Eco-feedback e BIM-IoT: uma correlação

Inicialmente, foi definida a estratégia de eco-feedback e então, estabelecida sua correlação com a integração de BIM e Internet das Coisas. A estratégia de eco-feedback consistiu na definição do ambiente de aplicação, na identificação das motivações de seus usuários, bem como no detalhamento dos componentes-chave da solução, seguindo a estratégia macro da Figura 9 (p.40).

Como ambiente de aplicação, foi estabelecida a adoção de uma edificação institucional de ensino, enquadrada no setor de serviços e na categoria de proprietários que constroem para posteriormente ocupar. Nesse âmbito, se escolheu uma edificação pertencente à Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo (FEC) da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), diante do perfil estabelecido e da facilidade de acesso às suas instalações para projeto, desenvolvimento e avaliação da solução a ser instanciada. Como grupo alvo da pesquisa, selecionou-se as partes efetivamente envolvidas no desempenho de uma edificação institucional de ensino: o proprietário, no caso a UNICAMP, e o gerente de facilities da FEC. O proprietário UNICAMP foi definido, no lugar da FEC, devido à centralização do monitoramento e controle de custos e consumo de energia pela universidade.

Em um cenário de monitoramento de desempenho, o grupo alvo pode abranger como agentes: o proprietário, o gerente de facilities, o usuário final e/ou o técnico da edificação (Quadro 19) (GOKÇE; GOKÇE, 2013, 2014a, 2014b). Reitera-se que as motivações do grupo estão intrinsecamente associadas às suas responsabilidades em uma edificação e/ou dentro de uma instituição. No caso desta pesquisa, como o cenário apresentado se restringiu ao proprietário e ao gerente de facilities, incorporou-se para estes agentes as motivações relativas a níveis de conforto, e impactos ambientais e econômicos de consumo de energia, conforme as responsabilidades discriminadas por Gokçe e Gokçe (2013, 2014a, 2014b).

Quadro 19 - Responsabilidades de Monitoramento de Desempenho por Agente

AGENTES RESPONSABILIDADES

PROPRIETÁRIO

Análise do consumo global de energia e das emissões de CO2 equivalente do empreendimento

Análise do consumo de energia e das emissões de CO2 equivalente de uma determinada organização e/ou

departamento, zona ou usuário

Geração de contas de consumo e auditoria dos custos do empreendimento GERENTE DE

FACILITIES

Monitoramento e análise dos dados de desempenho do edifício em relação a uma determinada organização e/ou departamento, zona, usuário, sistema predial e/ou intervalo de tempo

Manutenção do nível ótimo de conforto do usuário

USUÁRIO FINAL

Monitoramento do consumo de energia e das emissões de CO2 equivalente relevantes

Visualização dos custos de consumo de energia em tempo real Solicitação de conforto ao usuário

TÉCNICO Comparação do desempenho real e pretendido dos sistemas prediais (ex. HVAC) para realização de _{manutenção preventiva}

Fonte: Traduzido e Adaptado de Gokçe e Gokçe (2013, 2014a, 2014b)

As motivações do grupo alvo conduziram às classes de problemas relativas a Sensibilidade à Eficiência Energética e Qualidade Ambiental Interna. Portanto, os contextos de aplicação da IoT nessa proposição envolveram a Medição Inteligente, que consiste nas redes inteligentes de coleta de dados de energia, e a Domótica e Automação Residencial, que contempla a coleta de dados ambientais para monitoramento de condição. Estes contextos de aplicação apontam a consonância desta pesquisa com os estudos anteriormente avaliados (Quadro 12, p.80 e Quadro 13, p.80 e p.81). Devido a este cenário inicial delineado, partiu-se para o detalhamento dos componentes-chave do sistema – conforme sintetizado e destacado na Figura 31. Observou-se uma associação entre as 3 temáticas abordadas na pesquisa – Sistemas de Eco-feedback, BIM e IoT (Figura 32) – estruturada pelos componentes-chave captura e processamento de dados, entrega e exibição de informações (Figura 3, p.36). Além destes, verificou-se um quinto componente no sistema, inicialmente não contemplado, que representa o compartilhamento de dados (p.37).

