MEVCUT BİNALARIN ENERJİ MODELLEMESİ
Bina değişimlerinin enerji kullanımındaki etkilerinin öngörülmesi için yazılım kullanımı.
Enerji modeli; bir bina için önerilen değişikliklerinin, bina enerji kullanımı üzerindeki etkilerini tahmin etmek üzere kullanılan bilgisayar tabanlı temsilidir. Enerji modeli kıyaslamalı bir araç olup genellikle aşağıdakilerde kullanılır:
Yeni konstrüksyon
•Farklı tasarım seçeneklerinin etkisinin değerlendirilmesinde (örneğin bir soğuk tavan sistemi ile geleneksel bir tek kanallı değişken debili havalandırma sisteminin karşılaştırılmasında),
•Önerilen tasarımın performansının yerel enerji talimatlarının gereklilikleri ile karşılaştırılmasında,
•Konstrüksyon süresinde tasarım değişikliklerinin etkisinin belirlenmesinde (örneğin daha az dış yalıtım kullanılması).
Mevcut binalar
•Bir binanın ne şekilde enerji tükettiğinin anlaşılmasında,
•HVAC kontrol sistemlerindeki yetersizliklerin belirlenmesinde (örneğin bir klima santralinin çalışmayan besleme hava sıcaklık kontrolünün çalışmadığı durumda ne kadar enerji ve para kaybedildiğinin bulunmasında),
•Tesiste yapılan iyileştirmelerin sebep olduğu tasarrufların belirlenmesi/tahmin edilmesi için,
•Ölçme ve doğrulama (M&V) programının bir parçası olarak.
Modelleme metotları
Bir enerji modelinin yaratılması için üç farklı yaklaşım vardır: düz, ters ve hibrit. Bir proje için en uygun yaklaşımın belirlenmesi için aşağıdaki maddeler göz önüne alınmalıdır:
•Proje tipi (yeni mi inşa ediliyor yoksa mevcut bina mı)
•Elde bulunan verilerin özellikleri (örneğin inşa dokümanları, bina otomasyon sistemi [BAS] eğilim verileri)
•Bina operasyonlarını ilgilendiren soruları cevaplayabilecek yetide birinin bulunup bulunmadığı (örneğin kayıt tutan mühendis, tesis müdürü/mühendisi)
•İhtiyaç duyulan sistem veya ekipmanların doğruluk veya çözünürlük seviyesi
•Modelin amacı (örneğin HVAC ekipman operasyon yetersizliklerini tanılamak, tüm binanın enerji kullanımını tahmin etmek)
•Bina kullanıcısının sonuçları ne kadar sürede istediği
•Model çıktılarının sermaye yatırımı yapma kararında kullanılıp kullanılmayacağı
•Modelin bir ölçme ve doğrulama programının ya da devam eden bir devreye alma işleminin bir parçası olup olamayacağı
Yeni inşa projeleri için, detaylı düz modeller, tasarım takımlarının gereksinimlerini en iyi karşılayan model türleridir. Düz modeller değişik tasarım seçeneklerinin kendi aralarında ya da toplam enerji verimliliğinin yerel enerji verimliliği talimatları ile karşılaştırılabilme esnekliğini sunarlar. Mevcut bina projelerinde, bina sahibinin ihtiyaçları ve bina dokümantasyonu/verilerinin mevcudiyetine bağlı olarak düz ya da ters modelleme kullanılabilir. Hibrit modelleme genellikle tesis geliştirme ölçütleri için enerji tasarruf seviyelerinin öngörülmesinde ve sermaye yoğun projelerde kullanılır. Hibrit yaklaşımın bazı zaman kazandıran avantajları vardır:
•Ters modeller bina otomasyon sistemlerinden veya taşınabilir kaydediciden elde edilmiş eğilim verisinden, sistemin işletim temelinin öngörülmesi için oluşturulabilir.
•Düz modelleme enerji kullanımının tahmin edilmesinde kullanılabilir (örneğin, bir klima santraline besleme havası sıcaklık kontrolü ile beraber sabit besleme havası sıcaklığı ayar noktasının önerilmesinde).
