filippe dolgoff e marcos oliveira, agosto de 2015 ... · controle por horário. 1 sensor de...
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Eficiência Energética em EdifíciosAutomação Predial e Residencial
Filippe Dolgoff e Marcos Oliveira, Agosto de 2015 – Evento Automation & Power World Brasil
KNX – Automação Predial
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Controle de IluminaçãoSituação Atual
Controle de iluminação convencional:
Iluminação totalmente ligada.
Luz natural (sol) em abundância.
Em alguns ambientes não há
pessoas.
Iluminação externa ligada durante o
dia.
Controle liga/desliga manual (equipe
de manutenção).
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Controle de IluminaçãoO que pode ser feito?
Controle de iluminação inteligente:
Dependente de presença.
Dimerizável.
Controle contínuo de luminosidade.
Em combinação com luz externa,
interna e persianas e cortinas.
Controle por horário.
1 Sensor de presença | 2 Sensor de luminosidade | 3 Lâmpadas | 4 Tela de operação
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Controle de IluminaçãoDetecção de Presença – Atuação Liga/Desliga
Rede elétrica
Rede KNX
• O detector de presença irá controlar o circuito de iluminação, quando não
há presença os respetivos circuitos controlados pelo detector ficam
desativados.
• Controle simples baseado em LIGAR ou DESLIGAR.
Controle de IluminaçãoDetecção de Presença – Atuação Liga/Desliga
Rede elétrica
Rede KNX
• Após detectar a presença o
detector irá LIGAR o(s)
circuito(s) do seu comando.
• Está detecção é feita
ciclicamente.
• No caso de não haver mais
presença o detector pode
manter o circuito ligado por
um tempo determinado para
garantir que não há mais
presença.
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Controle de IluminaçãoIluminação aonde há necessidade
Controle de iluminação
inteligente:
Somente onde há presença
a iluminação está
disponível.
Tempo de iluminação ligada,
totalmente programável.
Equipe de manutenção
focada em outras atividades.
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Controle de IluminaçãoDimerização
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Para dimerizar a iluminação é necessário verificar qual o tipo de lâmpada usada, por exemplo:
Lâmpadas resistivas – halógenas, dicroicas,
incandescentes, com transformador
dimerizável?
Lâmpadas fluorescentes – com reator
dimerizável?
Lâmpadas LED – Qual modelo da lâmpada
LED?
Tipo dicróica, PAR20, incandescente, fita, tubo
etc...
Precisa de driver? É dimerizável?
Para cada tipo de lâmpada existe uma forma
(módulo) para dimerização!
Controle de IluminaçãoLuz Natural versus luz artificial
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Rede elétrica
Rede KNX
Sem presença + com/sem luz natural Iluminação DESLIGADA
Controle de IluminaçãoLuz Natural versus luz artificial
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Rede elétrica
Rede KNX
Com presença + com luz natural (forte intensidade) Iluminação LIGADA 30%
Controle de IluminaçãoLuz Natural versus luz artificial
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Rede elétrica
Rede KNX
Com presença + com luz natural (média intensidade) Iluminação LIGADA 60%
Controle de IluminaçãoLuz Natural versus luz artificial
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Rede elétrica
Rede KNX
Com presença + com luz natural (pouca intensidade) Iluminação LIGADA 90%
Controle de IluminaçãoPrincípio aplicado a qualquer tipo de lâmpada
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Lâmpadas do tipo resistivas
Lâmpadas fluorescentes com reator
dimerizável
Lâmpadas c/ reator DALI
Lâmpadas c/ reator DALI
Lâmpadas c/ reator DALI
Controle de IluminaçãoEdifício Comercial
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06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00
• Na prática a iluminação dos ambientes será controlada automaticamente pela
presença + quantidade de luminosidade externa.
Controle de IluminaçãoPotencial de Eficiência Energética
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• Mesmo no maior
período de
intensidade luminosa
do dia (16:00) a
potência demanda
ainda não chega a
capacidade máxima.
• Pode-se fixar o limite
máximo de brilho
possível 90% da
potência da lâmpada.
• Vida útil da lâmpada
elevada!
