O Conceito de Eficiência Energética através da Automação Predial KNX

Transcrição

1 O Conceito de Eficiência Energética através da Automação Predial KNX Automação para Edificações Eficientes Paulo Rogério Santos Engenheiro de Aplicação Divisão EcoBusiness

2 Especialista global em gerenciamento de energia 2

3 História da Schneider Electric no Brasil Criação de uma representação comercial da Telemecanique no RJ Desenvolvimento da primeira fábrica no Brasil, localizada em SP Merlin Gerin estabelece uma filial em São Paulo Aquisição da Sigla Aquisição da Inebrasa Aquisição da Primelétrica Construção da nova fábrica de Guararema Aquisição da CDI Power em Curitiba Aquisição da WEB Energy Aquisição da Atos, MGE, APC, TAC/Andover e Pelco Aquisição da RAM Aquisição da Microsol Aquisição da SoftBrasil, SCADAGroup, além da parte Distribuição da Areva T&D* Aquisição da Telvent e Steck 2012 Aquisição da CP Eletrônica 2013 Aquisição da Invensys *A parte de Transmissão não estava nos objetivos de desenvolvimento da empresa, desta forma a Schneider Electric se uniu à Alstom para adquirir a Areva Transmissão e& Distribuição (T&D), que ficou com os negócios de Transmissão e a Schneider Electric com os negócios de Distribuição. 3

4 Schneider Electric Brasil em números 66 anos de presença local Mais de 5000 colaboradores 13 filiais comerciais 300 consultores de negócios no campo 10 fábricas 1ª Empresa em Smart Grid no Brasil pontos monitorados Pontos-de-venda em todo o Brasil P&D local 4

5 Missão da Schneider Electric Gerência de Energia Medição Monitoramento Automação e Controle Especialista de Energia Serviços Consultivos Planos de ação técnica no âmbito de energia Serviços de implementação 5

6 Fazer mais utilizando cada vez menos do nosso planeta Isso é Schneider Electric Isso é Schneider Electric!!! 6

7 Dilema energético veio para ficar 7

8 Eficiência Energética é a Solução! Redução dos gases de efeito estufa Economia de energia imediata de até 30% Uma solução mais barata, rápida e limpa do que qualquer outra 8

9 Custo anual de não fazer nada Economizar ou Projetos de economia de energia investir? com Previsão do retorno de investimento Acabamos pagando de uma forma ou de outra... são uma resposta sensata à atual pressão financeira 9

10 Controle de Iluminação vs. Retorno de Investimento Sem automação 15 horas por dia 90W (Equivalente a uma luminária com 2 lâmpadas de 36W + reator) 100 luminárias R$ 25,00 cada lâmpada Vida útil das lâmpadas horas Valor do kwh no Rio de Janeiro R$ 0,368 já com 15% de impostos Dias trabalhados no mês 22 R$ ,62 Consumo médio anual R$ 5.000,00 Troca de lâmpadas por queima ano 1 ano 2 ano 3 ano 4 ano 5 ano 6 ano 7 ano 8 ano 9 10

11 Controle de Iluminação vs. Retorno de Investimento Com automação 10 horas por dia 54W (Equivalente a uma luminária com 2 lâmpadas de 36W + reator) 100 luminárias R$ 25,00 cada lâmpada Vida útil das lâmpadas horas Através de sensores de presença e movimento Redução de 40% (na melhor situação) Aumento de 50% por utilizar reatores dimerizáveis Valor do kwh no Rio de Janeiro R$ 0,368 já com 15% de impostos Dias trabalhados no mês 22 R$ 5.246,00 R$ 5.000,00 Consumo médio anual Troca de lâmpadas por queima ano 1 ano 2 ano 3 ano 4 ano 5 ano 6 ano 7 ano 8 ano 9 11

12 Controle de Iluminação vs. Retorno de Investimento Sistema de automação 20 Sensores (luminosidade / presença / movimento / receptor de infravermelho) 20 circuitos de iluminação (utilizado o módulo para controle de intensidade) 20 pulsadores (para controle dos circuitos de iluminação) Fonte de alimentação Cabo de conexão Payback do projeto R$ ,00 (valores de produtos em 2011) R$ ,62 Consumo sem automação R$ 5.246,00 R$ 5.000,00 Consumo com automação Troca de lâmpadas por queima ano 1 ano 2 ano 3 ano 4 ano 5 ano 6 ano 7 ano 8 ano 9 12

13 Instalação do sistema KNX Saída para lâmpadas Módulo de controle 1-10V F F Reator Dimerizável 220Vca 1-10V F F + -- Sensor de presença / luminosidade Entrada para pulsadores Fonte de alimentação 13

