Rakennusten toimivuuden varmistus rakennusautomaation ja mittausten hyödyntämismahdollisuudet Timo Kauppinen VTT Tehokkaat rakennukset

Säätö ja toimivuuden varmistus 15.10.2015 Rakennusten toimivuuden varmistus rakennusautomaation ja mittausten hyödyntämismahdollisuudet Timo Kauppinen VTT Tehokkaat rakennukset

Toimivuuden varmistus mahdollisuus vaikuttaa Click to rakennuksen edit Master title energiatehokkuuteen style ja toimivuuteen 15/10/2015 Säätö ja toimivuuden varmistus 2

Sisäolosuhdetekijät Click to edit Master title style 15/10/2015 3

Lämpö- ja sisäolosuhteiden hallinta Click to edit Master title style Click to edit Ulkovaippa Master text styles Lämmitysjärjestelmä Keskeiset tekijät Ilmanvaihtojärjestelmä Automaatiojärjestelmä Kuormitus, käyttäjien aktiviteetti Sääolosuhteet Lämpöoloja ja sisäilmastoa koskevat valitukset edelleen yleisiä Osatekijöiden ja järjestelmien yhteensopivuus/toimivuus keskeinen asia 15/10/2015 4

Taustaa Click to edit Master title style Toimitilakustannukset: Toimistorakennuksissa toimitilakustannusten (sisältää rakennus- ja käyttökustannukset) osuus tietotyötä tekevien organisaatioiden kokonaiskustannuksista on n. 10 %. Kokonaiskustannuksissa otetaan huomion palkat, tilakustannukset ja kalustuksen sekä ICT- ja toimistokoneiden kustannukset. Energiatehokkuuden parantaminen alentaa toimitilakustannuksia. Sisäilmaston parantaminen vaikuttaa mahdollisten poissaolojen vähentymisen ja työviihtyvyyden parantumisen kautta työn tuottavuuteen, jolloin saavutettava kustannushyöty on merkittävä. 15/10/2015 5

Lämpö- ja sisäolosuhteiden hallinta Click to edit Master title style Click to edit Master text 9 % styles Perustapauksen vuosikustannukset Kalusteet 1 % Toimitilat ICT ja toimistokoneet 4 % Palkat (sis. 30% henkilösivukuluja) 86 % Eri teollisuuden aloilla kiinteistönhallinta- ja energiakustannukset voivat olla luokkaa 1-2 % liikevaihdosta. Hotellikiinteistöjen osalta kiinteistönhallinta- ja energiakustannukset voivat olla luokkaa 10 % 15 %, 10 % 50 % katteesta Energiatehokkuuden lisääminen parantaa vastaavalla osuudella tulosta, ja olosuhteita parantamalla voidaan merkittävämpiä hyötyjä. Palvelurakennuksissa, kuten hotelleissa ja kaupoissa hyvät sisäilmaolosuhteet vaikuttavat työtekijöiden tuottavuuden lisäksi myös asiakasviihtyvyyteen ja sitä kautta parempaan tulokseen. 15/10/2015 6

Click Toimivuuden to edit Master varmistus title style Rakennusten toimivuuden varmistus (ToVa) (Building Commissioning, Cx) Click Varmistetaan to edit että Master valmistunut text styles rakennus toimii suunnitelmien ja asetettujen tavoitteiden mukaisesti Toimivuuden varmistaminen on koko rakennuksen elinkaaren kattavaa systemaattista toimintaa, jolla varmistetaan että rakennukselle ja sen järjestelmille Fourth asetettavat level tavoitteet ovat selkeästi, ja niiden toteutumista ohjataan säännöllisesti rakennushankkeen eri vaiheissa. ToVa-toiminnassa huolehditaan siitä, että rakennuksen instrumentointi, tiedon keruu ja käsittely suunnitellaan ja toteutetaan niin, että se mahdollistaa erityisesti sisäolosuhteiden ja energiatehokkuuden jatkuvan seurannan sekä toteutumisen vertailun suhteessa asetettuihin tavoitteisiin Jatkuvatoiminen toimivuuden varmistaminen tarkoittaa rakennuksen toimivuuden seuraamista ideaalitapauksessa koko elinkaaren ajan. Puhutaan myös monitorointipohjaisesta toimivuuden varmistuksesta (MBCx = monitoring based commissioning). 15/10/2015 Säätö ja toimivuuden varmistus 7

