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© ABB Group August 31, 2015 | Slide 1

Eficiência Energética em EdifíciosAutomação Predial e Residencial

Filippe Dolgoff e Marcos Oliveira, Agosto de 2015 – Evento Automation & Power World Brasil

KNX – Automação Predial


Controle de IluminaçãoSituação 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).


Controle de IluminaçãoO que pode ser feito?

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.

1 Sensor de presença | 2 Sensor de luminosidade | 3 Lâmpadas | 4 Tela de operação


Controle de IluminaçãoDetecção 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.

Controle de IluminaçãoDetecção 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.


Controle de IluminaçãoIluminação 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.


Controle de IluminaçãoDimerização


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!

Controle de IluminaçãoLuz Natural versus luz artificial


Rede elétrica

Rede KNX

Sem presença + com/sem luz natural Iluminação DESLIGADA



Rede elétrica

Rede KNX

Com presença + com luz natural (forte intensidade) Iluminação LIGADA 30%



Rede elétrica

Rede KNX

Com presença + com luz natural (média intensidade) Iluminação LIGADA 60%



Rede elétrica

Rede KNX

Com presença + com luz natural (pouca intensidade) Iluminação LIGADA 90%

Controle de IluminaçãoPrincípio aplicado a qualquer tipo de lâmpada


Lâmpadas do tipo resistivas

Lâmpadas fluorescentes com reator

dimerizável

Lâmpadas c/ reator DALI



Controle de IluminaçãoEdifício 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.

Controle de IluminaçãoPotencial 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!

• Consumo de energia

reduzido!Fonte: Programa de Educação Continuada – Escola Politécnica USP


• 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

Controle de IluminaçãoPotencial de Eficiência Energética


Controle de Persianas/Cortinas/VenezianasSituação Atual

Controle de persianas convencional:

Luz natural (sol) em abundância.

Persianas completamente fechadas.

Iluminação ligada.

Ambientes sem pessoas.


Controle de Persianas/Cortinas/VenezianasSituação 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.


Controle de Persianas/Cortinas/VenezianasPosicionamento de acordo com a posição do sol

M

Rede elétrica

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.


Controle de Persianas/Cortinas/VenezianasPosicionamento 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.


Controle de Ar CondicionadoSituação 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”).


Controle de Ar CondicionadoO 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.


Controle de Ar CondicionadoO que pode ser feito?

Rede elétrica

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.

Sistema de

HVAC


Controle de Ar CondicionadoPrincipio de Aplicação

Temp.

23,2°C

Temp.

23,5°C

Temp.

22,0°CTemp.

22,7°CTemp.

25,2°C

Controle de ar condicionado

inteligente:

Cada ambiente terá sua

medição de temperatura

individual.

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.


Controle de Ar CondicionadoQual 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

**VRF – Volume de Refrigerante Variável


Controle de Ar CondicionadoPerfil de temperatura durante o dia

Conforto: 22°C presença diurno

Standby: 23°C s/ presença diurno

Standby: 26°C s/presença noturno


Controle de Ar CondicionadoDemanda 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!


Medição, Monitoração e Controle de EnergiaSituação Atual

Rede atual

Futuro “Smart Grids”

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.

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.


Medição, Monitoração e Controle de EnergiaObjetivo

Rede atual

Futuro “Smart Grids”

Medição de energia objetivos:

Compartilhar informações sobre o

consumo de energia de cargas elétricas

individualmente.

Transmitir essas informações com

transparência e monitoração.

Dependente do consumo ou limites

elétricos o prédio pode atuar

automaticamente em suas cargas

ligando/desligando quando necessário.


Medição, Monitoração e Controle de EnergiaPor 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


Medição, Monitoração e Controle de EnergiaO 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.


Medição, Monitoração e Controle de EnergiaMedição Macro

Rede elétrica

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.

Consumo

de

energia

1°Andar


Medição, Monitoração e Controle de EnergiaMedição 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.


Medição, Monitoração e Controle de EnergiaQual a necessidade do cliente?

Internet

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.

Visualização (local e remoto)


Medição, Monitoração e Controle de EnergiaQual a necessidade do cliente?

Internet

Controle de iluminação.

Controle de persianas.

Controle de HVAC.

Medição, controle de

visualização.

Acesso, controle e visualização

local e remoto.


Payback de AutomaçãoExemplo: 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.


Payback de AutomaçãoExemplo: 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.


Video KNX

https://www.youtube.com/watch?v=m43rijyLhQo

https://www.youtube.com/watch?v=m43rijyLhQo

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


ABB-free@home®Access Point

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

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.


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


ABB-free@home®Pulsadores e sensores

Controlador termostato

Sensor de movimento

Pulsadores com diferentes designs


ABB-free@home®Cores e designs

studio white

future range

anthracite aluminium silver

* Design examples BJE. More ABB Designs are available.


ABB-free@home®ABB-free@home® Painel 7“

Negro Branco

Inteligente e elegante.

Design diferenciado com cores universais

para combiner com qualquer interior.


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!


ABB-free@home®Arquitetura de Automação


I/O

Power supply 4-gang

switch

actuator

4-gang

blind

actuator

4-gang dimming

actuator

6-gang

heating

actuator

Sensor

1-gang

Sensor

2-gang

Sensor

2-gang

Sensor

RTC

Sensor

1-gang

Sensor

2-gang

Sensor

2-gang

Sensor

1-gang

Sensor

1-gang

free@home bus

System Access Point

230Vac

ABB-free@home®Arquitetura de Automação


Vídeo ABB-free@home®


https://www.youtube.com/watch?v=SN3-zq9Nm_w

https://www.youtube.com/watch?v=SN3-zq9Nm_w

filippe dolgoff e marcos oliveira, agosto de 2015 ... · controle por horário. 1 sensor de...

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