Performance evaluation and control scenarios for targeted heat injection and extraction in an existing geothermal borehole field in Norway

This work presents the calibration, validation, and analysis of a borehole thermal energy storage (BTES) in building performance simulation using operational data from an existing borehole field in Kalnes, Norway. The data used in this study comprises the results of a thermal response test as well as operational data from the borehole field, which is used to cover the heating and cooling load of a hospital complex. The first part of this study focuses on the calibration and validation of the borehole field model using the IDA ICE software. Then, the validated model is used to explore the impact of different operational strategies in which the charging/discharging of the three sections of the borehole field are prioritized in different orders and compared to the most recent operational strategy. This analysis is carried out on a single year and a 20-year perspective to evaluate long-term temperature trends. This investigation aims to evaluate the current and future impacts of the existing operational strategy and whether it could be improved given that the real-life system struggles with below zero brine temperature at the end of the heating season. The simulation results show that the outgoing brine temperature in each borehole section is strongly dependent on the mass flow rate used in the BTES but that the temperature in an individual section had little impact on the neighboring one. When a section was prioritized by the control logic for heat extraction or injection (both in terms of order and mass flow), there was a notable increase or decrease in the outgoing brine temperature, indicating that it was possible to have targeted heat injection/extraction. In the 20-year operational horizon, the simulation results predicted a gradual warming trend of the outgoing brine temperature of approximately 1 °C due to the additional heat injected in all three sections and regardless of the scenario. The study shows that the most recently implemented operational strategy, in which all sections are charged and discharged simultaneously, is the most viable operation scenario for the borehole thermal energy storage at Kalnes, thus confirming previous findings in literature. Since none of the sections had a superior storage or heat regeneration capacity, prioritizing sections would only lead to more significant temperature swings in the ground. On the other hand, the current operation strategy leads to an overall higher temperature in the ground and reduces the risk of low outgoing brine temperaturespublishedVersio

Utforskning av samarbeidspraksis for informasjons-styringssystemer fra prosjektoverlevering til Facilities Management

Hovedmålet med forskingsprosjektet «Utforskning av samarbeidspraksis for in¬formasjonsstyringssystemer fra prosjektoverlevering til Facility Management (FM/FDV)» har vært å utforske hvilke prosesser som både muliggjør og begrenser inte¬grasjonen av digitale data fra prosjektering og bygging til bruk i Facility Management og ved bruk av bygninger. Vi har belyst hvordan digital overlevering av data med fokus på FM/FDV og prosjektledelse blir gjennomført i praksis ved studier av tre rehabiliteringsprosjekter. Prosjekt Norge (prosjektnorge.no) har støttet prosjektarbeidet som har vært ledet av Institutt for arkitektur og planlegging ved NTNU i samarbeid med Multiconsult, Statsbygg, Ahus og SINTEF Community. Dataoverlevering fra et byggeprosjekt til drift er fortsatt utfordrende, noe som begrenser utviklingen av eiendomsforvaltning/FM og bruk av teknologier slik som Building Information Models (BIM). I dette forprosjektet har vi undersøkt dagens utfordringer og muligheter ved å se på dataoverføring fra bygging til drift og FDV i et helhetlig livsløpsperspektiv for bygg, anlegg og eiendom (BAE) i Norge. Rappor¬ten inkluderer også et internasjonalt prosjektledelsesperspektiv basert på studier i Storbritannia og Danmark. Prosjektet gir òg en oversikt over aktuelle standarder og veiledninger for livslang datahåndtering i byggeprosjekter. I prosjektarbeidet har vi undersøkt bruken av standardiserte klassifiseringssystemer, utviklet BIM-veiledning og gitt innspill til rammeverket «Neste steg», utviklet av Bygg21. I tillegg til en gjennomgang av litteratur og teori, har vi vektlagt å samle inn praktiske erfaringer ved å se på tre rehabiliteringsprosjekter og gjennomføre en workshop. Vi har intervjuet åtte aktører i FDV, prosjektledelse og byggeledelse, hvor alle aktørene hadde roller og praktiske erfaringer med rehabiliteringsprosjek¬tene. Disse delte sine erfaringer knyttet til datalevering fra de som jobber med det. I workshopen, hvor 12 personer fra ulike BAE-fag deltok, diskuterte vi hvordan bran¬sjen kan forbedre datalevering mellom prosjekt og drift. Vi har identifisert spesifikke utfordringene i praksis ved integrasjon av data fra overlevering av prosjekt til eien¬domsforvaltning i et livsløpsperspektiv. Det som kjennetegner gode prosesser i grensesnittet prosjekt og FM/FDV er ko¬ordinering av informasjonskontroll og veiledning for overlevering av data til FDV-systemer. Dette gjenspeiles i bransjens perspektiv på hvordan en lykkes med prosjek¬ter. Samtidig er det tydelig at gjennomføringen av prosessene ofte er utfordrende, spesielt i små rehabiliteringsprosjekter. Disse prosjektene er avhengig av kompetente prosjektledere ettersom det er mindre ressurser i små prosjekter sammenlignet med store prosjekter. I likhet med store prosjekter har små prosjekter også behov for god kommunikasjon mellom deltakerne i prosjektet for å skape en felles forståelse om hvordan en kan gjennomføre dataleveringsprosesser. FM/FDV har ofte utfordringer med å finne informasjonen de trenger i dataene de mottar fra prosjektfasen, og det resulterer i mye bortkastet tid med datahåndtering FDV-fasen. Dette kan også skyl¬des at terminologien som brukes for objekter i bygningsmodelleringssystemer er an¬nerledes enn terminologien som brukes i FM/FDV. Kunnskapsoverføring fra prosjekt til drift og omvendt er i liten grad systematisert i bransjen. For å utvikle kunnskapso¬verføring er det nødvendig å ha et rammeverk som kan gi bedre samspill mellom de forskjellige faser i livsløpløpet for bygninger. I dag er det ofte slik at kunnskapsoverføring gjennomføres ad hoc fra FDV-perspek¬tivet når de blir invitert til å delta i prosjektet. Og svært ofte kommer invitasjonen til å delta sent, slik at det tidsmessig er vanskelig å delta i de tidlige fasene. FM/FDV-an¬svarlige har ikke en formell rolle for medvirkning i planleggings- og byggefasene, så de blir bare engasjert i prosjektet om de har tid og ressurs. Men uten et skikkelig rammeverk for å engasjere FDV i de tidlige fasene er slikt engasjement ikke alltid mulig. FDV kan bidra til overføring av informasjon fra prosjekter på følgende måter: Definere hvilke typer informasjon FDV trenger fra byggeprosjekter Gi kunnskap om innvirkningen av endringer i data/systemer som er gjort under et rehabiliteringsprosjekter og hvilke innvirkning dette har på eksisterende FDV-systemer Gi kunnskap om FDV-erfaring i eksisterende bygninger som kan brukes til å utvikle rehabiliteringsprosjekter Gjennom forskningsprosjektet har vi sett at det er behov for å utvikle systemer for og dokumentasjon av prosesser for koordinering og kontroll av informasjonsflyten. Det er også nødvendig med et rammeverk for bedre samspill mellom FDV og de som jobber med gjennomføringen av byggeprosjekter. Det er et behov for koordi¬neringsprosesser og samspill for å få et godt samarbeid mellom forskjellige fagper¬soner og for å sikre kontinuerlig bruk av informasjon på tvers av faser i bygningens livssyklus.publishedVersio