MONITOROINTIPOHJAINEN TOIMIVUUDEN VARMISTUS- MBCx Click to edit Master title style Toimivuuden varmistus (ToVa): Koko rakentamishankkeen ja käytön aikaisia rakentamisen laatuun, käyttöön ja toimintaan liittyviä toimenpiteitä Click edit joilla Master varmistetaan text styles rakennuksen suunniteltu toimivuus Edellytykset: Tavoitteiden asettaminen (OPR) Toimivuustekijöiden seuraaminen (KPI MBCx = Monitor Based Commissioning Todennetaan asetetut sisäilma- ja toimivuustavoitteet rakennuksen käytön aikana rakennuksen oman automaatio-, -mittaus- ja raportointijärjestelmän avulla. 15/10/2015 8

Click Rakennusautomaatiojärjestelmän edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa Lähtökohdat: Click to edit Master text styles Keskeiset toimivuustekijät (KPI=Key Performance Indicators) Tilaajan määrittelyt (OPR = Owner s Project Requirements) Uudet rakennukset: Mittausten/instrumentoinnin suunnittelu Vanhat rakennukset: Mitä pitää lisätä/muuttaa? Rakennus on prosessi - lopputuotteena ovat sisäolosuhteet 15/10/2015 9

Click ToVa-prosessi to edit Master title style Tavoitteiden asettaminen Tavoitteet järjestelmille Asiakastarpeiden, vaatimusten ja määräysten hallinta Tarveselvitys ja hankesuunnittelu Tavoitteiden toteuttaminen ja todentaminen Suunnittelu Toteutussuunnittelu - luonnokset - ratkaisut - lupa-asiakirjat valmistus- - työ- ja suunnitelmat Rakentaminen Toimintakokeet, säädöt ja luovutus Sisäolosuhteiden, kulutusten ja palvelujen hallinta Käyttö ja ylläpito 1 2 3 4 5 6 7 1. Tilaajan tavoitteiden tarkistus 2. Suunnitteluedellytysten varmistus 3. Järjestelmäratkaisujen kelpoisuuden varmistus & lupa-asiakirjat 4. Hankintaja rakentamisedellytysten varmistus 5. Toimintakokeisiin ja säätöihin valmistautuminen 6. Luovutuksen ja käyttöönoton varmistus 7. Säännöllinen jatkuva toimivuuden varmistus 15/10/2015 10

Toimivuuden Click to edit Master varmistus title style Rakennusten toimivuuden varmistus (ToVa) (Building Commissioning, Cx) Olemassa olevat rakennukset: ToVa - toiminnan painopiste Käytön ja ylläpidon tehostaminen ja sitä tukevan mittaus- ja muun Second informaation level tuottamisessa. Paremmat edellytykset käyttää rakennuksen eri järjestelmiä oikein ja muuttuvien Fourth olosuhteiden level ja tarpeiden mukaisesti. Rakennuksen käyttövaiheessa ToVa:n tueksi tarvitaan reaaliaikaista tietoa olosuhteiden ja energiatehokkuuden toteutumisesta. Tavoitteena on havaita poikkeamat järjestelmien toiminnassa mahdollisimman nopeasti ja reagoida niihin korjaavin toimenpitein Rakennusautomaatio, kehittyvä älykäs anturi- ja mittariteknologia mahdollistavat uusien apuvälineiden, sovellusten sekä palvelujen kehittämisen. Teknistyvä rakennuskanta edellyttää tulevaisuudessa keskitettyjä moderniin ICT-teknologiaan tukeutuvia valvomoratkaisuja, joilla taataan rakennusten toimivuus. 15/10/2015 Säätö ja toimivuuden varmistus 11

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa Nykytilanne: Click to edit Master text styles Rak automaatiojärjestelmän tarkastuskomissiointi ensin Garbage In Garbage Out = roskaa sisään, roskaa ulos Edelleen toimimattomia antureita, väärin asennettuja antureita ym Tietojen keruu: Mittauspisteitä paljon, tietoa saatavissa mitattu tieto on muutettava ja raportoitava eri osapuolille hyödylliseksi informaatioksi Käyttäjälle oikeaa tietoa oikeista kohteista Koulutus? 15/10/2015 12

