Building energy efficiency is progressively becoming a crucial topic in the architecture, engineering, and construction (AEC) sector. Energy management tools have been developed to promise appropriate energy savings. Building energy simulation (BES) is a tool mainly used to analyze and compare the energy consumption of various design/operation scenarios, while building automation systems (BAS) works as another energy management tool to monitor, measure and collect operational data, all in an effort to optimize energy consumption. By integrating the energy simulated data and actual operational data, the accuracy of a building energy model can be increased while the calibrated energy model can be applied as a benchmark for guiding the operational strategies. This research predicted that building information modeling (BIM) would link BES and BAS by acting as a visual model and a database throughout the lifecycle of a building. The intent of the research was to use BIM to document energy-related information and to allow its exchange between BES and BAS. Thus, the energy-related data exchange process would be simplified, and the productive efficiency of facility management processes would increase. A systematic literature review has been conducted in investigating the most popular used data formats and data exchange methods for the integration of BIM/BES and BAS, the results showed the industry foundation classes (IFC) was the most common choice for BIM tools mainly and database is a key solution for managing huge actual operational datasets, which was a reference for the next step in research. Then a BIM-based framework was proposed to supporting the data exchange process among BIM/BES/BAS. 4 modules including BIM Module, Operational Data Module, Energy Simulation Module and Analysis and Visualization Module with an interface were designed in the framework to document energy-related information and to allow its exchange between BES and BAS. A prototype of the framework was developed as a platform and a case study of an entire office suite was conducted using the platform to validate this framework. The results showed that the proposed framework enables automated or semi-automated multiple-model development and data analytics processes. In addition, the research explored how BIM can enhance the application of energy modeling during building operation processes as a means to improve overall energy performance and facility management productivity. / Doctor of Philosophy / Building energy efficiency is progressively becoming a crucial topic in the architecture, engineering, and construction (AEC) sector, promising appropriate energy savings can be achieved over the life cycle of buildings through proper design, construction, and operation. Energy management tools have been developed towards this end. Building energy simulation (BES) is a tool mainly used to analyze and compare the energy consumption of various design/operation scenarios. These instances include the selection of both new and retrofit designs and for building codes, building commissioning, and real-time optimal control, among others. The main challenge surrounding BES is the discrepancy between quantitative results and actual performance data. Building automation systems (BAS), or a part of BAS which is often referred to as building energy management systems (BEMS), works as another energy management tool to monitor, measure and collect operational data, all in an effort to optimize energy consumption. The key disadvantage to the more general tool of BAS in energy management is that the data sets collected by BAS are typically too large to be analyzed effectively. One potential solution to the lack of effective energy management analysis may lie in the integration of BES and BAS. Actual operational data can be compared with simulation results in assessing the accuracy of an energy model while the energy model can be applied as a benchmark for evaluating the actual energy consumption and optimizing control strategies. The presented research predicted that building information modeling (BIM) would link BES and BAS by acting as a visual model and a database throughout the lifecycle of a building. The intent of the research was to use BIM to document energy-related information and to allow its exchange between BES and BAS. Thus, the energy-related data exchange process would be simplified, and the productive efficiency of facility management processes would increase. More specifically, this research posits the framework of integrating BIM, BES, and BAS to produce a seamless and real-time energy-related information exchange system. The proposed framework enables automated or semi-automated multiple-model development and data analytics processes. In addition, the research explored how BIM can enhance the application of energy modeling during building operation processes as a means to improve overall energy performance and facility management productivity.

When measuring Information Systems (IS) success, it is important to know the type of IS being measured, the systems objectives, and the unit of analysis. As organizations invest in technology to help achieve strategic goals, they need to be able to measure IS success. Measuring the effectiveness of IS from an organizational perspective is the effect it has on achieving organizational goals. The effectiveness of information systems is a measure of net benefits. This empirical study investigated IS success in terms of the DeLone and McLean IS success model variable, net benefits. In order to measure IS success, the context of the investigation and the unit of analysis are as important as what is being measured. This investigation, in the context of a building automation system (BAS), evaluated the net benefits success measurement with the organization as the unit of analysis. Two hypothesis testing studies were conducted. The first study was a predictive investigation, which researched the relationship among the independent variables, kilowatt hours, kilowatt demand, and the dependent variable, the cost of energy. A multiple regression analysis was conducted to understand to what extent the independent variables could predict the dependent variable. The second study was a correlational investigation. This study was conducted to ascertain whether a building automation system affects the cost of energy. A Point Biserial Correlation Coefficient test was conducted to understand the relationship between the cost of energy and stores with a building automation system and those without. A t-test was conducted to understand the level of significance. The results of the analysis showed that the relationship between the cost of energy and a BAS is statistically significant and that the variables kilowatt hours and kilowatt demand are statistically significant as predictors of the cost of energy.

