Energy efficiency improvements for existing buildings with IoT

Abstract

The energy sector is going towards transition, where new technologies can transform the whole sector, mitigate emissions and create new opportunities. Also, buildings have a role in the transition. Typically, buildings HVAC systems do not have smart control and all its function operate solo, consuming lot of energy and burdening users with separate controllers.

This study examines, what are the benefits obtained in the case building: Leppäkoski Group Oy office, which went through an energy renovation in 2017. IoT as a spearhead, plenty of intelligent actuators, and smart control were introduced along with solar energy. Heating was optimised to make energy savings without degrading the comfort. Upgrading district heating to a bidirectional solar heating hybrid was completely a new approach to utilise solar energy. The case building´s HVAC systems were integrated into the same SCADA, and all the data from IoT devices was collected there as well.

Implementing IoT allowed to control and monitor HVAC systems in the case building, eventually leading to over 30% savings in heat energy. Proving that old building has potential to be energy efficient. Moreover, proving that integrating parts of HVAC from different manufacturers and decades is possible. Hybrid solar heating and solar panels-battery-demand response combination also gave interesting results of its capabilities.

These results suggest that made energy efficiency actions can be done in large scale and be implemented in the whole building stock, where over 100,000 buildings are coming into the age for renovations in Finland. Intelligent systems with the help of IoT can shape buildings HVAC systems.

Energiasektori on matkalla kohti murrosta, jossa uudet teknologiat tulevat muuttamaan koko sektorin, vähentämään päästöjä ja luomaan uusia mahdollisuuksia. Rakennuksissa on suuri potentiaali päästöjen vähentämiseen. Tyypillisesti rakennusien LVISA-järjestelmissä ei ole älyä, joten sen eri osat toimivat erillisinä yksikköinä kuluttaen paljon energiaa.

Tässä tutkimuksessa selvitettiin mitä hyötyjä saavutettiin Leppäkoski Group Oy:n toimistorakennuksessa, jossa kiinteistön LVISA-järjestelmää modernisoitiin vuonna 2017. Uudistus toteutettiin pääosin IoT:n avulla. Mahdollistaen älykkäiden laitteiden hyödyntämisen lämmityksen ohjauksessa sekä aurinko energian hyödyntämisen kaksisuuntaisessa kaukolämpö hybridikytkennässä. Unohtamatta aurinkopaneeli ja akku yhdistelmää kysynnänjouston pilotointiin hyödyntäen sähkön SPOT-hintoja. Rakennuksen LVISA-järjestelmän osat integroitiin yhteiselle SCADA-alustalle.

IoT:n hyödyntämisen myötä rakennuksen ohjaus ja valvonta LVISA-järjestelmän osalta johti yli 30% lämpöenergia säästöihin, mikä todistaa, että vanhoissa kiinteistöissä on paljon energiansäästö potentiaalia ja vanhoja järjestelmiä on mahdollista hallita yhdeltä alustalta. Aurinkoenergian osalta tuotettiin mielenkiintoisia tuloksia ja tietoa tulevaisuuden kannalta.

Tulokset osoittavat, että vastaavanlaisia energiatehokkuus parannuksia on mahdollista tehdä suuremmassa mittakaavassa koskemaan koko rakennuskantaa Suomessa, missä yli 100,000 rakennusta on tulossa korjaustarpeeseen ikänsä puolesta. Älykkäät ratkaisut yhdessä IoT:n kanssa tulevat muovaamaan rakennuksien LVISA-järjestelmiä, missä eri sidosryhmien on tehtävä valintoja pysyäkseen kehityksessä mukana.