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Life-cycle Costs, Links
Guten Abend, Zum Them Text und Links, viel Erfolg! L.Lercher
Zu den Anwendungsbereichen der Lebenskosten gehören ganz allgemein:
- Information bzw. Vorausberechnung der Baunutzungskosten mit Hilfe von Vergleichs- und Richtgrößen;
- Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen von bestehenden Hochbauten, d. h. die finanzielle Auswirkung von baulichen Gegebenheiten, Lebensdauer, Nutzungs-möglichkeiten und Nutzungsziel;
- Kontrolle bei der Investitionsplanung und bei der Überwachung der Wirtschaftsführung bezüglich baulicher und technischer Anlagen;
- Entscheidungshilfe bei der Kostenplanung unter dem Aspekt der „Substitutionsmöglichkeit„ von Kosten (d. h. daß beispielsweise höhere Investitionskosten - bessere Materialien - geringere Folgekosten bedeuten: Längere Lebensdauer, leichtere Reinigung etc.).„ /8/
Die Rechnung mit Baunutzungskosten eignet sich also sowohl zur Vorkalkulation insbesondere der Folgekosten bereits in der Planung als auch zur Nachkalkulation im inner- oder zwischenbetrieblichen Vergleich von in der Nutzung stehenden Gebäuden oder Bereichen gleicher Nutzungsart. Dabei ist es erforderlich, die einschlägigen Normen und die Struktur der Kostenplanung (Gliederung, Bauelemente, Ausführungsarten) zu Beginn der Planung mit den daran Beteiligten abzustimmen.
Vor der Durchführung von Berechnungen sind deren Grundlagen festzulegen, hierzu gehören mindestens:
„- Preisbasis für Investitionskosten,
- Energiepreise für Wärme, Kälte und Strom (hierbei sind die jeweiligen gültigen Tarife der EVU zu erfragen), - Kosten für Reinigung (bei großen Projekten evtl. Angebote von verschiedenen Reinigungsunternehmen einholen),
- Nutzungsdauern,
- kalkulatorischer Zinssatz,
- Steigerungsraten für Betriebs- und Bauunterhaltungskosten,
- Intervalle für Bauunterhaltungskosten.„ /12/
Bauteile, Konstruktionen, Ausstattungen und Anlagen müssen in allen Phasen der Planung mit den anteiligen Baukosten und dem jeweiligen Folgeaufwand in Beziehung gesetzt werden können. Hierzu sind Kennwerte zu bilden. Als Bezugsmengen zur Bildung von Kennwerten und für die Ermittlung des Folgeaufwandes können vorzugsweise dienen:
- Grundflächen nach DIN 277 Grundflächen und Rauminhalte im Hochbau /3/ (z. B. BGF, NGF, NF) oder nach anderen geeigneten Gesichtspunkten,
- Bauelemente und Anlagen in Verbindung mit dem jeweiligen Kosteneinfluß, z. B. Gebäudehülle aus Wand und Dach oder Installationselemente und Installationsgrad, gegebenenfalls unterschiedlich nach der Art der Nutzung, der Gebäudetiefe, der Geschoßlage, der Raumaufteilung und den Raumkonditionen,
- Nutzungsvorgänge oder Anzahl der Nutzer (z. B. Übernachtungen im Hotel, Mitarbeiter im Büro, Passagiere im Terminal) pro Zeiteinheit.
Für die Ermittlung der technischen Lebensdauer der Konstruktionen und Ausstattungen, und damit der Zeitintervalle von Maßnahmen, können, sofern keine Erfahrungswerte vorliegen, ersatzweise die in den Wertermittlungsrichtlinien (WertR ’91) angegebenen Lebensdauern von Bauelementen und Materialien (wenn auch mit Vorbehalt) herangezogen werden. /11/
Aufgrund der vergleichsweise kurzen technischen bzw. wirtschaftlichen Lebensdauer von Anlagen der Gebäudetechnik ist bei einer z. B. 50-jährigen Nutzung des gesamten Gebäudes und entsprechender Betrachtungsdauer von dem ein- bis mehrmaligen vollständigen Ersatz der Anlagen bzw. von Anlagenteilen auszugehen. Besonderen Beanspruchungen, insbesondere bei gewerblicher Nutzung wie Läden, Büros etc., unterliegen alle Elemente des baulichen Ausbaus (Fußbodenbeläge oder Wandoberflächen, Türen u. a.).
