Sistemas de Controlo Sistemas de Controlo Gestão de Energia Gestão de Energia

Humberto JorgeHumberto JorgeMestrado em Engenharia Electrotécnica e de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de

ComputadoresComputadoresGestão de Energia em Edifícios e na IndústriaGestão de Energia em Edifícios e na Indústria

222003/042003/04 GEEIGEEI

SumárioSumário

A automatização no contexto da gestão A automatização no contexto da gestão de energia de energia

Os sistemas de controlo e gestão de Os sistemas de controlo e gestão de energia (SCGE) energia (SCGE)

332003/042003/04 GEEIGEEI

Automatização e gestão de Automatização e gestão de energiaenergia

Em primeiro lugar:Em primeiro lugar: concepçãoconcepção construçãoconstrução equipamento de uso finalequipamento de uso final

Em segundo lugar:Em segundo lugar: educação do utenteeducação do utente automatização automatização (níveis de complexidade variáveis)(níveis de complexidade variáveis)

442003/042003/04 GEEIGEEI

Gestão Técnica de EdifíciosGestão Técnica de Edifícios

552003/042003/04 GEEIGEEI

Os sistemas de controlo Os sistemas de controlo e gestão de energia (SCGE)e gestão de energia (SCGE)

Tipos principais:Tipos principais: pequenos sistemas autónomos, dedicados a pequenos sistemas autónomos, dedicados a

uma função uma função

sistemas com integração de funções sistemas com integração de funções diversas, com área de influência alargadadiversas, com área de influência alargada

662003/042003/04 GEEIGEEI

Sistemas dedicadosSistemas dedicados

E/S limitadasE/S limitadas

Interface H-M simplesInterface H-M simples

Pré-programados, parametrizáveisPré-programados, parametrizáveis

Emissão de alarmes (tb. remotos)Emissão de alarmes (tb. remotos)

ComunicaçõesComunicações

772003/042003/04 GEEIGEEI

Sistemas dedicadosSistemas dedicados

Exemplos:Exemplos: sistemas de controlo de factor de potênciasistemas de controlo de factor de potência

controladores de pontacontroladores de ponta

sistemas de arranque óptimosistemas de arranque óptimo

arquitectura mais simples do que a de um SCGE arquitectura mais simples do que a de um SCGE

unidades semelhantes a cada UCL, com unidades semelhantes a cada UCL, com autonomia mas tb. com comunicaçõesautonomia mas tb. com comunicações

882003/042003/04 GEEIGEEI

SCGE multifunçõesSCGE multifunções

ConcentradosConcentrados ligações com a instalação em estrelaligações com a instalação em estrela problemas de fiabilidade problemas de fiabilidade

DistribuídosDistribuídos comunicaçõescomunicações autonomia local em cada nóautonomia local em cada nó fiabilidade elevadafiabilidade elevada

992003/042003/04 GEEIGEEI

SCGE tipo mestre-escravoSCGE tipo mestre-escravo

U n id a d e lo c a l

M u x I .M u x

U n id a d e c e n t ra l

C o n t ro la d o rd e c o m u n ic .

U n id a d e lo c a l U n id a d e lo c a l

M u x I .M u x M u x I .M u x

IN S T A L A Ç Ã O - se n so re s e a c tu a d o re s

10102003/042003/04 GEEIGEEI

SCGE com rede localSCGE com rede local

U n id a d elo c a l

U n id a d elo c a l

U n id a d elo c a l

U n id a d elo c a l

U n id a d elo c a l

B U S

11112003/042003/04 GEEIGEEI

Subsistemas passíveis de Subsistemas passíveis de gestão automáticagestão automática

Perspectiva integrada:Perspectiva integrada: de energia eléctrica (incluindo alimentação de de energia eléctrica (incluindo alimentação de

emergência)emergência) de detecção, alarme e controlo de incêndiode detecção, alarme e controlo de incêndio de iluminação artificialde iluminação artificial de AVACde AVAC de transporte de transporte de segurançade segurança de comunicaçõesde comunicações

12122003/042003/04 GEEIGEEI

Funções de gestãoFunções de gestão

Perspectiva integrada: Perspectiva integrada:

supervisão da instalaçãosupervisão da instalação gestão de energiagestão de energia gestão da manutençãogestão da manutenção segurança e tele-vigilânciasegurança e tele-vigilância

