Monitoração e controle de processos térmicos em edificações por meio de um sistema distribuído

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

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Membros da banca

Maria Auxiliadora Muanis Persechini
Marcio Fantini Miranda
Manuel Losada y Gonzalez

Resumo

Apresenta-se neste trabalho um sistema distribuído de baixo custo para fins de monitoramento e controle de usos finais em edificações. Para tanto, foi implementado um sistema de monitoramento contínuo das variáveis elétricas e ambientais no Centro de Pesquisa em Energia Inteligente (CPEI/CEFET-MG). Os dados coletados são armazenados em um banco de dados, e são disponibilizados via Internet, em tempo real, viabilizando o estudo mais realístico da matriz energética da edificação e das condições ambientais. O acompanhamento sistemático permite uma avaliação detalhada para identificação dos pontos críticos, para que se possa atuar de forma pontual. É apresentada neste trabalho, uma estratégia de controle para um sistema de condicionamento de ar, feita a partir do monitoramento de variáveis ambientais e do sistema. No caso do uso final ar condicionado (que é, em geral, a carga mais crítica em termos de consumo, tornando-se um ponto crucial no processo de eficientização), qualquer melhoria em seu controle pode representar melhoria nas condições ambientais e redução no consumo de energia. Um estudo de caso foi realizado em uma unidade de condicionamento de ar de pequeno porte, utilizando técnicas de controle convencionais. Entretanto, a plataforma implementada suporta a utilização de técnicas de controle avançadas (que seriam as que têm grande potencial de obtenção de ganhos energéticos ainda mais significativos). O sistema de controle ora proposto pode ser estendido a outros processos e sistemas de naturezas diversas. Os aspectos relacionados a implementação prática do sistema de monitoramento e controle são descritos nesta Dissertação. Ela compreende as fases de descrição da plataforma, descrição do processo, modelagem matemática, definição da estratégia de controle, projeto do controlador, implementação prática do sistema de controle e avaliação dos resultados obtidos no sistema real.

Abstract

In this work, it is presented a low cost system for monitoring and control purposes in buildings. To accomplish this tasks, a continuous monitoring systems, capable of logging electric and ambient variables, was implemented in the Research Centre for Intelligent Energy (CPEI/CEFET-MG). The gathered data is stored in a data base and becomes available via the Internet, in real time, making it possible to make more realistic studies of the energy matrix, as well as, of the actual ambient conditions of the building. The systematic assessment allows a detailed evaluation and identification of the critical points, so that more precise measures can be taken . In this work, it is proposed a control strategy for an air conditioning system based on the monitoring of the ambient conditions and other system variables. In the case of the air conditioning system (which is, in general, one of the heaviest and critical load, as far as, energy consumption is concerned, thus becoming an important point in the eciency of the process), any change in its control can represent improvement in the ambient conditions and reduction in the energy consumption. As a case study, a real air conditioning unit (of small size) has been considered, in which conventional control techniques has been applied. Since the implemented platform supports the use of more sophisticated control techniques, more significant energy profits could be expected. The considered control system, also, can be extended to other processes and systems of diverse natures. The practical aspects related to the implementation of the monitoring and control system has are described in this Dissertation. It includes the phases of the platform description, process description, mathematical modeling, definition of the control strategy, design of the controllers, practical implementation of the control system and evaluation of the results obtained in the real system.

Assunto

Engenharia elétrica

Palavras-chave

definição da estratégia de controle, monitoramento e controle de usos finais em edificações, Sistema

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