Energibesparing och bättre inneklimat med smart styrning

Under de senaste 10-15 åren har det gjorts mycket stora framsteg inom tekniken att styra funktionerna i byggnaders olika system. Förbättrad datakommunikation, bättre givare och kraftfullare datorer har inneburit något av en revolution.

Därmed ökar möjligheterna till att bygga “intelligenta” byggnader där systemen anpassar sig efter omständigheterna.

Ett intelligent hus bearbetar information på samma sätt som hjärnan. Precis som när huvudet duckar om ögonen registrerar att en fotboll närmar sig, eller vi får impulsen att ta av oss jackan om det är 30 grader varmt, ska husets system reagera direkt på inkommande information. Detta kallas framkoppling, vilket ibland kan kombineras med prediktion, det vill säga att i förväg ställt in systemet för antagna förändringar.

Vitsen med intelligenta hus är tanken. Det behöver inte innebära massor av dyrbar teknik. “Dumma” termostater på värmeelement känner bara av själva temperaturen, men kan regleras på ett smart sätt.

– Om du till exempel en kall dag vill öppna fönstret för att vädra kan det räcka med en sensor som talar om för värmekällan att det är öppet, så att inte värmen dras på ännu mer, säger Mohsen Soleimani-Mohseni.

Hur systemet reagerar går att beskriva matematiskt och bygga modeller av. I sin doktorsavhandling har Mohsen, med hjärnan som inspiration, byggt så kallade artificiella neurala nätverk för reglering av byggnaders system. Genom mätningar har han sedan studerat vilka effekter dagens reglerteknik kan ge på energibesparing och förbättrat inneklimat i framtidens intelligenta hus.

Ett smart sätt är att känna av elbelastningen och koppla det till en samtidig reglering av värme/kyla. Det kan vara lämpligt i miljöer med många maskiner där mycket energi går åt till att värma och kyla – i värsta fall samtidigt. För kontorsmiljöer handlar det om datorer och kopiatorer. Mohsen har bland annat studerat elbelastning kopplat till reglering i miljöer där maskiner ger värme.

– I de allra flesta fall finns stora vinster att göra, både vad gäller energiåtgång och komfort för inneklimatet, säger han.

I arbetet konstateras också att reglerteknik är ett eftersatt område inom fastighetsbranschen. Många är dåligt insatta i hur reglersystemen i byggnader fungerar och har bristfälliga kunskaper om tekniken. Ofta är reglersystemen dåligt trimmade vilket innebär stora energiförluster, och det finns ett stort behov av bättre hjälpmedel för driftspersonalen som kan underlätta vid felsökning, underhåll och trimning.

Experiment och simuleringar har gjorts med modeller från villafastigheter, större lokalfastigheter och laboratorier. Resultaten kan dock tillämpas på de flesta typer av byggnader.

Avhandlingen har utförts som en del av projektet Elanvändning i byggnader, Elan, som stöds av Energimyndigheten, olika elföretag och Svenska elföretagens forsknings- och utvecklingsinstitut, Elforsk. Chalmers driver delprogrammet “Behov och behovsstyrning” som innefattar fler forskare och doktorander. Ett syfte är att koppla teknikens möjligheter till pågående forskning kring beteendevetenskapliga aspekter, det vill säga hur människor upplever inomhusklimat och hur man agerar när det gäller att reglera den. Forskningen görs i ett brett, tvärvetenskapligt och tillämpningsnära perspektiv.

Avhandlingen “Modelling and Intelligent Climate Control of Buildings” försvarades vid en offentlig disputation på Chalmers i Göteborg den 20 maj 2005.

Kontaktinformation
Mer information:
Mohsen Soleimani-Mohseni, Avdelningen för installationsteknik, Institutionen för energi och miljö.
Tel: 031-772 58 00
E-post: mohsen@chl.chalmers.se

Handledare: Bertil Thomas, Avdelningen för reglerteknik, Institutionen för signaler och system.
Tel: 031-772 57 43
E-post: bertil@chl.chalmers.se

Kontakt för projektet “Behov och behovsstyrning” på Chalmers:
Per Fahlén, professor, Avdelningen för installationsteknik, Institutionen för energi och miljö.
Tel: 031-772 11 42
E-post: per.fahlen@chalmers.se