Obwohl in den ersten Jahren ab Nutzungsbeginn zunächst fast nur die Kosten für Verwaltung, Steuern und Gebäudebetrieb zu Ausgaben führen, sind dennoch im Hinblick auf den späteren Bauunterhalt deren durchschnittliche jährliche Kosten zu ermitteln und, soweit die tatsächlichen Ausgaben geringer ausfallen, in Höhe der Differenzbeträge Rückstellungen zu bilden. So ist es möglich, auch eine größere Maßnahme, z. B. eine neue Dachabdichtung nach 10 Jahren, frühzeitig zu berücksichtigten (Liquidität) und als Bauunterhaltung in Form jährlicher Kosten zu erfassen. Zur Sicherung der Nutzbarkeit und zur Werterhaltung von Gebäuden ist die geplante und vorbeugende Durchführung von Maßnahmen erforderlich, das heißt für den Betreiber des Gebäudes:
- nicht erst auf eingetretene Schäden reagieren, sondern durch regelmäßige Überprüfung und rechtzeitige Maßnahmen größere Schäden vermeiden und
- nicht die technische Lebensdauer der einzelnen Bauteile auszuschöpfen versuchen, sondern Maßnahmen zur Erhaltung planen und vor dem Eintritt eines Schadens durchführen (z. B. im Bereich der Dachentwässerung).
Ziel eines geplanten Bauunterhaltes (Termine und Maßnahmen) muß also sein:
- rechtzeitiges Erkennen der notwendigen Maßnahmen,
- zeitgerechte Bereitstellung der finanziellen Mittel (bzw. deren Beantragung), zeitgerechte Planung, Beauftragung und Durchführung der Maßnahmen (z. B. vor der Winter- oder Schlechtwetterzeit),
- Kostensicherheit und wirtschaftlicher Einsatz der Mittel,
- Vermeidung bzw. Reduzierung von Schäden und Nutzungsausfällen sowie
- Erhaltung wertvoller Bausubstanz.
Verfahren der Berechnung
Es gibt bei der Planung eines Gebäudes unzählige Situationen, die Entscheidungen notwendig machen. Zu den wirtschaftlichen Gesichtspunkten der Planung gehören die Baukosten wie die Folgekosten. Wie aber lassen sich diese zusammenfassen oder wie lassen sich die unterschiedlichen Baukosten und Folgekosten von Planungsvarianten miteinander vergleichen?
Zur Lösung solcher Aufgaben sind die Verfahren der Investitionsrechnung hilfreich. Diese erlauben die Zusammenfassung aller Ausgaben - übrigens auch der Einnahmen - und so die Ermittlung eines Gesamtbetrages, z. B. als Barwert, oder von entsprechenden Jahreswerten, z. B. der jährlichen Kosten eines Gebäudes, aus Erstellung und Nutzung. Planungsentscheidungen können somit in Kenntnis z. B. des langfristigen Minimums aller Ausgaben getroffen werden.
Solche Modellrechnungen sind der Versuch, zahlreiche variable Faktoren auf einheitliche und einfache Größen zusammenzufassen. Während die Verfahren vergleichsweise einfach anzuwenden sind, ist die Berücksichtigung aller wichtigen Einflußgrößen und die Einschätzung langfristiger Entwicklungen um so schwieriger.
Bei langfristigen Betrachtungen spielen die voraussichtlich unterschiedlichen Preisentwicklungen z. B. der Bauleistungen für den Bauunterhalt oder der Energiekosten eine erhebliche Rolle. Entsprechendes gilt für die Entwicklung der Kapitalkosten (Zinsen) des im Bauwerk gebundenen Kapitals.
Einschränkend ist allerdings festzustellen, daß die Verfahren der Investitionsrechnung eine Beurteilung von Investitionen lediglich unter monetärem Aspekt (z. B. Kosten und Erlöse) erlauben. Im Regelfall wird eine Investition nur dann als vorteilhaft eingestuft, wenn sie die Wiedergewinnung der Anschaffungsauszahlungen und eine vom Investor als ausreichend angesehene Verzinsung des eingesetzten Kapitals erbringt. Ein Bauherr, der ausschließlich monetäre Ziele verfolgt, investiert nur dann, wenn er damit rechnen kann, daß er das investierte Kapital zurückgewinnt und dieses sich außerdem angemessen verzinst. Darüber hinaus sind natürlich weitere Gesichtspunkte zu beachten (Gestaltung, Umweltverträglichkeit, soziale Ziele).
