Innovative & collaborative program led by Schneider ... · Abordagem para o desempenho energético dos edifícios Controlo Ativo Arquiteturas ... - Como reduzir perdas & desperdícios?

Innovative & collaborative program led by

Schneider Electric

25 de Outubro de 2012

2 Schneider Electric Portugal - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012

agenda

● Apresentação do programa

● Abordagem para o desempenho energético dos edifícios

● Controlo Ativo

● Arquiteturas

● Estudo de caso

● Conclusões / recomendações

Schneider Electric Portugal 3 - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012

“ Dotar cada edifício de soluções de

Eficiência Energética Ativa para

atingir o melhor desempenho

energético ”

Europa

Edifícios existentes e novos

Residencial e de serviços

Carta de identidade do programa

4 domínios de investigação :

- Para que serve a energia ?

- Como reduzir perdas & desperdícios?

- Qual o impacto da informação nos

comportamentos ?

- Quais as ferramentas e os métodos para

os profissionais ?

13 parceiros + 7 ent. cooperantes

4 anos - de 09/2008 a 09/2012

26 projetos - 120 investigadores

88 M€ - fundado por OSEO


Energia fornecida

+

Energia renovável

utilizada

localmente

Quantificação do desempenho energético dos

edifícios

Eletricidade

Gás Natural

Produtos

petrolíferos

Outros

Serviços

energéticos a

ocupantes

Conforto físico

Temperatura

Iluminação

Ruído

Qualidade de ar

Acessibilidade

Conforto psicológico

Segurança

Proteção

Estética

Ergonomia

Eficiência atividade

Disponibilidade

Flexibilidade

Comunicação

Produtividade

Conetividade

Indicadores energéticos

kWh energia final

€

kg CO2

fonte energia eq.

Serviços energéticos

°C

lux

PMV

MTBF

…

Indicador do desempenho energético

SAEI : Site Actual Energy Index

em

kWh/m².ano

kWh - utilização final da energia, todos os usos

m² - área bruta, o mais fácil de medir


A aborbagem sistémica da energia mostra três

subsistemas (quase) independentes.

Eletricidade

Gás

Petróleo

Energia

fornecida

€

CO²

kWh/m².ano

Serviços

energéticos

Equipamentos de

produção

Equipamtos de

distribuição

Equipamentos de

armazenagem

Equipamentos de

produção energia

renovável

OCUPANTE

Conforto físico

Conforto

psicológico

Eficiência da

atividade

Consumos dos

Equipamentos

Área

local Vetores de

distribuição Sistemas

técnicos

Aplicações

Atividade

Aquecimento/

Arrefecimento

Iluminação

AQS

Tubagens

Condutas

Cabos

Clima (temperatura, vento, iluminação)

Ganhos

gratuitos

Qualidade intrínseca da envolvente do edifício (BIQ)


A aborbagem sistémica da energia mostra dois

subsistemas MUITO DIFERENTES.

mundo Das máquinas Das pessoas

ciências Tecnologia Sociologia

Instrumentação Quanto é que medimos

(consequências)

Porque é que medimos

(causas)

energias Reduzir as perdas Identificar as ineficiências

responsável Gestor das instalações Gestor da Energia/gestor do site


As soluções de eficiência energética

●Qualidade intrínseca do edifício (BIQ)

● Isolamento <<

● Estanqueidade ao ar < (0,2 ACH)

● Fator solar <<

● Inércia ?

●Escolha dos equipamentos técnicos

● Produção < rendimento

● Distribuição > perdas

● Consumos < desempenho

●A Eficiência Energética Activa ● A otimização > ineficiências

● Medida e Informação < consciência


Solução : Estratégias de controlo

● Princípios do controlo de Zona ● « O edifício não é (apenas) inteligente mas,

(principalmente) obediente »: o ocupante define a sua perceção do ambiente quando entra… mas a sua ação é simples… e recebe em troca, a medida das consequências dos seus atos.

● Na presença de ocupante(s), as condições de conforto e de atividade são geridas por objectivos, ... com um controlo multivariável... dado que « a otimização de uma zona não é a soma das otimizações de cada aplicação independente ».

● Após a saída dos ocupantes, a zona é gerida para contribuir para a otimização do site.

● Princípios do controlo de Energia ● A produção e a distribuição dependem da soma das

necessidades das zonas em cada vetor.

● As fontes de energia são geridas para optimizar um indicador (frequentemente CO2, por vezes €)

● O controlo de energia pode ser gerido em condições impostas por políticas da « smart grid » (contribuição para a previsão da capacidade no mercado por sobriedade energética: operação de antecipação das sobrecargas ou deslastre de cargas efectuado automaticamente ).

Primeiro, reduzir as necessidades

energéticas em cada zona

otimizando o conforto e a actividade

Adaptar à

ocupação e

ao tipo de

actividade

Considerar

os ganhos

gratuitos

Optimizar usando

o sistema de

regulação e

controlo

multivariável

Aumento dos

desempenhos de

produção e de

distribuição.