Bina Ömrü Boyunca Modelleme
Enerji modelleri bir binanın ömrü boyunca karşılaştırma gereklilikleri için kullanılabilir (örneğin HVAC kontrol sistemlerinin tasarlandığı ve devreye alındığı sıralamada çalışıp çalışmadığı). Tüm bina simülasyon modeli, şematik tasarım öncesi veya süresince ve tasarım geliştirmede, farklı tasarım seçeneklerinin karşılaştırılması için kullanılabilir. Tasarım bitirildiğinde, inşa dokümanları yerel enerji talimatları ile karşılaştırılarak, tasarımın verimliliği öngörülür. İnşa sırasında, enerji modelleme, enerji kullanımı ve bina performansı üzerindeki değişikliklerin etkisinin öngörülebilmesi için kullanılabilir. İnşa süreci sonunda, binanın tasarımı ile inşası arasındaki farkların yol açtığı operasyonel yetersizliklerin belirlenmesi için kullanılır.
Yeni inşa edilmiş bir binanın hayat döngüsü boyunca, bir tüm bina simülasyon modeli, işletim ve bakım (O&M) prosedürlerinin değerlendirilmesinde ve bu prosedürlerin geliştirilmesi için fırsatların ortaya çıkarılmasında kullanılabilir. Bu model aynı zamanda iç mahallerde yapılacak değişikliklerin (örneğin bina sahibinin konferans odası olan bir mahali bir veri merkezine dönüştürmesi) enerji tüketimi üzerindeki etkilerini öngörmede ve sürekli devreye alma programının parçası olarak binanın tasarlandığı ve devreye alındığı şekilde çalıştığını doğrulamada kullanılabilir. Eğer bir ölçme ve doğrulama programı uygulanıyor ise, enerji modeli enerji tasarruflarının ölçülmesinde kullanılabilir. Daha eski ya da tasarım ve inşa aşamasında tüm bina simülasyon modeli yaratılmamış binalar için, bir enerji modeli birçok çeşitli neden için kullanılabilir. Modelleme yaklaşımına bağlı olarak enerji modeli, enerji tasarruflarının öngörülmesinde, işletme ve bakım yetersizliklerinin teşhis edilmesinde ve önceden kurulmuş enerji tabanını referans alarak enerji tasarruflarının ölçülmesinde kullanılabilir.
Ölçme ve Doğrulama, Mevcut Bina Kabulü ve Enerji Modelleri
Projenin ve sistem yetersizliklerinin teşhisi ve iyileştirilmesinde ve de enerji tasarruflarının ölçülmesinde bir enerji modelinin kullanılması için mekanizmalar; Ölçme-Doğrulama ve mevcut bina kabulüdür.
Ölçme ve Doğrulama: Ölçme ve doğrulamada enerji modeli, enerji tasarruflarını, enerji kullanım tabanı referans alınarak belirlemek için kullanılır. Uluslararası Performans Ölçme ve Doğrulama Protokolü (IPMVP) , ölçme ve doğrulamanın gerçekleştirilmesi için iki seçenek sunmaktadır:
•Seçenek C / Tüm Bina: En az 24 aylık tüketim faturalarının ters modelleme kullanımı ile bir enerji kullanım tabanı oluşturulur. Bu taban, yıllık enerji tasarrufu miktarının bulanabilmesi için, yapılan iyileştirmelerden önceki tüketim faturaları ile karşılaştırılır. İyileştirme öncesi faturalar geçen 12 aydan daha az ise çok daha fazla dikkat edilmelidir. Riskin en aza indirilmesi için, enerji tasarruflarının belirli bir enerji tasarruf değerine yaklaşıp yaklaşmadığının görülmesi için detaylı analiz gerçekleştirilir. Şekil 1, uygulama öncesi gözlem süresinin enerji tasarruf sonuçlarına etkisini göstermektedir.
