Energy Savings with Building Automation Through the EN15232 Standard A. A. Evangelista and T.R. Fernandes Neto 1

Abstract— The higher electrical energy consumption in educational public institutions is one of the most problems faced by those who are in charge of there. Notwithstanding there are ways of getting consumption's reduction which came throughout building automation projects applied to a building energy efficiency. In Brazil, there isn’t yet a government investment that will adopt procedures to measure and quantify the energy efficiency with automation, unlike Europe whose existing standards already deal with the impact of those variables. This article is an application of the methodology adopted in EN15232 for a case study in an educational institution. It deals with the energy saving estimation of an educational institution classroom through the use of automation based on the EN15232. To that, it was make use of projects factors, calculated the loads and determined the energy demand. With the knowledge gained from the equations of BAC efficiency factors, is possible to assess the energy savings that leads to a 16 % reduction. Therefore, it proposes the investment of building automation that will bring energy savings, mainly in Brazilian educational institutions. Thus, the challenge is to reproduce the achieved results so that we can discuss a review in Brazilian standards. Keywords— BAC efficiency factors, Building Automation, Energy Savings, EN15232.

I. INTRODUÇÃO

C

LASSES comerciais e residenciais respondem atualmente por 46,9% do consumo de eletricidade na rede e há uma perspectiva de crescimento de quase 8% para os próximos dez anos (Fig. 1) [1]. É possível, no entanto, obter ganhos de eficiência energética e atuar para reduzir o consumo das respectivas classes. As reduções poderão ser atingidas com projetos de eficiência energética englobando automação residencial, predial e comercial. Atualmente, em meio às crises energéticas e às pressões da população por maior eficiência nos serviços públicos, as universidades e instituições de ensino tem procurado investir em projetos de eficiência energética. Tais projetos implicam geralmente em redução de perdas energéticas em equipamentos, em redução de custos operacionais e em ganhos no desempenho energético geral e devem proporcionar um bem à sociedade, serem benéficos ao planeta e serem economicamente viáveis [2].

1

A. A. Evangelista, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará (IFCE), Maracanaú, Ceará, Brasil, [email protected] T. R. Fernandes Neto. Universidade Federal do Ceará (UFC), Fortaleza, Ceará, Brasil, [email protected]

Figura 1. Consumo de eletricidade na rede, por classe de consumo [1].

Embora sejam usados vários artifícios para se medir a economia de energia e para quantificar a eficiência energética em edifícios residenciais e comerciais, ainda não há um grande investimento por parte do governo no que se refere à eficiência energética com o uso da automação. A Europa já adota vários procedimentos para economia de energia caracterizando o impacto do uso de sistemas de automação e controle [2]. Há estudos comparativos que se utilizam de métodos experimentais para calcular a eficiência energética em edifícios. No segmento da iluminação, emprega-se sistemas de controle que permitem gerenciar e monitorar a quantidade de luz inserida no ambiente, a porcentagem de dimerização das luminárias e o consumo energético de tais sistemas. Novos conceitos e indicadores numéricos de energia são apresentados os quais permitem computar o consumo de energia de iluminação de um sistema e comparar modelos com automação e sem automação [3]. Sabe-se que os sistemas de automação de iluminação também englobam conceitos de sensores que são utilizados como base para economizar energia através de aplicações em que se determina a ocupação do ambiente e a iluminância da luz do dia. Implanta-se sensores de luz que são conectados por meio de uma rede sem fio na qual os sinais gerados por estes sensores são transmitidos para um controlador central devidamente modelado e identificados pelo controle de acesso da rede [4]. Atualmente, pesquisas vem ocorrendo com mais frequência em automação residencial tanto para economizar energia quanto para reduzir a emissão de carbono. Com vistas a conectar todos os sistemas presentes em um edifício, tem-se utilizado redes locais de automação na qual protocolos de rede como BacNet, LonWorks e KNX são utilizados de diferentes formas conectados a sensores e analisados em softwares de

