Análise comparativa entre um sistema de controlo on-off e um sistema de controlo automático de fluxo luminoso

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo realizar uma análise comparativa entre um controlo do tipo on-off e um controlo automático de fluxo luminoso (dimmable) para os sistemas de iluminação das salas de aula do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Universidade de Coimbra.Tendo como base as características do ambiente exterior e interior de cada sala, calculou-se o Fator de Luz de Dia Médio, o que permitiu obter o valor de iluminância exterior que garante uma iluminância interior ao nível do plano de trabalho de 500 lux (valor recomendado para edifícios educacionais para adultos). Procedendo de igual forma para diferentes valores de iluminância interior calculou-se o número de horas que a iluminação natural é insuficiente para garantir cada um desses valores.Desta forma foi possível simular o comportamento de um sistema de controlo automático de fluxo luminoso, que incrementa o valor do fluxo em 10% sempre que a iluminância exterior diminui de tal maneira que provoca uma redução de 50 lux da iluminância interior.No caso do controlo do tipo on-off ocorrem apenas duas situações: quando a luz natural é suficiente para garantir 500 lux ao nível do plano de trabalho, o sistema de iluminação permanece desligado; quando isto não se verifica o sistema é ligado.Foram então calculados os consumos associados a cada um destes sistemas de controlo e desenvolveu-se uma ferramenta de simulação em MATLAB capaz de ilustrar graficamente os níveis de iluminância interior em três salas de aula com diferentes características.Ficou demonstrado que nas três salas seria mais vantajosa a implementação de um sistema dimmable em detrimento de um sistema on-off pelas seguintes razões: o sistema dimmable apresenta consumos entre 32% e 49% daqueles que seriam os consumos do sistema on-off; o sistema dimmable mantém os níveis de iluminância em valores mais próximos do recomendado (500 lux).

The aim of this dissertation was to carry out a comparative analysis between an on-off control and a dimmable control of the lighting system in the classrooms at the Department of Electrical and Computer Engineering at the University of Coimbra.Based on the characteristics of the interior and exterior environment of each room, the Average Daylight Factor was calculated so that one could obtain the exterior illuminance value that guaranteed a 500 lux interior illuminance in working area, which is the recommended value for educational buildings for adults. Proceeding in the same way for different values of interior illuminance, the number of hours that natural lighting is insufficient to guarantee each of these values was calculated.This way it was possible to simulate the behavior of a dimmable system, which increased the flux value by 10% whenever the external illuminance decreased in such way that it caused a reduction of 50 lux of the interior illuminance.Regarding the on-off control, there are only two situations: first, when natural light is sufficient to guarantee 500 lux in the work area, the lighting system remains off; second, when it does not, the system is turned on.The consumption associated with each of these control systems was then calculated and a MATLAB simulation tool was developed to illustrate the levels of interior illuminance in three classrooms with different characteristics.It was demonstrated that it would be more advantageous to implement a dimmable system in these three classrooms for the following reasons: first, the dimmable system consumes between 32% and 49% when compared to on-off system; moreover, the dimmable system keeps the illuminance levels closer to the recommended value (500 lux).