In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  10, N o.  3, S ep 2019,  pp.  1 2 9 7 ~1 3 0 7   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1297-1307     1 2 97     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Non-i n trusive electric power  monitoring system in multi- pur pose educational   buil d ings       Fernan do del Ama Gon zalo  1 ,   Jose  A.  F errand i z  2 ,   D a v i d  F o ns e c a  E s c ud er o  3  ,  J u a n   A.   H erna ndez   4   1 K eene S t ate Colleg e , N e w H a mpsh ire,  U nited   S t at es of   A m eri ca  2 Am eri can U n i v e rsi t y o f  Ras A l   K h aim a h ,  Unit e d A r ab Emirates   3  La  S alle  U n i ve rs it at  R a m on  Ll u l l ,   Barc el on a,  S pain  4  P o l y t echni c Univ ersity  o f M a d r id,   S p a i n .       Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  Jan  7 , 2019   Re vise d Mar   2 4 ,  201 9  Ac ce p t ed  Ap r   2 0 ,  2 019      Un ders tand in g  th e  cons um p t i on  p a ttern s  i n   a   w o r k i n g   s p ace  i s   i m po rta n t  for   eval uat i ng   t he  c a u ses   o f   e nerg y  w a st age  and  f o r  d e vel o p i ng   s tra te gi e s   to ward s s p ecif i c  energ y  red uct i o n  m eth o d s . Th e   intent  of   m e teri n g  sys t e m s  i n  bu il d i ngs   i s   to   p ro vi de  a d e quat e   d at a  th at  h el p  i m pro v e  bu il d i n g  syste m s  perf o r man ce.  T h e   r esu lts  o f   t h e  anal ysi s   o ff er  t h e   p o t en tial  t o   i mpro ve   t he   energ y   e ff i c ien c y  of   t he  buildin g   and   redu c e   t he  operat i o n   c o s t s.  R esearch e r s   of   P olytechn i c  U n i v ersi ty   o f   M a d r id  a nd  A m erican  U ni vers ity  o f   Ras   A l   Kh aim a h  have  d evel op ed  a   m et e r ing   and   con t ro l  s y s t e m   t ha t   pro c e sses   and  anal yzes  t h e   d igi t alized   s i g n a ls.  T h is  s ystem   can   c o llect ,  an al y ze  and   m a nag e   th e  elect rical  c on sum p ti on  in  b u i l d i ngs.   It   i s  non -i nt ru s i v e ,   c an  b e  easi l y  dep l o y ed  i n   e l ect ric  b o ards  a n d   s end s   d ata  t o   a   cent r al  b ase  s t a tion   l o cated   a w a y  f r o m   t h e   m e t e r i n g  d e v i c e .  I n   t h i s  a r t i c l e  t h e  s y s t e m   i s   t e s t ed  i n  an   educati onal   f acilit y   wit h   a   w ide  range  of   u ses.  T he  l igh ting  fi xtures,   pow er  ou tl e t s   an d  H V A C   d evi ces  a re  a n a lyz e d   i n   o ffi ces,  classroo m s   a n d  archi t ectu r e  s t u d i o s.   T his  articl e   c o n cl ud e s   t hat   e n ergy   a u d it s   f or  l o nger  tim e   peri od s  hel p   b u i l d i ng  m a nag e rs  u n d ers t an d  dev i ce  pro f i l es,  occu pa n t   beh a vi or  a n d   e n v iro n m e ntal  c ontext . K eyw ord s :   A c ti ve  a nd pa ssi ve  m e a sure s.  B u ild in g s   En e r gy  c o n sump t i on    Me terin g  sys te m     Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Fe rnand o   d el  A m a   G onzal o,    D e pa rtem ent o f   S ustai n a b le  P r oduc t D e si gn  a nd A r c h i t e c t u r e.  Kee n e S t ate  Col l e g e,   03 4 35 K e e n e,  N e w  H a m pshire,   U n ite d  S t ate s   o f A m er ica.  Em ail:  fer n an d ode lam a @ g m a il.c o m       1.   I N TR OD U C TI O N    En ergy   c on sump t i on   i n   non-d o m e s ti c   bui l d ing s   i n c l u d e s  d i ff e r e n t   a c t i v it ies  s u ch  a s  lec t ure  ha l l s,   laboratories ,   of fices  or  c l a ssr oom s.  T he  d iversity  o f   load  t ype s  an d  re qu irem ents,  e n erg y   c ons um pt ion   sche du les  a n d  hab i ts  o f  user s  r e qu ire  ap pr op r i a t e  e q ui pme n t .   P o w e r   m oni tor i ng  sys t e m s  com p o n e n t s   t h a t  use   a   di sp arit y  of   p ro to c o l s   w il l   be   u n a bl e  t o   e x c h a ng e   i n fo rma t i o n .  Th e  h e a t i n g ,   v e n t i l a t i o n ,   a n d   a i r   c on d itio ni n g   (HVAC),   dom est i c  hot   w ater   ( DHW)  and   l i g h t i n g  a r e  e x am ples  o f  t he   s ys t e ms  i nvo l v ed.   H V A C   h a s   b ee n   rega rded  a s  th e  thre e  ma j o r   fa ct or  i n f l u e n c i n g   e nerg y  c o nsum pt i o n   i n  bu ild i n g s   over   the   las t   f e w   y ea rs.  Re ce nt  s t u die s   r e v eal   t ha t  m i sce lla ne ous  e l ectric   l o a d s   co ns tit ute   t h e   large   ma j o r ity   o f   office   e qu i p m e nt,  w h i l e   an  i m p or tan t   p ar t  of  t he m  is  a bo ut   p l u g  l o ad s  re l a te d   to  Infor m a t i o n   and  Com m uni c a tio n  Tec h n o log i es   (ICT),   suc h   a s  de skt o ps,  mon itors,   pr int e r s   e tc .  The  ra pid  m a rk e t   p e n e t r a tio n  o f   e l e ctro nic  de vic e s  has   e x p a nd ed  t hi s  c a t e go ry  s i gni fi c a nt l y   [ 1 ] .  The   U . S .   G ree n   B u i ld i ng   C ounc i l   e st i m at e s   t hat   b u il di ng s  u s e   20 %  mor e   e ne rgy  o n   a ve rage   t ha n   nec e ssary   d ue   t o  o b s o lete  e q u i p m e n t ,  des i g n   f la w s   a nd  i n appr opr i a t e   u s e   [ 2].  A   varie t y  of  e le c t ro ni c   de vice s  als o   a ffe c t  the   p o w e r  qua l ity  o f  th e  ele c t r i c   ne tw ork,  m ainly  by  in se rtin g   harm on ics in  t he  vo l t a ge  s ig n a l  [3].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