interface operacional tal qual em [5], [6]. Sistemas de gerenciamento de energia tem sido desenvolvidos com o principal objetivo de calcular e comparar a economia de energia entre a produção e o uso final. Muitos destes sistemas são atendidos por meio de softwares que promovem controle em tempo real e monitoramento de consumo e de ferramentas capazes de atuar na otimização. Propõe-se um sistema capaz de obter dados externos de perfis de carga, identificar as funções presentes na EN15232 que serão implementadas na economia de energia, selecionar os respectivos sensores e controladores e simular com o objetivo final de minimizar o consumo de energia e melhorar a eficiência energética [7]. Com o intuito de estudar formas de melhorar a eficiência energética de uma instituição de ensino, automatizar os equipamentos que requerem maiores gastos energéticos e reduzir custos ao passo que se moderniza a instituição, podese propor neste artigo alternativas de automação que levem à economia de energia, à redução de custos com a conta de energia e à otimização e inovação no atendimento e prestação de serviços. Naturalmente, seus gestores querem saber quantos eles irão economizar e durante quanto tempo o investimento na automação de sua instituição será amortizado. Desta forma, propõe-se, através de aplicações da automação predial, métodos que implicarão na explanação destas economias. Decidiu-se, então, estudar a aplicação da norma europeia EN 15232 em uma instituição de ensino II. CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL Domótica é um termo usado, atualmente, para descrever o trabalho em conjunto de aparelhos de uso doméstico. Seu significado linguístico vem do latim domus que significa casa e é a técnica moderna de engenharia dos sistemas prediais e equipamentos a ele ligados. Atualmente esse termo está sendo bastante difundido em projetos residenciais de edificações inteligentes [8]. O principal objetivo da domótica em qualquer instituição é melhorar a qualidade de vida, reduzir o trabalho doméstico e utilizar racionalmente a energia. A domótica procura uma melhor integração através da automatização nas áreas de segurança, de comunicação e de controle. As principais vantagens de uma instalação domótica são o maior conforto, maior simplicidade no cabeamento elétrico, maior segurança, etc[8]. Um edifício inteligente é aquele que está dotado de um sistema de controle central que pretende otimizar certas funções inerentes à operação e administração de um edifício. É algo como um edifício com vida própria, com cérebro, sentidos, músculos e nervos. Ter capacidade para integrar todos os sistemas, dispor de capacidade de autocorreção, ter fácil interligação com o utilizador e ser facilmente reprogramável são algumas das características fundamentais que devemos encontrar num sistema inteligente [9]. Costuma-se aplicar a domótica na ligação, desligamento e dimerização da luminosidade de lâmpadas, na ligação, desligamento e regulação dos condicionadores de ar, no comando de veneziana e portas, etc [8]. Uma instalação domótica é formada por basicamente três

elementos os sensores, um meio de transmissão e os atuadores [8]. Atuadores são elementos físicos que transformam energia térmica, elétrica ou química em energia mecânica. Quanto ao movimento os atuadores podem ser classificados em lineares (simples ação e dupla ação), rotativos (giro limitado e motores). Os tipos mais comuns de atuadores hidráulicos e pneumáticos são as válvulas, os pistões e os motores rotativos e de atuadores elétricos são os motores [8]. A utilização de sensores e atuadores no controle de ambientes inteligentes são triviais. Os principais exemplos de atuadores são as mini bombas de circulação para escoamento de líquidos e os motores de passo. Com relação aos sensores pode-se citar os de temperatura, de intensidade de iluminação, de pressão e de movimento [8]. III. ECONOMIA DE ENERGIA COM AUTOMAÇÃO PREDIAL Há muitas formas de se melhorar a eficiência energética de um edifício ou residência. Geralmente, adota-se medidas que venham a incrementar a economia de energia em termos energéticos e também econômicos. Além das formas recorrentemente utilizadas nas indústrias tais como gestão da fatura de energia, melhoramento do fator de potência, do fator de carga e retrofit de instalações, atualmente utiliza-se bastante a automação como forma de otimizar a energia da edificação [7]. Pesquisas recentes mostram que o mercado de automação predial está em constante crescimento e que ainda existe um grande potencial a ser explorado neste meio como visto em [3] – [7]. Segundo a Associação Brasileira de Automação Residencial e Predial (AURESIDE), há um universo aproximado de 2 mil casas que poderiam se utilizar da automação residencial. Os sistemas de automação prediais podem ser classificados de três maneiras no tocante à integração com outros dispositivos. Os de controle individuais, apesar de não serem classificados como sistemas, podem formar sistemas visto que há um controle independente para cada dispositivo [10]. Os sistemas controlados por uma central ou centralizados, dispõem de uma estrutura de supervisão e controle programada via computadores através de protocolos de rede específicos. Através de um sistema centralizado pode-se manusear em uma mesma central recebimentos de sinais de sensores e envio de sinais para atuadores que irão acionar persianas, condicionadores de ar, etc [10]. Os sistemas distribuídos incluem características peculiares pois nesta arquitetura existe bastante autonomia entre os dispositivos, que estão em constante comunicação entre si, necessitando-se, assim de uma rede de comunicação dotada de infraestrutura de hardware e software bem desenvolvida e preparada para a interoperabilidade [10]. Para que se tenha um sistema de controle e automação com alto nível de eficiência é necessário que se atue, desde a concepção do projeto de automação, em integração e conexão de todas as camadas de uma planta através de sensores e redes, por meio de algoritmos com altas capacidades analíticas que podem detectar falhas e com interfaces homem-máquina amigáveis. Utiliza-se também, principalmente, de

