Filippe Dolgoff e Marcos Oliveira, Agosto de 2015 Evento Automation & Power World Brasil Eficiência Energética em Edifícios Automação Predial e Residencial August 31, 2015 Slide 1
KNX Automação Predial
Controle de Iluminação Situação 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). August 31, 2015 Slide 3
Controle de Iluminação O que pode ser feito? 1 Sensor de presença 2 Sensor de luminosidade 3 Lâmpadas 4 Tela de operação 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. August 31, 2015 Slide 4
Controle de Iluminação Detecção 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. August 31, 2015 Slide 5
Controle de Iluminação Detecção 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. August 31, 2015 Slide 6
Controle de Iluminação Iluminação 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. August 31, 2015 Slide 7
Controle de Iluminação Dimerização 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! August 31, 2015 Slide 8
Controle de Iluminação Luz Natural versus luz artificial Rede elétrica Rede KNX Sem presença + com/sem luz natural Iluminação DESLIGADA August 31, 2015 Slide 9
Controle de Iluminação Luz Natural versus luz artificial Rede elétrica Rede KNX Com presença + com luz natural (forte intensidade) Iluminação LIGADA 30% August 31, 2015 Slide 10
Controle de Iluminação Luz Natural versus luz artificial Rede elétrica Rede KNX Com presença + com luz natural (média intensidade) Iluminação LIGADA 60% August 31, 2015 Slide 11
Controle de Iluminação Luz Natural versus luz artificial Rede elétrica Rede KNX Com presença + com luz natural (pouca intensidade) Iluminação LIGADA 90% August 31, 2015 Slide 12
Controle de Iluminação Princípio aplicado a qualquer tipo de lâmpada Lâmpadas do tipo resistivas Lâmpadas fluorescentes com reator dimerizável Lâmpadas c/ reator DALI Lâmpadas c/ reator DALI Lâmpadas c/ reator DALI August 31, 2015 Slide 13
Controle de Iluminação Edifício Comercial 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. August 31, 2015 Slide 14
Controle de Iluminação Potencial de Eficiência Energética 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! Fonte: Programa de Educação Continuada Escola Politécnica USP Consumo de energia reduzido! August 31, 2015 Slide 15
Controle de Iluminação Potencial de Eficiência Energética 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 August 31, 2015 Slide 16
Controle de Persianas/Cortinas/Venezianas Situação Atual Controle de persianas convencional: Luz natural (sol) em abundância. Persianas completamente fechadas. Iluminação ligada. Ambientes sem pessoas. August 31, 2015 Slide 17
Controle de Persianas/Cortinas/Venezianas Situação 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. August 31, 2015 Slide 18
Controle de Persianas/Cortinas/Venezianas Posicionamento de acordo com a posição do sol Rede elétrica M 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. August 31, 2015 Slide 19
Controle de Persianas/Cortinas/Venezianas Posicionamento 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. August 31, 2015 Slide 20
Controle de Ar Condicionado Situação 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 ). August 31, 2015 Slide 22
Controle de Ar Condicionado O 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. August 31, 2015 Slide 23
Controle de Ar Condicionado O que pode ser feito? Rede elétrica Sistema de HVAC 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. August 31, 2015 Slide 24
Controle de Ar Condicionado Principio de Aplicação Temp. 23,2 C Temp. 23,5 C Controle de ar condicionado inteligente: Cada ambiente terá sua medição de temperatura individual. Temp. 25,2 C Temp. 22,0 C Temp. 22,7 C 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. August 31, 2015 Slide 25
Controle de Ar Condicionado Qual 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 August 31, 2015 Slide 26 **VRF Volume de Refrigerante Variável
Controle de Ar Condicionado Perfil de temperatura durante o dia Conforto: 22 C presença diurno Standby: 23 C s/ presença diurno Standby: 26 C s/presença noturno August 31, 2015 Slide 27
Controle de Ar Condicionado Demanda 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! August 31, 2015 Slide 28
Medição, Monitoração e Controle de Energia Situação Atual 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. Rede atual 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. Futuro Smart Grids August 31, 2015 Slide 29
Medição, Monitoração e Controle de Energia Objetivo Medição de energia objetivos: Compartilhar informações sobre o consumo de energia de cargas elétricas individualmente. Transmitir essas informações com transparência e monitoração. Rede atual Dependente do consumo ou limites elétricos o prédio pode atuar automaticamente em suas cargas ligando/desligando quando necessário. Futuro Smart Grids August 31, 2015 Slide 30
Medição, Monitoração e Controle de Energia Por 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 August 31, 2015 Slide 31
Medição, Monitoração e Controle de Energia O 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. August 31, 2015 Slide 32
Medição, Monitoração e Controle de Energia Medição Macro Rede elétrica Consumo de energia 1 Andar 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. August 31, 2015 Slide 33
Medição, Monitoração e Controle de Energia Medição 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. August 31, 2015 Slide 34
Medição, Monitoração e Controle de Energia Qual a necessidade do cliente? 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. Internet Visualização (local e remoto) August 31, 2015 Slide 35
Medição, Monitoração e Controle de Energia Qual a necessidade do cliente? Controle de iluminação. Controle de persianas. Controle de HVAC. Medição, controle de visualização. Acesso, controle e visualização local e remoto. Internet August 31, 2015 Slide 36
Payback de Automação Exemplo: 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. August 31, 2015 Slide 37
Payback de Automação Exemplo: 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. August 31, 2015 Slide 38
Video KNX https://www.youtube.com/watch?v=m43rijylhqo August 31, 2015 Slide 39
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 August 31, 2015 Slide 41
ABB-free@home Access Point 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. 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 August 31, 2015 Slide 42
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 August 31, 2015 Slide 43
ABB-free@home Pulsadores e sensores Controlador termostato Sensor de movimento Pulsadores com diferentes designs August 31, 2015 Slide 44
ABB-free@home Cores e designs future range studio white anthracite aluminium silver * Design examples BJE. More ABB Designs are available. August 31, 2015 Slide 45
ABB-free@home ABB-free@home Painel 7 Inteligente e elegante. Design diferenciado com cores universais para combiner com qualquer interior. Negro Branco August 31, 2015 Slide 46
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! August 31, 2015 Slide 47
ABB-free@home Arquitetura de Automação System Access Point Sensor 1-gang Sensor 2-gang Sensor 1-gang Sensor 2-gang Sensor 2-gang Sensor 1-gang Sensor 2-gang Sensor 1-gang Sensor RTC I/O 230Vac Power supply 4-gang switch actuator free@home bus 4-gang dimming actuator 4-gang blind actuator 6-gang heating actuator August 31, 2015 Slide 48
ABB-free@home Arquitetura de Automação August 31, 2015 Slide 49
Vídeo ABB-free@home https://www.youtube.com/watch?v=sn3-zq9nm_w August 31, 2015 Slide 50
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