          IS S N : 208 8- 869 4   Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 : 1297 –  1 3 07  1 298 Usi n g   remo t e   e n e rgy   mon i t o ri ng   a l o ng   w i t h   web - ba se d  t e c h nol ogy   a l l o w   ow ne rs  t o   u nders tan d   t he   bu ild i ng  pe rfo r m a nc e,   t ake   a p p r opria te  a c t i o n,  a nd  co n t i n ua l l y  i m p r o v e   e n erg y   effi ci en cy   [ 4 ] .  In   o ff i c e,  educ a t i o na l   a n d  c o m m e r cia l   b u i l d i n g s   t he   c o n s u m p tio n  pa tter n s  c a n   v ar y  dra m a t i c a l ly   a m ong   b uil d in gs  o f  di ffe re nt t ypes  [1].  F or e xam p l e , office   b u i l d i n g s e x h i bi t hi gh  e nerg y co ns umpt i on fr om con sume r elect ron i c s   inc l ud ing   P C s   a n d   m oni t o rs,  w h ile   c om me rcia l  bui ld i ngs,   suc h   a s   s u p e r m a rke t s  or   m alls,   ha ve   s ign i fica n tly   fe w e r  cons um e r   e l e ctro n i cs,  an d  s i g n i f i ca nt l y   m ore  e n e r gy  c o n s u mptio n   asso ci at ed  t o   HVAC  s ys t e ms     and  li gh t i n g   [ 5 ] .  I n  o r d e r   t o   r e d u c e  t h e  s i z e   a n d   c o s t  o f   m e c h a n i c a l  s y s t e m s  a n   e ff i c i e n t   bui l d i ng  d e s i gn  a ppr oac h   i s   requ ire d .  Ma n y   a u t hors  ha ve   d em on stra ted  tha t   d es ig n  of  z ero- en er gy  b u i l d i n gs  i nduc es   b o t h  a   ne t   be ne fi t  in   to t a l   ene r gy de ma nd  an d a n  inc rea s e of  a w a re ness  f o r  bu i l din g  o w n ers.   U p t o   4 0% of electr i c a l  e n er gy ca n be  save d  in b u ild i ngs d ue  t o   cos t -effec t i ve  ene rgy e f fic i e n t  measu res   [ 6 ].   P a ssive  m easu r e s   h ave  pro v e n  to  b e  e ffe cti v e  w h en  i t   com e s  to  e ne rg y   savi ng s  [7 ].  B uil d i n g  des i g n ers  ar e  re spo n s i b l e  o f   p assi ve  s tra t e g ie s,   s uc h  as  w in do w   o r i e n ta tio n,   h igh  th erm a l  insu l a ti on  or  e ffi c i ent   l i ght i n g  fix t u r e s .  In c r ea si ng   t h e rma l   i nsul at ion   o f   b u ild in g s   r educ e s   t h e   c oo lin g   a nd   h e a tin g  l o ad   by  low e ri n g   h eat   g ai ns   o r  lo sse s   t hro u g h   t he  b uil d i n g’s  en ve l ope   [ 8 ] .  Rep l aci n g   ob so l e t e   HVAC   e q u i p men t   a nd  lig ht i ng  fix t ure s   w i l l  inc r ea se  t he  e ffici enc y   o f  b u i ld ing  e n e r gy  pro d u ct i o n  sys t em   [ 9].   Therm a l  in sula t i o n   o f   exp o se d  w a t e r  di stri b u t i on   p i p es  h e l ps   l ow e r   h ea t  l o sses.  S had i ng  de v i c e s   i n   f aca des   pre v e n t s   s o l ar  r a d i a t i o n   f r o m   e nt e r i n g  th e   b u il d i ng   a nd   r e d u c e s   c ool in g  lo ad   a n d   t h e   g r e en h o u s e  e f fec t .   H i gh  pe r f orm a nc e  g l ass   w i t h   low   e m i ssiv i t y   c oa tin gs  c a n   r e d u c e   he at   l os ses  in  w in ter.   R efle c t i v e   c o a t i n gs   i n  w i n d o w s  m a y  he lp  r e duc e   c o oli n g   lo a d s  i n   s u m mer  [ 10].  At   l ast ,   s tudy ing   t h e   c o lo r  o f   r o of s  and   e x t e r n a l   w all s   c an   c o n t r o l   t he   h e a t   a b so rb ed  by   the   b u i ld ing ´ s e n v e lop e  [11 ].  A c tive   s t ra t e gie s   c an  a ls o  be   c on si der e d  to  a c c om pl i s h  e n er gy   i m p ro vem e nt s  [ 1 2].  A c tiv e  m easure s ,  suc h   u s  prog r a mming   o per a ti o n a l   s c h ed u l es,   i n sta l l i n g   t h erm o st a ti c   va lves   a re  m ore   com p l i c a ted   to   i m p l e m en t   and  it   i s  n e c e s s ary  to   i nv olv e   b uil d i n g  ma n a g e rs  a n d   ow ne rs  i n  th e   dec i s i o n   m a k ing  pr oces s.  A l l   ac t i ve  m eas ure s   m ay  b e   ce nt ra li z e d   i n  t h e  Bui l di n g   M a n agem ent   S ys te m   ( B MS) .   T he  a im   o f  a  BM S   is  t o   assure   t hat  e n e r gy   d e m a nd  in  t he  b ui ldi n g  i s   a c c om plis he d  w itho u t   c om pr omis in g  t h e  a i r  qua l ity  a nd  c o m f ort   l e v e l s   o f  o c cup a nt s  [1 3 ] .  The  BM S  ca n  co ll ect   m e a su reme n t s  a t   a   s pe cifie d   t i m e  i n te r v al   a t  des i gna te d   me asure m e n t   po int s .  T h e   fa ctors  t h at   i nfl u enc e   t h e  se l e cti on  of   a   m ete r i n g   sy st em  a re  a cc u r ac y ,   e a s e  of  dep l oyme n t ,   c omm unica t i on   p rot o c o l,  a n d   c o st .   [14] .  The   m e a s ur e m e nt  r e s ults  a re  c om munic a t e d   t o  th e   sy st em’s  b as e  st a t ion .   C ond uc t i ng   p o w er  m e a s u r emen t s   i n  d i ff e r e nt  b u i l d i n g  t y pes  w i l l   p r ovi de  m an a g ers  w ith  r ele v a n t   data  a b o u t   t he   opera t i o n   o f  b u il di n g s  a nd  w i l l   h e l p   e nd- use r s  re duce  the   ene r g y   c o n s u m e d  by   elec tr ical   s yste ms  i n  the i r  fac i li ties  [1 5] .  Isol atin g  s p ec if i c   bui ld i n g   a r ea s  w i l l   a llow   b u i l d in g  m a na ge rs  t o   se t   ac t i ve  m ea sure s,  s uch  a s   a uto m atic  s c h e d u l i ng  or  b e h a v ior  pr ogr am s  for  bu i l d i ng  st a ff  [16] .  A n al yz in g   thes e   data  w i ll  he lp  t hem   take  a p p ro pria t e   a c tio ns  o ve r  the   l i f e -time  c y c l e  o f   t h e   f a c i l i t y .   S o m e  a u t h o r s   h a v e   deve l ope d  m e t h o d s  of  m ea s u rem e nts  to  p ro vi de  a   u se fu l  com p aris o n  of  d i f f e ren t   b u ild i n g   a r e a s   [1 7].  Th e   p o t e n t i a l   f o r  en e r gy   s av ing s   i n  non -resi d e nt i a l   bui l d i n g s   c a n   b e   up   t o  2 9 %   [18 ] .  Th e  en e r gy   m a n ag emen t  po lic i e s  a n d  r e gu la tio ns  a n d   huma n   f ac t o rs  a r e   v ery  impor t a nt   e l e me nts  i n flue nc i ng  bu ild i ng  e n erg y   con s um pt io n  [19].   B u i l d i n g   m a n ager s  ca n  pro v ide   hi s  cl i e nt s  w i t h  me an i n g f u l   i nf o r mat i on   a n d   f e e db ac k  on  elec tr ici t y  c ons um pti o n   as  a   t oo l  t o   u n d ersta nd  the   pe rfor ma nce   o f   bu i l d i ng s  a n d   ult i ma te l y   s a v e  e n ergy   [ 20 ],  [2 1].   S t ud i e s  i n   s c i e n tific   a rt ic les  ha ve  e va l u ate d   t ha t  mor e   t ha n   hal f   o f  t h e  to tal  b u il d i n g   e ner gy  is  c o n sum e d   d u r i n g   t h e  no n-wo rk i n g   h o u r s,  o f t en   w it h out   t h e   k no wl edge   o f   th e  co ns u m er  [ 22] .  