13132003/042003/04 GEEIGEEI

Funções principais de GEFunções principais de GE

controlo manual remoto e vigilância das controlo manual remoto e vigilância das instalações instalações

arranque/paragem de equipamentos na arranque/paragem de equipamentos na base de um calendário pré-programado base de um calendário pré-programado

limitação da ponta de consumo de limitação da ponta de consumo de electricidadeelectricidade

controlo de cargas com acção sobre as controlo de cargas com acção sobre as condições ambiente (AVAC)condições ambiente (AVAC)

14142003/042003/04 GEEIGEEI

Controlo manual remoto e vigilância Controlo manual remoto e vigilância das instalaçõesdas instalações

Funções de interface com o utilizador:Funções de interface com o utilizador: sinalizações no visor (estados de pontos sinalizações no visor (estados de pontos

remotos, condições de alarme)remotos, condições de alarme) parametrização de referências, horários, etc.parametrização de referências, horários, etc. actuação remota de cargas actuação remota de cargas relatóriosrelatórios

15152003/042003/04 GEEIGEEI

Arranque/paragem pré-Arranque/paragem pré-programados de equipamentosprogramados de equipamentos

Substitui interruptores horáriosSubstitui interruptores horários

Evita / desvia consumosEvita / desvia consumos

16162003/042003/04 GEEIGEEI

Limitação da ponta de Limitação da ponta de consumo de electricidadeconsumo de electricidade

Pode ser implementada com Pode ser implementada com controlador dedicadocontrolador dedicado

Necessita de coordenação com outras Necessita de coordenação com outras funçõesfunções

17172003/042003/04 GEEIGEEI

Arranque/paragem óptimos de Arranque/paragem óptimos de equipamento de AVACequipamento de AVAC

Conforto aumentadoConforto aumentado

Redução de encargos (potência e Redução de encargos (potência e energia)energia)

Adaptação às características do Adaptação às características do edifícioedifício

Melhor que interruptores horáriosMelhor que interruptores horários

18182003/042003/04 GEEIGEEI

Integração de funçõesIntegração de funções

Tais comoTais como supervisão da instalaçãosupervisão da instalação gestão de energiagestão de energia gestão da manutençãogestão da manutenção segurança e tele-vigilânciasegurança e tele-vigilância

Exige Exige comunicaçõescomunicações partilha de recursos (p.ex. DO’s) partilha de recursos (p.ex. DO’s)

19192003/042003/04 GEEIGEEI

Comunicações e Comunicações e standardsstandards

sinalizações simples - insuficientessinalizações simples - insuficientes

standardsstandards de comunicação (OSI) de comunicação (OSI) camada física camada física

características mecânicas eléctricas, ópticascaracterísticas mecânicas eléctricas, ópticas

modulação, sincronizaçãomodulação, sincronização camada de ligação de dadoscamada de ligação de dados

empacotamentoempacotamento

detecção e recuperação de errosdetecção e recuperação de erros

20202003/042003/04 GEEIGEEI

Redes de campoRedes de campo

Objectivo:Objectivo:

assegurar o fluxo de informação entre assegurar o fluxo de informação entre sensores, actuadores e módulos de E/S e sensores, actuadores e módulos de E/S e unidades de controlo local em ambientes unidades de controlo local em ambientes distribuídosdistribuídos

21212003/042003/04 GEEIGEEI

SCGE em instalações existentesSCGE em instalações existentes

Em primeiro lugar:Em primeiro lugar: auditoria energética detalhadaauditoria energética detalhada implementação das medidas básicasimplementação das medidas básicas identificação das oportunidades de identificação das oportunidades de

automatizaçãoautomatização

Em segundo lugar:Em segundo lugar: especificação funcional do SCGEespecificação funcional do SCGE acompanhamento da execuçãoacompanhamento da execução

22222003/042003/04 GEEIGEEI

SCGE em instalações novasSCGE em instalações novas

concepção eficienteconcepção eficiente

construção com qualidade controladaconstrução com qualidade controlada

equipamento de uso final eficienteequipamento de uso final eficiente

minimização do consumo (automatização)minimização do consumo (automatização)

23232003/042003/04 GEEIGEEI

Projecto geralProjecto geral

OrientaçãoOrientação

Organização dos espaçosOrganização dos espaços

Dispositivos - contribuição solarDispositivos - contribuição solar luz, calor, ventilaçãoluz, calor, ventilação

Arranjos exterioresArranjos exteriores

Flexibilidade para coordenação entre Flexibilidade para coordenação entre sistemas e funções, para expansõessistemas e funções, para expansões

24242003/042003/04 GEEIGEEI

Automatização - até onde?Automatização - até onde?

