Evaluatie van de fouttolerantie van HVAC-regelaars in kantoorgebouwen

In dit doctoraat wordt een methodiek (stappenplan) uitgewerkt en gedemonstreerd voor de evaluatie van de robuustheid van HVAC regelaars in kantoorgebouwen t.o.v. degradatiefouten (anomalieën).

Een modelgebaseerde regelaar is een regelaar die voorkennis over het gebouwstructuur en gebouwgebruik integreert in een modelstructuur, model-orde en parameterwaarden (op basis van as-built data, simulaties of metingen). Onder de robuustheid worden volgende twee aspecten verstaan: enerzijds de impact van degeneratiefouten op globale KPIs (energiegebruik, discomfort, investeringskost, onderhoudskost, en vervangingskost) en anderzijds ook de regelstabiliteit (aan-uit schakelingen en installatie-wisselingen).   Degradatie fouten zijn (sensor) meetfouten of (actuator) stuurfouten in het GBS door degradatie van de installatie.

De evaluatie maakt gebruik van cumulatieve KPI's over een referentiejaar, die met behulp van simulaties aan de hand van een emulatormodel bepaald zijn. Deze KPIs, bepaald in fout-vrije en fout-aanwezige situatie worden vertaald naar economische effecten, en gewogen volgens kans van voorkomen (FMEA-principe) en belang voor de operator (geschatte kosten en baten).

De methodiek wordt gedemonstreerd door middel van emulatie op 3 extreme cases met uiteenlopende thermische inertie (licht-zwaar gebouw) en afgiftesystemen (betonkernactivering vs ventiloconvectoren). De focus van dit werk ligt op het vergelijken van de economisch gewogen KPI-performantie van deze simulaties, aangestuurd met (4) verschillende types van modelgebaseerde regelaars. Voor ieder type regelaar en gebouwcase werd telkens een fout-vrije situatie, alle univariate en vele (latin hypercube) combinaties van 7 degeneratietypes, 3 fouttypes (additief, multiplicatief en witte ruis), telkens op 5 degeneratieniveaus beoordeeld en geanalyseerd.

Hiermee brengt deze studie inzicht in de minimale vereisten en het praktische toepassingsmogelijkheden van enerzijds FDDe systemen, en anderzijds modelgebaseerde regelaars in GBS. Met deze methodiek kan het realistische potentieel van een modelgebaseerde regelaar economisch beoordeeld worden, rekening houdend met degradatiefouten.