OTIMIZAÇÃO E PROJETO DE CONTROLADORES PARA SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO DE AMBIENTES

ALMEIDA, Pablo Pereira1; FREIRE, Roberto Zanetti2;

Resumo

Introdução:Este trabalho aborda o problema do conforto térmico para ocupantes de edificações na cidade de Belém capital do estado do Pará, extremo norte do Brasil. É fato de que a grande maioria dos sistemas comerciais de condicionamento de ar não levam em conta a questão da eficiência energética e muito menos do conforto térmico dos ocupantes. Devido às diferentes condições climáticas existentes no Brasil, torna-se evidente a necessidade de pesquisas e desenvolvimento de mecanismos de controle ambiental a fim de minimizar o consumo de energia sem prejudicar questões de conforto térmico.

Objetivo:O objetivo deste trabalho é testar e aprimorar diferentes técnicas de controle aplicadas a sistemas de climatização de edificações, considerando a redução do consumo de energia no projeto dos controladores.

Metodologia:Foi realizada uma pesquisa bibliográfica a qual foi concebida a partir de materiais já publicados tais como livros, artigos, periódicos, internet, etc., bem como foi determinado um objeto de estudo, selecionando-se variáveis internas que influenciam no conforto e no consumo de energia, tais como temperatura do ar, temperatura radiante média, umidade relativa e velocidade do ar. Foram definidas as formas de controle e de observação dos efeitos que as variáveis produzem no interior do ambiente em termos de consumo e conforto térmico. Como instrumento de coleta de dados foi utilizado o software Domus, um programa computacional de simulação higrotérmica e energética desenvolvido no Laboratório de Sistemas Térmicos da PUCPR, que possui uma máquina de cálculo e uma interface própria elaborada de acordo com necessidades nacionais. A partir da coleta dos dados gerados em simulações, foi possível elaborar o modelo matemático da edificação possibilitando que uma estratégia de otimização de controlador para sistemas de climatização seja adotada. A modelagem e otimização foram realizadas em MATLAB.

Resultados:Os resultados obtidos após a realização das simulações não foram satisfatórios, foi realizada otimização de parâmetros do PID com o algoritmo de evolução diferencial, os ganhos proporcional e integral foram calculados pelo algoritmo, já para o ganho derivativo foi adotado o valor zero e posteriormente foi utilizada a Toolbox do MATLAB Model Predictive Control (MPC) na tentativa de obter resultados melhores.

Conclusões:Neste trabalho foram desenvolvidas duas estratégias de controle para um sistema de condicionamento de ar visando otimizar o conforto térmico das pessoas no interior de edificações. Apresentou-se o processo de identificação utilizando ferramentas do MATLAB a partir de dados coletados de um software de simulação higrotérmica de edificações, o Domus, obtendo-se assim um modelo para análise de desempenho dos controladores.

Palavras-chave: Conforto Térmico. Eficiência Energética. PMV. Otimização.

Legendas

    1. Estudante
    2. Orientador