Muligheter med kontinuerlig energi-kostnadsminimering basert på prisprediksjon og lastpåvirkning

I denne oppgaven studeres energibruk i en kontorbygning i Trondheim i 2019, som har oppvarming via ventilasjon. Målet med oppgaven er å analysere effektreduksjon av ventilasjonsvarmen, og se hvordan dette påvirker ventilasjonsvarmen, vifteeffekt, inneklima og kostnader for termisk og elektrisk energi. Det fokuseres på om bygningen har potensial for reduksjon av effekttopper for ventilasjonsvarmen ved å analysere Energi-Temperatur-kurver. Ved styring av ventilasjon vil spesifikk vifteeffekt (SFP) påvirkes, og av den grunn er det gjort en analyse av SFP også. Bakgrunnen for oppgaven er at høye effekttopper kan gi utfordringer for fjernvarme- og strømnettet, som for eksempel overbelastning. Ved å redusere eller flytte energibruk for ventilasjonsvarme til perioder med mindre belastning i nettet, kan det oppnås kostnadsbesparelser for termisk og elektrisk effekt gjennom et redusert effektledd i fjernvarme- og elektrisitetstariffen. I tillegg vil lavere SFP gi et mer energieffektivt ventilasjonsanlegg. Oppgaven startet med å utvikle en modell av kontorbygningen i simuleringsprogrammet IDA ICE, hvor datainnsamling av bygningskroppen, uteklima, energiforsyning, energidistribusjon, settpunkter for romkontroll, drift og tidsplaner var nødvendig. Dette inkluderer målinger for utetemperatur, tilluftstemperatur, interne laster, varmepumpe, fjernvarme og varmt tappevann, samt innetemperatur, luftmengde og SFP. Deretter ble det utviklet ulike scenarioer for å redusere effekttopper med fokus på styring av ventilasjon. Det ble både utviklet scenarioer for en bestemt kald dag, og scenarioer for hele året. Det første daglige scenarioet endrer minimum settpunkt for innetemperatur, det andre daglige scenarioet endrer minimum og maksimum settpunkt for luftmengde, og det tredje daglige scenarioet endrer minimum og maksimum settpunkt for innetemperatur. Resultatene for den kalde dagen viste en effektreduksjon for ventilasjonsvarmen på 31%, 16% og 23% for henholdsvis det første, det andre og det tredje daglige scenarioet. Kostnadsbesparelse for termisk og elektrisk effekt var 21%, 8% og 13% for de samme scenarioene. Det første årlige scenarioet forflytter profiler av tilluftstemperaturen, det andre årlige scenarioet reduserer større økninger i tilluftstemperaturen, det tredje årlige scenarioet endrer settpunkt for innetemperatur og det fjerde årlige scenarioet endrer settpunkt for maksimum luftmengde. Resultatene for hele året viste en effektreduksjon for ventilasjonsvarmen på 12%, 20%, 16% og 33% for henholdsvis det første, det andre, det tredje og det fjerde årlige scenarioet. Videre viste resultatene en kostnadsbesparelse for termisk og elektrisk effekt på 10%, 4%, 10% og 16% for de samme scenarioene. I tillegg er det et femte årlig scenario som regulerer tilluftstemperatur etter et settpunkt for returtemperaturen i aggregatene. Det femte årlige scenarioet er delt inn i tre delscenarioer, hvor det første delscenarioet kun inkluderer endringen i reguleringen av tilluftstemperatur, det andre delscenarioet inkluderer også endring i settpunkt for innetemperatur, og det tredje delscenarioet inkluderer også endring i regulering av luftmengdene. Resultatene viste ingen effektreduksjon for ventilasjonsvarmen, men en betydelig effektreduksjon for energiposten pumper og vifter på 57%, 82% og 95% for henholdsvis det første, det andre og det tredje delscenarioet. SFP var også redusert i alle scenarioene. Årsaken til de betydelige effektreduksjonene skyldes at resultatene sammenliknes med referansemodellen, samt at scenarioene trenger forbedringer for valg av settpunkt for innetemperatur, returtemperatur, tilluftstemperatur og ikke minst type regulering av luftmengdene. Videre viste resultatene en kostnadsbesparelse for elektrisk effekt på 30%, 35% og 37% for de samme scenarioene. Oppgaven er til nytte for driftsansvarlige, operatører og sluttbrukere av kontorbygninger som ønsker bedre styring av ventilasjon, hvor referansebygningen blir brukt som eksempel