Controle adaptativo da climatização predial para eficiência energética

Abstract

Existe uma grande preocupação no que diz respeito ao consumo excessivo de energia elétrica. Dentro deste contexto, estudos têm sido feitos no intuito de tornar mais eficiente o uso deste tipo de energia. Geralmente, sistemas térmicos são os que representam a parcela maior do consumo energético residencial. Condicionadores e aquecedores de ar, chuveiros entre outros aparelhos eletro/eletrônicos são responsáveis por grande parte do consumo de energia elétrica em edifícios, empresas e residências. É proposta, deste projeto, otimizar o uso da energia em sistemas térmicos. Este trabalho é parte de uma linha de pesquisa que visa tornar mais eficiente o consumo de energia elétrica em sistemas condicionadores de ar, considerando o conforto. O presente estudo está focado no consumo de energia de um ambiente predial: a primeira etapa, em que são realizados testes, será executada em uma maquete de madeira, cuja dinâmica térmica é mais rápida; a segunda etapa, de validação, será feita na sala de reuniões do Laboratório de Automação e Robótica. Quanto ao controle, a comunicação será feita pelo uso de módulos XBee associados a Arduino. A medição da temperatura é tomada por sensores do tipo SHT71, e o processamento de dados com o auxílio do MatLab. A identificação da função de transferência será feita de forma recursiva, com um algoritmo de Mínimos Quadrados adaptado. A abertura/fechamento de portas e/ou janelas, bem como a variação da temperatura externa (envolvendo as salas) permite estudar a eficiência energética do controlador adaptativo, em comparação aos tradicionais Liga-Desliga e PI. ___________________________________________________________________________ ABSTRACT

There is been a great concern regarding the use of energy. Within this context, studies have been made in order to make the use of such energy more efficient. Thermal systems are usually the ones which represent the largest amount of energy expenditure in building environments. Air conditioners, heaters and showers among other electronics are responsible for a great part of the energy consumption in buildings, companies and residences. The propose of this project is to optimize the use of energy in thermal systems. This project is part of a research line that aims a more efficient use of electrical energy in air conditioning systems, considering comfort. Such study is focused on the consumption of energy in building environments: the first stage, mainly for tests, was performed on a wooden model, whose thermal dynamics is faster; the second step, focused on validation, was done on the conference room of the Automation and Robotics Laboratory. The control was made by using XBee modules; the temperature was measured by SHT71 sensors, and the computational environment used was MatLab. The identification of the transfer function was identified in a recursive way, using an adapted Least Squares algorithm. The opening/closing of the door and/or windows, as well as the external temperature variation (involving the adjacent rooms) allowed the study of energy efficiency of the adaptive controller, in comparison with the traditional ON-OFF and PI controllers.