Zaawansowana metoda oceny dynamicznej efektywności energetycznej budynku w czasie zbliżonym do rzeczywistego
Budynki w Unii Europejskiej odpowiadają za 40 % całkowitego zużycia energii, w związku z czym wymagają zakrojonej na szeroką skalę renowacji, aby osiągnąć cele środowiskowe wyznaczone na rok 2050. Do szacowania efektywności energetycznej budynków stosuje się obecnie świadectwa charakterystyki energetycznej, które niestety nazbyt często wykazują rozbieżności między szacowanym a rzeczywistym zużyciem energii. Problemem są statyczne obliczenia, które nie są w stanie dokładnie odzwierciedlić dynamicznej natury wielu czynników, takich jak rzeczywiste zużycie energii, wpływ lokatorów czy zmienne warunki brzegowe. Zaobserwowanie tej rozbieżności, zwanej luką w efektywności energetycznej, doprowadziło do zaproponowania szeregu rozwiązań. Przede wszystkim polegają one na wykorzystaniu bardziej dynamicznych technik modelowania i oceny środowiska wewnątrz budynków. Te dodatkowe dane mogą być następnie wykorzystywane do opracowania bardziej wiarygodnego systemu certyfikacji/oceny. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu E-DYCE opracowano metody i narzędzia ułatwiające przejście od statycznych do dynamicznych świadectw charakterystyki energetycznej (ang. dynamic energy performance certificate, DEPC), umożliwiając tym samym dynamiczną ocenę efektywności energetycznej europejskich zasobów budowlanych. Prace w projekcie obejmowały identyfikację danych wejściowych na potrzeby oceny dynamicznej, opracowanie modeli dynamicznych, pomiar rzeczywistego zużycia energii i opracowanie kluczowych wskaźników wydajności służących ocenie efektywności energetycznej budynku.
Niwelowanie różnic między danymi symulowanymi a monitorowanymi
Podejście zastosowane w projekcie E-DYCE wspiera pasywne rozwiązania o niskim poziomie zaawansowania technologicznego, wykorzystujące bazy danych w chmurze, urządzenia podłączone do sieci i dynamiczne dane dotyczące klimatu. Sprawność systemów i zachowanie użytkowników – często główne czynniki prowadzące do powstania luki w efektywności energetycznej – mogą być korygowane i aktualizowane na podstawie informacji zwrotnych otrzymywanych dzięki metodzie E-DYCE. „W przeciwieństwie do obecnie stosowanych świadectw charakterystyki energetycznej rozwiązanie E-DYCE pozwala na optymalizację w czasie zbliżonym do rzeczywistego, bieżące zarządzanie popytem i tworzenie prognoz krótkoterminowych”, zauważa koordynator projektu Michał Zbigniew Pomianowski. „Pozwala ono również na modyfikację funkcjonowania budynku w oparciu o przewidywaną efektywność, a co za tym idzie uniknięcie odchyleń od prognoz w okresach pracy”. Metodologia E-DYCE obejmowała cztery kluczowe poziomy: dostosowanie metody obliczeń, aby była bardziej dynamiczna i opierała się na rzeczywistych warunkach pracy, wykrywanie okresów o optymalnym potencjale operacyjnym w oparciu o rzeczywiste parametry pracy w bieżących warunkach oraz przewidywanie efektywności energetycznej budynku przy użyciu danych historycznych. „Opracowaliśmy platformę pod nazwą PREDYCE, która wykorzystuje modele EnergyPlus z danymi pogodowymi w czasie rzeczywistym, a także standardowe oraz dostosowane warunki użytkowania jako dane wejściowe”, podkreśla Pomianowski. Platforma PREDYCE pozwala użytkownikom skonfrontować wyniki symulacji z rzeczywistymi pomiarami, co zapewnia lepszy wgląd w istniejącą lukę w efektywności energetycznej danego budynku. Opracowano również algorytmy do przewidywania pogody i zużycia energii cieplnej w perspektywach krótko-, średnio- i długoterminowych.
Korelacja wysokości rachunków za energię z działaniami użytkownika
Rachunki za energię, które przychodzą rzadko, zwykle nie dostarczają skorygowanych o warunki pogodowe danych historycznych dotyczących efektywności energetycznej. Dlatego też rozwiązanie E-DYCE angażuje użytkowników w operacyjne zarządzanie budynkiem dzięki dostarczaniu im aktywnych informacji zwrotnych z czujników i urządzeń pomiarowych. Metodologia E-DYCE pozwala na częstsze oceny potencjału budynku w zakresie elastyczności energetycznej i prosumenckiego charakteru. Obejmuje to pomoc w przesunięciu godzin szczytowego zapotrzebowania na ogrzewanie, chłodzenie i energię elektryczną, obsługę budynków bez korzystania z zasobów mechanicznych do zapewniania komfortowych warunków cieplnych i atmosferycznych (tryb swobodnego działania) oraz wykorzystanie inteligentnych technologii pasywnych w celu zaspokojenia zapotrzebowania na ciepło i chłodzenie.
Usprawnienie przejścia od modeli statycznych do dynamicznych
Zamiana modeli statycznych na dynamiczne nie jest łatwym zadaniem. „Przedstawiliśmy propozycje dotyczące zmniejszenia złożoności modelu, biorąc pod uwagę różne typy i geometrie obiektów”, wyjaśnia Pomianowski. „Wprowadziliśmy również protokół DEPC zawierający kluczowe wskaźniki wydajności oddzielnie dla lokatorów i profesjonalistów, pogrupowane w kategorie takie jak energetyka rozproszona, charakterystyka energetyczna, komfort cieplny i atmosferyczny oraz praca w trybie swobodnego działania”. „Naszym ostatecznym celem było dostarczenie wykonalnych rozwiązań umożliwiających zniwelowanie luki w efektywności energetycznej, określenie potencjału w zakresie poprawy wydajności operacyjnej i opracowanie zaleceń dotyczących renowacji energetycznej”, podsumowuje Pomianowski.
Słowa kluczowe
E-DYCE, budynek, luka w efektywności energetycznej, zużycie energii, modele dynamiczne, swobodne działanie, ocena operacyjna, świadectwa charakterystyki energetycznej