P o we r  m onitor i n g   s yste m  ca n  be   u se d  for  pow e r   m ana g em ent,  p ow er   p lan t   opera t i o n ,  bi l l i n g  inf o r m a tion,   e v e nt  v e r i f ica t io n,  a n d   t r ou bl esh o o t i ng  [2 3 ] .   I n   t hi s  ar tic le   t he   c ons ump t io n  of  d iffe ren t   c irc u i t s   w i th in  a n   e duca tio na l   fac i l ity   w i l l   b e   s t udie d .  A   new  me asurem ent  m e t h o d   d e v e l ope d  b y   re sear cher s  o f   P oly t ec h n i c   U n i v e r s i t y  o f   M a d r i d   ( S p a i n )  a n d   A m erica n  U niver s i t y o f  Ras  A l  K h aima h (U A E ) w ill be  t este d a nd  fina ll y the  re su lt s w ill be  d i s c u sse d .      2.   RESEARCH  M ETH O D   I n   t he  f irst  s t e p,  t his   se ct i o n   descr i be s  t h e   me t e rin g   s ys te m  d eve l o p e d   b y  t h e  re se ar c h   t ea m  of   Po l y t e ch ni c   U n iv e r sity   o f   M a d r i d .  In   t he   s ec on d  st e p ,  t h e   se cti o n   s how s   t h e  st u d ie d  fac i l i ty.  I t   i s  a   mult i pur pose   bu ild i n g   w ith  o ffic e s ,  sma l l   c l a s sr o o ms,  li brar y,  aud i tori um,   c a feteria   a n d   ha lls  f or  s oc ia l   gat h er in gs.  It  i s  a   thre e-fl o o r   bu i l d i ng   i n  c o mplia nc e  w ith  S pa ni sh  B uil d i ng  C o de  ( 2 0 0 7   edi t i on).   The  are a   o f  the   b u i l d i n g  is  a p p ro xim a te l y   3 . 5 00   m 2.  T h e   s e l ec te d  s p a c e s   h a v e  a n   a v e ra g e   o ccup a ncy ,   a   d a i l y   s che d ul e  and   a   varie t y  of  e q u i pme n t   r e qu ired  f or  o pera tin g  a r c h i t ecture   studies,   c lassr oom s  and  of f i ces.  S ection  3  repor t s   t h e   f iel d   m e a surem e nt s  of  t h e   e lec t ri ca l  c i r c ui ts.   E n e r gy  co ns ump t io n  da t a   w as  b r oke n  d o w n   b e t w e en   h e at in g ,   v en ti lat i on   a n d   ai r   con d it ion i ng  (HVAC) ,   m i s cell a n e ou s   o ffi ce   e qu ip me nt   a n d   l i ghti n g .   T h e   c o nsu m p t i o n   w a s  al s o   b roken   do wn   b et w e en   w o r ki ng   h o u r s  (0 8: 00 –2 0: 0 0   h )   a nd  n on-w o r k i ng  ho urs.  T he  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Non- in tr usi v e e l ect ric po wer m o n i t o r i ng  sys t em  i n  m u l ti-p u r po se …  (Fe r n a n d o   de l  Am a G onzal o)   1 299 peri od  of  d a t a  col l ec t i o n   a n d   a nal y sis  w a s  F e br uary  1 ,   2 0 14  thr ou gh   M a y   3 1 ,   2 014 .  Th e  f a ci l ity   w a s   u se d   5   day s  a  w e e k (Mo nda y to F riday),   from  8:0 0   a . m . to 8: 0 0  p. m .    2.1.   Desc ription   of  t he  mete r ing syst em   The   p o w e r   consum pti on  in  b u i ld i ngs  t e n d s   t o  grow   i n  p r op ortio n  to  t he   i ncr ease   i n   t he  n um ber   of  large - size d  e l e c t ric  a p p l iance s   [ 2 4 ] .   T he  u n d er sta ndi ng  o f   p at t erns  a n d   h a b i t s  o f   e ner gy  c onsum p t i o n  a r e  key   requ isi t e s   f or  s avi n g  e n ergy   i n  bui ld i ngs  [ 25 ] .   N ow ada y s,  e qu i p me nt  f or  d evice- l e ve l  mo ni t o ri ng  is  a va i l a b l e   b y   u sing   s mart  p lu g s ,  sma r t   po we r  ou tl et s  a n d  sma r t   p o w er  s t r ip s.  H a r dw ar e  pro duc ts   f o r   e ne rg y  me t e r i n g   in   t h e   ma i n  el e c t ri c b o a r d  a re   m o r e st a b l e  a n d   re l i a bl e ,  t ho ugh t h e i r pric e is s ti ll  hig h .   Th e  UPM   re s e arc h   t ea m  h a s  d e si gn ed   a nd   m a n u f actu r e d   m o r e  se n s it ive   me ters  t o  pe rform   sub - me terin g   i n  s p ec i f i c   b ranc he s  or   c ircu i t s  o f   t he  b u i l d i ng.   M ea s uri n g  e l e c tric  e ne rg y  in  s ec t i o n s  a llo w s   t he   ide n tif i c at i on  of  h i gher  c o ns um pti o n   are a s,  t he  d e t ec ti on   o f  ab n o rm al  c on d i t i on s  in   v o l ta ge   a n d   c urrent  o f    t h e   bui ldi n g .   The   pr op ose d   m eter i n g  s y ste m   i s  m a de   u p   of   t hre e   c om po n e n t s:  a )   m icrocontroller  unit  (MCU)  with  12   d i f fer e n t   c h a nne l s   t o  m eas ure   the   c u rr ent   co nsump t i o n   w a vef o rm  b )   open-c ore  current  c l a mps  m easur ing  sing le- p hase  a nd   t hre e -p ha se   t rue  R o o t -me a n  sq uar e   ( RM S )   e l e ctr ic  e ne rgy  f l ow   a n d   c )  a   w i reless  de vic e   o f  d a t a   t ran s fe r  to  a   c e n t r al   b ase  st at ion   l o cat ed   r e m o t e   to   t h e   l ocat i o n   of  t he   m eter ing  dev i c e .   T he  M CU   c an  b e  app l ied  to  i nd ivi d ual  c i rc u its  s o  t h a t   t he  b u i l d i n g  m a na ger  c a n   i de ntify  a l l   deta i l s  o f   t he  e ne rg y  co ns umpt i on.   For   the  i n -b ui ldi n g  t e s t ,   the   w i r e less  m e te rin g   s ystem s   w il l  be   c o n fi gur ed  f or  5 -m in ute   m e a s urem ent  tim e   i n t e rv al s.  F u r t h e r ,  ea c h   d at a-se ri es  r ec o r d   mu st   b e   l a b e l e d   wi t h  a  t i me   s tam p .  The   i n t e rfa ce  d i sp la ys  t he  con s um pt io n  o f   e lec t ric   ene r gy  par a m e ters  a nd  ca n  be  c o n su lte d  v i a   t h e   Inte rnet.  O p e n   p ro to co l  is  u sed  for  data   t ra nsm i ssi on   a n d   c o l l ec ti on.   T he   a d v an t a ge   o f  u s in g  a n   ope n  pr o t oc o l   i s  the   s o ftw a re   can   b e   co n f i gur e d   to  r ea d  da ta   from  m oni tori ng   d ev ice s   m ade   by  d i ffe r en t  ma nufac t ur ers.  T he   m e t e r i n g   sys t em   s ha l l   c ol le c t   Wa tt-h o u r  ene r gy  for  a  three - phase  c irc u i t .   S u ch  a   m e t er  c ou ld  be   a p p li ed   t o   a   wh ol e-b u i l d i ng ,  i ndiv i du al  pane l,   o r  in di v i dua l  c i rc uit  w i t h in  a n  e l ec tri c   p ane l .   Fur t h e r,   eac h  data -s eries  rec o rd  m ust  be  l a b e l e d   w it h  a   ti m e   s tam p .  M easure m e n t   dat a   w ill  be   c o lle c t ed  by  t h e  bas e   s tat ion  for  tr ansfer  t o  t h e  c o n n e c t ed  c om pute r .  