Figura 31 - Síntese de Requisitos da Estratégia Adotada • Edificação Institucional Definição do Ambiente de Aplicação • Impacto Econômico • Impacto Ambiental • Conforto Ambiental Identificação das Motivações do Usuário • Captura • Compartilhamento • Processamento • Entrega • Exibição Detalhamento dos Componentes-Chave do Sistema Fonte: A autora.

Figura 32 - Esquema de Relação e Integração: Sistemas de Eco-feedback, BIM e IoT

Fonte: A autora.

Logo, identificou-se a existência de uma relação entre os componentes-chave de um Sistema de Eco-feedback e as camadas da IoT, apresentadas por Li, Xu e Zhao (2014), sendo 1:1 entre Componentes de Captura, Compartilhamento e Processamento, e as Camadas de Sensoriamento, Rede e Serviço, respectivamente, e de n:1 entre os Componentes de Entrega e Exibição e a Camada de Interface. Já BIM se relaciona com a IoT por meio das Camadas de Serviço e Interface, sendo que a Estrutura Virtual de Dados se relaciona com Serviço e a

Visualização 3D e os Dados de Simulação de Desempenho com a Interface. Na correlação entre BIM e IoT, levou-se em consideração as atribuições do Modelo BIM na integração, identificadas na RSL de Integração de BIM e Internet das Coisas (p.77).

Sendo necessário um sistema de sensoriamento para coletar dados ambientais e de consumo de energia, e identificada sua ausência nas edificações da FEC-UNICAMP, definiu- se uma Tecnologia de Sensoriamento associada a Componentes de Captura/Camada de

Sensoriamento. É relevante reiterar que, no contexto do consumo de energia em edificações

comerciais e institucionais, os sistemas de iluminação, condicionamento de ar e os equipamentos de escritório são as principais fontes de consumo de eletricidade (CBCS et al., 2014), sendo a escolha de um destes suficiente para realizar uma prova de conceito, através da instanciação da proposição.

Por sua vez, a respeito de Componentes de Compartilhamento/Camada de Rede, associou-se servidores web. Em conjunto com os servidores web, foram estabelecidos os servidores de bancos de dados associados a Componentes de Processamento/Camada de

Serviço. Ademais, atribuiu-se a Componentes de Processamento/Camada de Serviço o

propósito de armazenar e tratar a Estrutura Virtual de Dados da edificação, oriunda do Modelo BIM, para contextualização semântica. A respeito da associação da Visualização 3D a Componentes de Entrega/Camada de Interface, determinou-se o uso de uma ferramenta BIM de modelagem. Além da ferramenta BIM de modelagem, foram deliberados componentes de entrega secundários como meios complementares de interação com o usuário, abrangendo gráficos dinâmicos e tabelas na web.

Finalmente, para associação de Componentes de Exibição/Camada de Interface, adotou-se o detalhamento de unidades, frequência e tipos de exibição, abarcando: (i) as unidades monetária (R$), de energia direta (Watts, Watts/h e kWh); de externalidade ambiental (kgCO2e/kWh) e relativas a dados ambientais (%; ºC); (ii) a frequência de exibição

de informações em tempo real; e (iii) os tipos de exibição informativa, instrutiva, por comparação histórica, por comparação normativa e por desagregação. Nessa proposta, não foi realizada associação de Dados de Simulação de Desempenho com a Camada de Interface.

Considerando a proximidade de motivações entre usuários pertencentes aos ambientes de aplicação comerciais/institucionais e residenciais estudantis, o detalhamento apresentado considerou a combinação de componentes-chave destes ambientes, conforme as soluções de estudos da RSL de Eco-feedback mapeadas nas Figura 5 e Figura 6 (p.38), e Figura 7 (p.39).

Explicita-se que as associações Componente/Camada aqui apresentadas foram doravante referidas apenas como Camada nas demais seções.