Transforming building automation data into building performance metrics - design, implementation and evaluation of use of a performance monitoring and management system

Abstract

This dissertation focuses on the construction and evaluation of a continuous building performance measurement tool. These kinds of tools provide a method for improving the quality and performance of buildings. There is a need for performance measurement, since it is quite common that buildings do not perform as intended. As the development trend is towards low and zero-energy buildings equipped with new and complex technologies, the significance of quality and performance assurance becomes even greater. The constructive research approach was the main research method in this thesis. This method was used to build the continuous performance measurement solution. The primary method was supplemented with qualitative research methods in the evaluation part of the study. The solution was evaluated from the users' perspective by interviewing solution users with the help of a semi-structured guide. The interview data was later analysed using content analysis to identify emerging themes. The solution presented in this study utilizes building automation data from real buildings and transforms the data into a set of performance metrics. The solution is capable of visualizing a building's performance from energy, indoor conditions and HVAC system perspectives. In addition, the solution presents the performance information in a format that it can be used in both building performance monitoring and management. Although the users were satisfied with the solution in general, they used it only for testing and experimental purposes. The main challenges to using the solution were related to accessibility, trust and management practices. The methods used to transform building automation data into building performance metrics as well as the methods of presenting the information in a format that can be used in both building performance monitoring and management are such that they offer new knowledge to the research field. In addition, the results of the user evaluation suggest that the users may not be satisfied with a web portal dedicated to displaying performance information. Rather they would prefer to receive information in the easiest possible manner, such as via applications that they would otherwise use in their daily work.

Tämä väitöskirja keskittyy jatkuva-aikaisen kiinteistön suorituskyvyn mittaustyökalun rakentamiseen ja arviointiin. Työkalu tarjoaa menetelmän kiinteistöjen laadun ja suorituskyvyn parantamiseksi. Suorituskyvyn mittaamiselle on tarvetta sillä on varsin yleistä että rakennusten toimivuudessa on puutteita. Laadun ja suorituskyvyn varmistuksen merkitys on kasvamassa tulevaisuudessa, koska kehitys on menossa kohti matala- ja nollaenergiarakennuksia jotka hyödyntävät uutta ja monimutkaista teknologiaa. Työn päätutkimusmenetelmä on konstruktiivinen tutkimusote, jota hyödynnetään rakennettaessa jatkuva-aikaista suorituskyvyn mittausratkaisua. Päämenetelmää täydennetään laadullisilla tutkimusmenetelmillä työn arviointiosuudessa. Tutkimuksessa rakennettua työkalua arvioidaan käyttäjien näkökulmasta haastattelemalla ratkaisun käyttäjiä puolistrukturoituja kysymyksiä hyödyntäen. Haastattelut arvioidaan sisällön analyysin avulla. Tässä työssä esitetty ratkaisu hyödyntää todellisten kiinteistöjen automaation dataa ja muuntaa sen suorituskykymittareiksi. Ratkaisu visualisoi kiinteistön suorituskykyä energian, sisäilman olosuhteiden ja LVI-järjestelmän näkökulmista. Lisäksi ratkaisu esittää suorituskykytiedon siinä muodossa, että sitä voi hyödyntää koko kiinteistön käyttö- ja ylläpito-organisaatio sekä kiinteistön suorituskyvyn valvonnassa että johtamisessa. Ratkaisun käyttäjien haastatteluissa havaittiin, että käyttäjät olivat yleisellä tasolla tyytyväisiä ratkaisuun mutta he käyttivät sitä vain testi tarkoituksiin. Suurimmat haasteet ratkaisun käytössä liittyivät saavutettavuuteen, luottamukseen ja johtamiskäytäntöihin. Menetelmät rakennusautomaation tiedon muuntamiseksi kiinteistön suorituskykymittareiksi sekä informaation esittäminen muodossa jota voidaan käyttää sekä kiinteistöjen suorituskyvyn valvonnassa että johtamisessa tarjoavat uutta tietoa alalle. Lisäksi haastattelututkimuksen tulokset viittaavat siihen, että tiedon saavutettavuuden tärkeyttä ei ole otettu huomioon aiemmissa alan tutkimuksissa. Käyttäjät eivät ole välttämättä tyytyväisiä suorituskykyinformaation esittämiseen keskittyneeseen internet-portaaliin, vaan haluavat saada tiedon mahdollisimman helposti mieluiten sovelluksiin joita he käyttävät muutenkin päivittäisessä työssään.