Toteutuneen energiankulutuksen laskennallinen jakautuminen rakennuksissa

Abstract

Kiinnostus rakennusten energiamallintamista kohtaan on kasvanut tekniikan kehittyessä, luoden uusia mahdollisuuksia toteuttaa erilaisia mallinnusmenetelmiä kustannustehokkaammin ja helppokäyttöisemmin. Nykyisiä rakennuksia mitataan ja niistä kerätään tietoa entistä enemmän, jonka myötä kerätyt datamäärät rakennusten ominaisuuksista ja energiankulutuksista ovat kasvaneet. Kerättyä dataa voidaan hyödyntää osana energiamallintamista arvioidakseen rakennusten energiankulutuksen jakaumaa. Saadulla tiedolla voidaan parantaa energiatehokkuutta rakennuksissa, sekä vertailla rakennuksia keskenään löytääkseen energiankulutuksen eroavaisuuksien syyt rakennusten välillä.

Tämä diplomityö tehtiin AFRYn Kestävät ja älykkäät rakennukset markkina-alueen tarpeelle selvittää sopiva rakennusten energiamallinnusmenetelmä energiajakaumien massalaskentaan osaksi energianhallintajärjestelmää. Työssä tarkastellaan nykyistä lainsäädäntöä Suomessa ja Euroopan Unionissa liittyen rakennusten energiatehokkuuden vaatimuksiin ja tavoitteisiin. Rakennusten energiamallintamiseen käytettäviä laskentamenetelmiä ja -työkaluja on tässä työssä esitelty ja arvioitu aiempien tutkimustöiden kautta saatujen tulosten perusteella.

Usealla rakennusten energialaskennan menetelmällä voidaan saavuttaa hyvinkin tarkkoja tuloksia, jotka vastaavat todellisia energiankulutuksia, mutta massalaskentaan soveltaessa on supistettava laskennan tarkkuutta tekemällä oletuksia ja yleistyksiä, jotta laskenta-aika pysyisi lyhyenä ja laskentaprosessi kustannustehokkaana. Siksi tarkasteltujen laskentamenetelmien joukosta valittiin sopivimmaksi ehdokkaaksi eurooppalainen standardi rakennusten energiajakaumien laskennalle, joka täyttää massalaskennalle osoitetut vaatimukset. Tämän työn tuloksena valitulle standardille on esitetty lähtövaatimukset laskentatyökalun luomiseksi osaksi energianhallintajärjestelmää.

Interest in building energy modeling has grown as technology has advanced, creating new opportunities to implement different modelling methods in a more cost-effective and user-friendly way. Existing buildings are increasingly being measured and more information is collected about them, which has led to an increase in the amount of data collected on building characteristics and energy consumption. The collected data can be used as part of energy modeling to estimate the distribution of energy consumption in buildings. The obtained information can be used to improve energy efficiency in buildings, as well as to compare buildings with each other to find the reasons for differences in energy consumption between buildings.

This Master’s thesis was done for AFRY’s Smart and Sustainable Building Services market area’s need to identify a suitable building energy modeling method for the mass calculation of energy distributions as part of the energy management system. The study examines the current legislation in Finland and the European Union related to energy efficiency requirements and goals for buildings. The calculation methods and tools used for energy modeling in buildings have been presented and evaluated in this thesis and based on the results of previous research work.

Many building energy calculation methods can achieve very accurate results that correspond to actual energy consumption, but when applied to mass calculation, the accuracy of the calculation must be reduced by making assumptions and generalizations in order to keep the calculation time short and the calculation process cost-effective. Therefore, among the considered calculation methods, a European standard for the calculation of energy distributions in buildings was selected as the most suitable candidate, meeting the requirements for mass calculation. As a result of this work, the initial requirements for the creation of a calculation tool as part of the energy management system have been presented for the selected standard.