A  data  r ec ord  for   a  spe c i f ic  tim e  m u st  i nc lu de   v a l ue s  for  al l  me a sure me nt s  p l us  a   time   st a m p  and  a   fie l d   tha t   ide n tif i e s  th e  s p ec if i c   m e t e r e d   d ev ice   nam e .  V a l u e s   f or  a l l   o f  these  variables  are  r e quired  for  a  da t a   r ec o r d  to  b e   c on sid e red   s u cc es sf ull y   r ece i v ed .  Th e  rese arc h   t e a m  inst a l l e d  m e te ri n g   d e v i c es  t hr o ugh ou t  the  fac ili ty.  A ltho u gh  t h i s   a p p r o ach  m i g h t   b e  mor e   e x p e ns i v e ,   it  he l p s  un d e rs ta n d   b e t te r  bo t h   t he  e nerg y  usa g e  a nd  t h e   qua l ity  o f  t h e   e n erg y .   Insta l li ng  h i gh-e n d   me t e ri ng   d e v i c es   a t  t h e  ma i n   e l e ctrica l  boar d   p ro vi des  e n gin e ers  w ith  t he   t o t al   a moun t  o f   e n e r gy  c o n s um p t i on,  b u t   i nsta l l i n g   de v ice s   a t  di stri b u ti on   b o a rds  m a y  a llo w   users  and  en g i neer s  t o  ide n tif y sav i ng o p por tu n itie s  and e l ec tric a l  m alfunc t i o n s t h at c an da m a g e the   app l ia nce s .    2.2.   D e sc ription   of  t he  f acilitie s  The   P o l y tec h n i c  S c ho o l   o f  S a n  P a bl o  U n i v ersit y   C am pus   i n  Ma dri d   i s  a  m u lti- func t i on  b u i l d in g   w ith  c lassro o m s,   o ffice s ,   l i br ary,   a ud i t or i u m  a n d  re st a u rant.  T he   m ea su r e m e nts  ha v e   b ee n  ca rried   out   t o  ana l yz e  t h e   S e ni or  D esi gn  P r ojec t  s t u d i o,  a l o n g   w it h  o f fic e s   a n d   small   cl a ssroo ms.  Th e   a d dit i on   o f   p o w e r  moni t o ri ng  w a s  a   r e spo n se  t o   sever a l  iss u es  r elate d   t o  i n e ffici e n c y   a n d   w a s t i n g   e nerg y  i n   t he   b u ild in g.  P ow e r   qua l ity  i ss ues  ca n   ca use  e q uipm ent  to  b e  d a ma ged.   A   l a r ge  a n d   i m p ort a nt  p a r t  of  t h i s   projec t  i n c l ud e d   t he   in sta l lat i on  of  pow er   m ete r s  and  c i rc u i t  m o nit o rs  t o  pro v i de  p o w e r - monit o ri n g   capa b i l it i e s. T h e   p er i od  of  data   c ol lec t i o n   an d  a n a l y s i s   w as  F e b ruar y  1,   2 01 3   t h ro ug h  Ma y  3 1,  2 0 13.  T he  f a c ili t y   w as  u se d  5  day s   a   w e e k  (Mon d a y   t o  F r i d a y ),  f rom   8:00 a . m .   t o 9: 0 0  p.m .  A ll the   o f f i c e s h a ve a n ope n i n g  fa c i n g  w e st and t h e r e is  n o t   a   shad in g  de v i c e  protec t in g  t h e w i n d o w .   The  a n a l y z ed   r oom s  re qu ire  d a y  l i g h t i n g,   v e n ti lat i o n   a nd   m e c han i c a l   s y s t e ms.  Th e  HVAC  s y s t e m  c o mp ri ses  a  V a riable   R e friger a n t   V o l u m e   (V RV )  outdo or  u n i t  a n d  sever a l  in terna l   u nit s   o n  the  sa me   r e f riger a nt  l oo p.  Th e   me asu r e m e n ts  h av e  b e e n   t ak en   f ro m  the   fi rst   fl oo r  e l ect ri ca l  b o ard  to  a na l y ze  t h e   ope n  offi c e   w i th  f iv e   w o rk st a tio ns  c on nec t ed t o  t h e   pow er o ut l e t s  pl a ce d on t h e   w a ll s. Fig ure   1   show s a sc he m a tic o f the   e l e c trica l   boar d   a nd   t he   c ircu its   a ll oca t e d   t o   l i g h t i ng   a nd   p ow er  o u tle ts.   I t  de sc ri bes   the   n u m b er  o f  circ uits   a nd   t h e   l igh t   fi x t ures c o nnec t e d  t o t h em ,  alon g w i t h  t he  m e a surem e nt  s ys tem .   P r ior  to  i n s ta l l a tio n,   t he   t ec h n i c a l   i n f orma tion  o f   t he  b u i l d i n g  w a s  st u d i e d  t o   s pec i fy  l oc at ion s   o f  elec tr ical   p a n e l s  on  w h i c h  m e ter i n g   w ere   in sta l l e d   for   tes t i n g.   E l ect ric a l   p a n el s  are  l o ca t e d   i n   e lec t ri c a l  c l ose t s th roug ho ut  th e  fa c ili t y .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
           ISS N :   208 8- 8 6 9 4   I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :   1 297  –  1 3 07  1 300   F i gur e  1.   D iagr am s  of  m e a sure me nt   d ev ice s .   A r chi t ect ur e   stu d i o :   a)  H VAC fan   c o i l   un its,   b )   H VAC VRV u n i ts, c)   f l uo resce n t lamps , d)   powe r  outle ts.  C u rr ent c l a m ps  ar e   c onnec t ed  t o  M C U   un it   ( 1 ) .   D a t a   ar e  tr ansfe r r e d  via  w i r e les s ( 2 ).           F i gur e  2.   D iagr am s  of  m e a sure me nt   d ev ice s .   O f fice s  an d  cl assr oo ms :     a )   f l uor esce nt   l a m ps,   b)  pow er   out l e ts.   C u r r e nt   c lam p s  a r e  c o n n ec ted t o  M CU un i t ( 1 ) .   D ata  are   tra n sferr e d  via   w i r e l e s s   ( 2) .       3.   RESU L T S  A ND ANALY S IS  Th is  s ec ti o n   p r e se n t s  the   a n a l ys is  o n  the   da t a   f or   t he  S pr i n g  S em ester  of  2 0 1 4 .   The  me asurem ents   he lp un d er sta n d  t h e  el ectr i c a l   e ner gy  c o nsu m pti o n  pa tte r n s.   T he   c ur r e nt  c l a mps  r e cei ve   t he  r ec or d e d d a ta  a n d   the  ele c t r i ca l  e n er g y   c ons ump t i o n  is  t hen  br o k en  d ow n  i n   i ts   H V A C ,   outle ts  a nd  l i g h tin g  com pone nt s.      3. 1.   An alysis of   the  arch itec tur e   s tud i o  The  l i gh t i n g   f ixt u r e s  i n   t he   a r c hi tec t ur e   stu d i o  a r e  r e spons i b l e   f o r  58 %  of   t h e   c l a ssroo m  to t a l   e n e r g y   co ns u m ed   t h r ou gho ut  t h e   w eek s .   HVAC  s y s tem,  c o n s id e r ing   th e  chi lle r   UE14  a n d  t h e  fa n  c o il  u n i t s ,  is  r e sp on si bl e   fo r   2 7 %   a nd   f i n all y ,   t h e  ou t l e t s   c o n su mpti on   r e p r e s en ts  15% .   F i gur e   2  s how s  the  c o ntr i b u ti on  o f   the  t h r e e   com p one n t s  t o   t he  t o t a l   c l a ssr o o m   load  o ver   the  pe r i o d  of  d a t a  co l l e c t i on.           