4. Sistema de controlo e automação
4.3 Algoritmo de funcionamento do sistema
Como já foi referido anteriormente, para que o mecanismo de abertura do sistema de ventilação e da persiana possa ocorrer é necessário que se defina um algoritmo de funcionamento.
Um algoritmo é uma sequência de instruções bem definidas em que cada uma delas pode ser executada mecanicamente num período de tempo finito.
A elaboração do algoritmo depende dos fatores a considerar e das tarefas a executar pelo sistema. Numa primeira fase experimental realizaram-se três testes preliminares com diferentes algoritmos e diferentes fatores de decisão de modo a perceber as capacidades do sistema projetado para este trabalho e de modo a testar e ajustar todos os sensores ligados. No primeiro teste, a programação tinha como fator decisivo a hora, na qual o sistema abriria a persiana exterior e os obturadores às 9:00h da manhã e fecharia todo o sistema de oclusão às 16:00h. O uso da hora como fator decisivo e principal no controlo do sistema foi excluído porque percebeu-se que todos os dias são diferentes e que a radiação solar varia de dia para dia, condicionando assim o comportamento do sistema. Por exemplo, em dias de chuva e nuvens intensamente escuras a influência da radiação solar para o aquecimento do sistema é muito
1
2
3
b) c)
pequena ou praticamente nula e assim iria existir perdas de energia do interior para o exterior do compartimento.
Num segundo teste experimental considerou-se a possibilidade do sistema ser controlado apenas pela temperatura exterior e interior. Embora a temperatura exterior tenha alguma influência na temperatura que se poderá atingir no interior da célula de teste, este fator revelou- se ineficaz porque os valores da temperatura no inverno são muito baixos e com uma elevada variação de dia para dia seria muito difícil definir valores limite para a ativação de ambos os sistemas de oclusão. Ficou percetível que em dias com temperaturas exteriores baixas, mas com existência de radiação solar pode obter-se temperaturas interiores de conforto na célula de teste e por isso ficou posto de parte comandar o sistema apenas em função da temperatura exterior e interior.
Um terceiro teste efetuado consistiu em usar a radiação solar como fator de decisão no controlo de todo o sistema. Implementou-se um algoritmo que media a radiação solar paralelamente com o data logger através do mesmo sensor e depois implementou-se um limite máximo e mínimo de radiação para a abertura e para o fecho simultâneo da persiana exterior e das aberturas de ventilação.
Os valores dos limites de radiação solar implementados foram obtidos tendo em conta os primeiros testes experimentais acima referidos e as análises efetuadas ao comportamento da parede de Trombe no Capítulo 3, sendo esses valores inferiores a 50 W/m2 para fecho e superiores a 100 W/m2 para a abertura da persiana exterior e dos obturadores. A razão para um diferencial de 50 W/m2 entre o período de fecho e de abertura do sistema é o facto da curva da radiação solar sofrer muitos picos espontâneos durante o dia podendo levar a sucessivas ações de abertura e de fecho, havendo energia despendida desnecessariamente. Assim sendo, estão representadas na Tabela 1 as ações de configuração do sistema para uma segunda fase de teste na parede de Trombe, sendo esta o ponto de partida para uma análise detalhada do desempenho da parede de Trombe, nomeadamente ao nível das temperaturas obtidas em diversos pontos do sistema.
Tabela 1- Parâmetros definidos para a programação da segunda fase do sistema de automação.
Fecho Abertura
Persiana Exterior < 50 W/m2 > 100 W/m2
O código com o algoritmo dos parâmetros definidos acima pode ser observado na Figura 23.
Figura 23 - Linguagem de programação para aplicação dos parâmetros definidos na Tabela 1.
O algoritmo definido anteriormente foi aplicado e melhorado ao longo dos testes de funcionamento realizados, verificando-se a necessidade de o melhorar através da inserção de novos parâmetros de decisão.
Para auxiliar nas decisões da abertura e fecho do sistema de oclusão do sistema em estudo equacionou-se inserir outras variáveis como a temperatura na caixa-de-ar e no interior para controlar a ventilação entre ambos os espaços ditando a abertura ou o fecho dos obturadores. A radiação solar foi usada na ativação da persiana exterior porque é o fator que se revelou determinante para um melhor rendimento do sistema quando comparado com outros parâmetros referidos anteriormente.
Esta melhoria na definição do algoritmo exigiu a análise dos resultados referentes a vários períodos de medição e será apresentada no Capítulo seguinte.
4.4 Considerações finais
A implementação de um sistema de controlo e automação numa parede de Trombe ventilada é um aspeto positivo na evolução deste tipo de sistema passivo. No entanto, existiram dificuldades na definição dos algoritmos, das variáveis influenciadoras e dos intervalos de variação. A temperatura e a radiação solar foram as variáveis consideradas mais importantes para o controlo da abertura/fecho da persiana e dos obturadores.
Os testes efetuados à parede de Trombe no Capítulo anterior, revelaram que a radiação solar é o fator fundamental e mais condicionante na regularização da temperatura interior da célula de teste. A existência de temperaturas exteriores baixas não implica que um compartimento não possa ser aquecido, desde que haja radiação solar suficiente para ativar o funcionamento da parede de Trombe.
A introdução de um mecanismo automático que não necessite de controlo humano para o correto funcionamento do sistema de aquecimento passivo, poderá ser um incentivo ao aumento da introdução deste tipo de sistema de aquecimento passivo nos edifícios em detrimento dos habituais aparelhos de aquecimento consumidores de energia.