Ungefär 60 % av den totala energianvändningen för uppvärmning (inklusive varmvatten) i Sverige går åt till att värma upp flerbostäder och lokaler, vilket ger en indikation på att det finns potential att minska energianvändningen ytterligare genom att hitta alternativa metoder för styr- och reglering av befintliga värmesystem. En viktig faktor oberoende av vilken metod som används är att veta byggnadens dynamiska egenskaper. Det finns en rad olika metoder på marknaden för att kunna minska energianvändningen och en del av dem är välbeprövande medan andra fortfarande är på forskningsnivå. Den beprövade metoden är prognosstyrning vilket också utvärderades vidare i examensarbetet genom en studie av tidigare utförda arbeten inom området. En gemensam och viktig faktor för att kunna spara energi för uppvärmning i byggnader är att veta byggnadens tidskonstant, även kallad värmetröghet. För att påvisa dess betydelse utfördes simuleringar i ett program som heter TEKNOsim som är utvecklat av Chalmers tekniska högskola. Resultatet från simuleringarna som utfördes för 6 olika scenarier visade att den stora faktorn som påverkade byggnaden var internvärmen från belysning, apparater och personer. En yttre påverkande faktor som också hade betydelse var solavskärmning för fönsterna vilket gav en jämnare rumstemperatur. Då simuleringarna anpassades till två olika driftfall för ventilationssystemet till ”kontorstid” och ”utanför kontorstid” höll sig rumstemperaturen inom ramen för högsta och lägsta temperatur under tiden då kontoret var bemannat. En annan metod som användes var en litteraturstudie för arbeten inom området prognosstyrning. För de arbeten som valdes ut undersöktes två olika leverantörer som är marknadsledande i Sverige, eGain och Kabona. I snitt visade resultaten en besparing på 10–15% för uppvärmningskostnaderna men den individuella spridningen för eGains prognosstyrning var stor. Vissa fastigheter hade ingen besparing alls medan andra hade en besparing på 26%. Den stora spridningen berodde antagligen på att det nya systemet endast varit igång i 6 månader då studiens utfördes, vilket är för kort tid för att få några tillförlitliga resultat. För Kabonas tjänst Ecopilot var resultaten mer jämna.

This research explores the barriers and limitations of the interaction between building development processes in an attempt of an integrated decision support approach to improve building design for effective maintenance in the field of office building automation. Extensive coverage of literature and practice in office building industry over the last two decades indicates a wide diffusion and application of the information and communication technologies (ICT). While this has resulted in the adoption of advanced system integration in buildings, system redundancy and excessive expenditures are causing a major impact on the overall efficiency and has burdened building owners and occupiers with escalating maintenance costs. This phenomenon stimulates and warrants the re-examination of integrated building development, not just on system integration but also on the interdisciplinary development process integration particularly linking design and maintenance. Studies in this field revealed existing problems such as the inherent professional fragmentation, lack of historical information and service data, the first cost mentality of owners and developers, difficulties in forecasting future conditions and changes early in the design stage. With extensive use of qualitative information, this situation presents a great potential for the development of a decision support system exploring the communication and integration of design and maintenance phases, which has been one of the primary objectives of this research. In addition to literature studies, a questionnaire survey and a case study to identify industry concerns, feasible solutions, and practical procedure oriented approaches through knowledge extractions were carried out. A set of guidelines, a checklist for its implementation and prototype system for computerized decision support to design and maintenance of building automation systems were also produced. These strategic approaches to balance design and maintenance will help facilitate appropriate decision making in the early design stage for sustainable maintenance of buildings.