Mittaukset Click to edit Master title style 15/10/2015 Säätö ja toimivuuden varmistus 13

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa Nykytilanne: Click to edit Master text styles Raportointi, useita ohjelmistoja käytettävissä Tasotestivertailu benchmarking Miten rakennus/rakennukset toimivat muihin vastaaviin rakennuksiin verrattuna Energiakatselmukset, kuntotutkimukset ym toimenpiteet osaksi toimivuuden varmistusta 15/10/2015 14

Toimivuustekijät Click to edit Master ja niiden title style määrittely ilmanvaihdon lämpötilat ja lto:n toiminta, ilmavirrat Click to edit Master text styles sisäilman laatutekijät ja niiden tavoitearvot, CO2, kosteus, VOC painesuhteet, ylimpien kerrosten erityisesti, absoluuttisen paineen mittaukset rakennuksen eri osista ja ulkoa säteilylämpötilat käyttäjätyytyväisyys läsnäolo ja poikkeamat, turhaan toimiminen, älykkäät järjestelmät vesimäärä, vuotohälytys, kosteusanturit 15/10/2015 15

Click Rakennusautomaatiojärjestelmän edit Master title style toimivuuden varmistaminen Käytettävyys on tärkeä avainsana myös rakennusautomaatiojärjestelmästä saatavan informaation raportoinnissa. Keskeisiä kysymyksiä ovat: Kuinka selkeitä Fourth grafiikkakuvat level ovat? Kuinka havainnollisia Fifth symbolit level ovat, onko käytetty yleisesti käytössä olevia symboleita, vai joutuuko käyttäjä opettelemaan uusien symbolien merkityksen? Onko heti selvää, mitä tietynlaiset viivat tarkoittavat? Entä tietyt värit? Onko hankalaa terminologiaa? Onko liikaa erillisiä elementtejä eli näyttääkö sekavalta vai onko kokonaisuus helposti hahmotettava? Onko helposti ymmärrettävää, että mitkä ovat asetusarvoja ja mitkä mittausarvoja? 15/10/2015 16

Click Rakennusautomaatiojärjestelmän edit Master title style toimivuuden varmistaminen Selviääkö käyttäjälle helposti, että minkä arvojen muuttamiseen omat oikeudet riittävät? Onko selkeää kuvaa koko järjestelmästä, esim. iv-koneista ja niiden vaikutusalueista? Fourth Onko helppoa level siirtyä iv-koneesta toiseen? Onko aikaohjelman tekeminen Fifth level helppoa? Onko selkeää minkä koneen/koneiden käyttöön aikaohjelma vaikuttaa? Onko käyttöliittymä sisäisesti yhdenmukainen? Onko käyttöliittymä yhdenmukainen saman valmistajan eri kohteissa? Kuinka yhdenmukainen käyttöliittymä on muiden valmistajien kanssa? Jos käyttöliittymä toimii Windowsissa, niin noudattaako se samoja yleisiä periaatteita kuin muut Windows-ohjelmat? Millainen ohjeistus on? Onko siitä todellisessa käytössä oikeasti apua eli löytyykö sieltä helposti olennainen tieto? Tapahtuuko valvomo-ohjelmiston käytössä paljon virheitä? Kuinka vakavia virheiden seuraukset ovat? Tuleeko käyttöliittymän virheellisen käytön johdosta turhia hälytyksiä? 15/10/2015 17

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa (uimahalli) 15/10/2015 18

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa (uimahalli) 15/10/2015 19

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa (uimahalli) 15/10/2015 20

Korjausvelka Click to edit Master title style Oulun Rakennusvalvonta/ M.Hienonen 15/10/2015 Säätö ja toimivuuden varmistus 21

Oulun Rakennusvalvonta/ M.Hienonen

Oulun Rakennusvalvonta/ M.Hienonen

Monitoring-based commissioningmonitorointipohjainen toimivuuden varmistus Click to edit Master title style Fig. Continuous commissioning and monitored area (Otaniemi, Espoo), benchmarking and existing district-level center (Kuopio) 15/10/2015 Säätö ja toimivuuden varmistus 24