Gestão das fontes de

energia contratada,

prioritizando as

renováveis e interação

com a rede inteligente

(Smart Grid)

De seguida, optimizar o fornecimento

de energia em cada vetor para servir

estas necessidades


Arquiteturas: o coração é um ecossistema

« controlo de zona »…

Conforto

Ocupação

Ligação a

montante

IHB

ferramentas

*RCT = Remote Commissionning Tool

Acionamentos

*IHB = Human Building Interface

Controlador de Zona


…que altera a visão dos sistemas de controlo de

edifícios…

Passado Aplicações independentes

Presente Integração de nível superior

Conetividade

Futuro Controlo multivariável

de zona

EXTERIOR

ARQUIVOS

SALA DE REUNIÕES

COZINHA

OPEN SPACE

GABINETE CEO

RESTAURANTE

CORREDOR

SALA IT

HALL ENTRADA

VETOR ENERGIAS

ANFITEATRO

VETOR TUBAGENS

Nível superior

RENOVÁVEIS

TECNOLOGIAS IP

SADI

VIDEO SECURANÇA

ACESSOS

ENERGIA

ILUMINAÇÃO

IT

AVAC

POTÊNCIA

MONITORIZAÇÃO 24/7

AVAC

ELEVADORES

ILUMINAÇÃO

MONITORIZAÇÃO 24/7

ENERGIA

ACESSO

VIDEO SEGURANÇA

TECNOLOGIAS IP

SADI

VETOR CONDUTAS


…para ser integrado num esquema global de

Maruschkas…

● A nível ZONA ● Consumidores : os equipamentos aplicativos

● Controlo de ZONA : reduzir as necessidades nas zonas, considerando as condições de conforto e de actividade

● A nível do EDIFÍCIO: 3 “microredes” (eletricidade, água, ar) ● Consumidores : as diferentes zonas

● Controlo de Energia : optimizar o fornecimento de energia nos 3 vetores

● E gerir as fontes de energia

● A nível do CAMPUS, BLOCO, ZONA URBANA, CIDADE (smart cities) ● Consumidores : os diferentes edifícios

● Controlo técnico agregado : Mutualização da produção ( exemplo : rede de aquecimento urbano), transporte, renováveis, redes de fluídos,

● Agregação das necessidades e das capacidades

● A nivel da rede regional ou nacional (REDES inteligentes) ● Consumidores : edifícios, cidades, territórios

● Controlo da rede : Gestão das proteções, estabilidade e disponibilidade da rede

● Balanço entre a produção e o consumo

● Gerir o equilíbrio por solicitações de deslastragem ou produção de “Negawatt”

● Cada nível tem um papel para integrar ● As ambições em injeção da componente renovável

● E o veículo elétrico com as suas interações na habitação, no local de trabalho e o seu impacto no equilíbrio da rede

P

R

D

S

P

R

D

S

P

R

D

S

P : Produção

R : Energias Renováveis

S : Armazenamento(Storage)

D : Distribuição


Make the most…das tecnologias pervasivas

• sistemas multivariáveis

que integram

controladores com

entrada múltipla e saída

múltipla

• aplicações sensíveis ao

contexto do usuário

(perfil, localização, etc)

•auto-aprendizagem

adoção de

dispositivos móveis com protocolos comuns de comunicação e cooperação entre as aplicações/dispositivos


Tipologia dos atores, suas preocupações e

necessidades de informação ● Perfil Proprietário: responsabilidade jurídica e financeira,

CapEx, valor patrimonial. ● 1 Identificar, medir, imagem, benchmark de acordo com etiquetagem “verde”…

● 2 Identificar os potenciais investimentos de melhoria e a remuneração

equitativa dos capitais investidos

● 3 Selecionar as prioridades

● Perfil Gestor/Administrador das instalações: gere os custos e OpEx (faturas e salários) e as condições de atividade no local.

● 1 Evitar ineficiências: Onde ? Quando ? O quê ?

● 2 Aumentar o desempenho: balanço entre o consumo e os serviços energéticos

● 3 Corrigir a discordância entre a promessa e a realidade

● 4 Pilotar as transações de energia e os fornecedores de serviços energéticos

● Perfil “Facility Manager”: execução da actividade diária de manutenção, reparação , exploração de toda (ou parte) dos sistemas técnicos do local

● 1 Ver remotamente que tudo está bem

● 2 Identificar as avarias técnicas e as soluções para as corrigir

● 3 Reduzir as perdas, vindas do desvio do “ funcionamento” normal.