F i gur e   4.   E ne r gy  c ons um p tio n  distr i b u t i on  a r c h itec t ur e  stu d i o .   19% 8% 15% 58% UE1 4 F AN CO IL OUTL ETS LIGHTI NG Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       N on- i n t r usive  ele c t r i c   p o wer  m o n i t o r i ng sy s t e m   in m u lt i- p u r po se  … ( F ern a n d o   de l  Am a G onz al o)   1 301 Tab l e 1  sh ow s t h e   e n er gy c o n s ump t i o n  in  k Wh of   d i f f e r en t ener g y   s o u r c e s   ove r   one   w e e k .   A s  i t w a s  e xpec t e d ,   t h e  e n e r g y   c ons um pt ion   o v e r   w or ki n g   d ays   i s   h i gher   th an  o ve r  t h e  we eke n d.   Base d   o n   t h e  r e su lts   w e   c an i n f er  th a t  ou t l e t s  ha ve   l i t t l e   i mpa c t   on   w or k i n g   d a y s  e n e r gy   b a l an c e .  Ho we v e r,  t h e   c on su mp tio n  is  not  r e duce d   o ve r   the   w e e k en d.   O ne  r ea son  fo r   thi s   i s  t h e   e n er g y   r eq ui red  t o   k e e p   th e   e q uip m en t   ( d e s k t op  c o mpu t er s,   l a p t o ps,   m o ni tor s   a nd  pr in ter s )   i n   s ta nd- b y   m o d e .   T h e  t a bl e   al so   p ro vi d e s  inf o r m at ion   o n   l ig ht i ng  an d   on  th e   u se  o f th e  HVAC s y s tem.       Ta b l e   1.   E lec t r i c a l  e n er gy  o f   t he  A r c hi te c t ur e  st u d i o   ( kWh)   D a y  U E 14  (kWh)   F a n- c o il   ( kW h)   O utle ts  ( kW h)   L ighting  (kWh)   06/03/ 201 4   32, 75   13, 69   24, 67   118, 61   07/03/ 201 4   34, 59   13, 51   25, 10   112, 30   08/03/ 201 4   9, 78   6 , 3 0   19, 38   11, 47   09/03/ 201 4   9, 74   6 , 1 9   16, 96   11, 47   10/03/ 201 4   60, 77   14, 72   23, 56   112, 03   11/03/ 201 4   40, 81   14, 48   17, 84   114, 01       F i gur e   4  sh ow   t ha t  m o r e   t han  ha lf   o f  t h e   e l e c t r i ca l  pow er   i s  ut i l iz e d   f or   t he  pur pose  o f   p r o vi d i n g   li g h t   t o   t he  a r c hitec t ur e  st u d i o ,   so  t he  n e x t   s t e p   w a s   t o  br e a k   dow n  the  da i l y  co ns ump t i o n  in  e ig ht  d if fe r e nt  c i r c u its  t o  ge t  t o   u n d e r sta n d  t h e  pow er   c ons um pti on  pa t t e r ns.           F i gur e   4.   E ner gy  co ns um p t i o n  di str i b u ti on  o v e r   one   w e e k.       F i gur e   5  s h o w s  t h e   co ns um pti o n   of   i nd iv idua l   l i g h ti n g   c ir cu its.  T h e  d a i l y  c o n s u m p t i o n   r a n g e s   be t w ee n  7 0 0   a nd  1, 3 00  Wa t t s   o ver   t h e   w o r k i ng  h our s.   T he  p ow e r   c on su mp ti o n   i s   r ela t iv el y  st abl e .  T h e   ve r t i c al  a x i s  s how s  the  Wa t t s  con s ume d   f o r   e ac h  in d i vi d u al  c ir c u it.  T h e   horiz o n t al  a xi s  sh ows  the   time   i n   ho ur s.   T he  s yste m  is  w or kin g   d a i l y   f r o m   8 : 0 0   a m  t o   9 :0 0  pm .   The   p o w er   c ons umpt i o n   o f   eac h  c i r c ui t  is   di ff er e n t   d u e  t o   t he   n um ber   o f   l i g ht ing  f i xtu r es.    0.00 50 .0 0 10 0.00 15 0.00 20 0.00 25 0.00 6‐mar. 7‐mar. 8‐mar. 9‐mar. 10 ‐m ar. 11 ‐m ar. kWh LIG H T I NG O U TL ETS Fan Coil UE 1 4 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
          IS S N : 208 8- 869 4   Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 : 1297 –  1 3 07  1 302     F i gure   5.  P ow er c onsump t i o n of  8  l i g h t in g c i r c ui t s   on  Marc h the   6 th,   201 4 . A rc hi te c t ure  st u d i o.       H V A C   s ys tem   p l ays   an   i m p o r tan t   r o l e  i n   t h e   o ver a l l   pow e r   c ons um p t i o n.  A   t hree -phase   s yste m  is   use d   i n  t h e   H V A C   s ystem   due   t o  t h e   hea v y  e l e c t rica l   p o w er.  Cho o si ng  a   h i ghl y   eff i ci ent   sys t em  i s  k e y   t o   low e r  t h e   e l e c t ric i t y   c os ts  a nd  t o   r ed uc e  t h e   en viro nm e n t  im pac t .   T he  e l ect r i c i t y   d eman d   o f   t h e   HVAC   syste m   i s  di vi d e d  i n   t w o   p ar t s :  t h e  var i ab le   r efr i ge ra nt  f l o w   ( V R F )   c hi ller   a nd  t h e  fa n  co i l s.   F igure   6a   s how s   tha t  ele c t ric i ty  d em and  o f  t he  c hi l l e r  r i s e s  up to  a lmo s t 4, 0 0 0  W  w h e n   t h e  s y st em  s t a r t s   up .           F i g u r e  6 . P o w e r  co n s u m pt i o n   o f  th e   HVAC s y s t e m o n   March   t h e 6th ,  2014 .   A r chitec t ure   stu d io,     a)  c on sum p tio n  of V a r iab l e  Re fr iger an t F l o w   units,   b)  c onsump t i on of   Fan-Coil units .       The n   i t  re ma i n s  stea dy  for  more  t ha n  fi ve  hour s  w h e n   t he   i n d oor   t em per a ture  r ea ches  t he   c om for t   zone .  T h e  rest   o f  w o rk i n g  h ours  the  c h ille r  i s   on  for  sma l l  i n t e r vals  o f   tim e.  T he refo r e ,  the  dem a n d   f r o m   11 :00   am   t o  9 : 00   p m   is   l ow e r   t ha n  t h e  dem a nd   i n   the   first   t h re e   h o u rs  o f  t h e  da y.  F ig ure   6 b   i ll ustra t es   t he   e l e c t r i c it y   c onsu m pt ion   o f   t he  f an   c oil   un it s  i n   t h e   a rc hit e c t u re   s t u d i o.   E ner g y  co nsum pti on  r e m a in s  stea dy   for  ni ne  h our s.   T her e   i s  no  relat i o n   be tw ee n   the   w o rk i n g   h ours  of  t he  c h i ller  a n d  t h e   fa n  c o ils.  T h r ee  pow e r   me asure m e n t s   u t i l iz i n g  t h e  cu rr ent  clam ps  s how  t ha t  the  t h ree - p hase  a lte rnate  c u r r ent  l o ads  are   n o t  ba l a nc ed   in  t h e   F an  c oi l   sys t em .  O n e   of  t he  p hases   c onsum es  u p  t o   5 5 0   W .   T h i s   va lue   rem a i n s   stea dy   f or  t e n   h o u rs.  Mea n w h ile,   t h e  ot her  tw o  p h a se s  c o ns um e  25 0  W.  B y  defin i tio n,   a n   u nba l a n ced   c i r cu it   h as  a t   l e a s t   on e  p h a se   curr ent  tha t   i s  no t   eq ua l  t o   t h e   o t h er   pha se  c urre nt s.   