Bei Anwendung der Investitionsrechnung müssen die folgenden drei prinzipiellen Größen, die in einem direkten Abhängigkeitsverhältnis zueinander stehen, berücksichtigt werden:
- Zahlungen (einschließlich Anfangs- und Endkapital),
- Zins (Zinssatz, Zinsfuß),
- Zeit (Anfangs- und Endtermin, Dauer).
Die Verfahren der Investitionsrechnung lassen sich danach gliedern, welche dieser drei prinzipiellen Größen bei der Vorteilhaftigkeitsbeurteilung im Vordergrund stehen.
Die sogenannten Hilfsverfahren der Praxis (statische Verfahren) rechnen mit jährlichen Durchschnittsbeträgen und berücksichtigen daher die Zeitstruktur der Zahlungen nicht oder nur unvollkommen. Demgegenüber gehen die finanz-mathematischen Verfahren (dynamische Verfahren) von Einzahlungs- und Auszahlungsströmen aus und betrachten sie bis zum Ende der Nutzungsdauer des Investitionsobjektes. Dabei können Unterschiede der Zahlungsbeträge im Zeitablauf berücksichtigt werden. Fragen der Verfahrenswahl wurden an anderer Stelle /9/ ausführlich behandelt und sollen hier nicht vertieft werden.
Die Anwendung der Kostenvergleichsrechnung, einem statischen Verfahren der Investitionsrechnung, stellt die einfachste Art der Ermittlung dar und entspricht begrifflich wie methodisch der Rechnung mit Baunutzungskosten. Dies schließt andere Verfahren jedoch nicht grundsätzlich aus.
Das Vorteilhaftigkeitskriterium der Kostenvergleichsrechnung sind die jährlichen Kosten der Baumaßnahme. Das Verfahren kann allerdings nur dann angewendet werden, wenn Nutzen oder Erlöse verschiedener Investitionen gleich sind oder nicht genau ermittelt werden können. Der Vergleich von Varianten mit unterschiedlicher Nutzungsdauer, z. B. eines Gebäudes mit einer voraussichtlichen Nutzungsdauer von 10 Jahren mit einem anderen von 50 Jahren ist dabei möglich, da für beide Varianten die Jahreskosten ermittelt werden und eben diese Gegenstand des Vergleichs sind.
Kostenvergleichsrechnung - Beispiel Außenwände A und B
Kostenart Berechnung Kosten pro Jahr _______________________________________________________________________
Abschreibung 180,00 DM/m² : 50 Jahre 3,60 DM/m² Kapitalkosten (Realzins 3%) 0,5 * 180,00 DM/m² * 0,03 2,70 DM/m² Energiekosten 6,50 DM/m² Bauunterhaltungskosten 15,00 DM/m² : 6 Jahre 2,50 DM/m² Kosten der Außenwand A 15,30 DM/m²
Kostenart Berechnung Kosten pro Jahr ________________________________________________________________________
Abschreibung 210,00 DM/m² : 50 Jahre 4,20 DM/m² Kapitalkosten (Realzins 3%) 0,5 * 210,00 DM/m² * 0,03 3,15 DM/m² Energiekosten 2,85 DM/m² Bauunterhaltungskosten 12,00 DM/m² : 6 Jahre 2,00 DM/m² Kosten der Außenwand B 12,20 DM/m²
Dieser bewußt einfach gehaltene Vergleich zweier Außenwände, zeigt alle notwendigen Angaben und ein gut nachvollziehbares Ergebnis (auf die Ermittlung der Baunutzungskosten im Zusammenhang mit dem Grundstück wird gesondert hingewiesen).
Worauf kommt es an?
- Die Abschreibungsdauer ist für das gesamte Gebäude bzw. für das einzelne Bauteil festzulegen, der Jahresbetrag (Abschreibung) wird durch einfache Division ermittelt (das Grundstück ist davon grundsätzlich ausgenommen).
