För att klara svenska miljö- och energimål behöver energianvändningen i byggnader minska. Flerbostadshus står för en stor andel av byggnaders totala energianvändning och den största effektiviseringspotentialen är värmerelaterad. Åtgärder för att minska värmebehovet är dock ofta kostsamma och omfattande. Det handlar till exempel om tilläggsisolering och byte av fönster. Ett viktigt komplement, som inte alls kräver så stora resurser, är värmereglering. Det innebär att man genom smart styrning håller en jämn inomhustemperatur.
Läs vad forskaren Daniel Olsson vid Chalmers industriteknik har att säga om projektet!
I detta projekt har forskare vid Chalmers Industriteknik, CIT Renergy och Chalmers byggt upp en digital tvilling av ett verkligt flerbostadshus i Göteborg. Den digitala tvillingen är en kopia av den verkliga byggnaden och användes i projektet för värmereglering. Varje halvtimme analyserades värmebehovet automatiskt i den digitala tvillingen och därefter skickades information till den verkliga byggnaden om lämplig framledningstemperatur för dess radiatorsystem.
Projektet har i huvudsak handlat om hur värmereglering påverkar energianvändningen, men även inverkan på rumstemperatur har analyserats. För att kunna genomföra detta har det krävts ett omfattande arbete med att först ta fram och kalibrera den digitala tvillingen, och därefter åstadkomma en kontinuerlig kommunikation mellan mätsensor, byggnadens reglercentral och simuleringsprogrammet IDA ICE.
Projekt: Utvärdering av nyttan med behovsanpassad värmereglering
Koordinator: Stiftelsen Chalmers Industriteknik
Projektstart: Mars 2022
Projektslut: December 2023
Projektbudget: 1 137 000
Projektledare: Daniel Olsson
Energimyndighetens projektnummer: P2021-00217
För att optimera värmeregleringen utrustades den digitala tvillingen kontinuerligt med olika mätdata i realtid från sensorer inne i den verkliga byggnaden och genom vädersensorer på dess tak. De kontinuerliga mätdata som aktivt användes för värmeregleringen var utetemperatur, vind (riktning och hastighet), solstrålning (diffus och direkt) samt hushållsel. För kontroll och efteranalys försågs huset även med ett stort antal sensorer för att mäta rumsluft i alla lägenheter, trappuppgångar etcetera.
I projektet ingick även ett likartat, men större, flerbostadshus i samma bostadsområde. Där testade man återkopplad värmereglering, vilket innebär att framledningstemperaturen kontinuerligt och automatiskt justeras med avseende på uppmätt temperatur inomhus. Då tar man även hänsyn till indirekt värmealstring från människor, solinstrålning och apparater med mera.
Resultatet visar att energianvändningen i det mindre flerbostadshuset sänktes med 11 kWh/kvadratmeter genom värmereglering med den digitala tvillingen. Det kan betraktas som den praktiskt nåbara potentialen under givna förutsättningar. Om byggnaden legat längre norrut eller varit mer övertempererad hade besparingen blivit större.
Flerbostadshuset med återkopplad värmereglering sänkte sin energianvändning med 6 kWh/kvadratmeter. Värmeregleringen med en ”perfekt” digital tvilling kunde alltså spara närstan dubbelt så mycket under de givna förutsättningarna. Men för det krävdes ett så omfattande förarbete och så stor mängd mätdata, att det i praktiken inte är ekonomiskt realistiskt med dagens teknik.
Läs mer om projektet i slutrapporten:
- Förbättrad värmereglering i flerbostadshus kan spara relativt mycket energi och kan ses som ett komplement till större energibesparingsåtgärder såsom tilläggsisolering och nya fönster. För bästa resultat bör det föregås av att radiatorsystemen injusteras.
- För att maximera energibesparing orsakad av förfinad värmereglering behövs en tämligen exakt digital tvilling med tillgång till flera olika typer av mätdata i realtid.
- Värmereglering med digital tvilling ledde till en årlig energibesparing på 11 kWh/kvadratmeter (20 % av totala radiatorenergin) under givna förutsättningar. Det kan jämföras med ett likvärdigt grannhus med återkopplad värmereglering, där motsvarande energibesparing blev cirka 6 kWh/kvadratmeter.
- Återkopplad värmereglering gav en jämnare temperatur inomhus än med den digitala tvillingen eftersom den senare inte reglerade på andra parametrar än inomhustemperatur, annat än som bivillkor.
- Störst relativ energibesparing fick man under perioder med tillgång till relativt mycket sol, framför allt i början och i slutet på eldningssäsongen det vill säga oktober, mars och april. I december och januari var besparingarna procentuellt små.
Text: Ann-Sofie Borglund