Energy management systems based on adaptive surrogate modelling - Gonçalves, Diogo Antunes (2018)
Estima-se que o sector dos edifícios seja responsável por cerca de 40% da totalidade de energia consumida na União Europeia e Estados Unidos da América. 50% dessa energia está alocada a sistemas de aquecimento, ventilação e ar-condicionado (AVAC), dos quais 20% estimam-se ser desperdiçados devido a ineficiência na gestão de energia. Considera-se pertinente focar-se no melhoramento da eficiência energética do edificado, reduzindo o desperdício de forma a evitar a escassez de recursos fósseis, bem como para mitigar os problemas ambientais e as alterações climáticas causadas pelo consumo e produção de energia. A tese propõe abordagens e metodologias que permitem tomar o controlo preditivo de supervisão dos sistemas de climatização enquanto medida de reabilitação energética na requalificação de edifícios. A principal contribuição deste trabalho prende-se com a implementação e desenvolvimento de metamodelos adaptativos baseados em aprendizagem computacional que assistam o processo de otimização multi-objetivo inerente ao controlo supervisor da gestão de energia em edifícios de serviços. Esta metodologia deverá ainda permitir a sua implementação de forma agnóstica a natureza dos sistemas AVAC existentes no edifício. A metodologia apresentada propõe uma abordagem convergente com o estado da arte no desenvolvimento científico na área da inteligência artificial. O esforço mínimo requerido para a implementação deste tipo de sistema de gestão inteligente e avaliado, concluindo-se que o seu potencial de aplicação e significativo. Para este fim, foi desenvolvida uma aplicação informática capaz de conduzir toda a metodologia em regime de simulação computacional de modo a averiguar a utilidade das soluções propostas pelo sistema de controlo supervisor desenvolvido. Os resultados obtidos apresentam soluções compatíveis com o melhoramento do paradigma energético-ambiental corrente, contribuindo desse modo para uma maior sustentabilidade do edificado obsoleto em termos energéticos. Os custos com energia alocada a sistemas AVAC podem alcançar uma redução de 27% dos custos base, acompanhando uma melhoria ao nível do conforto dos ocupantes. Mesmo em casos em que a requalificação da envolvente do edifício e do sistema de climatização seja anterior a implementação de um sistema de gestão inteligente, ou que a envolvente seja já competente em termos de eficiência energética (como o caso de estudo apresentado), a poupança energética e, ainda assim, assegurada devido a natureza flexível e autodidata do sistema de supervisão proposto. Portanto, recomenda-se que a reabilitação energética de edifícios tome como prioridade a requalificação do sistema de controlo AVAC por sistemas avançados e supervisores de controlo de forma a potenciarem a inércia dos edifícios, bem como toda a informação disponível na atual era digital.