programações de desligamento de sistemas de condicionamento de ar e do sistema de iluminação em casos de não ocupação das salas [11]. A. EN 15232 A União Europeia instituiu a “Energy Performance of Buildings Directive (EPBD)”, que estabelece uma série de medidas para a promoção da eficiência energética nas construções. Com o objetivo de auxiliar essa diretiva foi criada a norma europeia EN15232: "Energy performance of buildings – Impact of Building Automation, Control and Building Management". A norma especifica métodos para avaliar o impacto dos Sistemas de Controle e Automação Residencial (BACS) e das funções de Gestão Predial Técnica (TBM) nos desempenhos energéticos dos edifícios, identifica um método para definir requisitos mínimos para essas funções serem implementadas em edifícios de diferentes complexidades e apresenta um método simplificado para conseguir uma primeira estimação do impacto dessas funções no desempenho energético de edifícios típicos [12]. Os BACS proporcionam efetivos controle e automação de ventilação, resfriamento, aquecimento, água quente e aplicações de iluminação, que levam ao aumento operacional e à eficiência energética. Já a Gestão de Automação Predial, especialmente a TBM proporciona informações para operação, manutenção e gestão das construções especialmente para aplicações de gestão de energia [12]. Em [13], são apresentadas quatro classes de classificação para BACS, identificadas pelas letras A, B, C e D, que representam em geral a eficiência energética de um sistema de controle e automação. Em resumo, a classe A corresponde à mais alta performance de energia em um prédio e a classe D identifica que o prédio não é eficiente. O atributo pertencente à classificação A é atribuído devido à presença de monitoramento de energia, de otimização de energia sustentável, de planejamento de manutenção e de controle de demanda em salas de rede automatizadas (Fig. 2).

B. Metodologia Há duas formas de se calcular o impacto dos fatores BACS na eficiência energética, o método detalhado e o método simplificado. O método detalhado calcula a demanda de energia absoluta usando todas as funções de BAC planejadas. No entanto, é um método que requer bastante esforço, necessitando-se do auxílio de ferramentas computacionais para que seja efetivamente utilizado. Para o cálculo, utiliza-se como referência a demanda de energia de BACS para a classe C. Já o método simplificado é baseado no cálculo de demanda de energia para modelos de construções representativos. O método é indicado para um estágio inicial de um projeto de um edifício e permite uma estimação para o cálculo de um impacto do controle de automação residencial de acordo com as classes de eficiência. No método simplificado, o impacto de funções BAC é estabelecido com o acréscimo dos fatores de eficiência que para todos os modelos está na classe C de referência igual a 1[13]. Este método permite determinar o impacto dessas funções na eficiência energética com poucos cálculos. As equações representam os passos para se medir a economia de energia através dos fatores de eficiência.

fBAC =

EBAC plannedclass EBACclassC

(1)

Calcula-se a partir da Eq. 1 o fator BAC de eficiência para se efetuar a mudança de classe com base na classe de referência C. (2) EBAC plannedclass = EBACclassC × fBAC plclass Com a Eq. 2, calcula-se a energia da classe que se quer alcançar por meio dos fatores de eficiência e da energia da classe de referência C.

