o conceito de eficiência energética através da automação...

O Conceito de Eficiência Energética através da Automação Predial KNXAutomação para Edificações Eficientes

Paulo Rogério SantosEngenheiro de AplicaçãoDivisão EcoBusiness

Especialista globalem gerenciamento de energia

Schneider Electric 2- Divisão EcoBusiness - Paulo Rogério Santos - Nov2013

História da Schneider Electricno Brasil

1947 - Criação de uma representação comercial da Telemecanique no RJ1958 - Desenvolvimento da primeira fábrica no Brasil, localizada em SP1975 - Merlin Gerin estabelece uma filial em São Paulo1990 - Aquisição da Sigla1991 - Aquisição da Inebrasa1999 - Aquisição da Primelétrica2000 - Construção da nova fábrica de Guararema2002 - Aquisição da CDI Power em Curitiba


2002 - Aquisição da CDI Power em Curitiba2006 - Aquisição da WEB Energy2007 - Aquisição da Atos, MGE, APC, TAC/Andover e Pelco2008 - Aquisição da RAM 2009 - Aquisição da Microsol2010 - Aquisição da SoftBrasil, SCADAGroup, além da parte Distribuição da Areva T&D*2011 - Aquisição da Telvent e Steck2012 – Aquisição da CP Eletrônica2013 – 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.

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


10 fábricas

1ª Empresa em Smart Grid no Brasil

30.000 pontos monitorados

+3000 Pontos-de-venda em todo o Brasil

P&D local

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

Fazer mais utilizando cada vez menosdo nosso planeta…


Isso é Schneider ElectricIsso é Schneider ElectricIsso é Schneider ElectricIsso é Schneider Electric

Isso é Schneider Electric!!!

Dilema energético veio para ficar


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


Custo anual de não fazer nada

Economizar ouinvestir?

Acabamos

Projetos de economia de energia comPrevisão do retorno de investimento

são uma resposta sensata à atual pressão financeira


Acabamospagando de uma forma ou de outra...

são uma resposta sensata à atual pressão financeira

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 13.000 horas ● Valor do kWh no Rio de Janeiro – R$ 0,368 já com 15% de impostos

Controle de Iluminação vs.Retorno de Investimento


● Valor do kWh no Rio de Janeiro – R$ 0,368 já com 15% de impostos● Dias trabalhados no mês – 22

ano

1

ano

2

ano

3

ano

4

ano

5

ano

6

ano

7

ano

8

ano

9

R$ 13.115,62

R$ 5.000,00

Consumo médio anual

Troca de lâmpadas por queima

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 19.000 horas ● Valor do kWh no Rio de Janeiro – R$ 0,368 já com 15% de impostos

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

ano 1

ano

2

ano 3

ano 4

ano 5

ano 6

ano 7

ano 8

ano 9

R$ 5.246,00R$ 5.000,00

Consumo médio anualTroca de lâmpadas por queima

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

R$ 34.000,00



R$ 34.000,00 (valores de produtos em 2011)

ano

1

ano

2

ano

3

ano

4

ano

5

ano

6

ano

7

ano

8

ano

9

R$ 5.246,00R$ 5.000,00

Consumo com automação

Troca de lâmpadas por queima

R$ 13.115,62 Consumo sem automação

Payback do projeto

Instalação do sistema

KNX

F

Módulo de controle 1-10V

Sensor de presença /

Fonte de alimentação


FFF

220Vca

+--

1-10V

Reator Dimerizável

Saída para lâmpadas

presença / luminosidade

Entrada para pulsadores

European StandardEN 15232

●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

European StandardEN 15232

●Energy performance of buildings – Impact of Building Automation, Controls and Building Management


Simulação da Economia de Energiaem um Ambiente Automatizado

●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:

Perfil de Consumo (fictício)

Outros


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

●Portanto, a economia total seria de aproximadamente 45% do total consumido em energia elétrica

Climatização40%

Outros30%

Iluminação30%

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

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, Ventilaçãoe Ar Condicionado)

●Monitoramento e Manutenção


●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 resultadoscom menos, através dos recursos da automação

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

Mercados Atuantes


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


●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)

Conformidade com NormasLocais 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 50001 – 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

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)


www.knx.org/br

KNX em números

+300 KNX members em +30 países

+38000 KNX Partners em +120 países

+200 Training Centers em 50 países

+90 Scientific Partners em +20 países

+30 National Groups


+30 National Groups

+60000 licenças ETS vendidas em +120 países

+7000 grupos de produtos certificados

KNX na Schneider Electric

● O KNX da Schneider Electric propõe um sistemaabrangente que faz parte de um padrãointernacional e de muitas soluções de produtos queatingem vários ramos técnicos com uma maiorflexibilidade, conforto, segurança e rentabilidade,especialmente em novos edifícios (residenciais oucomerciais.


● A idéia do KNX é tão simples quanto suaengenhosidade. O KNX integra todas asprincipais funções de controle predial comoiluminação, ar-condicionado, persianas,entre outros, em um único sistemainteligente, que auxilia a reduzir os custosoperacionais e tempo gasto na instalação,resultando em um sistema flexível eadaptável a futuras modificações epossibilitando o gerenciamento eficiente doconsumo de energia do ambiente

Controle com KNX

● Iluminaçãoon/off, dimmer

●Ar condicionadoson/off, temperatura com feedbacks

●Cortinas e Persianassobe/desce, posição


●Sistema de segurança e alarmes●Medição e monitoramento de

energia●Gateways para integração com

outros sistemas●Qualquer outro dispositivo elétrico

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

YCYM2 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

●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

Instalação do cabo BUS


●Quando se faz uma derivação dentro de uma caixa de passagem deve se manter uma distância mínima conforme mostrado ao lado

