Energiforbruk og tekniske installasjoner i bygninger: Feil, mangler og konsekvenser

Abstract

Denne oppgavens mål var å finne typiske feil i tekniske anlegg og energikonsekvensene av dem. Likestilt med klassifiseringen ‘feil’, ble det også sett på energirelaterte ‘mangler’ i eksisterende bygg. De avdekte feilene og manglene ble gjort gjennom intervjuer av kvalitative intervjuobjekter, og litteratur søking. Basert på innsamlet informasjon i oppgavens innledende del ble et eksempelbygg laget og simulert i SIMIEN med to ulike senarioer. Et referansesenario av god energieffektiv kvalitet, og et feilbasert senario med innlagte feil og mangler. I tillegg ble enkelte tekniske feil og deres energipåvirkning analysert gjennom et EOS-system. Avslutningsvis presenteres energieffektiviseringstiltak og et kostnadsoverslag relatert til de mest alvorligste, og betydningsfulle feilene/manglene avdekket tidligere i oppgaven.

Intervjuene og litteratursøkingen fastslo at det eksisterer flere ulike feil og mangler i bygg, og at energisparingspotensialene er betydelige. Omfanget av feilene/manglene forklares å være mest forekommende i eksisterende bygg av eldre standard, men at man også vil se feil i nye bygg. Feil og mangler fra intervjuobjektene er listet opp i tabell 4 til 26 med beskrivende energikonsekvens, etterfulgt av nevnt forekommende frekvens, og betydning for energiforbruket. Frekvensene skilles mellom aldri/sjelden/ofte, og energibetydningen mellom liten/middels/stor. Totalt er det listet opp og beskrevet 88 forskjellige tilfeller av feil/mangler, med fokus kun på tekniske installasjoner. Feilene og manglene er fordelt mellom kategoriene ventilasjon, varme, sanitær og elektriske instillasjoner. De skilles deretter mellom byggefasene prosjektering, bygging, drift, ombygging/rehabilitering og bruk. Det inkluderes også noe om generell komponent- og installasjonsfeil. For å gi en mer helhet til avdekte feil/mangler fra flere perspektiver i et byggeprosjekt var intervjuobjektene byggherrer, rådgivere, entreprenører og driftere.

Litteraturen viste til mer tallbaserte resultater for typiske feil og mangler, men fokuserte mer på sparepotensialene til ulike energieffektiviseringstiltak. NVE klassifiserer 66% av den norske bygningsmassen å være av eldre standard (bygd før TEK87) med betydningsfulle energiforbedringspotensial. De mest betydningsfulle potensialene ble avdekket å være behovsstyring av systemene, driftsoptimalisering gjennom SD og EOS, vannbesparende armaturer, varmepumper og LED-belysning.

Simuleringen av et eksempelbygg ga mer konkrete tall for de innlagte feilene/manglene. I tillegg ble det inkludert de ekstra energikostnadene feilene/manglene medførte. Eksempelbygget var et kontorbygg der byggets design-parametere kan ses i tabell 31, mer detaljert bygningsspesifikasjoner i vedlegg A, og simuleringsresultatene i tabell 32-34. Totalt ble det simulert for og vist til 13 ulike feil/mangler fra eksempelbygget. Simulasjonen gir kun et teoretisk svar basert på forutsetninger, og vil ikke være helt riktig, men en god pekepinn på energibehovet. Innlagte feil og mangler om byggets drift ga de mest alvorligste utslagene på energiforbruket. Her menes forlengede driftstider og mengde økninger (tilluft/avtrekk/temperatur) utenfor driftstidene. Andre feil som redusert temperaturvirkningsgrad på varmegjenvinneren, CAV ventilasjon og eldre tradisjonell belysning ga også betydningsfull effekt på energiforbruket.