Savings = 100 × EBAC classC (1 − fBAC plclass ) (3) A partir da Eq. 3 pode-se, então, computar todas as economias de energia conseguidas com a implantação de sistemas de automação e controle predial. onde: fBAC- fator de eficiência BAC; EBACplannedclass- energia pretendida; EBACclassC- energia da classe C de referência; Savings- economia de energia.

Figura. 2. Classes de eficiência para BACS [12].

Em contrapartida, a classe D corresponde a BACS não eficientes e que necessitam de retrofit em suas instalações. Comparando-se com a classe A, aquela não possui nenhum requisito necessário para classificá-la como um sistema de excelente performance de energia.

A norma não especifica as equações de (1) a (3), adaptouse aqui as equações retiradas da mesma para que ficassem apropriadas para a análise do estudo de caso. Da norma, no entanto, retiraram-se as informações das variáveis concernentes aos fatores BAC, todas as outras relações foram atribuídas e retiradas de outras fontes como em [12] e [13]. Os procedimentos de cálculo utilizando os fatores BAC se ajustam com a energia anual consumida pelos sistemas de aquecimento, resfriamento, ventilação e iluminação. A norma apresenta vários perfis de operação da carga de prédios residenciais e comerciais. Esses perfis baseiam-se em

dois diferentes fatores, a operação, representando o sistema de condicionamento de ar e a iluminação, e o usuário, representando o número de habitantes do prédio. Destaca-se que para cada tipo de instalação tem-se um determinado perfil. Esses perfis são determinados pelo aquecimento, resfriamento, iluminação e pelas cargas internas. Compara-se então o comportamento destas variáveis citadas para cada classe de eficiência, concluindo-se que existem várias oportunidades de economizar energia apenas pela automatização da entrada do sistema de condicionamento de ar, como pode ser visto nas Figuras 3 a 6. Observa-se nas Figuras seguintes a curva de carga diária de uma edificação comercial evidenciando-se a comparação entre as respectivas variáveis de temperatura de aquecimento (H) e de resfriamento (C).

Figura 5. Exemplo de perfil de operação de uma carga comercial com classe de eficiência B [13].

Na Fig. 5, a classe de eficiência B evolui em relação à classe de referência C no tocante principalmente ao “gap” de energia entre as duas temperaturas que agora são monitoradas por funções sobrepostas. Evolui também com relação à otimização dos ajustes liga-desliga dos sistemas.

Figura 3. Exemplo de perfil de operação de uma carga comercial com classe de eficiência D [13].

Pela análise da Fig. 3, nota-se claramente que este perfil de carga pertence a uma construção não eficiente, pois o sistema de condicionamento de ar permanece 24 horas ligado mesmo com o fim da ocupação do ambiente. Não há diferenciação entre as temperaturas de aquecimento e de resfriamento, demonstrando assim que não existe controle e automação para estes equipamentos.

Figura 6. Exemplo de perfil de operação de uma carga comercial com classe de eficiência A [13].

A principal contribuição da classe de eficiência A é a inserção de controles adaptativos para o ajuste das temperaturas conforme ilustrado na Fig. 6 [13]. Utiliza-se também do controle de fluxo de ar através dos sistemas VAV como visto na Fig. 6, o qual funciona variando o fluxo de ar a temperatura constante enquanto acompanha o perfil de operação da carga. Sua aplicação implica em redução do consumo e controle de temperatura mais preciso. IV. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Figura 4. Exemplo de perfil de operação de uma carga comercial com classe de eficiência C [13].

Analisando-se a Fig. 4, classe de referência C, observa-se que já o controle e a automação são bem mais eficientes que os da classe anterior. No entanto, é preciso que se atue na mudança de temperatura ao passar do estado de aquecimento para o de resfriamento.