14 European Standard EN Energy performance of buildings Impact of Building Automation, Controls and Building Management 04 Níveis de Eficiência A até D Faremos uma simulação utilizando a Classe A, que consiste no seguinte: Controle de fluxo de ar dependente do movimento/presença Set-point variável, através da utilização de sensor externo de temperatura Compensação da temperatura interna através dos valores da temperatura externa (set-point) automaticamente Controle individualizado e central da temperatura em ambientes Monitoramento da qualidade do ar interna Liga-Desliga e/ou Dimerização manual da Iluminação Detecção automática de presença/movimento, com Liga-Desliga e/ou Dimerização dos circuitos de iluminação Controle automático de cortinas e persianas, em função dos valores de luminosidade e temperatura 14

15 European Standard EN Energy performance of buildings Impact of Building Automation, Controls and Building Management 15

16 Simulação da Economia de Energia em um Ambiente Automatizado Perfil de Consumo (fictício) Outros 30% Climatização 40% No gráfico apresentado, temos o perfil de consumo de um ambiente predial fictício Baseada na norma EN 15232, a idéia para economia de energia seria a seguinte: 43% de economia para climatização: Cerca de 23% do total de consumo 28% de economia para iluminação: Cerca de 22% do total de consumo Iluminação 30% Portanto, a economia total seria de aproximadamente 45% do total consumido em energia elétrica 16

17 Como alcançar essa economia? Eficiência Energética Ativa e Passiva Eficiência Energética Passiva Dispositivos e Instalações eficientes Economizam energia em silêncio Exemplo: utilização de lâmpadas econômicas ao invés das lâmpadas incandescentes Eficiência Energética Ativa Utilizando energia de forma mais inteligente para obter os mesmos resultados com menos A eficiência energética ativa é necessária para maximizar e sustentar os ganhos da eficiência energética passiva Exemplo: utilização da automação no ambiente 17

18 Automação x Eficiência Energética (ativa) A automação reduz riscos Controle inteligente de iluminação Ligar/Desligar dispositivos apenas quando necessário Regulação eficiente de sistemas de climatização (Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado) Monitoramento e Manutenção Preserva as economias Gera informações de gerenciamento Pró-atividade em procedimentos de manutenção Eficiência Energética Utilizar energia de forma mais inteligente para obter os mesmos resultados com menos, através dos recursos da automação 18

19 O que é KNX? KNX é um sistema BUS KNX é um padrão mundial KNX oferece opções de controle predial e residencial KNX oferece flexibilidade, segurança, conforto e redução de custos através de eficiência energética 19

20 Mercados Atuantes 20

21 Protocolo KNX O único protocolo STANDARD aberto no mundo para a gestão de edifícios residenciais e comercias, independente do fabricante. Ou seja, os produtos homologados KNX são 100% integrados Aprovado por diversos órgãos internacionais como padrão para automação residencial e predial (ISO/IEC, CENELEC, CEN, SAC, ANSI/ASHRAE) Uma associação responsável por homologação de produtos, certificação nos grandes fabricantes, treinamento para integradores de sistemas, divulgação, etc. Uma única ferramenta de configuração (ETS), independente do fabricante Processamento descentralizado (não trabalha com uma central) Módulos para outros protocolos de comunicação de mercado, permitindo TOTAL INTEGRAÇÃO com sistemas de climatização, medição, softwares supervisórios, áudio e vídeo, tablets e smartphones, etc. (Modbus, Lonworks, Bacnet, RS232/485, DMX, DALI, Sistemas Infravermelho, Redes Ethernet, e outros mais) 21

22 Conformidade com Normas Locais e Internacionais NBR 5413 Iluminância de Interiores Estabelece os valores de iluminâncias médias mínimas em serviço para iluminação artificial em interiores (comércio, indústria, esportes, etc) ISO Sistemas de Gestão de Energia Define os requisitos para o desenvolvimento, a implantação, a manutenção e a melhoria dos sistemas de gerenciamento de energia. A sede corporativa mundial da Schneider Electric, na França, é o primeiro prédio do mundo a atender à certificação 22

23 Associação KNX A associação KNX é uma entidade criada em 1.999, a partir de um grupo de grandes fabricantes (incluindo a Schneider Electric) com a responsabilidade de manter o protocolo KNX (homologação de produtos, novos membros, novos parceiros, etc) 23

24 KNX em números +300 KNX members em +30 países KNX Partners em +120 países +200 Training Centers em 50 países +90 Scientific Partners em +20 países +30 National Groups licenças ETS vendidas em +120 países grupos de produtos certificados 24