I n  a l l   c ases,   all  t h ree   phase  v o l tag e s  are   assume d  t o   b e   equa l  a n d  se p a r a ted  b y   1 2 0 º   o f  ro tat i on.  T he   u n b a l anc e   de cre a se s  t h e  mo t o r  e f fi ci en cy   b y  c a usi ng  ext r a   hea t i ng  a n d  c a n  cause   f au l t s  in   t he  m o t o r ,   r e sulti ng  i n ,   trip p i n g   o r  p e r m a n e n t  da m a ge  o f  t h e  ele c trica l   equ i pme n t. H eat ge n era t ed a lso  affec t   t he  eq u i p m e n t  l ife  b y   inc re asi ng t h e  ope ra ti n g  tem p e r a ture.   Th e  p o w e r   s yst e ms  e ngi n e e r   i s  respon si bl e  f o r  d i st ribu t i ng   t h e s e   lo ad s  eq u a ll y  amo ng  t h e   th re e- pha ses  t o   m a i nta i n  the  de ma n d   f or  pow er   f ai rly  ba la nc ed  a t   all  ti m e s.   T he   r e s ult a n t   p ow er  i s  hi g h er  t ha n  t h e   idea l  p o w e r   when  it  c o me s  t o   t he  e lec t ric i t y   b ill.  F igure  7   sho w s  t h e  p e r f o r m a n c e  o f   t h e   t h r e e - p h a s e  c i r c u i t s   o f   t h e   V R F   a nd   f a n -c oil   un it s  ov e r   a   w e e k .   T h e   m al fun c ti on   p att ern  is  r epea te d  e v er y  da y  in   t he   f a n -c o i l   equ i pme n t  bec a use  one  of t h e   pha ses is c l e ar ly  u n b a l a n ce d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Non- in tr usi v e e l ect ric po wer m o n i t o r i ng  sys t em  i n  m u l ti-p u r po se …  (Fe r n a n d o   de l  Am a G onzal o)   1 303     F i g u r e 7 .  P o w e r   c o n s u m pt ion   o f  th e   HVAC   s y s t e m  o v e r  a w e ek . Mar ch  2014.  A r c hitec t ure   stu d i o ,   a)  con s ump t io n o f   V RF  uni ts, b)   cons um pt ion  of F an-C oi l   u n i t s .      3.2.   A n alys is of  office s an d   c l assr om s  Ta b l e   2  sh ow s  the dai l y  e l e c t rici t y   c o n sum p t i on  o f   t he  o f f ic es  over  one  w e e k   o f  the  s p ri n g   s em ester .   The c ons ump t i on is br oke n   d o w n  i n t o t h r ee ca t e g o ries :  H V A C  sys t em , lig ht i ng  c i r c u i t   a n d p o w e r circ u i t   w i t h   w a ll  ou tlet s .  Weeke n d  da ys  ( 26/ 04/2 0 1 4   day  3  a nd  2 7 /04/20 14   day  4)   s how   a   d ecr ease   i n   t he  e l e c t rica l  con s um pt io n.  T he   l ig h t i n g  c i rc uit  re prese n t s   t he  h ighe s t   e ne rg y   c on sum p t i on   p erc e nt a g e.   T h i s   re vea l s  a  po or  des i g n   o f  nat u r a l   l i gh t.   T he   e le ctrica l   c o nsu m pt i o n  of  w al l  o u t l e t s   r emai ns  s t e a d y   ov e r   t h e   w e e k e nd ,  a l t h ough  there   w e re  n o t   a ny   a ct i v i t ies  r e por te d.  T ha t  i n d i ca t e s  t h at   e i t her  t h e  use r s  d i d  n o t  sw i t c h   o ff  t he   d e v ices   w hen   no t  i n   u se  o r   the   sta n d b y   mode   c o n s u m p t i on   i s  no t  ne glig i b le.  F in al ly ,  t h e  HVAC  s y s t e m  con s u m p t i o n  dec r ea se d ove r   the w e e k e n d be ca use   i t  is a  c e ntra l i ze d  s y st em   c on tr ol led by the b u il di n g   m a na ger.   T he   s ta nd- by m ode  m ig h t  ca u se th i s re si dua l   ene r g y  co n sum p ti on.       Tab l e 2.  D a i l y   e ner g y cons um pti on i n   t he  off i c es.  D a y   L i ghting  (kWh)   Out l e t s   (kWh)  HV AC   ( kWh)  24/04/ 2 0 1 4   63. 90   32. 76   34. 35  25/04/ 2 0 1 4   53. 26   31. 06   18. 87  26/04/ 2 0 1 4   29. 76   27. 58   7 . 43  27/04/ 2 0 1 4   22. 59   26. 19   7 . 44  28/04/ 2 0 1 4   49. 79   30. 68   35. 35  29/04/ 2 0 1 4   52. 01   31. 73   21. 09      F i gure  8  com p are s   t he   d ai ly  e l e ctr i ci t y   c o n s ump t i on  o f   t h r e e   s y st ems  ov e r   a   w e e k .   L i ght i n g   and  equ i pme n t  co n n ec t e d  t o   t he   o u t l e ts  a re  r espo ns i b le   f or  m ore   tha n  60 %  of   t he  pow er   r equire d   t o   r un  th e   offic e s .  The  ne xt   s te p  w a s  t o   a na lyz e   t he  d a i ly  c o n su m p t i on  i n   dif f e re nt   p o w e r   a n d   l i gh ti ng   c i r cu it s  t o   g e t   t o  un dersta n d   t he   c on sum p tio n  pa tt e r ns.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
          IS S N : 208 8- 869 4   Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 : 1297 –  1 3 07  1 304     F i gure  8.  E nergy  co ns ump t i o n di st r i b u t i on o v er  a   w ee k in off i c e s.      Aft e r  a n al y z i n g   t h e  ov era ll  el e c t ri cit y   c on su mp tio n   o ve r  a  wee k ,   the  results  show  t he  d a i ly  con s um pt io n  pat t erns.   T h e  m e a s urem ent  sys t em   a l l ow s  to  a nal y ze   eac h   ci rc ui t   s o   t h a t   th e  o w ne r  c a n  un dersta n d   t he   u se   o f  t h e  e qui pm en t.  F ig u r e  9   sh ow s  t h e   e l e c t ri c a l   c ons u m pt i o n   o f   e ig ht  d i f f e re nt   o u t l e t  c i rcui t s   w it hi n  t h e  of fi ce s.  M o s t   of   a ppl i a n c e s   c a n n o t   b e   s wi t c he d  o ff  c o mple t e ly  w it ho ut  b e i n g   u np l u g g e d .  These pr od uc ts  dr a w   p o w e r 24 h our s a da y, ofte n  w it h o u t  t he kno w l edg e  of the consume r . W e cal l  this  p o w e r   con s um pt io n  “ s ta nd b y   p ow er” . The  gr ap hs  s how   t ha t  t h e  e l ec tr ici t y  used   b y   ap p lia nce s   w hen  the y   a r e   n ot   perform ing  t h e i r  prima r y  fun c ti on  is  r e l eva n t  a f t e r  w o rki n g  h o u rs.  S i x  ou t  of  e ig h t   c i r cui t s  c ons um e  m o re  tha n   1 0 0 W  ove r  the   n i gh t,   s o  t h e  stea d y   c ons um p tio n  o f   o u t le t   c irc u i t s   over   t h e  w e eken d  is  due   t o  t h e     st a n dby  p o w e r .          F i gure   9.  P ow er  c onsump t i o n of  e i g ht   o u t l e t   circ u i ts o n  the   24 th   o f A p r i l,  201 4.      F i g u r e   10   s hows  th e  el e c t r i c a l   c on s u mpti o n   o f  eig h t  li g h ti ng  c i rc u its   w it h i n  the   o f f i c e s.  