Com os resultados aqui apresentados procurou-se mostrar a importância da inserção de sistemas de automação nas instalações residenciais e não residenciais. Na Europa, as diretivas já apontam para a introdução de sistemas de medição inteligentes, de monitoramento e de controle para propósitos de economia de energia e de eficiência energética [14]. Desta forma, buscou-se replicar as experiências adquiridas das leituras das normas europeias em aplicações típicas do Brasil. Importa aplicar as normativas da norma EN 15232 porque se consegue resultados bastante satisfatórios de economia de energia. É possível economizar cerca de 10 a 20% de energia em edificações quando é feito um upgrade entre as classes de referência [15]. A. Economia de Energia em uma instituição de ensino. Os resultados foram baseados nos trabalhos de [13], [14],

[16] implantando-se a análise para uma escola que, segundo a norma, tem um perfil de operação representado na Fig. 7.

Figura 7. Curva de carga diária para a instituição de ensino em estudo.

A Tabela I apresenta os fatores de eficiência BAC para energia elétrica (iluminação e alimentação elétrica de sistemas de condicionamento de ar). Nota-se que os fatores A e B são sempre menores pois representam a mais alta eficiência e que os fatores C são atribuídos a valores iguais a 1 devido a sua natureza de referência. Os fatores BAC de eficiência foram retirados de [13]. TABELA I FATORES BAC DE EFICIÊNCIA ELÉTRICA PARA ESCOLAS Edificações nãoresidenciais Instituições Educacionais

Fatores BAC de eficiência elétrica C B A Eficiência Eficiência Não Referência Energética Energética eficiente Avançada Alta D

1,07

1

0,93

0,86

Na Tabela II são apresentados exemplos de aplicação para os cálculos de redução de energia utilizando os fatores BAC de eficiência elétrica considerando os sistemas de iluminação, resfriamento, aquecimento e ventilação. TABELA II EXEMPLO DE APLICAÇÃO DO MÉTODO DOS FATORES BAC DE EFICIÊNCIA ELÉTRICA Descrição Demanda de Energia Elétrica Auxiliar Energia da Iluminação Total de Energia Elétrica Fator BAC de referência (classe C) Fator BAC classe C para A Total de Energia Elétrica da classe A Economia de Energia classe C para A

Aquecimento (kWh/ano)

Resfriamento (kWh/ano)

Ventilação (kWh/ano)

Iluminação (kWh/ano)

A1

R1

V

0

0

0

0

I

1

1

fBACelet

Fc arg a =

1

Dméd Dméd × Δt KWh (4) = = Dmáx Dmáx × Δt Dmáx × Δt

onde: Fcarga - fator de carga global da edificação considerada; Dméd – demanda média; Dmáx – demanda máxima; kWh – consumo da edificação considerada; – intervalo de tempo considerado; A Tabela III apresenta um resumo das potências instaladas e dos fatores de projetos considerados para as salas de aula e laboratórios. As informações dos fatores de demanda foram retiradas de [18]. TABELA III POTÊNCIA INSTALADA E FATORES DE PROJETO DOS AMBIENTES Descrição Iluminação Climatização Ventilação

E=A1+R1+V+I

1

Para a aplicação do método utilizado no estudo de caso considerado, foram utilizadas as Equações 1, 2 e 3 e tomou-se como exemplo a mudança de uma edificação com classificação D para uma edificação com classificação A, ocorrendo um aumento de eficiência energética. Decidiu-se aplicar os conhecimentos adquiridos da norma em algumas salas de aula e laboratórios do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará (IFCE) cuja conta possui a modalidade tarifária horossazonal verde que fatura a unidade consumidora de acordo com tarifas diferenciadas de consumo (ponta e fora ponta) e de tarifa única para demanda. Utilizou-se como modelo para o estudo de caso um prédio de seis pavimentos, sendo dois para estacionamento, quatro para salas de aula e laboratórios e um para o barrilete. No pavimento de salas, existem dez salas de aula com 50 m² cada e um laboratório que possui 100 m². Cada ambiente possui sistema de iluminação contendo 344 lâmpadas fluorescentes tubulares de 40 W, de ventilação contendo 60 gabinetes de ventilação e de climatização contendo 110 aparelhos de ar condicionado tipo cassete. Apresenta-se também os fatores de carga e de demanda considerados para a análise como na Equação 4. O fator de carga é a razão entre a demanda média e a demanda máxima da edificação ocorridas no mesmo intervalo de tempo [17].