Deling av data kan gi mer lønnsom og bærekraftig drift av eiendommer

Ved å drifte byggene våre smartere, kan vi både oppnå bedre energiutnyttelse og arealbehovet per bruker kan minskes

Deling av data kan gi mer lønnsom og bærekraftig drift av eiendommer

Ved å drifte byggene våre smartere, kan vi både oppnå bedre energiutnyttelse og arealbehovet per bruker kan minskes.publishedVersio

Big data and data sharing in the AEC: Stakeholder priorities, opportunities, and perceived barriers

Construction City is a business cluster that works to consolidate the competitiveness of the construction, civil engineering and real estate development sector in Norway. We have almost 100 members, varying from promising start-up companies to major entrepreneurs. Together we share knowledge and find new solutions on behalf of an entire industry. The construction, civil engineering and real estate development sector in Norway is currently a world leader in terms of its use of digital tools but is failing to apply cross-sectoral systems that have real and effective impacts on efficiency and competitiveness. According to Statistics Norway, there were 4.2 million buildings in Norway in 2020. Most of this building stock consists of structures built before the digital age, and many of the newer buildings have been constructed with their data sources locked inside inaccessible, specialist and proprietary digital tools. Construction City wants to address this issue. Single-company data strategies address the value of data and the need to share, but often lack enabling mechanisms for access to essential data expertise and data management processes. For users, this means poorer service, and systems that are less tailored to individual needs. For wider society, it means that we fail to make the optimal use of our building stock. We believe that more learning and smarter operation of buildings may result in a need for less space per user and better energy optimization, leading in turn to an enhanced perception of building quality. The sharing and reuse of data will also provide opportunities to promote innovation in the construction and real estate development sector. Standards must be adapted to the needs of our industry, but at the lowest possible levels of complexity. Voluntary and more open industry standards can be the basis for cost-effective and scalable solutions. Norwegian companies have the opportunity to take the lead in developing such standards in areas where they hold a strong position. Construction City wants to promote the formation of a major ‘community’ that will facilitate a system of expertise and solution sharing, rooted in experience from both Norway and overseas.publishedVersio

