Rakennusten seuranta: energian, veden ja kaasun kulutus sekä ympäristöparametrit

Rakennuksen seuranta tarkoittaa sen kulutuksen jatkuvaa mittaamista ja vertaamista vertailuarvoon, jotta voidaan ymmärtää, onko havaittu toiminta normaalia vai ei.

Tässä on keskeinen ero pelkkään laskujen tarkasteluun verrattuna. Lasku kertoo, kuinka paljon viime kuussa maksettiin; seuranta kertoo, mikä järjestelmä kulutti energiaa, milloin se tapahtui ja olivatko kulutuslukemat kyseisen päivän olosuhteisiin nähden perusteltuja.

Lyhyesti:

• Seurattavia virtoja on neljä: sähkö, lämpöenergia ja kaasu, vesi sekä ympäristöparametrit.
• Muutama hyvin valittu tunnusluku on arvokkaampi kuin viisikymmentä kaaviota sisältävä kojelauta.
• Kulutus on aina normalisoitava olosuhteiden mukaan: ilmasto, aukioloajat ja käyttöaste.
• Seuranta tuottaa säästöjä vain, jos joku vastaanottaa hälytykset ja hänellä on valtuudet toimia.

Mitä rakennuksessa seurataan

Neljä seurattavaa virtaa ovat samat, joita käsittelimme älymittareita ja IoT-antureita käsittelevässä sisällössä: sähkö, lämpöenergia ja kaasu, vesi sekä ympäristöolosuhteet.
Käytännön sääntö mittauspisteiden sijoittamiseen on yksinkertainen: aloita kulutuskohteista, joiden osuus laskusta on suurin, sekä alueista, joissa tiedetään olevan ongelmia, älä koko rakennuksen kartoittamisesta. Hyvin seurattu ilmastointijärjestelmä on arvokkaampi kuin kaksikymmentä sattumanvaraisesti sijoitettua mittauspistettä.
Hyödyllinen mittaustarkkuus alkaa 15 minuutin väleistä. Näin voidaan tarkastella kuormitusprofiileja ja erottaa normaali käyttö kulutuksen hukkaamisesta.

Tärkeät tunnusluvut

Normalisointi: astepäivät ja olennaiset muuttujat

Tämä vaihe muuttaa tiedon informaatioksi. Tammikuun lämpöenergiankulutusta ei voi verrata suoraan edellisen vuoden tammikuuhun, koska kulutus riippuu siitä, kuinka kylmä sää oli.
Astepäivät ovat vakiintunut tapa ottaa tämä huomioon. Italian presidentin asetuksessa DPR 412/93 ne määritellään lämmityskauden kaikkien päivien positiivisten erotusten summana, jossa vertailun sisälämpötila on 20 astetta ja toisena arvona on päivän keskimääräinen ulkolämpötila.
Tämän perusteella Italia jaetaan kuuteen ilmastovyöhykkeeseen: A (alle 600 astepäivää) – F (yli 3 000).
Käytännössä lämpöenergiankulutus suhteutetaan jakson astepäiviin, tavallisesti lineaarisen regression avulla, ja kulutusta verrataan vastaavissa ilmasto-olosuhteissa.
Sama periaate koskee muitakin muuttujia: aukioloaikoja, käyttöastetta ja toiminnan määrää. Olennaista on erottaa säännöllisesti muuttuvat merkitykselliset muuttujat, jotka on sisällytettävä malliin, staattisista tekijöistä, kuten pinta-alasta tai kerrosten määrästä. Ne muuttuvat harvoin, mutta muutoksen yhteydessä vertailutaso on päivitettävä.
Tämä selittää myös yleisimmän paradoksin: tunnusluku paranee samalla kun lasku kasvaa. Tunnusluku mittaa energiaa, mutta laskuun vaikuttaa myös hinta. Kyse on eri asioista, joita on tarkasteltava yhdessä.

Kuormitusprofiilin tulkitseminen

Päivittäinen kuormitusprofiili on rakennuksen tuottamista tiedoista informatiivisin. Tarkasteltavana on neljä asiaa tässä järjestyksessä:

• Yöaikainen perustaso. Kuinka paljon energiaa rakennus kuluttaa, kun siellä ei ole ketään? Se on kaikkien energiatehokkuustoimien lähtökohta, koska tätä kulutusta voidaan lähes aina vähentää.
• Käynnistymisvaihe. Mihin aikaan järjestelmät käynnistyvät suhteessa aukioloaikaan? Päivittäin toistuva kahden tunnin ennakkokäynnistys merkitsee vuoden mittaan paljon enemmän kuin aluksi näyttää.
• Päiväajan taso. Kulutuksen kehitys toiminta-aikana, jota verrataan käyttöasteeseen ja ulkolämpötilaan.
• Sammuttaminen. Milloin rakennus palaa perustasolle ja palaako se sinne todella? Iltaisin jatkuva jäännöskulutus on yksi yleisimmistä havainnoista.