● 4 Reduzir as perdas, vindas da inadaptação dos sistemas à flexibilidade na utilização

● Perfil Ocupante: utilização dos serviços (energéticos) do edifício ● 1 Poder adaptar o ambiente interior à sua atividade

● 2 Deve receber, em retorno, as consequências energéticas das suas escolhas

600

entrevistas

na Europa

Elemento chave para um edifício eficiente:

Cooperação entre os ≠ atores nas suas diferentes dimensões

Proprietário


IHB: o conceito Aplicação ou o conceito Zona

não induzem as mesmas ações…

por Zona: centrada nos

consumos (7/10) por Aplicação : centrada nos

meios técnicos (0/10)

… em 10 gerentes de hóteis


Mudança na forma de projetar edifícios

Cooperação entre os ≠ parceiros durante todo o ciclo de vida de um edifício

● Uma nova ferramenta (uma plataforma colaborativa),

● Permite que a informação, necessária para a cooperação eficiente e

eficaz, possa ser partilhada,

● Considera o desempenho energético.

trabalha numa estrutura BIM (Building Information Model)


: 5 sites piloto muito diversos para

avaliação da solução. 5 exemplos

representativos da

diversidade europeia

• Equipamentos técnicos

:

2 bombas de calor,

2 caldeiras a gás,

um totalmente elétrica

• Setores:

Ed. de escritórios,

2 hoteis,

Escola

Residência coletiva

• Dimensões:

entre 500 m² e 3,000 m²

• Construção:

1890, 1970, 1990, 2008,

2010

• Zonas climáticas:

Mediterrânico,

Oceânico,

Continental,

Montanhoso

Escola construída em 1990, situada em

Montbonnot

Ed. Escritórios construídos em 2007,

situado perto de Chambery

Hotel 3 * de 1890, situado em Nice Residência multifamiliar de 2010,

situado em Vaux-sur-Seine

Hotel 1 * de 1970, situado em Carcassonne

Metodologia

• Implementação do plano

de instrumentação do

desempenho energético

efetivo des sites (SAEI).

• Aquisição, registo de

todos os indicadores do

desempenho energético.

• Criação de 5

simuladores des sites

pilotos ( integrando as

medidas reais).

• Teste por simulação das

funções de controlo

definidas pelo programa

HOMES.

• Estimativa dos ganhos

obtidos em todos os

indicadores


Economias de energia devidas à

estratégia

- 56 %

Escola 1990 Escritórios 2007

Hotel 1890

Residência multifamiliar 2010

- 36 %

- 37 %

- 25 %

Hotel 1970

Simulation results : Energy consumptions per applications

0

50

100

150

200

250

Car

cass

onne - B

efore

Car

cass

onne - H

OM

ES

Lam

a - B

efore

Lam

a - H

OM

ES

Montb

onnot - B

efore

Montb

onnot - H

OM

ES

Nic

e - B

efore

Nic

e - H

OM

ES

Vaux

- Bef

ore

Vaux

- HO

MES

kW

h/m

²/year

Heating Cooling Auxiliairies Lighting Ventilation DHW OUE

- 30 % Resultados da simulação : Consumos de energia por aplicações


Nova construção

Edifícios existentes

80% edifícios

40% área construída

15% edifícios


5% edifícios


500m²

2500m²

10000m²

pequena

média

grande

difuso

concentrado

280 Milhões (Parque edificado)

250M edifícios Residenciais 30M edifícios Não Residenciais

(16.000.000 m2) (13.000.000 m2)

200 kwh/m2.ano 300 kwh/m2.ano

20 €/m2 Valor médio EU27

Conclusões e perspectivas sobre a

eficiência energética ativa


● De um ponto de vista económico

● Podemos atingir economias entre 20 e 60% da fatura total de um site.

● Com um retorno de investimento entre 3 e 7 anos nos edifícios de serviços e

entre 5 e 15 anos no setor habitacional.

● De um ponto de vista ambiental

● Aplicando aos 280 milhões de edifícios europeus , eliminamos 40% da fatura de energia

● Contribuição para a smart grid e de igual forma a introdução das renováveis..

● Criação de 300 000 empregos

● Evolução necessária da regulamentação : na nova construção…

● A arquitetura das redes técnicas deve respeitar a topologia

● Equipamentos técnicos pilotáveis em cada zona

● Instrumentação de medida ( ex: viatura sem painel de instrumentos para velocidade, sem computador de bordo para medir consumos,...

● Controlo ativo de ajuda à condução ( a norma existe EN15232 )

● …E no parque existente : incentivar e simplificar

● Medida global todas as utilizações em kWh final (SAEI)

● O melhor benchmark de um edifício é ele próprio

● Objectivos de melhoria em percentagem e não em valor absoluto

Conclusões e perspectivas sobre a

eficiência energética ativa

20 Schneider Electric Portugal - Influence – Carlos Duarte – 25 Outubro 2012

Make the most of your energy™

informação complementar em:

www.homesprogramme.com

http://www.homesprogramme.com/

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