Datadrevet bygningsrenovering
Datadrevne værktøjer til at sikre de mest energieffektive renoveringsbehov
Sammanfattning
Data fra sensorer i bygninger virker som et slags røntgensyn, fordi vi gennem analysering af data kan se, om og i givet fald hvor det giver bedst mening at udføre en energieffektiv og indeklimaoptimal bygningsrenovering. Vi kigger ind igennem bygningens mange lag ved hjælp af data.
I SCA+ har DTU Compute sammen med det almene administrationsselskab KAB anvendt den viden til udvikling af og bidrag til flere datadrevne værktøjer (webbaserede apps), der kan gøre det lettere for driftsfolk og planlæggere at se, hvordan bygninger og specifikke rum i boligblokke samt kommunale folkeskoler holder på varmen og gennem visualiseringen af data kan beslutte, om en energirenovering vil gavne.
SCA+ viser at der er mange penge at spare, hvis man indstiller varmesystemerne korrekt, og hvis man får adgang til at regulere varmesystemet i de enkelte lejligheder i en boligblok – eventuelt ved at begrænse maksimum og minimum flow i radiatoren – så returtemperaturen sænkes, mens indetemperaturen stadig opretholdes.
Ifølge loven skal lejere selv kunne skrue op og ned for varmen. Det medfører, at returtemperaturen til fjernvarmeværket ikke reduceres tilstrækkeligt, hvilket begrænser effektiviteten hos fjernvarmeværket. Det er ikke hensigtsmæssig – især ikke under en energikrise, som Europa befinder sig i. Vi skal spare på energien, og det er en af grundene til, at Danmark ligesom andre lande samt EU som institution har besluttet, at offentlige bygninger i vinteren 2022/23 kun vil blive opvarmet til 19 grader. Ifølge SCA+ kunne temperaturregulering i boligblokke være en lavthængende frugt både under en energikrise og generelt give CO2-besparelser, der bidrager til Danmarks klimaambition. KAB vil benytte viden fra SCA+ i undervisning af driftsfolk i optimal varmestyring i boligblokke.
Forskerne har også arbejdet med varmestyring på skoler og udviklet en digital tvilling til at skabe overblik og teste styringsmodeller inden de implementeres i bygningers varmesystemer. Se mere her.
SCA+’s bidrag til en indeklima-app for skoler har været med til at verificere appens målinger og bidrager til opgradering af softwaren.
Som en del af projektet har Københavns Kommune oprettet en pulje for den almennyttige boligsektor til energieffektivisering ved hjælp af data.
Læs mere om forskningen herunder.
Blok 85 i Taastrupgaard bliver energirenoveret fra efteråret 2022.
Webbaseret app (software) til driftsfolk
DTU Compute har i samarbejde med det almene administrationsselskab KAB udviklet prototypen af en webbaseret app, som driftsfolk og planlæggere kan anvende til at beslutte, om der skal foretages en energirenovering eller om et øget energiforbrug i lejlighederne skyldes, at varmeanlægget ikke er indstillet korrekt i bygningen eller i den enkelte lejlighed.
Udgangspunktet har været KAB-fællesskabet ’Taastrupgaard’ i Boligselskabet AKB i Høje-Taastrup Kommune. Det er et ældre etagebyggeri med en dårlig klimaskærm. Læs mere her i vores artikel fra august 2021.
Den nyudviklede webbaserede app giver en dynamisk visning af resultater og effekter ved ændring af forskellige bygningsparametre i den daglige drift af varmesystemet. Hvis et boligselskab står over for en energirenovering, kan data også vise, om der er behov for tætning af bygningen, efterisolering af bygningen/ny klimaskærm, optimering af ventilationssystemet, eller om man i stedet kan nøjes med at gå i dialog med beboerne, så de bruger radiatorerne rigtigt.
