Simulointi käytön tukena Hyöty irti rakennusautomaatiosta – opastavat käyttöliittymät ja järjestelmien integraatio BAFF-

1. Simulointi käytön tukenaHyöty irti rakennusautomaatiosta – opastavat käyttöliittymät ja järjestelmien integraatioBAFF-SEMINAARI 1.6.2006 Jarkko Heinonen

2. Jarkko Heinonen Yhdysvalloissa suurin osa yleisimmistä ongelmasta vastaanotettaessa ja tarkastettaessa rakennuksia liittyvät taloteknisten järjestelmien säätöön ja energianhallintaan (Tseng, 1998) • Virheellinen lämmitys-, ilmastointi- ja valaistusjärjestelmien aikaohjaus • Päällekkäinen lämmitys ja jäähdytys • Energian talteenoton virhetoiminnot • Antureiden ja muun instrumentoinnin virheellinen kalibrointi • Optimiviihtyvyyteen ja rakennuksen energiataloudelliseen toimintaan tähtäävien säätöstrategioiden puute • Tietokonepohjaisten säätöjärjestelmien potentiaalia ei hyödynnetä • Ylläpitohenkilökunnan koulutuksen puute

3. Jarkko Heinonen Mittaukset ovat tärkeitä • ”If you do not measure it, then you cannot manage it! ”– Jack Welch, CEO of General Electric • ”Simplicity applies to measurement also. Too often we measure everything and understand nothing.”– Jack Welch, CEO of General Electric

4. Jarkko Heinonen Ohjausstrategioiden kehittäminen simuloimalla • Rakennuksen lämmitysenergiankulutus laski 50 % ja rakennuksen ylilämpeneminen väheni 50 % (koulu) (Baumann & al., 2003) • Rakennuksen lämmitys- ja jäähdytysenergiankulutus laski yhteensä 23 % (sairaala) (Liu, Song and Claridge, 2002) • Yhdysvalloissa on arvioitu olevan 20 % energiansäästöpotentiaali, jos rakennusten toimintaa kehitettäisiin koko rakennuksen simuloinnin avulla (Liu, Song and Claridge, 2002) • Rakennuksen energiankulutusta voidaan minimoida simulointimallia optimoimalla (Hollst, 2003 Sirén, 2005)

5. Jarkko Heinonen Rakennussimulointi tänään • Simuloinnin käyttö suunnittelussa lisääntyy • Olosuhdevaatimukset kasvavat - Olosuhdetakuu • Energiatehokkuusvaatimukset kasvavat - Energiatakuu • Komponenttien, taloteknisten järjestelmien ja rakennusosien kustannusvertailu laajenee - Elinkaaritakuu • Mallien hyödyntäminen päättyy suunnitteluvaiheeseen

6. Jarkko Heinonen Tiedonsiirto ja -hallinta rakennuksen elinkaaren aikana

7. Jarkko Heinonen Simulointimallien hyödyntäminen rakennuksen ylläpidossa

8. Jarkko Heinonen Simuloitujen tulosten luotettavuus • Ilman kalibrointia simulointimallin tulokset saattavat poiketa merkittävästi mitatuista arvoista • järjestelmien mitoitus • kuormitus • käyttö • säätöstrategiat • Simulointimallin kalibroinnilla mitatulla datalla rakennuksen energiankulutuksen arvot saadaan vastaamaan hyvin mitattua kulutusta (Keränen, 2005)

9. Jarkko Heinonen Esimerkki laskennan herkkyydestä

10. Jarkko Heinonen Kehitystarpeita simulointimallin käytössä ylläpidossa • Riittävän yksityiskohtaisen mallin tekoon kuluvan ajan vähentäminen • Mitattujen arvojen luotettavuus • Rakennuksen todellisen käytön siirtäminen simulointimalliin • Mallin kalibrointi • Mallin hyödyntämisen metodiikka • Mallin ylläpito • Käyttöliittymät ylläpidossa

11. Jarkko Heinonen Esimerkkejä mallintamisen sovelluskohteista ylläpidossa • Energia- ja sisäilmastotakuiden toteutumisen varmentaminen ja poikkeamien selvittäminen • Energiatodistuksen kehittäminen - laskennallisen ja todellisen kulutuksen välisen eron selvittäminen • Elinkaarikustannusten laskennan tulosten tarkentaminen - kustannusvertailujen tekeminen helpottuu • Käytön ja ylläpidon ohjaus • Vikadiagnostiikka • Optimointi • Ennakoiva säätö • Huipputehojen leikkaus • Käyttö- ja ylläpitohenkilökunnan opastus • Rakennusautomaation avulla tehtävien muutosten vaikutusten havainnollistaminen

12. Jarkko Heinonen Vikadiagnostiikka • Kuormitus ja käyttö tunnettu • Trendiseuranta löytää poikkeamat • Mallintamalla löydetään oikea perus- tai tavoitetaso • Käytön tai olosuhteiden muuttuessa • Mallintamalla löydetään uudet vertailuarvot • Mallintamalla voidaan löytää syitä järjestelmien muuttuneelle käyttäytymiselle

13. Jarkko Heinonen Tutkimus – ”Mittarit ja menetelmät kiinteistöjen energian, olosuhteiden ja elinkaarikustannusten hallintaan” Tutkimuksen tavoitteena on parantaa rakennusten käytönaikaista toimintaa ja sen ennustettavuutta • olosuhteiden, • energiatehokkuuden ja • elinkaarikustannusten kannalta hyödyntämällä rakennuksen tietomallia rakennuksen ylläpitovaiheessa.

14. Jarkko Heinonen Hankkeen fokus Käyttöliittymät Simulointi RA Ohjaus Kiinteistö Toimivuusmittarit & Benchmarking Anturointi

15. Jarkko Heinonen Tehtävät 1. Rakennuksen toimivuusindikaattorit 6. Pilotointi 3. Rakennuksen mallin kalibrointi 2. Tiedonsiirto ja –hallinta rakennuksen elinkaaren aikana 4. Mallin tarkkuuden arviointi 5. Mallien hyödyntäminen ylläpidossa

16. Jarkko Heinonen Hankkeen toteutus • Aikataulu 5/06-12/08 • Toteuttajat • Teknillinen korkeakoulu/LVI-laboratorio • Tampereen teknillinen yliopisto/Rakennustuotannon ja -talouden laitos • Yritysosapuolia noin 10 • Kustannusarvio 500 000 €

17. Jarkko Heinonen Kansainvälinen yhteistyö Yhteistyötahoja LBNL, USA Univ. of Reading, UK Univ. of La Rochelle, F Fraunhofer, D TNO, NL Mittarit ja menetelmät kiinteistöjen energian, olosuhteiden ja elinkaari-kustannusten hallintaan Rinnakkainen tutkimus NUS Singapore Annex 47 Cost-Effective Commissioning for Existing and Low Energy Buildings

18. Jarkko Heinonen Lisätietoa Jarkko Heinonen jarkko.heinonen@tkk.fi Mika Vuolle mika.vuolle@tkk.fi