This thesis deals with developing program components for collection of semantically labeled data from Honeywell's Hawk controller. The basic principles and capabilities of development using Niagara Framework, on which Hawk is based, are explained. Lastly, the specific components and external database application is described.

Approximately 40% of the total energy consumption within the EU is due to buildings, and similar numbers can be found in the US. If the principal inefficiencies in buildings were easily identifiable, then a facility manager could focus their resources to make the buildings more efficient, which would lead to both cost savings for the facility owners and decrease the building’s ecological footprint. In building automation systems today, data is already being collected every second, but due to the lack of standardization for describing this data, having access to data is not the same as being able to make use of it. The existing heterogeneity makes it very costly to gather data from multiple buildings, thus making it difficult to understand the big picture. Facility managers cannot fix what they cannot see; thus it is important to facilitate the visualization of the data collected from all of the different building automation systems. This potentially offers great benefits with regards to both sustainability and economy. In this thesis, the author’s goal is to propose a sustainable, cost and time effective data integration strategy for real estate owners who wish to gain greater insight into their buildings’ efficiency. The study begins with a literature study to find previous and on-going attempts to solve this problem. Some initiatives for standardization of semantic models were found. Two of these models, Brick and Haystack, were chosen. One building automation system (BAS) was tested in a pilot case study, to test the appropriateness of a solution. The key results from this thesis project show that data from building automation systems, can be integrated into an analysis platform, and an extract, transform, and load (ETL) process for this is presented. How time efficiently data can be tagged and transformed into a common format is very dependent upon the current control system’s data storage format and whether information about its structure is adequate. It is also noted that there is no guarantee that facility managers have access to the control system’s database or information about how that is structured, in such cases other techniques can be used such as BACnet/IP, or Open Platform Communications (OPC) Unified Architecture. / Ungefär 40 % av den totala energikonsumtionen i E.U. och U.S.A. förbrukas av fastigheter. Om de delar av fastigheten som är ineffektiva enkelt kunde identifieras, skulle det underlätta fastighetsförvaltarnas arbete i att göra byggnader mer energisnåla. Detta har i sin tur potential att minska kostnader och byggnaders ekologiska fotavtryck. I dagens fastighetsautomationssystem samlas data in varje sekund, men på grund av att det saknas ett standardiserat sätt att beskriva den på, är det skillnad på att ha tillgång till data och att faktiskt kunna använda sig av den. Heterogeniteten gör att det blir både kostsamt och tidskrävande för fastighetsförvaltare att samla in data från sina fastigheter. Fastighetsförvaltare kan inte åtgärda något det inte kan se. Därför är det viktigt att underlätta möjligheten för visualisering av data från olika typer av fastighetsautomationssystem. Att lyckas med detta har potential att ge positiva effekter både när det gäller hållbarhet och ekonomi. I den här uppsatsen är författarens mål att komma fram till en hållbar, kostnads- och tidseffektiv integrationsstrategi för fastighetsförvaltare som vill få bättre insikter hur effektiv deras byggnad faktiskt är. Forskningsarbetet inleds med en litteraturstudie för att finna tidigare och pågående försök att lösa detta problem. Några initiativ för standardisering av semantiska modeller för att beskriva data inom fastighetsautomation hittades. Två av dessa, Brick och Project Haystack, valdes ut. En byggnad, och ett fastighetsautomationssystem testades i en pilotstudie. Resultaten från studien pekar på att data från fastighetautomationssystem kan integreras med en analysplattform, och en så kallad ETL-process, efter de engelska orden: extract, transform, load; presenteras för att uppnå det målet. Hur tidseffektivt data kan taggas och transformeras beror på det nuvarande kontrollsystemets datalagringsformat och om information om dess struktur är adekvat. Det noteras att det inte finns någon garanti till att få åtkomst till kontrollsystemets databas, eller information om dess struktur, därför presenteras även alternativa tekniker, däribland BACnet/IP och Open Platform Communications (OPC) Unified Architecture.

