Innovative & collaborative program led by Schneider Electric 25 de Outubro de 2012
agenda Apresentação do programa Abordagem para o desempenho energético dos edifícios Controlo Ativo Arquiteturas Estudo de caso Conclusões / recomendações 2
Carta de identidade do programa 13 parceiros + 7 ent. cooperantes 4 anos - de 09/2008 a 09/2012 26 projetos - 120 investigadores 88 M - fundado por OSEO Dotar cada edifício de soluções de Eficiência Energética Ativa para atingir o melhor desempenho energético 4 domínios de investigação : Europa Edifícios existentes e novos Residencial e de serviços - Para que serve a energia? - Como reduzir perdas & desperdícios? - Qual o impacto da informação nos comportamentos? - Quais as ferramentas e os métodos para os profissionais? 3
Quantificação do desempenho energético dos edifícios Energia fornecida Eletricidade Gás Natural Indicadores energéticos kwh energia final kg CO 2 fonte energia eq. Serviços energéticos C lux PMV MTBF Serviços energéticos a ocupantes Conforto físico Temperatura Iluminação Ruído Qualidade de ar Acessibilidade Produtos petrolíferos Outros + Energia renovável utilizada localmente Indicador do desempenho energético SAEI : Site Actual Energy Index em kwh/m².ano kwh - utilização final da energia, todos os usos m² - área bruta, o mais fácil de medir Conforto psicológico Segurança Proteção Estética Ergonomia Eficiência atividade Disponibilidade Flexibilidade Comunicação Produtividade Conetividade 4
A aborbagem sistémica da energia mostra três subsistemas (quase) independentes. Energia fornecida CO² kwh/m².ano Sistemas técnicos Vetores de distribuição Área local Aplicações Serviços energéticos Equipamentos de produção Consumos dos Equipamentos OCUPANTE Eletricidade Gás Petróleo Equipamtos de distribuição Equipamentos de armazenagem Equipamentos de produção energia renovável Tubagens Condutas Cabos Atividade Aquecimento/ Arrefecimento Iluminação AQS Conforto físico Conforto psicológico Eficiência da atividade Ganhos gratuitos Qualidade intrínseca da envolvente do edifício (BIQ) Clima (temperatura, vento, iluminação) 5
A aborbagem sistémica da energia mostra dois subsistemas MUITO DIFERENTES. mundo Das máquinas Das pessoas ciências Tecnologia Sociologia Instrumentação Quanto é que medimos (consequências) Porque é que medimos (causas) energias Reduzir as perdas Identificar as ineficiências responsável Gestor das instalações Gestor da Energia/gestor do site 6
As soluções de eficiência energética Qualidade intrínseca do edifício (BIQ) Isolamento << Estanqueidade ao ar < (0,2 ACH) Fator solar << Inércia? Escolha dos equipamentos técnicos Produção Distribuição Consumos < rendimento > perdas < desempenho A Eficiência Energética Activa A otimização > ineficiências Medida e Informação < consciência 7
Solução Primeiro, reduzir as necessidades energéticas em cada zona otimizando o conforto e a actividade Adaptar à ocupação e ao tipo de actividade Optimizar usando o sistema de regulação e controlo multivariável Considerar os ganhos gratuitos De seguida, optimizar o fornecimento de energia em cada vetor para servir estas necessidades : Estratégias de controlo Princípios do controlo de Zona «O edifício não é (apenas) inteligente mas, (principalmente) obediente»: o ocupante define a sua perceção do ambiente quando entra mas a sua ação é simples e recebe em troca, a medida das consequências dos seus atos. Na presença de ocupante(s), as condições de conforto e de atividade são geridas por objectivos,... com um controlo multivariável... dado que «a otimização de uma zona não é a soma das otimizações de cada aplicação independente». Após a saída dos ocupantes, a zona é gerida para contribuir para a otimização do site. Princípios do controlo de Energia A produção e a distribuição dependem da soma das necessidades das zonas em cada vetor. As fontes de energia são geridas para optimizar um indicador (frequentemente CO2, por vezes ) Aumento dos desempenhos de produção e de distribuição. Gestão das fontes de energia contratada, prioritizando as renováveis e interação com a rede inteligente (Smart Grid) O controlo de energia pode ser gerido em condições impostas por políticas da «smart grid» (contribuição para a previsão da capacidade no mercado por sobriedade energética: operação de antecipação das sobrecargas ou deslastre de cargas efectuado automaticamente ). 8
