Skybasert verktøy for overvåking og tuning av smarte energieffektive bygg

Det brukes i dag store ressurser på å beregne og dokumentere energibruk, effektbehov og inneklima i designfasen av bygg. Særlig gjelder dette ambisiøse prosjekter som nesten-nullenergibygg, plusshus eller nullutslippsprosjekter. I de fleste tilfeller brukes ikke denne informasjonen senere til oppfølging og innjustering av bygg i driftsfasen. Det eksisterer et informasjons-gap mellom design- og driftsfasen av bygg, noe som også er godt beskrevet i forskningslitteraturen. I tillegg eksisterer det et stort og vel dokumentert ytelsesgap for energibehov og inneklima i moderne bygg som har store konsekvenser for både verdiskapning og klimagassutslipp fra byggsektoren. Moderne bygg driftes ofte ikke slik de var forutsatt i designfasen og det er svært ressurskrevende å finne feil og lukke avvikene grunnet manglende systemer for dette. Ideen bak SmartTune-prosjektet er å utvikle skybaserte software-systemer som enkelt kan brukes for sammenligning av prosjektert informasjon innen energibruk, effektbehov og inneklima med reelle målte størrelser i drift. Helt konkret muliggjør teknologien å importere energimodellen fra designfasen inn i byggets SD- eller EOS anlegg. SmartTune kan dermed betegnes som en digital tvilling for energi- effekt og inneklima i bygget. Resultatene visualiseres i enkle brukergrensesnitt; til brukerne av bygget f.eks. på smart-phone, for drifterne av bygget for å overvåke og optimalisere bygget og for prosjekterende/arkitekter som ønsker å bruke erfaring fra eksisterende bygg inn i prosjektering av nye bygg. I det første året av prosjektet ble det laget et veikart for Smarttune-funksjonalitet, der vi definerte sju ulike nivåer av funksjonalitet. Funksjonalitet på nivå 1 er definert som sammenligning og tuning av energiflyt på overordnet bygningsnivå. Nivå 7 er (foreløpig) definert som semiautonome bygg som delvis «drifter seg selv» ut fra kontinuerlige brukertilbakemeldinger og automatisk tuning av bygget for å optimalisere energibruk, effektbehov og inneklima. En tidlig pilotversjon på nivå 1 og delvis nivå 2 ble utviklet og testet på pilotbygget Powerhouse Montessori. I det andre året av prosjektet ble pilotversjon på nivå 1 og 2 videre utbedret og utviklet til et eget skybasert verktøy på software-plattformen til Piscada (partner i prosjektet). Verktøyet testes på PowerHouse Telemark og benyttes for å informere valg i prøvedriftsfasen, med gode resultater. En spesialutviklet skybasert versjon av energiberegningsverktøyet SIMIEN ble tilpasset den samme plattformen og det arbeides med å få denne beregningskjernen til å kjøre simuleringer i sanntid, som er en forutsetning for nivå 3-7. I det tredje og siste året av prosjektet har man lykkes med å etablere sanntids energi- og effektberegninger som en integrert del av byggets styringssystem. En betaversjon av løsningen er under pilottesting på Powerhouse Telemark og Edvardsløkka Omsorgsboliger. Arbeidet med beta-testing og bug-fixes vil fortsette også etter forskningsprosjektet avsluttes, og det det vurderes om løsningen skal utvikles videre på kommersiell skala.

Skanska og Piscada i samarbeid med software-selskapet Simenergi* har utviklet en skybasert sanntidssimulerings-applikasjon. Basert på sanntids klimadata gjøres sammenligning av sanntidssimulert ytelse av bygget (effekt, energibruk og inneklima) med målt ytelse av bygget. Allerede med pilotversjoen av applikasjonen av verktøyet ser man at dette har potensiale til å være et meget nyttig verktøy for tuning av bygg til å oppnå prosjektert ytelse. Mest nærliggende er å implementere dette på nye bygg dere det finnes mye prosjekterte data og ofte en energimodell av bygget, samt også betydelig mengde med sensorer og energimålere. Men med enkelte modifiseringer vil det også være mulig å implementere enklere versjoner av verktøyet/applikasjonen på eksisterende bygg. Markedspotensialet for en slik applikasjon ansees derfor å være meget stor. Avantor, R8 og Skanska vil som byggherrer, utbyggere og entreprenør implementere løsningene som skal utvikles i prosjektet.

Prosjektets overordnede ide er å utvikle skybaserte software-systemer som kan brukes til: a) På en enkel, rask og brukervennlig måte sammenligne prosjektert energibruk, effektbehov og inneklima med reelle målte størrelser. Resultatene skal visualisere i ulike brukergrensesnitt; til brukerne av bygget f.eks. på smart-phone, for drifterne av bygget for å overvåke og optimalisere bygget og for prosjekterende/arkitekter som ønsker å bruke erfaring fra eksisterende bygg inn i prosjektering av nye bygg. b) Lage systemer som kontinuerlig tar inn tilbakemeldinger fra brukerne av bygget for å optimalisere inneklima, energibruk og effektbehov. c) Bruke sanntidssimuleringer og avansert maskinlæring til å optimalisere og drifte bygg. Disse verktøyene er tenkt brukt til å automatisk eller semi-automatisk innjustere tekniske anlegg og optimalisere inneklima og energibruk i bygg. Oppsummert er ideen å utvikle digitale verktøy for å lukke ytelsesgapet (performance gap) mellom prosjektert og reell ytelse (energi, effekt og inneklima) på en kostnads- og ressurseffektiv måte. Videre lage verktøy som gir en brukervennlig visualisering av byggets ytelse for brukere, driftere og prosjekterende.