Fcarga (ponta) 0,64 0,64 0,64

Fcarga (fora ponta) 0,35 0,35 0,35

Fdemanda (Normas) 0,93 0,60 0,60

Potência (kW)

Para que fosse possível utilizar os métodos de aplicação da norma como mostrados nas Tabelas II, precisou-se calcular o consumo de energia elétrica através da Eq. 5 [16].

C ' = Fc arg a × F ' demanda × P ' instalada ×Δt fBACelet*E

(1-fBACelet)*E

14 24 36

onde: C’ – consumo; Fcarga – fator de carga; F’demanda – fator de demanda de uso final; P’instalada – potência instalada de uso final;

(5)

– intervalo de tempo considerado. A partir de (5), calcula-se o consumo anual dos sistemas de iluminação, de climatização e de ventilação. Os resultados estão na Tabela IV. TABELA IV CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA CONSIDERANDO AS SALAS DE AULA E LABORATÓRIOS EM ESTUDO Consumo ponta (kWh/ano) 540,53 608,25 836,35

Descrição Iluminação Climatização Ventilação

Consumo fora ponta (kWh/ano) 2974 3346,56 5019,84

Na Tabela V, a economia de energia obtida aumentando a classe de eficiência D para a classe A e os respectivos cálculos, utilizando-se dos métodos dos fatores BAC de eficiência elétrica, necessários para atingi-la são apresentados. TABELA V APLICAÇÃO DO MÉTODO DOS FATORES BAC DE EFICIÊNCIA ELÉTRICA Descrição Demanda de Energia Elétrica Auxiliar Energia da Iluminação Total de Energia Elétrica Fator BAC (classe D) Fator BAC classe D para A Total de Energia Elétrica da classe A Economia de Energia classe D para A

Aquecimento (kWh/ano)

Resfriamento (kWh/ano)

Ventilação (kWh/ano)

Iluminação (kWh/ano)

0

3346,56

5019,84

0

0

0

0

2974

1,07

1,07

E=11340,40 1,07

1,07

Felet = 0,86/1,07=0,80

EclasseA=0,80*11340,40=9072,32

Economia = (1-0,80)*9072,32=1814,46

Para que seja possível ocorrer alteração na sua classificação de eficiência, é preciso que se tenham bem definidas as funções necessárias para o enquadramento nas respectivas classes de eficiência. A classe de referência mínima para a análise fundamental é a classe C. Esta classe possui funções mínimas de refrigeração e de iluminação que devem ser implementadas. Os requisitos necessários para efetivar a função de controle de ar condicionado estão resumidos na Tabela VI e para cumprir a função de iluminação estão resumidos na Tabela VII, ambas retiradas de [13].

TABELA VI LISTA DE FUNÇÕES MÍNIMAS CONSIDERANDO A CLASSE C DE REFERÊNCIA PARA A ILUMINAÇÃO Classes Edificação não-residencial D C B A Controle de ocupação Interruptor liga-desliga manual Interruptor liga-desliga manual mais sinal de desligamento Detecção Automática com Dimmer Deteccção Automática ligadesliga Controle de luz do dia Manual Automático Controle de Iluminação

TABELA VII LISTA DE FUNÇÕES MÍNIMAS CONSIDERANDO A CLASSE C DE REFERÊNCIA PARA O SISTEMA DE AR CONDICIONADO Classes Edificação não-residenciais D C B A Controle de fluxo de ar

Controle de Ar-condicionado

Sem controle Controle Manual Controle de tempo Controle de presença Controle de demanda Controle de temperatura Sem controle Ajuste constante Ajuste variável com compensação de temperatura externa Ajuste variável com compensação de carga Controle de umidade Sem controle Limitação da umidade do ar Controle da umidade do ar