Ligação a montante Arquiteturas: o coração é um ecossistema «controlo de zona» Controlador de Zona ferramentas Conforto Acionamentos Ocupação IHB *IHB = Human Building Interface *RCT = Remote Commissionning Tool 9
que altera a visão dos sistemas de controlo de edifícios Passado Aplicações independentes Presente Integração de nível superior Futuro Controlo multivariável de zona Conetividade RENOVÁVEIS EXTERIOR SADI SADI GABINETE CEO TECNOLOGIAS IP TECNOLOGIAS IP SALA DE REUNIÕES VIDEO SEGURANÇA ACESSO ENERGIA MONITORIZAÇÃO 24/7 ILUMINAÇÃO ELEVADORES AVAC VIDEO SECURANÇA ENERGIA ILUMINAÇÃO AVAC ACESSOS MONITORIZAÇÃO 24/7 IT HALL ENTRADA RESTAURANTE CORREDOR ARQUIVOS OPEN SPACE ANFITEATRO SALA IT POTÊNCIA COZINHA VETOR CONDUTAS VETOR TUBAGENS VETOR ENERGIAS Nível superior 10
para ser integrado num esquema global de Maruschkas P P R S R S D D A nível ZONA Consumidores : os equipamentos aplicativos Controlo de ZONA : reduzir as necessidades nas zonas, considerando as condições de conforto e de actividade A nível do EDIFÍCIO: 3 microredes (eletricidade, água, ar) Consumidores : as diferentes zonas Controlo de Energia : optimizar o fornecimento de energia nos 3 vetores E gerir as fontes de energia A nível do CAMPUS, BLOCO, ZONA URBANA, CIDADE (smart cities) Consumidores : os diferentes edifícios Controlo técnico agregado : Mutualização da produção ( exemplo : rede de aquecimento urbano), transporte, renováveis, redes de fluídos, Agregação das necessidades e das capacidades P R S D A nivel da rede regional ou nacional (REDES inteligentes) Consumidores : edifícios, cidades, territórios Controlo da rede : Gestão das proteções, estabilidade e disponibilidade da rede Balanço entre a produção e o consumo Gerir o equilíbrio por solicitações de deslastragem ou produção de Negawatt P : Produção R : Energias Renováveis S : Armazenamento(Storage) D : Distribuição Cada nível tem um papel para integrar As ambições em injeção da componente renovável E o veículo elétrico com as suas interações na habitação, no local de trabalho e o seu impacto no equilíbrio da rede 11
Make the most das tecnologias pervasivas dispositivos móveis com protocolos comuns de comunicação e cooperação entre as aplicações/dispositivos sistemas multivariáveis que integram controladores com entrada múltipla e saída múltipla aplicações sensíveis ao contexto do usuário (perfil, localização, etc) auto-aprendizagem 12
Tipologia dos atores, suas preocupações e necessidades de informação Perfil Proprietário: responsabilidade jurídica e financeira, Proprietário CapEx, valor patrimonial. 1 Identificar, medir, imagem, benchmark de acordo com etiquetagem verde 2 Identificar os potenciais investimentos de melhoria e a remuneração equitativa dos capitais investidos 3 Selecionar as prioridades Perfil Gestor/Administrador das instalações: gere os custos e OpEx (faturas e salários) e as condições de atividade no local. 1 Evitar ineficiências: Onde? Quando? O quê? 2 Aumentar o desempenho: balanço entre o consumo e os serviços energéticos 3 Corrigir a discordância entre a promessa e a realidade 4 Pilotar as transações de energia e os fornecedores de serviços energéticos 600 entrevistas na Europa Perfil Facility Manager : execução da actividade diária de manutenção, reparação, exploração de toda (ou parte) dos sistemas técnicos do local 1 Ver remotamente que tudo está bem 2 Identificar as avarias técnicas e as soluções para as corrigir 3 Reduzir as perdas, vindas do desvio do funcionamento normal. 4 Reduzir as perdas, vindas da inadaptação dos sistemas à flexibilidade na utilização Perfil Ocupante: utilização dos serviços (energéticos) do edifício 1 Poder adaptar o ambiente interior à sua atividade 2 Deve receber, em retorno, as consequências energéticas das suas escolhas Elemento chave para um edifício eficiente: Cooperação entre os atores nas suas diferentes dimensões 13