•Seçenek D / Kalibreli Simülasyon: Tüm bina simülasyon modelleme yazılımı, bina sistemlerini ve etkileşimli etkilerini saatlik olarak simüle eder. Elde edilen model, belirlenmiş bir tolerans içerisinde en az 24 aylık tüketim faturalarına göre kalibre edilir. Bu taban olarak adlandırılır ve binada uygulanan ölçütlere bağlı olan uygulama sonrası (en az 12 ay) kalibre edilmiş verilerin kopyasıdır. Daha sonra, uygulama sonrası model, enerji tasarruflarının belirlenebilmesi için taban model ile karşılaştırılır.
İki seçenek de enerji tasarruflarının ölçülmesinde kullanılabilir ancak sadece Seçenek D ölçütlerin nasıl çalıştıkları ile nasıl çalışmaları için devreye alındıkları arasındaki farkları tanımlar.
Mevcut Bina Kabulü: Mevcut bina kabulü, bina sistemlerinin kontrol edilebilirliğinin iyileştirmesi sürecidir. Mevcut bina kabulü genellikle, odak noktası ölçütlerin devamlılık gösterdiğini garanti altına almak (örneğin performansta düşme görülmemesi) ve ek ölçütlerin tanımlamak ve uygulamak olan sürekli kabul sürecinin başlamasına sebep olur.
IPMVP Seçenek D’nin kullanımı ile hazırlanmış bir tüm bina simülasyon modeli, uygulama öncesi gözlemleme veya sürekli kabul döngüsü süresince ölçütlerin sürekliliğinin test edilmesi için faydalı bir araçtır. Bina otomasyon sistemi eğilim verileri, tüm bina simülasyon sistemi saatlik çıktıları ile karşılaştırılır. Ölçütlerden birinin düşüş gösterdiği veya beklenmedik değerlerde olduğu görüldüğünde, kabul sağlayıcı incelemeyi yapar ve tüm bina simülasyon modeli bu etkinin enerji tasarrufu üzerindeki etkisinin öngörülmesinde kullanılabilir. Problemler tanımlandığında, bu bilgiler bina sahibine iletilebilir.
Son Sözler
Çoğu kez yüksek detaylı tüm bina simülasyon modelleme, mevcut bina devreye alma proje bütçesinin sınırlarını aşar. Bu tip durumlarda, müşterinin beklentilerini yönetmek proje yöneticisinin sorumluluğundadır. Enerji analistinin zaman ve çabasının bütçe içerisinde kalarak projenin gereksinimlerini karşılamasının yönetilmesi de ayrıca proje yöneticisinin sorumluluğundadır. Aşağıda modelleme için harcanan eforun sınırlandırılabilmesi için bazı ipuçları sıralanmıştır:
•Özellikle kalibre edilmiş tüm bina simülasyonu gerektiğinde ilave bir süreye olanak sağlayın. Bu müşterinin beklentilerinin yönetilmesine yardımcı olacaktır.
•Gereksinimleri öncelik sırasına koyun. Ne kadar detaya ihtiyaç var? Hangi ölçümler analiz edilecek? Model, sadece enerji tasarruflarının öngörülmesinde mi kullanılacak yoksa bir ölçme ve doğrulama çalışmasının bir parçası olarak mı kullanılacak?
•Kalibre yapılırken, modelin girdi verilerini “bilinen” ve “bilinmeyen” olarak kategorize edin. Önce bilinen öğelere odaklanın.
•İncelenmeyecek sistem ya da ekipmanları “bilinmeyen” kategorisine alarak sadeleştirme yapın.
Bu kurallara uyarak, yeterli esneklikte ve güvenilirlikte sonuçlar sunan ve gereksinimlere cevap verirken proje bütçesini aşmayan bir enerji modeli oluşturulabilir.
Kaynaklar:
1) Effinger, M., Anthony, J., & Webster, L. (2009, November). Case studies in using whole building interval data to determine annualized electrical savings. Paper presented at Ninth International Conference for Enhanced Building Operations, Austin, Texas. http://repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90855/ESL-IC-09-11-23.pdf?sequence=4