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa (kirjapainot) 15/10/2015 25

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa (kirjapainot) 15/10/2015 26

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa (kirjapainot) 15/10/2015 27

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa (kylpylähotellit) 15/10/2015 28

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa alamittaukset (koulu) Taulukko 1. Sähkön kulutusmittauskoe Teho, Third level Koe Osatehot, % Kohde, jakso 1.jakso kw Fourth kw level 9,4 9,4 8,7 Tyhjäkäynti ml B-talon ilmanvaihto, keittiökylmiöt ym. 2. 13,6 4,3 3,9 Liikuntahalli jakso 3. 54,4 40,7 37,6 Keittiö+A-talon ilmanvaihto jakso 4. 89,0 34,6 31,9 Valaistus jakso 5.jakso 108,4 19,4 17,9 Pistekuormat yht. 108,4 100 15/10/2015 29

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa - alamittaukset 15/10/2015 30

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa - alamittaukset 15/10/2015 31

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa - alamittaukset 15/10/2015 32

Rakennusautomaatiojärjestelmän käyttö toimivuuden Click edit varmistamisessa Master title style alamittaukset (ed vuoden vastaava viikko) Näytteenottoväli! Click to edit Master text styles Riippuu kohteesta ja suureesta, joskus << 60 sek (puhaltimen värähtely) 15/10/2015 33

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa Energy signature / Energiatunniste (käännetty standardi) - on kuvattu standardissa SFS-EN 15603, Rakennusten energiatehokkuus. kokonaisenergiantarve ja energialuokitusten määrittely. 2008-10-13 Liite B s. 72 - x-akselina ulkolämpötila, - y-akselina keskimääräinen teho - käyrä kuvaa referenssitasoa - monitoroidaan toteutuneen poikkeamaa referenssistä - myös tämä soveltuu staattisiin tapauksiin, jossa rakennuksen dynamiikka on suodattunut pois kk-kulutusten monitorointi; myös viikkojakso voisi toimia 15/10/2015 34

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa - alamittaukset Sairaalan ja talousrakennuksen sähkönkulutus 7.12.2011 0:00-14.12.2011 24:00 jaksolta Jakso 7.12-14.12.2011 Sairaala Talousrakennus / keskuskeittiö Kumulatiivinen Third kulutus, level kwh 77469 6168 Keskiteho, kw 129 36 Keskiteho,arkip., kw 138 40 Keskiteho, vl, kw 106 28 Max teho, kw 210 184 Min teho, kw 83 3 Jakso sisältää yhden viikonlopun (la, su) ja 5 arkipäivää 15/10/2015 35

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa - alamittaukset 15/10/2015 36

Rakennusautomaatiojärjestelmän Click edit Master title style käyttö toimivuuden varmistamisessa - alamittaukset 15/10/2015 37

Monitorintipohjainen toimivuuden varmistus Click to edit Master title style Säätö ja toimivuuden varmistus 15/10/2015 38

Click to edit Master title style Etävalvonta Kehittyvä mittaus- ja tiedonsiirtotekniikka Raportoinnin kehittäminen Laajempien alueiden rakennuskannan etävalvonta Palveluliiketoimintamahdollisuudet Mitatun Third tiedon level kasvaessa sen jatkokäsittely eri osapuolia palvelevaksi Fourth informaatioksi level on olennaisin asia tiedolla johtaminen Vrt teollisuuden käyttö- ja tuotantoraportit Suomen talonrakennustuotannon arvo 21-24 miljardia euroa 2012 talonrakennustuotannon arvo oli 22,7 miljardia euroa. TOVA toiminnan osuus voisi olla esim. noin 0,4 prosenttia uudisrakennushankkeiden arvosta ja noin 0,2 prosenttia korjausrakennushankkeiden arvosta. 75 miljoonan euron toimintavolyymi 750 htv työllistävä vaikutus. 15/10/2015 Säätö ja toimivuuden varmistus 39

TECHNOLOGY FOR BUSINESS