Kokemuksemme mukaan ensimmäinen kuukausi aiemmin seuraamattomasta rakennuksesta kerättyä dataa paljastaa lähes aina vähintään yhden tällaisen ongelman. Kyse on harvoin viasta; useimmiten kyseessä on aikataulu, jota kukaan ei ole päivittänyt pitkään aikaan.

Vesi ja kaasu: mikä muuttuu

Vedenkulutuksessa tärkein tunnusluku on yöaikainen kulutus. Suljetussa rakennuksessa tasainen virtaus yön aikana tarkoittaa lähes aina vuotoa. Jatkuva seuranta havaitsee sen päivissä sen sijaan, että odotettaisiin laskua. Hotelleissa on omat erityispiirteensä, joita käsittelemme tarkemmin majoituspalvelujen vedenkulutuksen seurantaa käsittelevässä sisällössä.
Kaasun ja lämpöenergian seurannalla arvioidaan ennen kaikkea hyötysuhdetta: kuinka paljon energiaa tulee lämpökeskukseen, kuinka paljon siitä päätyy eri alueille, kuinka monta tuntia generaattorit käyvät ja millaisissa olosuhteissa. Nämä tiedot tekevät ennakoivasta kunnossapidosta hyödyllistä, sillä hyötysuhteen asteittainen heikkeneminen näkyy jo kauan ennen vikaa.

Rakennusportfolion seuranta

Yksittäisessä rakennuksessa seuranta auttaa löytämään hukkaa. Kahdenkymmenen rakennuksen kokonaisuudessa sillä on myös toinen, usein arvokkaampi tehtävä: tunnistaa rakennukset, jotka poikkeavat muista.
Useiden samankaltaisten kohteiden sisäinen vertailu on yksi nopeimmista analyysimenetelmistä. Jos kaksi myymälää, joilla on sama pinta-ala, aukioloajat ja toimintamalli, kuluttaa eri määrän energiaa, ero kannattaa selvittää. Vastaus löytyy ilman ulkoisia toimialavertailuja.

Jotta tämä toimisi, tarvitaan kolme varotoimea:

• Yhteinen nimikkeistö. Jos jokainen kohde nimeää kulutuskohteet eri tavalla, vertailu ei onnistu. Nimikkeistö on päätettävä alussa, koska jälkikäteistä uudelleennimeämistä ei yleensä tehdä.
• Normalisoidut tunnusluvut. Vertailu toimii vain pinta-alan, aukiolotunnin tai toimintamäärän yksikköä kohti ja saman ilmastovyöhykkeen sisällä.
• Ajantasainen järjestyslista. Rakennusten järjestäminen ominaiskulutuksen mukaan ja listan kärjessä olevien tarkastelu on tehokkain tapa kohdistaa aikaa ja budjettia.

Sama periaate pätee toimialoittain: toimistoilla, kouluilla ja kauppakeskuksilla on erilaiset tyypilliset kulutusprofiilit, joten vertailu on mielekästä kunkin ryhmän sisällä.

Kojelaudasta hälytyksiin

Kojelauta, jota kukaan ei avaa, on pelkkä kustannus. Seuranta tuottaa säästöjä, kun tiedoista muodostuu signaaleja ja ne saavuttavat henkilön, joka voi toimia niiden perusteella.

• Poikkeamiin perustuvat hälytykset kiinteiden raja-arvojen sijaan. Kiinteä raja-arvo hälyttää jatkuvasti talvella ja ei koskaan kesällä. Hyödyllinen hälytys vertaa kulutusta kyseisissä olosuhteissa odotettuun kulutukseen.
• Muutama hyvin säädetty sääntö. Järjestelmä, joka lähettää kaksikymmentä ilmoitusta päivässä, mykistetään viikon kuluessa.
• Jokaiselle hälytykselle oma vastaanottaja. Jos vastuuhenkilö ei ole selvä, ilmoitus jää kojelautaan.
• Tarkistus toimenpiteen jälkeen. Sykli päättyy vasta, kun tarkistetaan, onko kulutus palautunut normaaliksi.

Siksi seuranta toimii parhaiten, kun se on yhdistetty kunnossapitoon: poikkeamasta muodostuu tehtävä, jolla on vastuuhenkilö, määräpäivä ja kirjattu lopputulos.

Yleisimmät havaitsemamme virheet

• Liikaa yksityiskohtia heti alussa. Sadat mittauspisteet ensimmäisenä päivänä tuottavat lukukelvottomia kaavioita eivätkä auta päätöksenteossa.
• Normalisoimattomat tiedot. Vuositason vertailut, joissa ilmastoa ja käyttöastetta ei huomioida, johtavat virheellisiin johtopäätöksiin molempiin suuntiin.
• Tietojen omistaja puuttuu. Jos seuranta ei kuulu kenenkään vastuulle, kukaan ei enää tarkastele sitä kolmen kuukauden kuluttua.
• Aukot historiatiedoissa. Offline-anturit ja tyhjät paristot heikentävät vertailutasoa, jolla säästöt osoitetaan. Aukot huomataan yleensä vasta silloin, kun tietoja tarvitaan.
• Mittaaminen ilman toimenpiteitä. Tämä on kallein virhe: seurantajärjestelmä maksaa itsensä takaisin korjaavien toimien, ei pelkän mittaamisen kautta.