T he  con t ri b u ti on of  a 46  a nd a4 8 c i rcui ts  w a s   a t   i t s pea k  for alm ost  1 0  h o u r s  a da y .   T h e s y s t e m  doe s   n o t   s ho w   dat a   of  o c c upa nc y  and  na t u r a l  da yl i g h t   d es ig n.  A c tive   m easure s   s uc h  a s   d ep lo y i n g   p resenc e  de tec t ors  t o   c on t r ol   the   c a l l   for   p o w e r   c a n  he l p   r educ e   the   l i ght in g  c o nsum pt ion.   B y   r epl a c i ng  th e   li ght  f i x tu res   wit h   m o r e  efficie n t  m ode ls  a   c ons i d era b l e   a m o u n t   o f  waste  ener g y   c an  b e   s a v ed .  M o s t   o f  t h e  st u d i e d   bui ldi ng  l i gh ti n g   f i xt u r e s   a re   f luo r e s ce nt   l a m p s .  Li gh t - emit t i ng   d iod e s  (LED s)  c a n  i n i tia l l y   cos t   m ore  t h a n   t ra dit i ona l  la m p s,  bu t t h ey w i l l  save   e n e r g y  a nd  m oney  ove r th eir   li fe t i me .      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Non- in tr usi v e e l ect ric po wer m o n i t o r i ng  sys t em  i n  m u l ti-p u r po se …  (Fe r n a n d o   de l  Am a G onzal o)   1 305     F i g u r e   10.  P ower  c onsum p t i o n of e i g ht l i g h tin g c i rcu i ts  o n the  24 th  of   April, 2014.       4.   CONCL U S ION    A n   a c c ura t e   m e ter i n g   can  f ac i lita te  t he   d eve l opm en t  of   s trate g i e s   f or  r educ i n g  el ec t r i c   l oa ds  i n   b u i l d in gs.  A  b e t t er  kno wl ed ge   o f  ho w  e n erg y   i s   u sed   wit h in   a   f a c ili ty  a ll ow s  ow ners  t o  i d en t i fy  a n  a rra y  of  p r o s p e ct s  t o   i mp ro v e   e ffi ci en c y ,  mi ni mi ze   w ast e ,  an d   re du ce   e n e rg y  co nsum pti on.  A sse s sm ent  o f   d a t a   fr o m   the  mo n i t o ri ng   s ys t e m  ca n  revea l   e x i s t i n g  iss u es  t ha t  c a n   a d v e r sel y   a ffec t  t h e   ope rati on  of  t he  e le ctr i c  app l ianc e s .   The   pr o pose d   s ys tem   c a n  p r ov ide   i n form at io n   on  v o lt a g e,  c ur rent,  p o w e r   a nd  w a veform s.  I t  i s   pos si b l e  to   h a v e  a   s i gn i f ica n t  impa ct   o n  e n ergy  sa v i n g s  b y   a nal yz in g  th e   da ta.  Li g h t i n g   c ir cu it s   m a k e   u p  alm o st  5 0%   o f  e l e c t rica l   e n ergy   c ons um pti o n  w i t h in  t he  a na lyze d   s pac e s.  T he   e ner gy  sa vin g s  in   l i g h t ing   ar e  ma inly  d ri ven  by  t h e   p o t e n tia l   impa c t   o f  ac t i ve  a n d   p as si v e   m ea sures.   T he  f orm e r  ca n  be  acc omp l is h e d  b y   dep l oy ing pre s e n ce  de tec t or s  to  m a t c h   o c c u p a ncy  a n d  art i fi cial  l i gh t ;   t he l att e r i n c l ude   t h e   r e p l a cem en t of old   lig ht i n g   f i xt ure s   b y  mor e   e ffic i e n t   o nes.   A u t o m atin g  som e   b uil d i n g  op er ati ons  t ow ards   e n e rgy  sa v i n g s,   m any   in vol ve  b o t h  s e nsin g  an d  act uat i ng.  S e n sin g   i n c l ude s  e n e r gy  m e t e r i n g   bu t   al so   a mb i e nt   c on t e xt   a ware n e s s   suc h   a s  occ u pa ncy   an d   i llum i na ti on   i n  t h e  o f f i c e s.  A c t u a t i ng   i s   a bo u t   a ut om atic al l y   s w itch i ng   o ff  d ev i c e s ,  or   cha n g i n g  t he ir  m ode of o p er at i o n.   S t and b y   p ow e r   i s  r e spo n si b l e  for   m o re   t ha n   50 %  of  e n e r g y   cons um p tio n   o f   e l e ct ri cal   a pp li a n c e s ,  so  there   is   a   h ig h  po t e nt i a l   of  e n e rgy  sa v i ngs   i n   t h e  w h o l e  b u il di n g .  Elec tric   d ev ice s   c an   r educ e   t h e   e q u i p m ent’s   pow er  usage  b y shor ten i ng t h e  pow er  s avin g   dela y t i me .  The  be ha vior   o f  the  occ u p a nts  a ffe c t   s i g n i fica ntl y   b u ild i ng  c o n sum p t i o n ,  so  i t  is  i nd ispe nsa b l e   t o  e nga g e   bu ild i ng u s er s  and  ow ners  i n  ener g y -sav in g ac tio ns.  The   pro p o sed  sys t em   observ e s  the  fi tnes s  of  e le c t r i c   po w e r   to  c ons um er  d e v ices,   ens u ri ng  t h a t   t h e   sy nc h r oni z a t i on   o f  th e   vo l t a g e   fre q u e n c y   an d  ph as e   al lows  e l e c t ri c  sy st e m s  to   f u n c ti o n   w it hou t  si gn ifi c an t  los s   o f   perform ance  o r life.   U nba l a nce d   o p e ra tion  o f  thre e - pha se  c i r cu i t s  can  b e  det ecte d  w i th thi s  system .  T h e   o b t a i n e d  r e s u l t s  s h o w e d  t h e   g e n e r a l  u s e f u l n e s s   o f  t h e   d e v e l ope d  t o ol .  A t   t he   c urr e nt  d e v el o p me nt  s ta ge ,  furt her   tes tin g   a nd  va l i da t i on  w i t h   e x p e r ime n t a l  da ta   w ill  be  n e c e ssar y   t o   rea c h  t h e  ne xt   l e v el  o f     tech n o l o gic a l  m a turi ty.       ACKNOW LEDG E MEN T S   The   w o rk  p r e s e nte d   i n  t h i s   p a p er  w as   s u p por ted   b y   t he  S choo l  o f   E n g i nee r in g  a t   t he   A m e r i c a n  University of   R a s Al Khai m ah.       REFE RENCES    [1]   AS H R AE,   " B u i ldi ng  energy   m onit o ri ng, "   Ch apter  40 , A S HRAE  Ha nd bo ok o f   H VAC ,   20 03.  [2]   Kamilaris,  A . ,   K all u r i ,  B .,  et  a l . ,  " A   l iterat ure  s u rv ey  on  m easuri n g   en erg y   u s a ge  f o r   m is cell a ne ou s   electri c  l o ads  i n   offi ces and commerci a l bu ildings, "   R e newa ble a n d   S u s t ai na b l e  En ergy Reviews ,   vol.   3 4 ,   p p.  5 36 -5 5 0 ,   201 4.   [3]   Nai k   C .   A. ,   K u nd u  P . ,   "P ow er  q uali ty   i ndex   b a sed  on   d iscre t e  wa velet   trans f or m, ”  I n te r n a t i o na l J o u r na l o f   El ectr i cal Po wer   a n d  En erg y   Sys t ems ,   v o l .  5 3 ,  p p .   9 9 4 -10 0 2 ,   2 013.   [4]   Kan e da  D . ,   J aco bso n   B .,   R u m se y   P . ,   "Plu g  Lo ad  R ed ucti on:  T h e   N e x t   B i g   H u r dl e  f o r  Ne t   Zero  E nerg y  Bu i l ding  Des i gn," in  P r oc .   o f  th e ACEEE 20 10   Su mmer  S t ud y ,   2 01 3.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