Forskerne har fået data om tidligere varmeforbrug i hele blokken og anonymiserede data fra forbrugsmålere i de enkelte lejligheder, strømforbruget i fællesvaskeriet i boligblokkens kælder og data fra ventilationen. I december 2021 satte man indeklima-sensorer op i stort set samtlige lejligheder, hvor man har målt temperatur, luftfugtighed, lysniveau og CO2. De opsamlede data er blevet brugt til at udvikle den webbaserede app, hvor man ved hjælp af matematiske modeller (kunstig intelligens) kan se forholdene mellem varmetab igennem vægge, fra styret og naturlig ventilation, samt solindstrålingens effekt – med andre ord hvor varmen kommer fra, og hvor den forsvinder hen.
I appen kan man screene hver enkelt bygning og sætte brugsscenarier op, så man kan se, hvor meget varmetab, der skyldes, at lejerne agerer på en bestemt måde i deres bolig – baseret på en såkaldt referenceforbruger. Man kan også se, hvordan radiatorerne kører i hver enkelt lejlighed; står radiatorventilerne meget åbne og lukker meget vand igennem? Eller er de lukkede, så der ikke kommer noget vand igennem? Hvis vandet pisker igennem radiatoren, bliver fjernvarmevandet ikke afkølet tilstrækkeligt, fordi vandet passerer radiatoren for hurtigt. Ligeledes vil en lukket radiator heller ikke bidrage til afkølingen af fjernvarmevandet.
Taastrupgaard får årligt en strafregning på cirka 500.000 kroner fra fjernvarmeselskabet, fordi returvandet til varmecentralen er for varmt. Så der er mange penge at spare på driften, hvis varmesystemet er indreguleret. Via SCA+ kan man se, at over halvdelen af radiatorerne i de to målte boligblokke kører dårligt. Hovedparten af forklaringen skyldes adfærd.
Mange mennesker tror, at de kan spare på varmeregningen ved at lukke for nogle radiatorer. Men da det medfører dårligere afkøling, tillægges der en økonomisk straf på varmeregningen fra fjernvarmeværkerne. Og det skal fordeles på lejerne – selv om ikke alle har del i ansvaret for den dårlige afkøling af returvandet.
Erfaringen fra andre projekter, som DTU har været med i – bl.a. REBUS, har i øvrigt vist, at et temperaturspænd på 15 grader i soveværelset og 25 grader i stuen øger varmeregningen.
Forskerne har også set eksempler på, at folk helt lukker for varmen i etagebyggerier for at lukrere på varmen fra naboernes lejligheder. Det er et problem, både fordi lejlighederne bliver fugtige uden opvarmning om vinteren, hvilket øger risikoen for skimmelsvamp, og fordi deres naboers varmeregning bliver forøget, fordi de skal varme ekstra op for at holde deres egne lejligheder varme, når de samtidig afgiver varme til kolde nabolejligheder.
Her vil dynamiske data, der opdateres dag for dag i en webapp som den DTU Compute har udviklet i SCA+ kunne hjælpe driftsfolkene. I princippet ville sådanne data også kunne bruges til at fordele den samlede varmeregning – og/eller strafregningen – ud på de enkelte lejere, hvis det er adfærd, der er årsagen.
Den webbaserede app er en prototype. Det har været vanskeligt at få adgang til data fra sensorer og data hyppigt nok, så data ikke er flere uger gamle. Det er noget, som man skal være ekstra opmærksom på ved sådanne projekter, fordi data kører via forskellige systemer.
Partnerne i SCA+ har dog demonstreret, at metoden virker, så det er muligt ved hjælp af hyppigt målte forbrugsdata og ejendomsdata at se, om, en energirenovering kan betale sig – eller om der skal fokuseres på oplysning til beboerne om god udnyttelse af varmen.
Arbejdet i SCA+ er blevet forsinket på grund af Corona-nedlukninger, som også har udskudt energirenoveringen af blok 85, der tjener som forsøgsblok i Taastrupgaard. Oprindeligt skulle renoveringen være påbegyndt i efteråret 2021, men den er først gået i gang i sensommeren 2022. Derfor har SCA+ kun kunnet foretage før-målinger – og eventuelle efter-målinger vil skulle indgå i et nyt projekt.
Det almene administrationsselskab KAB vil dog bruge appen, selv om den ikke er færdigudviklet. For visualiseringen af varmeforbruget kan bruges i undervisning af driftsfolk og i dialog med rådgivere og samarbejdspartnere i forskellige tekniske netværk om, hvordan data kan bruges meget mere optimalt i driften af bygninger og i beslutninger om eventuelle renoveringer.