• Consumo de energia
reduzido!Fonte: Programa de Educação Continuada – Escola Politécnica USP
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• Potencial e
EFICIENCIA em
iluminação
extremamente
EXPRESSÍVEL em
comparação as
instalações
convencionais.
• Vida útil da lâmpada
elevada!
• Consumo de energia
reduzido!
Fonte: Programa de Educação Continuada – Escola Politécnica USP
Controle de IluminaçãoPotencial de Eficiência Energética
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Controle de Persianas/Cortinas/VenezianasSituação Atual
Controle de persianas convencional:
Luz natural (sol) em abundância.
Persianas completamente fechadas.
Iluminação ligada.
Ambientes sem pessoas.
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Controle de Persianas/Cortinas/VenezianasSituação Atual
1 Sensor de presença | 2 Persinans | 3 Pulsadores | 4 Sensor de luminosidade
Controle de cortinas, persianas e
janelas:
Controle de cortinas.
Controle de persianas com
ajuste de barras.
Controle de
sombreamento/ofuscamento.
Posicionamento da persiana de
acordo com sol.
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Controle de Persianas/Cortinas/VenezianasPosicionamento de acordo com a posição do sol
M
Rede elétrica
Rede KNX
• Os sensores de luminosidade externos, posicionados nas fachadas do
prédio informam sobre a intensidade luminosa externa.
• Informações geográficas (latitude e longitude) são configuradas na
automação.
• As persianas são movidas de acordo com posicionamento do sol durante
o dia.
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Controle de Persianas/Cortinas/VenezianasPosicionamento de acordo com a posição do sol
• Através desta solução é
possível oferecer:
• Redução considerável da
temperatura interna
(economia da energia no
ar condicionado).
• Ofuscamento de monitores
e telas devido aos raios
solares.
• Aproveitamento de
luminosidade externa.
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Controle de Ar CondicionadoSituação Atual
Controle de ar condicionado convencional:
Em alguns casos, sistema central sem
controle direcionado, ambientes
fechados e aberto recebem o mesmo
fluxo de ar.
Em alguns casos sensores de
temperatura ou termostatos instalados
na altura do forro, e não na altura de
trabalho.
Ar condicionado ligado onde não há
pessoas ou fora do horário de trabalho.
Controle manual, ocupação da equipe
de manutenção (“tá quente” / “tá frio”).
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Controle de Ar CondicionadoO que pode ser feito?
1 Ar condicionado (fan coil) | 2 Sensor magnético | 3 Eletrovávula | 4 Termostato
Controle de temperatura:
Controle individual de temperatura
interna.
Monitoração de clima.
Controle de ventilação.
Monitoração de janelas.
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Controle de Ar CondicionadoO que pode ser feito?
Rede elétrica
Rede KNX
• O MESMO detector de presença que controla a iluminação de cada
ambiente também irá controlar a disponibilidade do sistema de HVAC.
• Em conjunto com um termostato que está instalado a parede de cada
ambiente, aproximadamente a 1.10 / 1.20 metros de altura, fazendo a
medição da temperatura na altura da área de trabalho.
• Adicionalmente, um módulo para o sistema de HVAC instalado irá ser
comandado tanto pelo detector de presença quanto termostato,
disponibilizando mais ar gelado ou quente.
Sistema de
HVAC
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Controle de Ar CondicionadoPrincipio de Aplicação
Temp.
23,2°C
Temp.
23,5°C
Temp.
22,0°CTemp.
22,7°CTemp.
25,2°C
Controle de ar condicionado
inteligente:
Cada ambiente terá sua
medição de temperatura
individual.
Somente os ambientes que
tem presença irão demandar
carga do sistema de ar
condicionado.
Ambiente sem pessoas não
precisam do ar ligado.
Se necessário localmente
pode-se alterar o setpoint,
mais quente ou mais frio.
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Controle de Ar CondicionadoQual o Sistema de Ar Condicionado?
Da mesma forma que o tipo de lâmpada existem
vários tipos de sistemas de ar condicionado, por
exemplo:
Sistema Split.
Sistemas centrais (Chiller, Fancoils).
Sistemas centrais com VAV*.