Työkalut: seurantajärjestelmä

Yhdessä rakennuksessa voi aloittaa laskentataulukolla. Kiinteistöportfolion hallintaan tarvitaan alusta, koska tehtävänä ei ole vain lukea tietoja, vaan pitää ne vertailukelpoisina eri kohteiden välillä ja ajan mittaan yhtenäisen nimikkeistön avulla.
UTwinin energianhallintaohjelmisto on rakennettu tätä varten: se kerää energiaa, vettä, kaasua ja ympäristöparametreja koskevat tiedot älymittareista ja IoT-antureista, tallentaa historiatiedot pilveen ja näyttää ne BIM-mallissa tai rakennuksen pohjapiirroksessa.
UTwinin energianhallintaohjelmisto on rakennettu tätä varten: se kerää energiaa, vettä, kaasua ja ympäristöparametreja koskevat tiedot älymittareista ja IoT-antureista, tallentaa historiatiedot pilveen ja näyttää ne BIM-mallissa tai rakennuksen pohjapiirroksessa.
Kunnossapito-ohjelmisto (CMMS) on integroitu järjestelmään natiivisti, joten havaittu poikkeama muuttuu osoitetuksi ja seurattavaksi tehtäväksi. Jos rakennuksessa on jo BMS-järjestelmä, alusta integroituu siihen ja tehostaa sen automaatiota. Jos perinteinen BMS ei ole taloudellisesti kannattava, alusta toimii kevyenä BMS-ratkaisuna, jonka investointikustannukset (CAPEX) ovat jopa 70 % pienemmät.
Markkinoilla olevien ratkaisujen vertailua varten olemme koonneet yleiskatsauksen energianhallintaohjelmistoista. Seurannan ja energianhallintajärjestelmän eroa käsitellään tarkemmin EMS-järjestelmää käsittelevässä artikkelissa.

Usein kysytyt kysymykset

• Mitä eroa on seurannalla ja energiakatselmuksella?

  Energiakatselmus on määräajoin tehtävä analyysi, joka kuvaa kulutuksen ja tunnistaa mahdolliset toimenpiteet. Seuranta on jatkuvaa: sen avulla varmistetaan, että toimenpiteet toimivat, ja havaitaan poikkeamat niiden ilmetessä. Energiakatselmus tehdään muutaman vuoden välein, mutta seuranta jatkuu keskeytyksettä.

• Mitä tunnuslukuja tarvitaan alkuun pääsemiseksi?

  Alkuun pääsemiseen riittää kolme tunnuslukua: energiankulutus neliömetriä kohti, rakennuksen ollessa suljettuna kulutettu osuus ja astepäivillä normalisoitu lämpöenergiankulutus. Ne kuvaavat vastaavasti rakennusten välistä vertailua, toiminnan aikaista hukkaa ja ilmaston vaikutusta.

• Kuinka usein tiedot pitäisi tarkistaa?

  Sähkönkulutuksessa hyödyllinen mittausväli on 15 minuuttia. Sama väli sisältyy myös ympäristösertifiointien edistyneen mittauksen vaatimuksiin. Veden ja kaasun tuntimittaukset riittävät yleensä, kun taas ympäristöparametreja päivitetään useammin, jos niitä tarvitaan säätöön.

• Onko seurannasta hyötyä myös ISO 50001 -sertifioinnissa?

  Kyllä. ISO 50001 edellyttää tiedonkeruusuunnitelmaa ja suorituskykyindikaattorien laskemista. Aktiivinen seurantajärjestelmä täyttää molemmat vaatimukset ja vähentää jokaisen auditoinnin työmäärää.

• Kuinka kauan ensimmäisten tulosten näkeminen kestää?

  Ensimmäiset havainnot syntyvät yleensä muutamassa viikossa, koska ne liittyvät aikatauluihin ja yöaikaisiin kuormiin eivätkä vaadi investointeja. Vuotuisten säästöjen arviointiin luotettavan vertailutason avulla tarvitaan kuitenkin vähintään yhden kokonaisen kauden tiedot.

Mistä kannattaa aloittaa

Aloita yhdestä rakennuksesta ja muutamasta kulutuskohteesta: eniten energiaa kuluttavasta laitteistosta, valaistuksesta ja lämpökeskuksesta. Tarkastele sitten kahden viikon kuormitusprofiilia kiinnittäen erityistä huomiota öihin ja viikonloppuihin.
Jo ensimmäinen vertailu osoittaa, missä säästöpotentiaali on, lähes aina ennen investointeja.