60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

O termo edifício inteligente está relacionado à qualidade e rápido retorno de investimentos. Mais recentemente, ao se relacionar com a engenharia, esse termo obteve outro significado, baseado nos conceitos de projeto, construção e operação de edifícios. O Intelligent Building Institute (IBI) dos EUA define um edifício inteligente (EI) como sendo um edifício que permite a criação de ambientes produtivos, a partir da otimização e do inter-relacionamento de seus quatro elementos básicos: estrutura, sistemas, serviços e gerenciamento. No Brasil, a Associação Brasileira da Construção Industrializada (ABCI) define um EI com as mesmas características definidas pelo IBI, acrescentando a definição de que devem possuir um projeto atualizado e uma construção racional e econômica. Apesar das diversas definições existentes no mundo atualmente, todas elas indicam um objetivo comum dos EIs: a criação de um ambiente produtivo e eficiente, ao menor custo possível. Assim, de forma geral, um EI pode ser definido como aquele que utiliza a tecnologia para minimizar desperdícios e custos operacionais e promover um aumento da produtividade de seus usuários. Como 1/3 da energia no mundo é consumida por edificações da construção civil, esse trabalho foi motivado pela necessidade de otimização energética em edifícios, o que pode ser especialmente implementado em edifícios inteligentes, através da otimização de seus quatro elementos básicos: gestão, sistemas, serviços e estruturas. A evolução dos EIs, nos últimos anos, responde à demanda mundial por maior eficiência energética. Levando-se em conta que a otimização dos sistemas prediais após a construção geralmente implica na necessidade de "retrofitting" (reforma e atualização) do sistema elétrico, incorrendo em alto grau de desconforto para os usuários e em custos extremamente elevados, é altamente desejável o desenvolvimento de linhas de ação que permitam otimizar a eficiência energética do ambiente construído a priori, ou seja, na fase de projeto da construção. Essas linhas devem considerar a evolução da ocupação e a incerteza nos diferentes fatores envolvidos com os sistemas elétricos dos edifícios inteligentes. Este trabalho propõe o desenvolvimento e a implementação de um arcabouço computacional para modelagem, representação e simulação de unidades prediais, com vistas à otimização energética para aumentar a eficiência e reduzir os custos desses ambientes construídos. Os principais objetivos deste trabalho são: -O uso de algoritmos evolutivos completos, desenvolvidos em linguagem C, que farão a seleção, recombinação e mutação das soluções possíveis de um problema de otimização energética até encontrar a melhor solução ou próximo disso. -Avaliação e simulação de problemas de otimização energética para tornar possível a formulação de estratégias de otimização em edifícios inteligentes, com base em fornecimento de energia elétrica e luz.

METODOLOGIA:

Vários métodos podem ser empregados para solucionar um problema de otimização. Em especial, a computação evolutiva está fundamentada em mecanismos evolutivos naturais, onde podem se destacar a presença de auto-organização e de comportamentos adaptativos propostos por Charles Darwin em sua teoria da seleção natural. Esse paradigma estabelece formalmente que a vida na terra é resultado da seleção dos mais aptos, e que, portanto, apresentam melhores chances de sobreviver e de se reproduzir. A CE está centrada em conceitos fundamentais que viabilizam a simulação computacional da passagem de gerações que caracteriza a evolução natural, codificada para um problema específico. Neste trabalho, são consideradas as múltiplas necessidades de ativação de equipamentos (lâmpadas, eletrodomésticos, etc...) devido ao comportamento da ocupação, minimizando o uso de energia em um certo horário de pico (por exemplo 18:00hs as 20:00hs), para um conjunto finito de aparelhos e um perfil de demanda aproximado. O uso de algoritmos evolutivos trata a solução desse problema levando em conta informações como o estado (ligado ou desligado), a localização espacial (cômodo, andar) e temporal dos equipamentos. A solução final é encontrada quando a combinação desses itens promove o menor gasto de energia. Para problemas relacionados à iluminação, o processo de seleção é o mesmo, porém relacionado às necessidades de características previstas para ambientes construídos, em especial com relação às condições previstas na norma técnica NBR5413.

RESULTADOS:

Os resultados do trabalho estão relacionados ao desenvolvimento de um método computacional que sugira a melhor alternativa para o posicionamento dos eletrodutos e condutores na instalação elétrica em análise, levando-se em conta tanto aspectos técnicos e de segurança quanto aspectos econômicos relacionados à construção em estudo. Mais especificamente, são resultados desse projeto: - Um módulo computacional referente a um algoritmo evolutivo completo, desenvolvido em linguagem de programação C. - Uma significativa massa de dados referentes à simulação de problemas de otimização energética em edifícios inteligentes, focando a otimização do fornecimento de energia elétrica e luz.

CONCLUSÕES:

Este trabalho tratou do desenvolvimento e a implementação de um arcabouço computacional para modelagem, representação e simulação de unidades prediais inteligentes, com vistas à otimização energética para aumentar a eficiência e reduzir os custos desses ambientes construídos, do ponto de vista da rede elétrica e equipamentos correlatos. As estratégias assim obtidas podem ser incorporadas ao sistema de supervisão e controle (BMS – Building Management System) e utilizadas para otimizar o projeto e uso desses edifícios, considerando um conjunto de cenários específicos que podem ser avaliados em tempo real.

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave:

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