Beim Entwurf großer Netzwerke der Automation ermöglichen Methoden der Leistungsbewertung den Test und die Dimensionierung eines Netzwerkes bereits vor der Inbetriebnahme und erlauben damit einen effizienten, qualitätsorientierten Entwurf. Es ist jedoch sehr wissensintensiv und aufwendig, entsprechende Analyse- oder Simulations-Modelle aufzustellen und die Ergebnisse auszuwerten, weshalb die Methoden in der Praxis der Automation selten verwendet werden. Viel vertrauter sind dem Entwerfer hingegen die speziellen Software-Tools, mit denen in der Automation Netzwerke entworfen werden. Auf Basis der Datenbanken dieser Tools werden in dieser Arbeit verschieden Verfahren zur automatischen Systemmodellierung, Verkehrsmodellierung, Leistungsbewertung und Fehlerdiagnose zu einem Control Network Performance Engineering kombiniert, welches die Qualitätsbewertung und -beratung nahtlos und ohne Mehraufwand in den Netzwerkentwurf integriert. (Die Dissertation wurde veröffentlicht im Jörg Vogt Verlag, Voglerstr. 20, 01277 Dresden, Internet: http://www.vogtverlag.de/, email: info@vogtverlag.de, ISBN 978-3-938860-10-6) / During the design of large automation networks, performance analysis methods can be used for testing and dimensioning the network before implementation and are essential for an efficient and reliable design process. However, setting up the necessary analytical or simulative models is time-consuming, requires in-depth knowledge, and is therefore often not applicable in practice. The network designers are much more used to the design tools used to develop automation networks. Based on these tools' databases various methods for automated system and traffic modeling, performance analysis and diagnoses are combined in the control network performance engineering that seamlessly integrates quality analysis and consulting into network design without requiring additional effort. (This manuscript is also available - in the form of a book - from Jörg Vogt Verlag, Voglerstr. 20, 01277 Dresden, Germany world-wide web address: http://www.vogtverlag.de/, electronic-mail address: info@vogtverlag.de, ISBN 978-3-938860-10-6 )

En stor del av Sveriges energianvändning går till bostäder och lokaler. Ur en nationell synvinkel är energieffektiviseringar i befintliga byggnader därför en potentiellt viktig del för att kunna nå de satta klimatmålen till år 2020. I ett traditionellt styr- och reglersystem styrs framledningstemperaturen i ett vätskeburet värmesystem efter en kurva som beror på utomhustemperaturen. En del nya styr- och reglersystem tar även hänsyn till andra parametrar, såsom byggnaders värmetröghet och lokala väderprognoser. Ett exempel på ett sådant system är Ecopilot, utvecklat av Kabona. Nuvarande kunskap angående hur stor energibesparing som styr- och reglersystem med prognosstyrning och styrning som utnyttjar byggnadens värmetröghet ger upphov till består till största del av referensfall som jämför byggnaders energianvändning före och efter installationen. I detta examensarbete undersöktes hur energianvändning och inomhusklimat påverkades av prognosstyrning och styrning som utnyttjar byggnaders värmetröghet. Mätningar utfördes på två kontorsbyggnader vid namn Fräsaren 10 och Fräsaren 11. Båda byggnaderna är belägna i Sundbyberg och har Kabona Ecopilot installerat. Mätdata loggades genom redan utsatta givare och en enklare form av validering av dessa gjordes. I Fräsaren 10 och Fräsaren 11 jämfördes Ecopilot i normal drift med driftfallet då prognosstyrningsfunktionen stängdes av i Ecopilot. Även ett tredje driftfall undersöktes i Fräsaren 10. Under detta driftfall stängdes Ecopilot av och framledningstemperaturen styrdes med hjälp av reglerkurvor. I luftbehandlingsaggregaten sattes tilluftstemperaturens börvärde, till 19-20 °C. Varje driftfall hade en mätperiod på minst 14 dagar. Energisignaturer användes för att jämföra energianvändningen och en osäkerhetsanalys av de anpassade linjerna gjordes. En egen modell för att undersöka toppbelastningar i radiatorsystemet, VS1, i Fräsaren 10 togs fram. Även en modell för att undersöka hur temperaturen varierat inomhus mellan de olika mätperioderna togs fram. Energisignaturer för radiatorsystemen VS1 och VS2 i Fräsaren 10 visade på att likvärdiga energisignaturer kunde fås för samtliga av de undersökta driftfallen under det temperaturintervall som undersöktes. Energisignaturer för värmeanvändning i luftbehandlingsaggregatet, LB2601, visade på att en konstant tillufttemperatur på 19 °C som användes då Ecopilot var avstängd, kunde ge en högre värmeanvändning jämfört med fallen då Ecopilot var i normal drift och då Ecopilot hade sin prognosstyrning avstängd. Från jämförelse mellan fallen då Ecopilot var i normal drift och då Ecopilots prognosstyrning var avstängd kunde inga substantiella skillnader hittas mellan energisignaturerna. Det betyder dock inte att prognosstyrningen inte ger upphov till energibesparingar, utan att eventuella energibesparingarna var för små relativt mätningarnas osäkerhet vid en konfidensnivå på 65 % eller 95 %. Osäkerheten kan minskas om mätningar utförs över en längre tidsperiod än som var möjligt under detta examensarbete. Värmetoppbelastningar som undersöktes i radiatorsystemet i VS1 Fräsaren 10 visade inte på att några signifikanta skillnader mellan antalet uppmätta värmeeffekttoppar under de olika mätperioderna. Det förekom dock en viss indikation att det kan leda till fler värmeeffekttoppar om prognosstyrningen stängs av i Ecopilot. För att få ett mer tillförlitligt resultat behöver mätningar göras under en längre tidsperiod. Inomhustemperaturen undersöktes i Fräsaren 10 och Fräsaren 11. I Fräsaren 10 uppgick medeltemperatur till 21,5 °C för fallen då Ecopilot var i normal drift och då prognosstyrningen var avstängd. Då Ecopilot var avstängd var medeltemperaturen 22,1 °C. Under mätperioderna uppmättes en variation som understeg ± 1 °C från medelvärdet för respektive mätperiod. Baserat på resultaten presenterade i detta examensarbete antaganden angående hur stor besparing av värme som Ecopilot ger upphov till revideras. Att jämföra energianvändning före och efter installation av styrsystem såsom Ecopilot kan ge en dålig bild av hur stor del av energibesparingen som orsakats av Ecopilot, speciellt om reglerkurvorna i det gamla systemet var dåligt intrimmade.