25 KNX na Schneider Electric O KNX da Schneider Electric propõe um sistema abrangente que faz parte de um padrão internacional e de muitas soluções de produtos que atingem vários ramos técnicos com uma maior flexibilidade, conforto, segurança e rentabilidade, especialmente em novos edifícios (residenciais ou comerciais. A idéia do KNX é tão simples quanto sua engenhosidade. O KNX integra todas as principais funções de controle predial como iluminação, ar-condicionado, persianas, entre outros, em um único sistema inteligente, que auxilia a reduzir os custos operacionais e tempo gasto na instalação, resultando em um sistema flexível e adaptável a futuras modificações e possibilitando o gerenciamento eficiente do consumo de energia do ambiente 25

26 Controle com KNX Iluminação on/off, dimmer Ar condicionados on/off, temperatura com feedbacks Cortinas e Persianas sobe/desce, posição Sistema de segurança e alarmes Medição e monitoramento de energia Gateways para integração com outros sistemas Qualquer outro dispositivo elétrico 26

27 Cabo BUS Dados e alimentação por 2 fios trançados (preto / vermelho) Par reserva (amarelo / branco), usado por exemplo para levar uma alimentação extra Permite instalação na mesma via da rede elétrica É obrigatório o uso do cabo certificado (DISCABOS) Tipo Estrutura Cabeamento YCYM 2 x 2 x 0.8 KNXA (Base: DIN VDE 0207 e 0815) Cores: vermelho (+EIB) preto (-EIB) amarelo (free) branco (free) Cabo fixo em: lugares secos, úmidos, molhados, expostos, embutidos, tubulados, e na área externa se protegido da luz solar direta 27

28 Instalação do cabo BUS SELV O sistema permite passar o cabo próximo a rede elétrica É permitido passar o cabo na mesma tubulação da rede elétrica (com um tubo de no mínimo ¾ ) Quando se faz uma derivação dentro de uma caixa de passagem deve se manter uma distância mínima conforme mostrado ao lado KNX KNX KNX Fig. 2: Distância entre os cabos BUS e o de energia 28

29 Exemplo da distribuição do cabo BUS Todos os atuadores estão centralizados no quadro de distribuição. Os sensores estão descentralizados e o cabo de BUS está indo de um sensor a outro 29

30 Exemplo de Topologia Building A Line 1.6 Building B Line 1.5 Line 2.4 Line 1.4 Line 2.3 Line 1.3 Line 2.2 Line 1.2 Line 1.1 Line 2.1 Line 1.0 Line 0.0 Line

31 KNX - Exemplo de conexão Cabo BUS Pulsadores Pulsadores com controle de temperatura Entrada binária Controle de válvula Fancoil Fonte de alimentação Saída digital Dimmer Saída para cortinas L1 L2 L3 N PE 16A 16A 16A 31 M

32 Edifícios com Selo Verde A procura em adquirir Selos Verdes para construções vêm crescendo continuamente no Brasil. Seguem algumas razões: A garantia de que um empreendimento adota medidas sustentáveis e ecologicamente corretas tanto na obra (no caso de novas construções), como no dia a dia No aspecto social, ocorrerá a melhora da imagem do empreendimento perante a sociedade A aplicação dos pré-requisitos para obtenção dos selos deverá proporcionar cerca de 30% de economia no consumo de energia*, assim como a diminuição média de 10% no custo de operação durante toda a vida útil No Brasil, podemos citar o PROCEL EDIFICA e a Certificação LEED como dois dos mais importantes no que diz respeito à energia elétrica * Podendo chegar em até 50% para novas construções 32

33 PROCEL EDIFICA A obtenção do Selo PROCEL EDIFICA ocorrerá através de um processo de avaliação do prédio pelo INMETRO O projeto de eficiência energética deverá ser baseado no Manual de Prédios Eficientes em Energia Elétrica, da Eletrobrás Manual de Prédios Eficientes em Energia Elétrica Trata de orientações e uso de técnicas de conservação de energia mais comuns para serem aplicadas em prédios públicos, onde serão comentadas as características gerais de funcionamento, a teoria envolvida em cada tecnologia, os principais focos de desperdício de energia, bem como as medidas para eliminação desses focos Fonte: Website Eletrobras 33

34 Certificação LEED Leadership in Energy and Environmental Design O que é o LEED? Certificação e guia com orientações ambientais, aplicados à edificações Empregado em mais de 140 países Tem como objetivo a transformação dos projetos, obra e operação das edificações, sempre com foco na sustentabilidade de suas atuações, com benefícios econômicos, sociais e ambientais O nível da certificação é definido, conforme a quantidade de pontos adquiridos, podendo variar de 40 pontos (nível certificado) a 110 pontos (nível platina) Fonte: GBC Brasil 34