Når blok 85 er renoveret, vil KAB selv foretage nye målinger med sensorer for at se, hvor meget energirenoveringen gavner varmeforbruget.
KAB stiller i øvrigt allerede nu krav om intelligente radiatorventilerne i nybyggeri, så de automatisk skruer ned, hvis flowet gennem radiatoren er for højt, og tilsvarende skruer lidt op, hvis der i varmesæsonen slet ikke løber vand gennem radiatoren.
Som en del af projektet har Københavns Kommune oprettet en pulje for den almennyttige boligsektor til energieffektivisering ved hjælp af data.
Resurser
- Artikel: Kunstig intelligens skal justere energiforbruget i almene boliger i Københavnsområdet
- Teknisk rapport om modeller og værktøj: Kortlægning af Energimæssig Ydeevne af Etageejendomme og Demonstration af værktøj i Taastrupgaard, DTU Compute og KAB
- Videnskabelig artikel omkring metoderne bagved – ultimo 2022
- Ny pulje til energieffektivisering gennem data, Københavns Kommune
- Kontakt DTU Compute, Peder Bacher, pbac@dtu.dk
- Henrik Madsen, hmad.dtu@gmail.com
- Kontakt KAB, Jan Ingrich, jin@kab-bolig.dk
Indeklimaet i folkeskoler: Appen IK-tjek
Behageligt indeklima i en bygning afhænger af flere ting: temperatur, luftfugtighed, CO2, lys og støj. Forskning fra DTU Construct (tidligere DTU Byg) har for år tilbage vist, at indeklimaet i skolen har stor betydning for børns indlæring. Alligevel ved mange kommuner og tekniske forvaltninger i dag ikke, hvordan det står til med indeklimaet i skolelokalerne. De har måske en sensor, der måler temperatur og CO2. Men de ved ikke, hvordan lyset er i lokalerne eller akustikken, hvor f.eks. ventilationssystemet kan larme. Nogle kommuner har udviklet egne værktøjer, men siden foråret 2022 har danske skoler og kommuner kunnet bruge et nyt gratis værktøj til screening af indeklimaet i klasselokaler.
DTU Construct har gennem SCA+ hjulpet Dansk Center for Undervisningsmiljø med til at udvikle indeklima-appen IK-tjek , der er delvist betalt af foreningen Realdania, som arbejder for at skabe livskvalitet for alle gennem det byggede miljø. Appen kan ud fra relativt få input og uden sensormålinger give et velkvalificeret gæt på, hvordan indeklimaet er i et klasselokale.
I appen indtaster man for hvert enkelt lokale en række oplysninger om rummets størrelse, loftshøjde, materialer på gulv, loft og vægge, støjafskærmning, lyskilder, størrelsen på vinduer og placering i forhold til verdenshjørnerne, solafskærmning og ventilationsanlæg. Appen laver så en simuleringsmodel ud fra data og konkluderer, om indeklimaet er godt eller dårligt.
Appens bagvedliggende matematiske model arbejder ud fra de fire overordnede indeklimaparametre (termisk indeklima, atmosfærisk indeklima, akustisk indeklima og visuelt indeklima), der er forskellige metoder til at klassificere indeklimaet. Læs mere om indeklimaparametre i projektet REBUS, som DTU også har deltaget i.
DTU Construct har efterprøvet appens resultater og været med til at forbedre modellen gennem fysisk målinger på fem skoler i Høje-Taastrup Kommune og Lyngby-Taarbæk Kommune, der allerede havde CO2- og temperatur-sensorer installeret og data tilbage til 2019. indeklima-værktøjet vil løbende blive forbedret, og DTU Construct fortsætter arbejdet med appen efter SCA+.
Billedet herover er fra maj 2022 med verificering af indeklimaappen. Her et efterklangsforsøg, der skal vise, hvor længe lyden bliver i rummet.
Resurser
- Videnskabelige rapporter kommer ultimo 2022
- Appen IK-tjek
- Kontakt DTU Construct, Christian Anker Hviid, cahv@dtu.dk