Fancoletes.
Sistema VRF**.
Para cada tipo de sistema de HVAC existe uma
forma de controle!
Então, é preciso entender no detalhe como o
sistema utilizado funciona!
*VAV – Volume de Ar Variável
**VRF – Volume de Refrigerante Variável
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Controle de Ar CondicionadoPerfil de temperatura durante o dia
Conforto: 22°C presença diurno
Standby: 23°C s/ presença diurno
Standby: 26°C s/presença noturno
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Controle de Ar CondicionadoDemanda de Energia
Controle de temperatura sem automação!
Controle de temperatura
automatizado dependente
de presença
Potencial EXPRESSIVO de
eficiência energética ao
longo da utilização dos
ambientes.
MAIOR conforto para as
pessoas.
Equipe de manutenção
focada em outras atividades!
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Medição, Monitoração e Controle de EnergiaSituação Atual
Rede atual
Futuro “Smart Grids”
Medição de energia atual:
Medição de energia e suas variáveis não é
novidade.
Entretanto, em alguns casos é aplicada de
forma macro, onde possivelmente não há um
detalhe do que pode estar ocorrendo.
Eficiência energética é um tópico de relativa
expressão na mercado mundial.
No futuro os edifícios irão interagir com as
“smart grids”, sendo capazes de controlar
sua demanda com mais precisão.
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Medição, Monitoração e Controle de EnergiaObjetivo
Rede atual
Futuro “Smart Grids”
Medição de energia objetivos:
Compartilhar informações sobre o
consumo de energia de cargas elétricas
individualmente.
Transmitir essas informações com
transparência e monitoração.
Dependente do consumo ou limites
elétricos o prédio pode atuar
automaticamente em suas cargas
ligando/desligando quando necessário.
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Medição, Monitoração e Controle de EnergiaPor que medir o consumo de Energia?
"If you cannot
measure it,
you cannot
improve it."
Lord Kelvin
1824 -1907
Economia de energia e custos:
Inspeção do comportamento dos
consumidores.
Detalhes do consumo ficam transparentes.
Rateio de energia preciso.
Identificação de desvios.
Criação de incentivos para economia de
energia.
Abordagem para automação.
Gerenciamento de cargas elétricas.
Monitoração da instalação
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Medição, Monitoração e Controle de EnergiaO que pode ser feito?
1 Visualização | 2 Medidor de consumo com interface KNX | 3 Entrada binária | 4 Medidor de àgua
Medição de energia:
Gravação de consumo e funções
de medição.
Visualização.
Gerenciamento de demanda.
Cálculo de fatura.
Medição geral ou subdividida.
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Medição, Monitoração e Controle de EnergiaMedição Macro
Rede elétrica
Rede KNX
• Medir, visualizar e controlar cada circuito elétrica individualmente.
• Controle automática das cargas elétricas dependendo de suas variáveis
elétricas, por exemplo, nível de corrente, tensão, cosφ, potência ativa,
potência reativa.
Consumo
de
energia
1°Andar
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Medição, Monitoração e Controle de EnergiaMedição Subdividida
Rede elétrica
Rede KNX
• Medir, visualizar e controlar (ligar desligar) cada circuito elétrico
individualmente (até 20A).
• Controle automática das cargas elétricas dependendo de suas variáveis
elétricas, por exemplo, nível de corrente, tensão, cosφ, potência ativa,
potência reativa.
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Medição, Monitoração e Controle de EnergiaQual a necessidade do cliente?
Internet
Controle de iluminação:
Por presença.
Liga/desliga.
Dimerização.
Controle automático de persianas:
Baseado na luminosidade
externa.
Orientado pela posição do sol.
Controle de temperatura:
Por presença.
Ambientes individualizados.
Medição, gerenciamento e controle
de energia:
Medição e atuação subdividida.
Medição macro/global.
Visualização (local e remoto)
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Medição, Monitoração e Controle de EnergiaQual a necessidade do cliente?
Internet
Controle de iluminação.
Controle de persianas.
Controle de HVAC.
Medição, controle de
visualização.
Acesso, controle e visualização
local e remoto.
