Reduksjon av energibruk i bygninger knyttet til nær- eller fjernvarmesystemer ved hjelp av et intelligent IKT-verktøy

Abstract

Denne oppgaven består av to hoveddeler, en litteraturstudie og en del knyttet til analyse av Martodden barnehage med simuleringsprogrammet IDA-ICE

I litteraturstudien har fokuset vært satt på bruk av termisk masse som varmelagring i bygninger, fjerde generasjon fjernvarme og prediktiv styring. Studien viser at termisk lagring kan bukes til effektforskyvning i kaldt klima så lenge styrings- og reguleringssystemer spesielt tilpasset dette blir brukt. Litteraturstudien viser også at fjernvarmen kan virke sammen med elkraft, hvis synergier utnyttes. Et slikt samspill vil føre til økt lønnsomhet for alle parter, og gi redusert utslipp av klimagasser. En del av generasjonskifte fra tredje til fjerde generasjon fjernvarme er å gjøre systemet "smart". For å klare dette må alle bestanddeler av systemet kommunisere effektiv og dele informasjon. En optimal utnyttelse av fjernvarmesystemet kan oppnås gjennom data innhenting og maskinlæring.

IDA-ICE er et simuleringsprogram som lar brukeren modellere avanserte systemer og lar brukeren se på dynamikken i samspillet mellom en bygnings komponenter. Som litteraturstudien viser kan energisimuleringsprogram som IDA-ICE brukes sammen med styrings- og maskinlæringsalgortmer for å optimalisere energiforbruket og effektbehovet samt sørge for tilfredstillende termisk komfort i en bygning. Det har ikke blitt implementert en algoritme for adaptiv regulering med IDA-ICE, men simuleringsdelen har belyst hvordan de forskjellige komponentene i varmeanlegget påvirker hverandre og hvordan ulike parametre påvirker energiforbruk og effektbehov. Tilstedeværelse påvirker energiforbruket i stor grad siden antall personer gir føringer for mye luft som skal tilføres, hvor mye og når varme skal tilføres og hvordan termisk komfort oppfattes. Resultatene viser at Martodden barnehage kan forskyve effektbehovet og fremdeles oppnå termisk komfort. Energiforbruket endres lite ved effektforskyvning. Effekforskyvning fører til at samtidigheten mellom effektbehov for gulvvarme og varmebatteri minskes. Dette fører igjen til mindre effektbehov. Med redusert effektbehov og forskyvning reduseres også kostnadene. Resultatene viser en reduksjon på opptil 23,5 \% i løpet av to vintermåneder. Simuleringene viser også at bygningen er sensitiv for endringer i klimaparametre selv om tidskonstantene er store, spesielt gjelder dette etter perioder uten oppvarming.