          IS S N : 208 8- 869 4   Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 : 1297 –  1 3 07  1 306 [5]   Balaras  C.A. ,  Dro u tsa  K.,  Arg i r i o u   A .A .,   Asim a ko po ulo s   D .N . ,   " P ot ent i al  f or  e nerg y  co ns erv a tion   i n   a partm e n t   bu il d i n g , "   En e r g y  an d Bu i l d i n g s ,   v o l .   31 ,   pp . 1 43 - 1 5 4 ,  2 00 0.   [6]   Sad i n e n i   S .B.,  Franc e   T .M. ,   B oeh m   R .F.,  "Econ o mi c  f easib il ity  o f  energ y   e ffi cien cy  m eas ures  i n   resi den t i a l  bu il d i n g s, "  Ren e wabl e En erg y ,  vol  3 6 ( 1 1 ),   pp.   2 9 2 5 - 29 31 ,   N o v   2 0 1 1.   [7]   Ball ari n i   I.,  Corrad o  V.   " A n aly s is  o f   the  b u ild ing  energ y   b al an ce  to   i n v estig ate  t h e  ef f ect  o f  t h erm a l  i n s u l a tio n  in  su mmer  cond it ions , "   Ener gy a nd  Bu il d i ng s ,   v o l .  52,   pp.   1 6 8 -1 80,  20 1 2 .   [8]   Chen g,   C . - C.,   Lee,   D . ,   " Retu rn  o n  in vest m e n t   o f   build in g   energy   m anag em ent  s y st e m :   A   revi e w ,"  Interna t ional   J o urna l o f   Ene r g y  Re se arc h ,   v o l .   4 2 ( 13 ),  p p .   4 034-40 53 ,   2 018 .  [9]   S a di neni   S .B.,   M adala  S . ,  Bo eh m   R.F.,  "P ass i v e   b u i l d in g  e n ergy   sav i n g s:   A   r eview   of   bui ldin g  en velo pe   com p onen t s , "  Ren e wabl e an d S u sta i n a b l e  E n erg y   Revi ews ,   v o l .   1 5 ( 8 ) ,   pp .  3 617 -3631 ,   2 011 .  [10]   Herman ns  M .,  d e l   Ama  F.,  Hern and e z   J. A . ,   " A n a l y tical  s o l uti on  t o   t h e  on e-dim e n s i onal   n o n - un iform   abs o rpt i o n   o f  so lar  rad i a t i on  in  u ncoat e d  an d  co ated   s i ngle  glas s p a nes , "   En e r g y  an d Bu ild i ng s ,   v o l .  47 ,  p p .  56 1-571,   2 0 12.   [11]   Go od hew  S ,   G riffi ths  R.   " S u stain a bl e  eart h   w alls  t o   m eet  t h e   b u il d i ng   r eg ulations , "   En erg y  a nd  Bu il d i ngs ,  v o l.  3 7 (5 ), pp . 4 51 -9 .  [12]   Deru   M . ,   T orcel li n i   P . ,   " S t a nd ard  def i nitio n s   of  b u i l d i n g   g e ome t r y   f o r  energ y   e val u at io n  pu rp o s es, "   T echn i ca l  Rep o rt NREL/TP - 55 0-38 60 0.  Gol d en ,  CO:  Na tion a l   Ren e wabl e  E n erg y  L a b ,   2 005.   [13]   M a so so  O .T.,  Gro b ler  L.J . ,  " T he  d ark  si de  o f   o ccup a n t s ’   b ehavi o ur  o n   bu ild i n g   e ne rg y  u s e , "   Ene r gy  an d   Build i ng s ,  vo l.  42,   p p .   1 73 -177 ,   2 01 0.  [14]   Mu hammad  W .,   M on j u r  M .,  Dav i d   M . ,  Mario   S. ,  Yacin e   R .,   " Buil d i n g  energ y   m et erin g  and  env i ro nm ent a l  mo ni tor i ng .  A  s t a t e - of-th e -a rt  r e v i e w  and   di rections   f or  f u t ure   r es earch,"  Ene r gy  an d Bui l d i ng s ,   vol.   120,   p p.  8 5- 10 2,   201 6.   [15]   Jamil,   M . ,   M i t t a l,   S .,   " Buildin g  en ergy   m ana g em ent  sy s t em:  A  re vi e w , "   20 17  1 4 t h  IE EE  In dia  Co un c i l   I n te r n at io na l C o nf e r e n c e ,  I N D I C O N  2 0 1 7 ,  art.   no.   8 48 800 4.   D O I : 1 0 . 1 10 9/INDICO N. 2 017. 8 488 0 0 4.   2 0 18.   [16]   M e hreen  S . ,   S a n dh ya  P . ,   "Underst a ndi ng   t he  e n e rgy  co nsu m ptio n  a nd   o ccup a ncy  o f   a   m u lti -pu r pos e  acad em ic  bu il d i n g , "   En e r g y  an d Bu i l d i n g s , v ol .  8 7 ,  p p .   1 5 5 -1 65,   J an   2 0 15.  [17]   Barley   D .,  D e ru  M .,  Pl e s s  S.,   a n d   T o rcel lini  P.,  " P ro cedu r e  f o r   m eas uri n g   an d  rep o rti n g   com m e rcial   build in g   energ y  p erfo rm ance,"  Na tio na l Renewa ble  Ener gy  L a bo rator y , 20 0 5 .   [18]   Ch un g  H.M.,  R h e e   K .E.,  " P ote n tia l  op po rtun it ie s  for  e n e r gy   c o n s ervat i o n   i n  exis ti ng   b uil d i n g s   on  un iv e r s i t y   cam pu s:  a  fiel d   s urv e y  i n  K orea, "   Energy Bui l d ,   vol .  7 8 ,  pp.   1 7 6 -182 ,   2 0 1 4 .   [19]   Azar  E .,  M e n a ss a  C.C.  " A  co m p reh e ns iv e   an alys is   o f  t h e  im p act  o f   occu pan c y   param e ters  i n   energ y   s imulatio n  o f   offi ce  bu il din g s , "  Energy Build ,  vo l .  55 ,  pp . 8 41 - 8 53 ,   2 0 1 2 .   [20]   Dong  L .,  N or f o rd  L .,   S haw   S.,  and  Leeb  S .,  "Monitoring   HVAC  e qu i p m e nt   e l ectri cal  l oad s   f ro m   a  cen trali zed  location   -  metho d s and  fi eld test  r esults, "   AS HR A E  Tr an sa c t ion s   2 0 0 2 ,   vol.  10 8(1 ) ,   pp .  8 41-8 5 7 ,   2012 .   [21]   F i s c her  C. , " Feed back   o n  Hou s eh old   Elect ric i ty  C on su m p ti on:  A   T o ol  f or  S avi n g   E n ergy ? , "  E n erg y  E f f i c i en cy ,   vol .   1(1 ) ,   p p .   7 9-1 04,   d o i : 1 0 . 10 07/s1 2 0 53 -00 8 -90 0 9 - 7,   2 00 8.  [22]   W e b b er  C . A .,   R o b ers on  J.A . ,   McW h i nney   M. C.,   Brow n  R. E. ,  Pinck a r d  M. J. ,"A f ter-hours  p ower   s ta t u s   of  o ff ice   e q u i p m e n t   in  t h e  U S A ,"   En e r g y ,. vol .  3 1 ,  pp .  28 23-28 38,   2 0 0 6 .   [23]   Jeon ,  J.,  L ee,  J .,  Ham,  Y . ,   " Quan tif y i n g   t he  i mp act   o f   bu ild i n g   e n v e l op e   c o nd itio n   on   e ne rg y  u s e , "   B u ilding.   Research and  In forma tion ,  v o l.   47(4),   pp .  4 04-4 2 0 ,   2 019 .  [24]   Goswa m i   A ,  Be z b oru a h  T,   S a r m a   K C.,   " D e s ig n  o f   a n   e m be d d e d  sy ste m   f o r m o n i to rin g   a n d  cont rol l i ng  tem p erat ure   and   li ght, "   In t. J. El ectr on.  En g. Res. , vo l . 1 (1),  p p . 27 - 36 ,   2 0 0 8 .   [25]   Will ia m s ,   E.D .,  Mat t h e ws,   H. S. ,   "S cop i ng   t he  p ot e n ti al  o f  m o n i t ori ng  and  con t rol   techno lo gies, "   IEEE  In te rn at io na l S y mp osiu m on   E l e c tron ic   &   Env i ro nme n t ,  p p . 2 39,  2 007 .          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.