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Payback de AutomaçãoExemplo: Amortização de um projeto
Ambiente com aproximadamente 400m² com 15080W
(aproximados) de potência.
130 reatores dimerizáveis (2x58W) ~ 15080W
22 dias úteis, ocupados por 17hs.
374 horas/mês 4488 horas/ano.
Custo da energia elétrica setor terciário.
Média 0,3427 R$/kWh
Custo total com iluminação.
Através do controle de iluminação pode-se 50% de
redução no custo!
R$ 11.576,15 por ano.
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Payback de AutomaçãoExemplo: Amortização de um projeto
Investimento em um sistema de automação ABB i-bus® KNX:
Fonte de alimentação – Funcional.
Capacidade de uma fonte até 64 dispositivos.
Atuador dimerizável p/ fluorescente – Funcional.
Considerando ambiente com 16 circuitos dimerizáveis.
Sensor de presença/luminosidade – Funcional.
Considerando instalação de 9 detectores de presença/luminosidade.
Total (R$) = 24000,00 Considerando programação e instalação.
Período de payback é de 2 anos!!!
Não considerado economia de durabilidade da lâmpada e reator + custo de equipe de manutenção.
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Video KNX
https://www.youtube.com/watch?v=m43rijyLhQo
Free@Home – Automação Residencial
ABB-free@home®Características & destaques
Sistema cabeado em par trançado para automação residencial
Controle através de módulos cabeados ou remote através de tablets ou smartphones
Configuração complete através de navegador ou aplicativo ABB-free@home® App para Android e iOS
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ABB-free@home®Access Point
Cria uma rede Wi-Fi
Pode ser integrado com a rede de WLAN ou LAN existente
Software web integrado
Permite acesso via PC, tablets e smartphones para configuração e controle
Configuração simples e fácil a qualquer momento
Perfeitamente conectado.
Confortável e com interface amigável o
ABB-free@home® é muito simples de ser
operado. Isto permite que o ponto central
do ABB-free@home®, o access point,
possa ser combinado com diferentes
keypads e sensores, onde podem ser
controlados iluminação, persianas ar
condicionado e video porteiro.
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ABB-free@home®Atuadores
Instalação centralizada ou
descentralizada.
Diversas possibilidades para uma
realização completa.
Os atuadores para ligar e desligar, dimerizar, subir e descer estão disponíveis para várias aplicações
As entradas binárias permitem a integração de produtos simples ao sistema (como pulsadores e
sensors simples)
Pulsadores e sensores com designs diferentes como pulsadores, controladores termostatos e sensor
de movimento estão disponíveis
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ABB-free@home®Pulsadores e sensores
Controlador termostato
Sensor de movimento
Pulsadores com diferentes designs
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ABB-free@home®Cores e designs
studio white
future range
anthracite aluminium silver
* Design examples BJE. More ABB Designs are available.
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ABB-free@home®ABB-free@home® Painel 7“
Negro Branco
Inteligente e elegante.
Design diferenciado com cores universais
para combiner com qualquer interior.
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ABB-free@home®ABB-free@home® app
Interface web e controle via app.
Automação Residencial nunca foi tão fácil – com ABB-free@home® app. toda a residencia pode ser
controlada com smartphone ou tablet. Fazer novos ajustes é tão simples como navegar na internet. O
sistema pode ser continuamente adpatado para novas necessidades. Para comerçar todos os dispositivos
disponíveis são ativados através de tablet ou laptop. Então as configurações são feitas. Mais ou menos
brilho. Sobe ou desce. Salvar. Pronto está feito!
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ABB-free@home®Arquitetura de Automação
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I/O
Power supply 4-gang
switch
actuator
4-gang
blind
actuator
4-gang dimming
actuator
6-gang
heating
actuator
Sensor
1-gang
Sensor
2-gang
Sensor
2-gang
Sensor
RTC
Sensor
1-gang
Sensor
2-gang
Sensor
2-gang
Sensor
1-gang
Sensor
1-gang
free@home bus
System Access Point
230Vac
ABB-free@home®Arquitetura de Automação
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Vídeo ABB-free@home®
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https://www.youtube.com/watch?v=SN3-zq9Nm_w
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