Portanto, se a edificação não atender aos requisitos funcionais mínimos enquadrados na classe supracitada ela se encontra na classe D e necessita sofrer um processo de retrofit. A classe de referência A possui controladores de sala que operam em consonância com a qualidade do ar e com a ocupação do local além de operar também com funções integradas com outras disciplinas tais como a iluminação e o sombreamento solar. Assim, as substituições necessárias para que haja uma efetiva economia de energia através das mudanças das classes D para a classe A estão apresentadas na Tabela VIII. TABELA VIII FUNÇÕES REQUERIDAS PARA A MUDANÇA DA CLASSE D PARA A CLASSE A Classe D Interruptor liga-desliga manual Controle de luz do dia Manual Sem controle do fluxo de ar que entra no recinto Sem controle de temperatura Sem controle de umidade

Classe A Detecção Automática com Dimmer Controle de luz do dia automático Controle por meio de sensores que captam os parâmetros do fluxo de ar O ajuste da temperatura é definido como uma função da carga presente na sala Controle da umidade do ar do recinto

Salienta-se que, no intuito de facilitar os cálculos, calculouse apenas para o consumo fora ponta devido ao maior impacto

deste no consumo de energia total da edificação. Assim, o resumo sintetizado dos resultados é apresentado na Tabela IX. TABELA IX ECONOMIA DE ENERGIA NA PASSAGEM DA CLASSE BAC DE EFICIÊNCIA D PARA A Total de Consumo de energia elétrica da classe D (kWh/ano) 11340,40

Total de Consumo de energia elétrica da classe A (kWh/ano) 9072,32

Economia de Energia (kWh/ano)

Economia Anual (R$/ano)

1814,46

1251,97

A economia anual de energia em termos de custos apresentada na Tabela VI foi calculada por meio da Eq. 6 que relaciona a economia de energia e o preço médio.

EA = EE × PM

(6)

onde: EA – economia anual de energia R$/ano; EE – economia de energia em kWh/ano; PM – preço médio da energia em R$/kWh; Os resultados atingidos não consideraram a contribuição de outras variáveis envolvidas nos cálculos e no comparativo dos métodos tais como o índice de desempenho energético e seus respectivos limites [14]. V. CONCLUSÕES Apresentou-se neste artigo uma análise que possibilita economizar energia com o uso da automação predial através da aplicação dos métodos apresentados na norma europeia EN 15232. Implantar automação em instituições públicas que são, na maioria das vezes, edificações antigas é um desafio enorme que, no entanto, proporcionará ganhos de eficiência energética se aplicados em conjunto com a adoção de outras técnicas de economia de energia já consagradas. Portanto, os resultados atingidos neste artigo mostram que para uma instituição de ensino pode-se conseguir uma economia de energia de aproximadamente 1814,46 kWh/ano o que representa 16 % de redução considerando um total consumido de 11340 kWh/ano e uma economia em termos de custos de R$1251,97/ano. Mas, para que tais níveis de percentual de economia sejam atingidos é preciso que haja investimento em equipamentos específicos de automação. Considerando-se apenas os sistemas estudados neste artigo, pode-se utilizar dimmers, sensores de movimento, softwares de gerenciamento e unidades centrais de controle de temperatura [8], [14]. Acredita-se que a principal contribuição destes resultados seja a aplicação desta metodologia europeia em instituições brasileiras. Assim, espera-se que os órgãos responsáveis por certificações de economia de energia e pelo monitoramento de políticas para este tema participem de discussões acerca deste assunto abordado.

