Sistemas de Controlo
Gestão de Energia
Humberto Jorge
Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de
Computadores
Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria
Sumário
A automatização no contexto da gestão
de energia
Os sistemas de controlo e gestão de
energia (SCGE)
2003/04
GEEI
2
Automatização e gestão de
energia
Em primeiro lugar:



concepção
construção
equipamento de uso final
Em segundo lugar:


2003/04
educação do utente
automatização (níveis de complexidade variáveis)
GEEI
3
Gestão Técnica de Edifícios
2003/04
GEEI
4
Os sistemas de controlo
e gestão de energia (SCGE)
Tipos principais:


2003/04
pequenos sistemas autónomos, dedicados a
uma função
sistemas com integração de funções
diversas, com área de influência alargada
GEEI
5
Sistemas dedicados
E/S limitadas
Interface H-M simples
Pré-programados, parametrizáveis
Emissão de alarmes (tb. remotos)
Comunicações
2003/04
GEEI
6
Sistemas dedicados
Exemplos:

sistemas de controlo de factor de potência

controladores de ponta

sistemas de arranque óptimo
arquitectura mais simples do que a de um SCGE
unidades semelhantes a cada UCL, com
autonomia mas tb. com comunicações
2003/04
GEEI
7
SCGE multifunções
Concentrados


ligações com a instalação em estrela
problemas de fiabilidade
Distribuídos



2003/04
comunicações
autonomia local em cada nó
fiabilidade elevada
GEEI
8
SCGE tipo mestre-escravo
Unidade central
Controlador
de comunic.
Unidade local
Mux
Unidade local
I.Mux
Mux
Unidade local
I.Mux
Mux
I.Mux
INSTALAÇÃO - sensores e actuadores
2003/04
GEEI
9
SCGE com rede local
Unidade
local
Unidade
local
Unidade
local
BUS
Unidade
local
Unidade
local
2003/04
GEEI
10
Subsistemas passíveis de
gestão automática
Perspectiva integrada:







2003/04
de energia eléctrica (incluindo alimentação de
emergência)
de detecção, alarme e controlo de incêndio
de iluminação artificial
de AVAC
de transporte
de segurança
de comunicações
GEEI
11
Funções de gestão
Perspectiva integrada:




2003/04
supervisão da instalação
gestão de energia
gestão da manutenção
segurança e tele-vigilância
GEEI
12
Funções principais de GE
controlo manual remoto e vigilância das
instalações
arranque/paragem de equipamentos na
base de um calendário pré-programado
limitação da ponta de consumo de
electricidade
controlo de cargas com acção sobre as
condições ambiente (AVAC)
2003/04
GEEI
13
Controlo manual remoto e vigilância
das instalações
Funções de interface com o utilizador:




2003/04
sinalizações no visor (estados de pontos
remotos, condições de alarme)
parametrização de referências, horários, etc.
actuação remota de cargas
relatórios
GEEI
14
Arranque/paragem préprogramados de equipamentos
Substitui interruptores horários
Evita / desvia consumos
2003/04
GEEI
15
Limitação da ponta de
consumo de electricidade
Pode ser implementada com
controlador dedicado
Necessita de coordenação com outras
funções
2003/04
GEEI
16
Arranque/paragem óptimos de
equipamento de AVAC
Conforto aumentado
Redução de encargos (potência e
energia)
Adaptação às características do
edifício
Melhor que interruptores horários
2003/04
GEEI
17
Integração de funções
Tais como




supervisão da instalação
gestão de energia
gestão da manutenção
segurança e tele-vigilância
Exige


2003/04
comunicações
partilha de recursos (p.ex. DO’s)
GEEI
18
Comunicações e standards
sinalizações simples - insuficientes
standards de comunicação (OSI)

camada física
características mecânicas eléctricas, ópticas
modulação, sincronização

camada de ligação de dados
empacotamento
detecção e recuperação de erros
2003/04
GEEI
19
Redes de campo
Objectivo:
assegurar o fluxo de informação entre
sensores, actuadores e módulos de E/S e
unidades de controlo local em ambientes
distribuídos
2003/04
GEEI
20
SCGE em instalações existentes
Em primeiro lugar:



auditoria energética detalhada
implementação das medidas básicas
identificação das oportunidades de
automatização
Em segundo lugar:


2003/04
especificação funcional do SCGE
acompanhamento da execução
GEEI
21
SCGE em instalações novas
concepção eficiente
construção com qualidade controlada
equipamento de uso final eficiente
minimização do consumo (automatização)
2003/04
GEEI
22
Projecto geral
Orientação
Organização dos espaços
Dispositivos - contribuição solar

luz, calor, ventilação
Arranjos exteriores
Flexibilidade para coordenação entre
sistemas e funções, para expansões
2003/04
GEEI
23
Automatização - até onde?
Desde os dispositivos solar passivos



luz natural + luz artificial
free cooling
ventilação natural
Até à minimização do uso dos sistemas
activos
2003/04
GEEI
24
Objectivos do edifício “inteligente”
proporcionar um ambiente confortável
e produtivo
permitir uma gestão efectiva dos
recursos
responder com rapidez às exigências
dos ocupantes
2003/04
GEEI
25
Coordenação de funções
na fase de projecto,



2003/04
garantir comunicação entre sistemas e
programas
usando o mínimo de recursos
garantindo o máximo conforto e
segurança
GEEI
26
Problemas com o uso de SGE
Falta de auditorias prévias cuidadas
Especificações desadequadas
Falta de análise custo-benefício
Falta de procedimentos de verificação
na aceitação de equipamento
2003/04
GEEI
27
Problemas com o uso de SGE
Não existência de plano de manutenção
do SGE
Ausência de verificação dos valores da
saída, impedindo a sincronização
(ajuste) constante do SGE
Ausência de possibilidade de comando
manual sobreposto nos controladores
locais
2003/04
GEEI
28
Sistema Instabus EIB
Comando
e Gestão
Técnica
de
Edifícios
2003/04
GEEI
29
Interligação do sistema: Linha de Bus
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
2003/04
GEEI
30
Instalação eléctrica com bus
Actuadores
Produtos de saída (potência)
Rede de comunicação
Sensores
Produtos de entrada (sem potência)
2003/04
GEEI
31
Detector
de movimento
ON/OFF./Dim.
~
Inversor.
Dimer
Botão de pressão
2003/04
Carga
ACTUADORES
SENSORES
Controlador
de luminosidade
instabus EIB
Participantes são ligados ao instabus
GEEI
32
Capacidade de um Sistema Instabus
15 áreas
funcionais
x com
12 linhas
x com
64 devices
----------------11520 dev.
2003/04
GEEI
33
Linha principal
Exemplo prático de uma estrutura
AL
Linha 4
AL
Linha 4
AL
Linha 3
AL
Linha 3
AL
Linha 2
AL
Linha 2
AL
Linha 1
AL
Linha 1
Área funcional 1 =
Área funcional 2 =
BC Edifício 1
BC Edifício 2
Linha Vertebral
2003/04
GEEI
34
Interface com as Telecomunicações
Funções:
Rede
Analógica
Vigilância,
sinalização e
Telemanut.
• Diagnóstico à distância
• Telemanutenção Vigilância
• Interligação em rede em vários
sistemas EIB
ISDN
2003/04
GEEI
35