IHB: o conceito Aplicação ou o conceito Zona não induzem as mesmas ações por Aplicação : centrada nos meios técnicos (0/10) por Zona: centrada nos consumos (7/10) em 10 gerentes de hóteis 14
Mudança na forma de projetar edifícios Cooperação entre os parceiros durante todo o ciclo de vida de um edifício trabalha numa estrutura BIM (Building Information Model) Uma nova ferramenta (uma plataforma colaborativa), Permite que a informação, necessária para a cooperação eficiente e eficaz, possa ser partilhada, Considera o desempenho energético. 15
: 5 sites piloto muito diversos para avaliação da solução. Escola construída em 1990, situada em Montbonnot Ed. Escritórios construídos em 2007, situado perto de Chambery 5 exemplos representativos da diversidade europeia Equipamentos técnicos : 2 bombas de calor, 2 caldeiras a gás, um totalmente elétrica Setores: Ed. de escritórios, 2 hoteis, Escola Residência coletiva Metodologia Implementação do plano de instrumentação do desempenho energético efetivo des sites (SAEI). Aquisição, registo de todos os indicadores do desempenho energético. Criação de 5 simuladores des sites pilotos ( integrando as medidas reais). Hotel 1 * de 1970, situado em Carcassonne Hotel 3 * de 1890, situado em Nice Residência multifamiliar de 2010, situado em Vaux-sur-Seine Dimensões: entre 500 m² e 3,000 m² Construção: 1890, 1970, 1990, 2008, 2010 Zonas climáticas: Mediterrânico, Oceânico, Continental, Montanhoso Teste por simulação das funções de controlo definidas pelo programa HOMES. Estimativa dos ganhos obtidos em todos os indicadores 16
kwh/m²/year Economias de energia devidas à estratégia - 30 % Resultados Simulation da results simulação : Energy : Consumos consumptions de energia per por applications aplicações 250 200 150 Hotel 1970 100 50-37 % 0 Carcassonne - Before Carcassonne - HOMES Lama - Before Lama - HOMES Montbonnot - Before Montbonnot - HOMES Nice - Before Nice - HOMES Vaux - Before Vaux - HOMES Heating Cooling Auxiliairies Lighting Ventilation DHW OUE Hotel 1890-56 % - 36 % - 25 % Escola 1990 Escritórios 2007 Residência multifamiliar 2010 17
Conclusões e perspectivas sobre a eficiência energética ativa 280 Milhões (Parque edificado) 250M edifícios Residenciais 30M edifícios Não Residenciais (16.000.000 m2) (13.000.000 m2) 200 kwh/m2.ano 300 kwh/m2.ano 20 /m2 Valor médio EU27 grande média pequena concentrado 5% edifícios 35% área construída Nova construção difuso Edifícios existentes 500m² 2500m² 80% edifícios 40% área construída 10000m² 15% edifícios 25% área construída 18
Conclusões e perspectivas sobre a eficiência energética ativa De um ponto de vista económico Podemos atingir economias entre 20 e 60% da fatura total de um site. Com um retorno de investimento entre 3 e 7 anos nos edifícios de serviços e entre 5 e 15 anos no setor habitacional. De um ponto de vista ambiental Aplicando aos 280 milhões de edifícios europeus, eliminamos 40% da fatura de energia Contribuição para a smart grid e de igual forma a introdução das renováveis.. Criação de 300 000 empregos Evolução necessária da regulamentação : na nova construção A arquitetura das redes técnicas deve respeitar a topologia Equipamentos técnicos pilotáveis em cada zona Instrumentação de medida ( ex: viatura sem painel de instrumentos para velocidade, sem computador de bordo para medir consumos,... Controlo ativo de ajuda à condução ( a norma existe EN15232 ) E no parque existente : incentivar e simplificar Medida global todas as utilizações em kwh final (SAEI) O melhor benchmark de um edifício é ele próprio Objectivos de melhoria em percentagem e não em valor absoluto 19
Make the most of your energy informação complementar em: www.homesprogramme.com 20