors the complete integration of photovoltaic devices as an architectural element, the so-called BIPV (Building Integrated Photovoltaic), furthermore facing to next future towards net-zero energy buildings. Therefore, the BIPV module/system becomes a multifunctional building layer, not only physically and functionally “integrated” in the building, but also used as an innovative chance for the building envelope design. It has been found in this study that there is still a lack of useful information about BIPV for architects and designers even though the market is providing more and more interesting solutions, sometimes comparable to the existing traditional building systems. However at the moment, the lack of an harmonized regulation and standardization besides to the non-accuracy in the technical BIPV datasheets (not yet comparable with the same ones available for building materials), makes difficult for a designer to properly evaluate the fesibility of this BIPV components when used as a technological system of the building skin. International organizations are working to establish the most suitable standards and test procedures to check the safety, feasibility and reliability of BIPV systems. Anyway, nowadays, there are no specific rules for a complete characterization and evaluation of a BIPV component according to the European Construction Product Regulation, CPR 305/2011. BIPV products, as building components, must comply with different practical aspects such as mechanical resistance and stability; structural integrity; safety in use; protection against weather (rain, snow, wind, hail); fire and noise: aspects that have become essential requirements in the perspective of more and more environmentally sustainable, healthy, energy efficient and economically affordable products. IEC standards, commonly used in Europe to certify PV modules (IEC 61215 and IEC 61646 respectively crystalline and thin-film ‘Terrestrial PV Modules-Design Qualification and Type Approval’), attest the feasibility and reliability of PV modules for a defined period of time with a limited power decrease. There is also a standard (IEC 61853, ‘Performance Testing and Energy Rating of Terrestrial PV Modules’) still under preparation, whose aim is finding appropriate test procedures and methodologies to calculate the energy yield of PV modules under different climate conditions. Furthermore, the lack of tests in specific conditions of installation (e.g. façade BIPV devices) means that it is difficult knowing the exact effective performance of these systems and the environmental conditions in which the building will operate. The nominal PV power at Standard Test Conditions, STC (1.000 W/m2, 25 °C temperature and AM 1.5) is usually measured in indoor laboratories, and it characterizes the PV module at specific conditions in order to be able to compare different modules and technologies on a first step. The “Watt-peak” is not enough to evaluate the panel performance in terms of Watt-hours of various modules under different operating conditions, and it gives no assurance of being able to predict the energy performance of a certain module at given environmental conditions. A proper BIPV element for façade should take into account thermal and insulation properties, factors as transparency to allow solar gains if possible or a good solar control if necessary, aspects that are linked and high dependent on climate conditions and on the level of comfort to be reached. However, the influence of different façade integrated photovoltaic solutions on the building energy consumption is not easy to assess under real operating conditions. Thermal aspects, indoor temperatures or luminance level that can be expected using building integrated PV (BIPV) modules are not well known. As said before, integrated photovoltaic BIPV components and the use of renewable energy is already a standard for green energy production, but would also be important to know the possible contribution to improve the comfort and health of building occupants. Comfort, light transmission or protection, thermal insulation or thermal/electricity power production are aspects that are usually considered alone, while all together contribute to the building global energy balance. Besides, the need to prioritize a particular building envelope orientation to harvest the most benefit from the electrical or thermal energy production, in the case of active and passive systems respectively might be not compatible, but also not necessary. A holistic approach is needed to enable architects and engineers implementing technological systems working in synergy. A new concept have been suggested: “C-BIPV, conscious integrated BIPV”. BIPV systems have to be “consciously integrated” which means that it is essential to know the positive and negative effects in terms of comfort and energy under real operating conditions. Purpose of the work, method and results The façade-integrated photovoltaic systems are often glass solutions easily integrable, as they usually are custommade. These BIPV semi-transparent components integrated as a window element provides natural lighting and shade that prevents overheating at times of excessive heat, but as static component, likewise avoid the possible solar gains contributions in the cold months. In addition, the temperature of the module varies considerably in certain circumstances influenced by the PV technology installed, solar radiation, mounting system, lack of ventilation, etc. This factor may result in additional heat input in the building highly variable and difficult to quantify. In addition, further insights into the indoor environmental comfort in buildings using integrated photovoltaic technologies are needed to open up thereby, a new research perspective. This research aims to study their behaviour through a series of experiments in order to define the real influence on comfort aspects and on global energy building consumption, as well as, electrical and thermal characteristics of these devices. The final objective was to analyze a whole set of issues that influence the global energy consumption/production in a building using BIPV modules by quantifying the global energy balance and the BIPV system real performances. Other qualitative issues to be studied were comfort aspect (thermal and lighting aspects) and the electrical behaviour of different BIPV technologies for vertical integration, aspects that influence both energy consumption and electricity production. Thus, it will be possible to obtain a comprehensive global characterization of BIPV systems. A specific design of an outdoor test facility, the BIPV Env-lab “BIPV Test Laboratory”, for the integral characterization of different BIPV semi-transparent modules was developed and built. The method and test protocol for the BIPV characterization was also defined in a real building context and weather conditions. This has been possible once assessed the state of the art and research, the aspects that influence the architectural integration and the different possibilities and types of integration for PV and after having examined the test methods for building and photovoltaic components, under operation conditions heretofore used. The test laboratory that consists in two equivalent test rooms (1:1) has a monitoring system in which reliable data of thermal, daylighting and electrical performances can be obtained for the evaluation of PV modules. The experimental set-up facility (testing room) allows studying three different aspects that affect building energy consumption and comfort issues: the thermal indoor comfort, the lighting comfort and the energy performance of BIPV modules tested under real environmental conditions. Knowing the energy balance for each experimented solar technology, it is possible to determine which one performs best. A theoretical methodology has been proposed for evaluating these parameters, as defined in this thesis as indices or indicators, which regard comfort issues, energy and the overall performance of BIPV components. This methodology considers the existing regulatory standards for each aspect, relating them to one another. A set of insulated glass BIPV modules see-through and light-through, representative of different PV technologies (mono-crystalline silicon technology, mc-Si, amorphous silicon thin film single junction, a-Si and copper indium selenide thin film technology CIS) were selected for a series of experimental tests in order to demonstrate the validity of the proposed characterization method. As result, it has been developed and generated the ICD Integral Characterization Diagram, a graphic and visual system to represent the results and manage information, a useful operational tool for decision-making regarding to photovoltaic installations. This diagram shows all concepts and parameters studied in relation to each other and visually provides access to all the results obtained during the experimental phase to make available all the qualitative and quantitative information on the energy performance of the BIPV components by characterizing them in a comprehensive way.

The informational load of highway guide signs. Final report.

Mode of access: Internet.