Fig. 2: Distância entre os cabos BUS e o de energia

KNXKNX KNX

Exemplo da distribuiçãodo 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


Exemplo de Topologia

Line 1.6

Line 1.5 Line 2.4

Building A

Building B


Line 1.4

Line 1.3

Line 1.2 Line 1.1

Line 1.0 Line 2.0

Line 2.1

Line 2.2

Line 2.3

Line 0.0

KNX - Exemplo de conexão

Fonte de alimentação Saída digital Dimmer Saída para

Pulsadores Pulsadores com controlede temperatura

Entrada binária

Controle de válvulaFancoil

Cabo BUS


16AL1

L2

L3

16A

16A

N

PE

M

alimentação Saída digital Dimmer Saída para cortinas

Edifícios com ‘’Selo Verde’’

● A procura em adquirir “Selos Verdes” para construções vêm crescendo continuamente noBrasil. Seguem algumas razões:

● A garantia de que um empreendimento adota medidas sustentáveis eecologicamente corretas tanto na obra (no caso de novas construções), como no dia adia● No aspecto social, ocorrerá a melhora da imagem do empreendimento perante asociedade


sociedade● A aplicação dos pré-requisitos para obtenção dos selos deverá proporcionar cerca de30% 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 maisimportantes no que diz respeito à energia elétrica

* Podendo chegar em até 50% para novas construções

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

Certificação LEEDLeadership 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


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

LEED-CS para Fachadase Áreas ComunsUso Racional da Água TOTAL 10 ptsPré-requisito 1 Redução no Uso da Água, 20% de redução RequisitoCrédito 1 Uso eficiente de água no paisagismo, Redução de 50% 2

Energia e Atmosfera TOTAL 37 ptsPré-requisito 1 Comissionamento dos sistemas de energia RequisitoPré-requisito 2 Performance Mínima de Energia, 10% novas contruções e 5% edifícios existentes RequisitoPré-requisito 3 Gestão Fundamental de Gases Refrigerantes RequisitoCrédito 1 Otimização da performance energética, para Prédios Novos ou Prédios Reformados 3 à 21Crédito 3 Melhoria no comissionamento 2


Crédito 5.2 Medições & Verificações: Sub-medição de inquilinos 2

Qualidade Ambiental Interna TOTAL 12 ptsPré-requisito 1 Desempenho Mínimo da Qualidade do Ar Interno RequisitoPré-requisito 2 Controle da fumaça do cigarro RequisitoCrédito 6 Controle de Sistemas, Conforto Térmico 1Crédito 8.1 Iluminação Natural e Paisagem, Luz do dia para 75% dos espaços 1Crédito 8.2 Iluminação Natural e Paisagem, Vistas para 90% dos espaços 1

Inovação e Processo do Projeto TOTAL 6 ptsCréditos 1.1 à 1.5 Inovação no Projeto 1

Selos Verdes x Eficiência Energética

● O ideal, seria aplicar os conceitos de ambas as certificações (sem necessariamente obtê-las), uma vez que o PROCEL EDIFICA prioriza a Eficiência Energética Passiva, enquantoque a Certificação LEED, é muito mais atuante em Eficiência Energética Ativa

● A aplicação desses conceitos possibilitará o máximo aproveitamento dos recursosenergéticos no ambiente de maneira eficiente


● Em relação à solução KNX no projeto de Eficiência Energética (ativa), conseguimosalcançar a seguinte pontuação para os requisitos da Certificação LEED-CS (Envoltória eEstrutura Principal):

Cerca de 28% do total necessário para a pontuação máxima (LEE D PLATINUM)Cerca de 70% do total necessário para o certificado LEED

● Lembrando que:● Certificado: 40-49 pontos; Prata: 50-59 pontos; Ouro: 60-79 pontos; Platina: 80-110 pontos

Oferta KNX paraEficiência Energética

Estação MeteorológicaMonitora chuva, luminosidade,

Velocidade do vento e temperatura

Sensor interno de luminosidade,Presença/Movimento e

Receptor Infra-VermelhoMetering Gateway

Para integração com sistemas de medição MODBUS

Controlador de temperatura


Gateway KNX-DALIControle de Iluminação

em sistemas DALI

TemporizadorConfigurações Horárias

Controle de cortinase persianas

Módulo Dimmer(incluindo lâmpadas LED)

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Soluções para Hotelaria


HomeLynkIntegração de Aplicações

IP

PadrãoDIN

USB

Expansão de MemóriaModem GSM/3G

KNX/IPModbus/IP

WebserverIProuter

Logic moduleSchedulers

Etc…


KNX

Modbus (RS485)

24V DCÁudio e Vídeo (RS232, Global Caché, etc)

KNX

Wifi

IP Camera

Box DSL

KNX + Protocolos Abertos

WebRemote accessPC/Smartphone

Security

Modbus

IP

Box DSLManual settings


HVAC Lighting Blinds Metering

IP Camera

TouchScreen

Modbus meter

IP Touch screen

Bayer - Eco Commercial BuildingCaso de Sucesso!


Casa Cor São Paulo 2013Automação Residencial KNX

• Áudio e Vídeo• Gerenciamento de Energia• Acesso Tablet e Smartphone• E todos integrados através da solução

KNX da Schneider Electric


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


●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

Mais informações...

www.schneider-electric.com/knx/br

www.knx.org/br


www.knx.org/br

www.gbcbrasil.org.br

www.eletrobras.com

O Conceito de Eficiência Energética através da Automação Predial KNX

Obrigado!

Paulo Rogério SantosEngenheiro de AplicaçãoDivisão [email protected]

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