Rakennusautomaatio ja mallinnuksen hyväksikäyttö energiankulutuksen seurannassa. Mika Vuolle TKK, LVI-tekniikan laboratorio

Transkriptio

1 Rakennusautomaatio ja mallinnuksen hyväksikäyttö energiankulutuksen seurannassa Mika Vuolle TKK, LVI-tekniikan laboratorio

2 Rakennussimulointi tänään Simuloinnin käyttö suunnittelussa lisääntyy Olosuhdevaatimukset kasvavat - Olosuhdetakuu Energiatehokkuusvaatimukset kasvavat - Energiatakuu Komponenttien, taloteknisten järjestelmien ja rakennusosien kustannusvertailu laajenee - Elinkaaritakuu Mallien hyödyntäminen päättyy suunnitteluvaiheeseen Kiinteistökannassa on merkittävä potentiaali taloteknisten järjestelmien toiminnan parantamiseen mallintamisen avulla

3 Rakennuksen mallin kalibrointi Rakennusautomaatiojärjestelmän mittaustiedon hyödynnettävyys rakennuksen lämpöteknisen simulointimallin kalibroinnissa Mittaustietoon perustuva mallin kalibrointimenetelmä

4 Mallin tarkkuuden arviointi Vaatimuksen rakennuksen mallin yksityiskohtaisuudelle ja käytettävien lähtötietojen tarkkuudelle rakennuksen ylläpitovaiheessa. Peruslähtökohtana on koko rakennuksen simulointimalli, mutta yksinkertaisempien mallien käyttömahdollisuuksia selvitetään eri osa-alueilla. Selvitetään simulointimallin kalibroinnin kannalta kriittiset parametrit, sekä mallin hyödyntämismahdollisuudet riittävien lähtötietojen puuttuessa. Diagnostiikan tarkkuustaso Poikkeavatko kulutukset vastaavan rakennuksen tyypillisestä kulutustiedosta kulutustiedot rakennustilavuus rakennustyyppi rakennuksen sijainti rakennuksen ikä Rakennustason karkea diagnostiikka kulutushistoria kulutustietojen jakautuminen eri komponentteihin rakennusmuoto käyttöaste Järjestelmätason karkea diagnostiikka ilmamäärät sisäänpuhalluslämpötilat LTO:n hyötysuhde käyntiajat sisälämpötilat Todennäköisimmät komponenttitason viat ja toimintahäiriöt tarkennettu tieto laitejärjestelmistä jatkuva mittaustieto lyhytaikaiset täydentävät mittaukset Tarvittava tietomäärä

5 Malli kalibrointi ja rakeisuus 160 Lämmönkulutus 50 Lämmönkulutus [kwh/m 2 ] , vyöhyke, standardikäyttö 126,6 130,9 131,8 132, vyöhyke, kalibroitu 7 vyöhykettä, kalibroitu 37 vyöhykettä, kalibroitu Mittaus Ero [%]

6 Simulointimallien hyödyntäminen rakennuksen ylläpidossa Menetelmä olosuhteiden ja energiankulutuksen tavoitetasojen toteutumisen arviointiin ja päivittämiseen sekä talotekniikan toiminnan analysointiin Kiinteistön mallintamispalvelun tuotteistamisen edellytykset sekä uusien että vanhojen kiinteistöjen osalta. Suunniteltu rakennus ja käyttö As Designed Simulointi Energian käyttö Sisäilmasto Kustannukset As Built As Used Analysointi Tavoitetasojen toteutuminen Optimaalisempi toiminta Toteutunut rakennus Todellinen käyttö Mitattu energian käyttö Sisäilmasto Kustannukset

7 Esimerkki

8 Tilan lämpötila ajanjaksolta visualisoituna. Tavoitteet vs. toteutuma

9 Tilan CO 2 -pitoisuus Tavoitteet vs. toteutuma

10 Talotekniikkapalvelut Ympäristötehokkuus Turvallisuus Lopputuote / tavoite Kustannustehokkuus Terveellisyys Viihtyvyys Tuottavuus Palvelutasojen kuvaus Lämpöolosuhteet Sisäilman laatu Hygienia Palvelu Valaistusolosuhteet Energia Turva Siivous Järjestelmävaatimukset Rakennusautomaatio Valaistus Ilmanvaihto Järjestelmä Vesi- ja viemäri Lämmitys Jäähdytys Sprinkleri Puhallin LTO Patteri Komponentti Suodatin Kostutin Säädin Pumppu

11 Järjestelmätaso Ilmanvaihto 201TK Tilavuusvirrat Puhallinsähköteho Lämmitysteho LTO-hyötysuhde 202TK jne. Käynti ja käyntiajat Lämmitys Valaistus Laitteet Vaippa

12 Tavoite (kustannustehokkuus): Tilalämmitys Ilmanvaihto 18 /h /a , LCC 10 /h /a , LCC Sisäilmasto Vaje S1 224 Ch