Kostnads- och energieffektiva styrsystem för byggnader
Projektet utnyttjar högupplösta data som samlats in i KTH Live-in Labs forskningstestbäddar genom en avancerad, modulär och flexibel övervakningslösning. Tekniken gör det möjligt att förvärva realtidsdata om miljökvaliteten inomhus samt om berörda energiflöden som värmepumpar, solcellspaneler och ventilation.
KTH Live-in Lab.
Bakgrund
För att utvecklingen ska gå mot intelligenta och smarta byggnader behövs det metoder och demonstrationer. Idag samlas övervakningsdata in utan att potentialen för kreativa lösningar utnyttjas. Det beror bland annat på bristen av effektiv och dedikerad sensornätverksdesign och datastrukturer.
Rekommendationer för ett kostnadseffektivt genomförande av övervaknings- och styrsystem, baserade på byggnadens och energiförsörjningssystemets egenskaper, är nödvändiga, men är ännu inte tillgängliga som praxis.
Gamla och nya byggnader saknar väsentliga riktlinjer och demonstrationer av hur felaktiga miljöer/inställningar påverkar energianvändningen. Följaktligen är möjligheterna att utnyttja energibesparingspotentialen hos IKT-lösningar fortfarande låsta, vilket också påverkar systemunderhållet negativt.
Projektbeskrivning
Projektet syftar till att visa kostnadseffektiva lösningar som kan öka ett systems energieffektivitet. Databaser med högupplösta och högkvalitativa data kan bidra till nya värdefulla insikter och skapa nya möjligheter. Testbäddar erbjuder unika resurser för att utveckla och testa smarta övervaknings- och styrsystem, som har en värdefull inverkan på energieffektiviteten i den byggda miljön.
Detta projekt kommer att utnyttja de högupplösta realtidsdata som samlats in i KTH Live-in Labs testbädd genom en avancerad sensor- och datainfrastruktur för att utvärdera kostnadseffektiviteten hos smarta byggnader. Sensormätningar kommer att användas för att identifiera vanliga felaktiga inställningar i byggnadernas ventilations- och värmesystem, och uppskatta deras inverkan på energianvändningen. Särskild uppmärksamhet kommer att ägnas åt användarupplevelsen, användarnas påverkan på energiförbrukningen och visualiseringstekniker för att främja energieffektiva beteenden.
Syfte och mål
Bedöma kvaliteten på data från avancerade övervakningssystem.
Förbättra befintliga funktioner och förbättra utnyttjandepotentialen i befintliga databaser.
Upptäcka och identifiera de vanligaste felaktiga inställningarna i värme och ventilation som orsakar att systemen underpresterar, och uppskatta den relaterade energiförlusten.
Testa och genomföra avancerade och självjusterande kontrollstrategier.
Visa upp genomförbarheten och kostnadseffektiviteten hos IKT-lösningar för att öka den effektiva energianvändningen i byggnader och förbättra komforten.
Det önskade resultatet av det här projektet är att bidra till en minskning av primärenergianvändningen i byggsektorn och därigenom sänka utsläppen av växthusgaser. Dessutom skulle den svenska byggsektorns konkurrenskraft öka i fråga om utmaningen med hållbara lågenergibyggnader.
Genomförande
Tre bygglokaler kommer att användas för implementering och prototyper: Testbed KTH (KTH Live-In Lab), Undervisningshuset och Uppsala backe. Den första dataanalysomgången kommer att genomföras på Testbed KTH och Undervisningshuset; det kommer bidra till att identifiera förbättringsutrymmet i båda byggnaderna och ge stöd åt utformningen av IKT-infrastrukturen i Botryggs Uppsala backe.
Publikationer
K. Walther, M. Molinari, K. Voss, The role of HVAC controls in building Digital Twins: lessons learned from demonstration buildings with an application to air handling units, Building Simulation 2023, 18th IBPSA International Conference and Exhibition, Shanghai, China, 2023.
K. Bäcklund, M. Molinari, P. Lundqvist B. Palm, Building Occupants, Their Behavior and the Resulting Impact on Energy Use in Campus Buildings: A Literature Review with Focus on Smart Building Systems, Energies 2023, 16(17), 6104; doi.org/10.3390/en16176104
M.Farjadnia, A. Alanwar, M. Umar B. Niazi, M. Molinari, K. H. Johansson, Robust data-driven predictive control of unknown nonlinear systems using reachability analysis, European Journal of Control, In Press, doi.org/10.1016/j.ejcon.2023.100878
M. Molinari, J. A. Vogel, D. Rolando, P. Lundquist, Using living labs to tackle innovation bottlenecks: the KTH Live-In Lab case study, Applied Energy, Volume 338, 2023. doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.120877
M. Farjadnia, A. Fontan, A. Russo, K. H. Johansson, M. Molinari, What influences occupants’ behavior in residential buildings? An experimental study on window operation in the KTH Live-In Lab, 7th IEEE Conference on Control Technology and Applications, CCTA2023, Bridgetown, Barbados, 2023.
A. Fontan, M. Farjadnia, J. Llewellyn, C. Katzeff, M. Molinari, V. Cvetkovic, K. H. Johansson, Social interactions for a sustainable lifestyle: The design of an experimental case study, 22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control, IFAC2023, Yokohama, Japan, 2023.
M. Farjadnia, A. Alanwar, M. U. B. Niazi, M. Molinari, K. H. Johansson, Robust Data-Driven Predictive Control of Unknown Nonlinear Systems using Reachability Analysis. European Control Conference, ECC2023, Bucharest, Romania, 2023.
Rolando D, Mazzotti Pallard W, Molinari M., Long-Term Evaluation of Comfort, Indoor Air Quality and Energy Performance in Buildings: The Case of the KTH Live-In Lab Testbeds. Energies. 2022; 15(14):4955. doi.org/10.3390/en15144955
D. Rolando, W. Mazzotti Pallard, M. Molinari, Long-Term Evaluation of Comfort, Indoor Air Quality and Energy Performance in Buildings: The Case of the KTH Live-In Lab Testbeds. Energies. 2022; 15(14):4955. doi.org/10.3390/en15144955
Rolando D., Molinari M., Development of a comfort platform for user feedback: the experience of the KTH Live-In Lab, ICAE 2020, International Conference on Applied Energy, December 2020, Thailand, Paper 385.