Desde os dispositivos solar passivosDesde os dispositivos solar passivos luz natural + luz artificialluz natural + luz artificial free coolingfree cooling ventilação naturalventilação natural

Até à minimização do uso dos sistemas Até à minimização do uso dos sistemas activosactivos

25252003/042003/04 GEEIGEEI

Objectivos do edifício “inteligente”Objectivos do edifício “inteligente”

proporcionar um ambiente confortável proporcionar um ambiente confortável e produtivoe produtivo

permitir uma gestão efectiva dos permitir uma gestão efectiva dos recursosrecursos

responder com rapidez às exigências responder com rapidez às exigências dos ocupantesdos ocupantes

26262003/042003/04 GEEIGEEI

Coordenação de funçõesCoordenação de funções

na fase de projecto,na fase de projecto, garantir comunicação entre sistemas e garantir comunicação entre sistemas e

programasprogramas usando o mínimo de recursosusando o mínimo de recursos garantindo o máximo conforto e garantindo o máximo conforto e

segurançasegurança

27272003/042003/04 GEEIGEEI

Problemas com o uso de SGEProblemas com o uso de SGE

Falta de auditorias prévias cuidadasFalta de auditorias prévias cuidadas

Especificações desadequadasEspecificações desadequadas

Falta de análise custo-benefícioFalta de análise custo-benefício

Falta de procedimentos de verificação Falta de procedimentos de verificação na aceitação de equipamentona aceitação de equipamento

28282003/042003/04 GEEIGEEI

Problemas com o uso de SGEProblemas com o uso de SGE

Não existência de plano de manutenção Não existência de plano de manutenção do SGEdo SGE

Ausência de verificação dos valores da Ausência de verificação dos valores da saída, impedindo a sincronização saída, impedindo a sincronização (ajuste) constante do SGE(ajuste) constante do SGE

Ausência de possibilidade de comando Ausência de possibilidade de comando manual sobreposto nos controladores manual sobreposto nos controladores locaislocais

29292003/042003/04 GEEIGEEI

Sistema Instabus EIBSistema Instabus EIB

Comando

e Gestão

Técnica

de

Edifícios

30302003/042003/04 GEEIGEEI

Interligação do sistema: Linha de Interligação do sistema: Linha de BusBus

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

31312003/042003/04 GEEIGEEI

Instalação eléctrica com busInstalação eléctrica com busProdutos de saída (potência)

Produtos de entrada (sem potência)

Rede de comunicação

Actuadores

Sensores

32322003/042003/04 GEEIGEEI

Participantes são ligados ao Participantes são ligados ao instabusinstabus

inst

ab

us

EIB

SE

NS

OR

ES

SE

NS

OR

ES

Controladorde luminosidade

Detectorde movimento

Botão de pressão

AC

TU

AD

OR

ES

AC

TU

AD

OR

ES

ON/OFF./Dim.

Inversor.

Dimer

Carga

33332003/042003/04 GEEIGEEI

Capacidade de um Sistema InstabusCapacidade de um Sistema Instabus

15 áreas funcionais

x com12 linhas x com

64 devices -----------------11520 dev.

34342003/042003/04 GEEIGEEI

Exemplo prático de uma Exemplo prático de uma estruturaestrutura

BCÁrea funcional 1 =Edifício 1

BCÁrea funcional 2 =Edifício 2

AL

AL

AL

AL

Linha 1

Linha 2

Linha 3

Linha 4

Linha Vertebral

AL Linha 1

AL Linha 2

AL Linha 3

AL Linha 4

Lin

ha p

rin

cip

al

35352003/042003/04 GEEIGEEI

Interface com as Interface com as TelecomunicaçõesTelecomunicações

Rede Analógica

ISDN

Vigilância,sinalização e Telemanut.

Funções:

• Diagnóstico à distância

• Telemanutenção Vigilância

• Interligação em rede em vários sistemas EIB