Assessing Responsive Building Envelope Designs Through Robustness-Based Multi-Criteria Decision Making in Zero-Emission Buildings

Responsive building envelopes (RBEs) are central to developing sustainability strategies for zero emission/energy buildings (ZEBs). RBEs are a large group of complex technologies and systems, which is why multi-criteria decision making (MCDM) methods are helpful to navigate sustainability assessments considering various performance indicators. This article first provides a literature review of assessment criteria and key performance indicators for RBEs and an analysis of existing robustness-based MCDM methods. Then, a methodological approach to assess RBE designs in ZEB projects is proposed as an extension of a novel robustness-based MCDM method that normalizes the objective functions according to defined targets and combines them into one comprehensive indicator (MT-KPI), thereby eliminating the need to weight objectives. The proposed methodological approach is finally tested on a case study of a Norwegian ZEB, where five competitive RBE designs (including building integrated photovoltaics, phase change material, and electrochromic windows) and eight occupancy and climate scenarios are investigated considering three main performance areas: energy use, thermal comfort, and load matching. The results in the case study show that with the proposed MCDM approach the different designs have MT-KPI values between 1.4 and 12.8, where a lower value is better. In this specific case, the most robust building RBE alternative was identified as the one with electrochromic windows and a control based on incident solar radiation and indoor air temperature

Assessing Responsive Building Envelope Designs Through Robustness-Based Multi-Criteria Decision Making in Zero-Emission Buildings

Responsive building envelopes (RBEs) are central to developing sustainability strategies for zero emission/energy buildings (ZEBs). RBEs are a large group of complex technologies and systems, which is why multi-criteria decision making (MCDM) methods are helpful to navigate sustainability assessments considering various performance indicators. This article first provides a literature review of assessment criteria and key performance indicators for RBEs and an analysis of existing robustness-based MCDM methods. Then, a methodological approach to assess RBE designs in ZEB projects is proposed as an extension of a novel robustness-based MCDM method that normalizes the objective functions according to defined targets and combines them into one comprehensive indicator (MT-KPI), thereby eliminating the need to weight objectives. The proposed methodological approach is finally tested on a case study of a Norwegian ZEB, where five competitive RBE designs (including building integrated photovoltaics, phase change material, and electrochromic windows) and eight occupancy and climate scenarios are investigated considering three main performance areas: energy use, thermal comfort, and load matching. The results in the case study show that with the proposed MCDM approach the different designs have MT-KPI values between 1.4 and 12.8, where a lower value is better. In this specific case, the most robust building RBE alternative was identified as the one with electrochromic windows and a control based on incident solar radiation and indoor air temperature.publishedVersio

Assessing Responsive Building Envelope Designs Through Robustness-Based Multi-Criteria Decision Making in Zero-Emission Buildings

Responsive building envelopes (RBEs) are central to developing sustainability strategies for zero emission/energy buildings (ZEBs). RBEs are a large group of complex technologies and systems, which is why multi-criteria decision making (MCDM) methods are helpful to navigate sustainability assessments considering various performance indicators. This article first provides a literature review of assessment criteria and key performance indicators for RBEs and an analysis of existing robustness-based MCDM methods. Then, a methodological approach to assess RBE designs in ZEB projects is proposed as an extension of a novel robustness-based MCDM method that normalizes the objective functions according to defined targets and combines them into one comprehensive indicator (MT-KPI), thereby eliminating the need to weight objectives. The proposed methodological approach is finally tested on a case study of a Norwegian ZEB, where five competitive RBE designs (including building integrated photovoltaics, phase change material, and electrochromic windows) and eight occupancy and climate scenarios are investigated considering three main performance areas: energy use, thermal comfort, and load matching. The results in the case study show that with the proposed MCDM approach the different designs have MT-KPI values between 1.4 and 12.8, where a lower value is better. In this specific case, the most robust building RBE alternative was identified as the one with electrochromic windows and a control based on incident solar radiation and indoor air temperature

Utforskning av samarbeidspraksis for informasjons-styringssystemer fra prosjektoverlevering til Facilities Management

