Robust optimal low-energy solutions for energy-efficient operation of energy-intensive buildings with time-varying heating and cooling needs

With TEK17, Norway has some of the worlds strictest energy requirements for new buildings. Unfortunately, verification shows a typical deviation of 30-40% or more between designed and real-time energy consumption in buildings. This deviation has increased as the requirements in technical regulations have become stricter. The project objective is to reduce the difference between simulations and real energy use. The project partners estimate that a potential of 10-20% energy and power reduction related to heating and cooling of buildings is possible to achieve in the operational mode. The project aims to develop new and improved services related to robust design of energy systems in buildings. This will be done by combining robust design methodology, suitable instrumentation and solutions for optimizing the operational phase. Optimal solutions will be identified based on uncertainty analysis. Reduction of power peaks will be achieved through a focus on dimensioning and configuration of e.g. thermal storage solutions, heat pumps, and design temperatures. In addition, a further reduction in power and energy consumption will be realized through the use of different types of solutions for short- and long-term storage of thermal energy. The innovation will have an impact both domestic and abroad as there is a great need for this type of service in these market segments. In the first phase of this project, a methodology will be established for the design of robust energy systems in buildings. In the first phase of the project, a methodology has been developed for the design of robust energy systems in buildings. This includes identification of relevant design parameters with associated variables. Beta version of simulation model has been completed. The results in this phase will make it possible to assess how different design parameters affect the power and energy use in buildings with associated energy systems.

Energikrav i henhold til teknisk forskrift (TEK) har medført mange kreative tekniske løsninger som har gitt gode teoretiske spesifikke energitall. Etterprøving viser imidlertid at en stor del av disse bygningene har et langt høyere målt energibruk enn angitte energisimuleringer. Prosjektets overordnete idé er å kraftig redusere forskjellen mellom beregnet og målt energibruk. Dette skal gjennomføres ved å kombinere robust designmetodikk, målrettet instrumentering samt løsninger for optimalisering av driftsfasen. I tillegg vil ytterligere reduksjon i effekt- (viktig pga. ny effekttariff) og energibruk realiseres gjennom bruk av ulike typer løsninger for kort- og langtidslagring av termisk energi, deriblant løsninger med korttids og langtids energilagre delt inn i varm og kald sone. Innovasjonen i prosjektet ligger i å utvikle og implementere designmetodikk og tilhørende verktøy for robuste optimale lavenergiløsninger for bygg med tidsvarierende varme- og kjølebehov. Robust design vil si et design som hensyntar sensitivitet og usikkerhet i ulike designparametre knyttet til forhold som f.eks. drift av teknisk utstyr, lokalt klima, lokale grunnforhold, materialparametre, bygningskropp, termiske energilagre, bruksmønster og krav til inneklima. Designmetodikken vil også inkludere effektiv bruk av termiske energilagringsløsninger samt analyse av hvordan tilstrekkelig instrumentering kan gi enklere og mer effektiv bruk av sentralt driftsanlegg og energioppfølgingssystem i driftsfasen for å sikre energieffektiv drift. Sykehusbygg og andre helserelaterte bygg vil bli benyttet som hoved-case ettersom besparingspotesialet er omfattende her og partnerne er godt etablert og har god kjennskap til aktuelle problemstillinger i dette segmentet. Prosjektpartnerne estimerer et potensiale på 10-20% energireduksjon i driftsfasen gjennom løsningene som utvikles i dette prosjektet, i tillegg til de betydelige fordelene som ligger i en robust energiløsning med enklere oppfølging.