No description available.

Beim Entwurf großer Netzwerke der Automation ermöglichen Methoden der Leistungsbewertung den Test und die Dimensionierung eines Netzwerkes bereits vor der Inbetriebnahme und erlauben damit einen effizienten, qualitätsorientierten Entwurf. Es ist jedoch sehr wissensintensiv und aufwendig, entsprechende Analyse- oder Simulations-Modelle aufzustellen und die Ergebnisse auszuwerten, weshalb die Methoden in der Praxis der Automation selten verwendet werden. Viel vertrauter sind dem Entwerfer hingegen die speziellen Software-Tools, mit denen in der Automation Netzwerke entworfen werden. Auf Basis der Datenbanken dieser Tools werden in dieser Arbeit verschieden Verfahren zur automatischen Systemmodellierung, Verkehrsmodellierung, Leistungsbewertung und Fehlerdiagnose zu einem Control Network Performance Engineering kombiniert, welches die Qualitätsbewertung und -beratung nahtlos und ohne Mehraufwand in den Netzwerkentwurf integriert. (Die Dissertation wurde veröffentlicht im Jörg Vogt Verlag, Voglerstr. 20, 01277 Dresden, Internet: http://www.vogtverlag.de/, email: info@vogtverlag.de, ISBN 978-3-938860-10-6) / During the design of large automation networks, performance analysis methods can be used for testing and dimensioning the network before implementation and are essential for an efficient and reliable design process. However, setting up the necessary analytical or simulative models is time-consuming, requires in-depth knowledge, and is therefore often not applicable in practice. The network designers are much more used to the design tools used to develop automation networks. Based on these tools' databases various methods for automated system and traffic modeling, performance analysis and diagnoses are combined in the control network performance engineering that seamlessly integrates quality analysis and consulting into network design without requiring additional effort. (This manuscript is also available - in the form of a book - from Jörg Vogt Verlag, Voglerstr. 20, 01277 Dresden, Germany world-wide web address: http://www.vogtverlag.de/, electronic-mail address: info@vogtverlag.de, ISBN 978-3-938860-10-6 )