Sistemas de Controlo Gestão de Energia

1. Sistemas de Controlo Gestão de Energia Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

2. Sumário • A automatização no contexto da gestão de energia • Os sistemas de controlo e gestão de energia (SCGE) GEEI

3. Automatização e gestão de energia • Em primeiro lugar: • concepção • construção • equipamento de uso final • Em segundo lugar: • educação do utente • automatização (níveis de complexidade variáveis) GEEI

4. Gestão Técnica de Edifícios GEEI

5. Os sistemas de controlo e gestão de energia (SCGE) Tipos principais: • pequenos sistemas autónomos, dedicados a uma função • sistemas com integração de funções diversas, com área de influência alargada GEEI

6. Sistemas dedicados • E/S limitadas • Interface H-M simples • Pré-programados, parametrizáveis • Emissão de alarmes (tb. remotos) • Comunicações GEEI

7. Sistemas dedicados Exemplos: • sistemas de controlo de factor de potência • controladores de ponta • sistemas de arranque óptimo • arquitectura mais simples do que a de um SCGE • unidades semelhantes a cada UCL, com autonomia mas tb. com comunicações GEEI

8. SCGE multifunções • Concentrados • ligações com a instalação em estrela • problemas de fiabilidade • Distribuídos • comunicações • autonomia local em cada nó • fiabilidade elevada GEEI

9. SCGE tipo mestre-escravo GEEI

10. SCGE com rede local GEEI

11. Subsistemas passíveis de gestão automática Perspectiva integrada: • de energia eléctrica (incluindo alimentação de emergência) • de detecção, alarme e controlo de incêndio • de iluminação artificial • de AVAC • de transporte • de segurança • de comunicações GEEI

12. Funções de gestão Perspectiva integrada: • supervisão da instalação • gestão de energia • gestão da manutenção • segurança e tele-vigilância GEEI

13. Funções principais de GE • controlo manual remoto e vigilância das instalações • arranque/paragem de equipamentos na base de um calendário pré-programado • limitação da ponta de consumo de electricidade • controlo de cargas com acção sobre as condições ambiente (AVAC) GEEI

14. Controlo manual remoto e vigilância das instalações Funções de interface com o utilizador: • sinalizações no visor (estados de pontos remotos, condições de alarme) • parametrização de referências, horários, etc. • actuação remota de cargas • relatórios GEEI

15. Arranque/paragem pré-programados de equipamentos • Substitui interruptores horários • Evita / desvia consumos GEEI

16. Limitação da ponta de consumo de electricidade • Pode ser implementada com controlador dedicado • Necessita de coordenação com outras funções GEEI

17. Arranque/paragem óptimos de equipamento de AVAC • Conforto aumentado • Redução de encargos (potência e energia) • Adaptação às características do edifício • Melhor que interruptores horários GEEI

18. Integração de funções Tais como • supervisão da instalação • gestão de energia • gestão da manutenção • segurança e tele-vigilância • Exige • comunicações • partilha de recursos (p.ex. DO’s) GEEI

19. Comunicações e standards • sinalizações simples - insuficientes • standards de comunicação (OSI) • camada física • características mecânicas eléctricas, ópticas • modulação, sincronização • camada de ligação de dados • empacotamento • detecção e recuperação de erros GEEI

20. Redes de campo Objectivo: assegurar o fluxo de informação entre sensores, actuadores e módulos de E/S e unidades de controlo local em ambientes distribuídos GEEI

21. SCGE em instalações existentes • Em primeiro lugar: • auditoria energética detalhada • implementação das medidas básicas • identificação das oportunidades de automatização • Em segundo lugar: • especificação funcional do SCGE • acompanhamento da execução GEEI

22. SCGE em instalações novas • concepção eficiente • construção com qualidade controlada • equipamento de uso final eficiente • minimização do consumo (automatização) GEEI

23. Projecto geral • Orientação • Organização dos espaços • Dispositivos - contribuição solar • luz, calor, ventilação • Arranjos exteriores • Flexibilidade para coordenação entre sistemas e funções, para expansões GEEI

24. Automatização - até onde? • Desde os dispositivos solar passivos • luz natural + luz artificial • free cooling • ventilação natural • Até à minimização do uso dos sistemas activos GEEI

25. Objectivos do edifício “inteligente” • proporcionar um ambiente confortável e produtivo • permitir uma gestão efectiva dos recursos • responder com rapidez às exigências dos ocupantes GEEI

26. Coordenação de funções na fase de projecto, • garantir comunicação entre sistemas e programas • usando o mínimo de recursos • garantindo o máximo conforto e segurança GEEI

27. Problemas com o uso de SGE • Falta de auditorias prévias cuidadas • Especificações desadequadas • Falta de análise custo-benefício • Falta de procedimentos de verificação na aceitação de equipamento GEEI

28. Problemas com o uso de SGE • Não existência de plano de manutenção do SGE • Ausência de verificação dos valores da saída, impedindo a sincronização (ajuste) constante do SGE • Ausência de possibilidade de comando manual sobreposto nos controladores locais GEEI

29. Sistema Instabus EIB Comando e Gestão Técnica de Edifícios GEEI

30. Interligação do sistema: Linha de Bus Integração total de todas as aplicações, funções e serviços do edifício através de uma única linha de bus. • Permite: • Gestão eficiente de energia • Fácil controlo e monitorização • Facilidade de expansão • Facilidade de adaptação GEEI

31. Produtos de saída (potência) Rede de comunicação Produtos de entrada (sem potência) Instalação eléctrica com bus Actuadores Sensores GEEI

32. Carga Controlador de luminosidade instabusEIB ON/OFF./Dim. SENSORES ACTUADORES Detector de movimento ~ Inversor. Dimer Botão de pressão Participantes são ligados ao instabus GEEI

33. Capacidade de um Sistema Instabus 15 áreas funcionais x com12 linhas x com64 devices -----------------11520 dev. GEEI

34. Linha 4 Linha 4 Linha 3 Linha 3 Linha principal Linha 2 Linha 2 Linha 1 Linha 1 AL AL AL AL AL AL AL AL Área funcional 1 = Edifício 1 Área funcional 2 = Edifício 2 BC BC Linha Vertebral Exemplo prático de uma estrutura GEEI

35. Interface com as Telecomunicações • Funções: • Diagnóstico à distância • Telemanutenção Vigilância • Interligação em rede em vários sistemas EIB Rede Analógica Vigilância, sinalização e Telemanut. ISDN GEEI