35 LEED-CS para Fachadas e Áreas Comuns Uso Racional da Água TOTAL 10 pts Pré-requisito 1 Redução no Uso da Água, 20% de redução Requisito Crédito 1 Uso eficiente de água no paisagismo, Redução de 50% 2 Energia e Atmosfera TOTAL 37 pts Pré-requisito 1 Comissionamento dos sistemas de energia Requisito Pré-requisito 2 Performance Mínima de Energia, 10% novas contruções e 5% edifícios existentes Requisito Pré-requisito 3 Gestão Fundamental de Gases Refrigerantes Requisito Crédito 1 Otimização da performance energética, para Prédios Novos ou Prédios Reformados 3 à 21 Crédito 3 Melhoria no comissionamento 2 Crédito 5.2 Medições & Verificações: Sub-medição de inquilinos 2 Qualidade Ambiental Interna TOTAL 12 pts Pré-requisito 1 Desempenho Mínimo da Qualidade do Ar Interno Requisito Pré-requisito 2 Controle da fumaça do cigarro Requisito Crédito 6 Controle de Sistemas, Conforto Térmico 1 Crédito 8.1 Iluminação Natural e Paisagem, Luz do dia para 75% dos espaços 1 Crédito 8.2 Iluminação Natural e Paisagem, Vistas para 90% dos espaços 1 Inovação e Processo do Projeto TOTAL 6 pts Créditos 1.1 à 1.5 Inovação no Projeto 1 35

36 Selos Verdes x Eficiência Energética O ideal, seria aplicar os conceitos de ambas as certificações (sem necessariamente obtêlas), uma vez que o PROCEL EDIFICA prioriza a Eficiência Energética Passiva, enquanto que a Certificação LEED, é muito mais atuante em Eficiência Energética Ativa A aplicação desses conceitos possibilitará o máximo aproveitamento dos recursos energéticos no ambiente de maneira eficiente Em relação à solução KNX no projeto de Eficiência Energética (ativa), conseguimos alcançar a seguinte pontuação para os requisitos da Certificação LEED-CS (Envoltória e Estrutura Principal): Cerca de 28% do total necessário para a pontuação máxima (LEED PLATINUM) Cerca de 70% do total necessário para o certificado LEED Lembrando que: Certificado: pontos; Prata: pontos; Ouro: pontos; Platina: pontos 36

37 Oferta KNX para Eficiência Energética Estação Meteorológica Monitora chuva, luminosidade, Velocidade do vento e temperatura Sensor interno de luminosidade, Presença/Movimento e Receptor Infra-Vermelho Controlador de temperatura Metering Gateway Para integração com sistemas de medição MODBUS Gateway KNX-DALI Controle de Iluminação em sistemas DALI Controle de cortinas e persianas Módulo Dimmer (incluindo lâmpadas LED) Temporizador Configurações Horárias Consultem o catálogo online para a oferta completa de produtos em 37

38 Soluções para Hotelaria 38

39 HomeLynk Integração de Aplicações USB IP Expansão de Memória Modem GSM/3G KNX/IP Modbus/IP Padrão DIN Webserver IProuter Logic module Schedulers Etc KNX Modbus (RS485) Áudio e Vídeo (RS232, Global Caché, etc) 24V DC 39

40 KNX + Protocolos Abertos Web Remote access PC/Smartphone Manual settings Box DSL Box DSL Wifi Security IP IP Camera KNX Modbus Touch Screen HVAC Lighting Blinds Metering Modbus meter IP Touch screen 40

41 Bayer - Eco Commercial Building Caso de Sucesso! 41

42 Casa Cor São Paulo 2013 Automação Residencial KNX Áudio e Vídeo Gerenciamento de Energia Acesso Tablet e Smartphone E todos integrados através da solução KNX da Schneider Electric 42

43 Mais cases no Brasil! Prédio administrativo da Construtora Tibério Prédio administrativo da Construtora Tarjab Centro de distribuição da Schneider Electric Parques de São Paulo (Luz, Carmo, Ibirapuera) Residencial Ibiza em Santa Catarina Projetos Residenciais e Comerciais em Caxias do Sul (Construtora CFL) Laboratório de fluidos da Petrobrás Escritórios administrativos da Petrobrás (Rio de Janeiro e Santos) Estádio do Maracanã Museu da Red Bull em São Paulo 43

44 Mais informações

45 O Conceito de Eficiência Energética através da Automação Predial KNX Obrigado! Paulo Rogério Santos Engenheiro de Aplicação Divisão EcoBusiness