AGRADECIMENTOS O autor agradece ao Programa de Mobilização da Indústria Nacional de Petróleo e Gás Natural (PROMINP) por ter financiado a Especialização em Instrumentação e em especial a todos os professores, técnicos administrativos e coordenadores pela colaboração e apoio neste trabalho. REFERÊNCIAS [1] Empresa de Pesquisa Energética - EPE, “Avaliação da Eficiência Energética e Geração Distribuída para os próximos 10 anos (2014 – 2023)”, Rio de Janeiro, 2014.(Série Estudos de Demanda). [2] O. Zavalani, “Reducing energy in buildings by using energy management systems and alternative energy-saving systems,” Energy Mark. (EEM), 2011 8th Int. Conf. Eur., no. May, pp. 370–375, 2011. [3] C. Aghemo, L. Blaso, and A. Pellegrino, “Building automation and control systems: A case study to evaluate the energy and environmental performances of a lighting control system in offices,” Autom. Constr., vol. 43, pp. 10–22, 2014. [4] A. Pandharipande, D. Caicedo, and X. Wang, “Sensor-driven wireless lighting control: System solutions and services for intelligent buildings,” IEEE Sens. J., vol. 14, no. 12, pp. 4207–4215, 2014. [5] J. Bhatt and H. K. Verma, “Design and development of wired building automation systems,” Energy Build., vol. 103, pp. 396–413, 2015. [6] P. Domingues, P. Carreira, R. Vieira, and W. Kastner, “Building Automation Systems: Concepts and Technology Review,” Comput. Stand. Interfaces, vol. 45, pp. 1–12, 2015. [7] V. Marinakis, H. Doukas, C. Karakosta, and J. Psarras, “An integrated system for buildings’ energy-efficient automation: Application in the tertiary sector,” Appl. Energy, vol. 101, pp. 6–14, Jan. 2013. [8] C.A.M. Bolzani, Residências Inteligentes, Livraria da Física, 1a Edição, São Paulo, 2004. [9] Universidade Estadual de Maringá, “Domótica – Edifícios Inteligentes”, 2011. [Online]. Disponível: ws2.din.uem.br/~ia/intelige/domotica/int.htm. [10] P. J. I. Kaneshiro, C. E. Cugnasca, J. I. Garcia and P. E. Miyagi, "Modeling of Distributed Control System in Intelligent Buildings Based on Colored Petri Net," IEEE Lat. Amer. Trans., vol. 8, no. 5, pp. 589-596, Sept. 2010. [11] G.U. Vack, E. Shlomiuk “System integration for energy efficiency”, 2013.[Online].Disponível: www.automatedbuildings.com/news/nov13/articles/sysmik/131029105404sys mik.html. [12] Building automation – impact on energy efficiency, SIEMENS, 2009. [13] European Technical Standard EN 15232, Energy Performance of Buildings—Impact of Building Automation, Control, and Building Management, 2nd ed., CEN, Brussels, 2012. [14] M.V. Ippolito, E.R. Sanseverino, G. Zizzo, “Impact of Building Automation Control Systems and Technical Building Management Systems on the Energy Performance Class of Residential Buildings: An Italian Case Study”, Energy Build., vol. 69, pp. 33-40, 2014. [15] R. Targosz, “Increasing energy efficiency in buildings through building automation measures Role of demonstration,” 11th Int. Conf. Electr. Power Qual. Util., pp. 1–4, 2011. [16] A.L.M Alvarez, Uso Racional e Eficiente da Energia Elétrica: Metodologia para a Determinação dos Potenciais de Conservação dos Usos Finais em Instalações de Ensino e Similares. Dissertação de Mestrado, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil, 1998. [17] ELETROBRÁS/PROCEL EDUCAÇÃO, Conservação de Energia: Eficiência Energética de Equipamentos e Instalações, Universidade Federal de Itajubá, 3a Edição, Itajubá, 2006. [18] Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Primária de Distribuição, Companhia Energética do Ceará – COELCE NT-002/2011, Fortaleza, 2011. Artur de Almeida Evangelista, nascido em 07/01/1988 em Fortaleza, é engenheiro eletricista (2013) pela Universidade Federal do Ceará. Atualmente, é Engenheiro Eletricista do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará e está cursando o Mestrado em Energias Renováveis no

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará. Suas áreas de interesse são: energias renováveis, máquinas elétricas, transformadores, eletrônica de potência e eficiência energética. Tobias Rafael Fernandes Neto, possui graduação em Engenharia Elétrica Eletrotécnica pela Universidade de Fortaleza (2004), mestrado em Mestrado Em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Ceará (2007) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Technische Universität Darmstadt (2012). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Máquinas Elétricas e Dispositivos de Potência, atuando principalmente nos seguintes temas: maquinas elétricas, eletrônica de potência e automação industrial.