Hovedmålet med forskingsprosjektet «Utforskning av samarbeidspraksis for in¬formasjonsstyringssystemer fra prosjektoverlevering til Facility Management (FM/FDV)» har vært å utforske hvilke prosesser som både muliggjør og begrenser inte¬grasjonen av digitale data fra prosjektering og bygging til bruk i Facility Management og ved bruk av bygninger. Vi har belyst hvordan digital overlevering av data med fokus på FM/FDV og prosjektledelse blir gjennomført i praksis ved studier av tre rehabiliteringsprosjekter. Prosjekt Norge (prosjektnorge.no) har støttet prosjektarbeidet som har vært ledet av Institutt for arkitektur og planlegging ved NTNU i samarbeid med Multiconsult, Statsbygg, Ahus og SINTEF Community. Dataoverlevering fra et byggeprosjekt til drift er fortsatt utfordrende, noe som begrenser utviklingen av eiendomsforvaltning/FM og bruk av teknologier slik som Building Information Models (BIM). I dette forprosjektet har vi undersøkt dagens utfordringer og muligheter ved å se på dataoverføring fra bygging til drift og FDV i et helhetlig livsløpsperspektiv for bygg, anlegg og eiendom (BAE) i Norge. Rappor¬ten inkluderer også et internasjonalt prosjektledelsesperspektiv basert på studier i Storbritannia og Danmark. Prosjektet gir òg en oversikt over aktuelle standarder og veiledninger for livslang datahåndtering i byggeprosjekter. I prosjektarbeidet har vi undersøkt bruken av standardiserte klassifiseringssystemer, utviklet BIM-veiledning og gitt innspill til rammeverket «Neste steg», utviklet av Bygg21. I tillegg til en gjennomgang av litteratur og teori, har vi vektlagt å samle inn praktiske erfaringer ved å se på tre rehabiliteringsprosjekter og gjennomføre en workshop. Vi har intervjuet åtte aktører i FDV, prosjektledelse og byggeledelse, hvor alle aktørene hadde roller og praktiske erfaringer med rehabiliteringsprosjek¬tene. Disse delte sine erfaringer knyttet til datalevering fra de som jobber med det. I workshopen, hvor 12 personer fra ulike BAE-fag deltok, diskuterte vi hvordan bran¬sjen kan forbedre datalevering mellom prosjekt og drift. Vi har identifisert spesifikke utfordringene i praksis ved integrasjon av data fra overlevering av prosjekt til eien¬domsforvaltning i et livsløpsperspektiv. Det som kjennetegner gode prosesser i grensesnittet prosjekt og FM/FDV er ko¬ordinering av informasjonskontroll og veiledning for overlevering av data til FDV-systemer. Dette gjenspeiles i bransjens perspektiv på hvordan en lykkes med prosjek¬ter. Samtidig er det tydelig at gjennomføringen av prosessene ofte er utfordrende, spesielt i små rehabiliteringsprosjekter. Disse prosjektene er avhengig av kompetente prosjektledere ettersom det er mindre ressurser i små prosjekter sammenlignet med store prosjekter. I likhet med store prosjekter har små prosjekter også behov for god kommunikasjon mellom deltakerne i prosjektet for å skape en felles forståelse om hvordan en kan gjennomføre dataleveringsprosesser. FM/FDV har ofte utfordringer med å finne informasjonen de trenger i dataene de mottar fra prosjektfasen, og det resulterer i mye bortkastet tid med datahåndtering FDV-fasen. Dette kan også skyl¬des at terminologien som brukes for objekter i bygningsmodelleringssystemer er an¬nerledes enn terminologien som brukes i FM/FDV. Kunnskapsoverføring fra prosjekt til drift og omvendt er i liten grad systematisert i bransjen. For å utvikle kunnskapso¬verføring er det nødvendig å ha et rammeverk som kan gi bedre samspill mellom de forskjellige faser i livsløpløpet for bygninger. I dag er det ofte slik at kunnskapsoverføring gjennomføres ad hoc fra FDV-perspek¬tivet når de blir invitert til å delta i prosjektet. Og svært ofte kommer invitasjonen til å delta sent, slik at det tidsmessig er vanskelig å delta i de tidlige fasene. FM/FDV-an¬svarlige har ikke en formell rolle for medvirkning i planleggings- og byggefasene, så de blir bare engasjert i prosjektet om de har tid og ressurs. Men uten et skikkelig rammeverk for å engasjere FDV i de tidlige fasene er slikt engasjement ikke alltid mulig. FDV kan bidra til overføring av informasjon fra prosjekter på følgende måter: Definere hvilke typer informasjon FDV trenger fra byggeprosjekter Gi kunnskap om innvirkningen av endringer i data/systemer som er gjort under et rehabiliteringsprosjekter og hvilke innvirkning dette har på eksisterende FDV-systemer Gi kunnskap om FDV-erfaring i eksisterende bygninger som kan brukes til å utvikle rehabiliteringsprosjekter Gjennom forskningsprosjektet har vi sett at det er behov for å utvikle systemer for og dokumentasjon av prosesser for koordinering og kontroll av informasjonsflyten. Det er også nødvendig med et rammeverk for bedre samspill mellom FDV og de som jobber med gjennomføringen av byggeprosjekter. Det er et behov for koordi¬neringsprosesser og samspill for å få et godt samarbeid mellom forskjellige fagper¬soner og for å sikre kontinuerlig bruk av informasjon på tvers av faser i bygningens livssyklus