EOS-systemet ga en detaljert visualisering av ulike virkelige byggs energiforbruk, ET-kurve og kommentarer fra driftspersonell. Registrerte tekniske feil i forhold til budsjettert ET-kurve ble rapportert om, og via en avvikstabell var det mulig å analysere energipåvirkningen av feilen både i kWh og %. Gjennom EOS-systemet ble det analysert for 3 ulike bygninger: en barnehage, barneskole og sykehjem. Totalt analyseres det og vises til 6 ulike registrerte tekniske feil.

Fra oppgavens innledende del, simulering og analyse ble de mest alvorligste og betydningsfulle feil/mangler vurdert i forhold til energiforbruket. De vurderte feilene/manglene presenteres med tilhørende energieffektiviseringstiltak i tabell 35, og gitt et kostnadsoverslag for i kapittel 9.

The aim of this thesis was to find typical faults in technical installations and their energy consequences. Equal to the classification of ‘faults’, energy-related ‘deficiencies’ in existing buildings were also looked at. The faults and deficiencies identified were made through interviews with qualitative interviewees and a literature search. Based on the information collected in the initial part of the thesis, a sample building was created and simulated in SIMIEN of two different scenarios. A reference scenario of good energy-efficient quality, and a fault-based scenario with introduced faults and deficiencies. In addition, some technical faults and their energy impact were analyzed through an EOS system. Finally, energy efficiency measures and a cost estimate related to the most serious and significant faults/deficiencies identified earlier in the thesis are presented.

The interviews and the literature search determined that several different faults and deficiencies still exist in buildings today, and that the energy saving potential is significant. The extent of the errors/defects is explained to be most common in existing buildings of an older standard, but that errors will also be seen in new buildings. Errors and defects from the interviewees are listed in Tables 4 to 26 with a descriptive energy consequence, followed by the frequency of occurrence mentioned, and significance for energy consumption. The frequencies are distinguished between never/rarely/often, and the energy significance between small/medium/large. In total, 88 cases of errors/defects are listed and described, and focus only on technical installations. The errors and defects are distributed between the categories of ventilation, heating, sanitary and electrical installations. They are then distinguished between the construction phases of design, construction, operation, conversion/rehabilitation and usage. A section on general component and installation errors is also included. In order to provide a more holistic view of the errors/defects from multiple perspectives in a building project the interviewees were general contractors, consultants, contractors and operators.

The literature referred to more numerical results for typical errors and deficiencies, but overall focused more on the savings potential of various energy efficiency measures. NVE classifies 66% of the Norwegian building stock as being of older standards (built before TEK87) with significant energy improvement potential. The most significant potentials were revealed to be demand management of the systems, operational optimization through SD and EOS, water-saving fixtures, heat pumps and LED lighting.

The simulation of a sample building provided more concrete figures for the errors/deficiencies entered. In addition, the additional energy costs caused by the errors/deficiencies were included. The sample building was an office building where the building's design parameters can be seen in Table 31, more detailed building specifications in Appendix A, and the simulation results in Tables 32-34. In total, 13 different errors/deficiencies from the sample building were simulated and shown. The simulation only provides a theoretical answer based on assumptions, and will not be completely correct, but a good indication of the energy requirement. Errors and deficiencies introduced into the building's operation had the most serious effects on energy consumption. This means extended operating times and the amount of increases (supply air/exhaust air/temperature) outside of operating hours. Other errors such as reduced temperature efficiency of the heat exchanger, CAV ventilation and older traditional lighting also had a significant effect on energy consumption.

The EOS system provided a detailed visualization of various real buildings' energy consumption, ET curves and comments from operating personnel. Registered technical errors in relation to the budgeted ET curve were reported, and via a deviation table it was possible to analyze the energy impact of the error both in kWh and %. Through the EOS system, analysis was carried out for 3 different buildings: a kindergarten, primary school and nursing home. In total, 6 different registered technical errors are analyzed and shown.

From the initial part of the thesis, simulation and analysis, the most serious and significant errors and deficiencies were assessed in relation to energy consumption. The assessed errors/deficiencies are presented with associated energy efficiency measures in Table 35, and a cost estimate is given in Chapter 9.