- Bei der Ermittlung der Kapitalkosten wird die durchschnittlich halbe Kapitalbindung angesetzt, weil im Verlauf der Nutzung der Restbetrag für die Abschreibung und der Wert des Gebäudes gegen Null tendieren (beim Grundstück bleibt dagegen die volle Kapitalbindung bestehen).
- Bei der Verzinsung des gebundenen Kapitals ist die Nominalverzinsung (Grundlage der jährlichen Zinszahlung, z. B. 6% p. a.) um die allgemeine Teuerung (Inflation, z. B. 3% p. a.) zu bereinigen. Unabhängig von aktuellen Werten des Kapitalmarktzinses und der allgemeinen Teuerung kann für vergleichende Ermittlungen mit 3% Realverzinsung (langjähriges Mittel) gerechnet werden.
- Die Energiekosten sind zu schätzen und bezogen auf ihre langfristige Entwicklung als Durchschnittswerte anzugeben (besonders schwierig).
- Für die Kosten des Bauunterhalts sind die Kosten der einzelnen Maßnahme gegebenenfalls abweichend von der im Neubau zu schätzen. Die Abschreibungsdauer entspricht dem Zeitintervall der Maßnahmen.
- In der Rechnung nicht enthaltene Gesichtspunkte wie Gestaltung, Umwelt-verträglichkeit u. a. der Varianten sind argumentativ zu berücksichtigen.
Ermittlungen für ein vollständiges Gebäude unterscheiden sich grundsätzlich von dem einfachen, oben gezeigten Beispiel nicht; nur das Grundstück ist hinsichtlich der Kapitalkosten (vollständig und für die gesamte Nutzungszeit) und der Abschreibung (entfällt) zusätzlich zu berücksichtigen.
4. Praktische Erfahrungen - ein Beispiel
Die Ermittlung der Baunutzungskosten kann sowohl für die Vorbereitung der Planung hilfreich sein, die Planung begleiten als auch der Optimierung der Nutzung von Gebäuden dienen. Der Verfasser hatte im Jahr 1998 Gelegenheit, an der Auslobung und Vorprüfung eines internationalen Architektenwettbewerbes mitzuwirken und hierbei die Ermittlung nicht nur der Baukosten, sondern auch die der Folgekosten zu koordinieren. Es handelte sich um ein Passagierabfertigungsgebäude für einen Verkehrsflughafen (vgl. Literatur /7/).
Zur Überprüfung der Wirtschaftlichkeit (Baukosten und Folgekosten) wurde auf der Grundlage des Raum- und Funktionsprogramms ein Modell entwickelt, welches als Null-Variante bezeichnet wurde. Die Ermittlungen anhand der Null-Variante umfaßten die Baukosten bezogen auf
- Tragwerk mit Gründung (Kennwert zur BGF, Beurteilung des statischen Systems),
- Fassade und Dach (Kennwerte zu offenen und geschlossenen Flächen),
- nichttragende Innenwände (Kennwerte zu BGF und Flächenart),
- nichttragende Konstruktionen der Decken (Kennwerte zu BGF und Flächenart),
- Technische Anlagen (ohne Förderanlagen, Kennwerte zu BGF und Flächenart),
- Förderanlagen (Fahrsteige nach Länge, Rolltreppen und Aufzüge in Stück)
sowie über unterschiedliche Bezugsgrößen (BGF, BRI, Nutzer) die Folgekosten für
- Gebäudereinigung,
- Abwasser und Wasser,
- Wärme, Kälte und Strom sowie
- Bauunterhalt.
Von Interesse sind in diesem Zusammenhang die Folgekosten, deren Kosten in diesem wie in anderen Fällen von der Art der Nutzung, der Intensität der Nutzung und von der Planung abhängen. Es lagen Erfahrungswerte von mehreren Verkehrsgebäuden vor. Die Informationen wurden dahingehend überprüft, ob sie gemäß DIN 18960 Baunutzungskosten sachlich richtig zugeordnet waren und somit in die Berechnungen eingehen durften. Dies war notwendig, weil erfahrungsgemäß häufig
- Betriebskosten mit anderen Kostenarten zusammengefaßt oder nicht je Gebäude einzeln erfaßt werden und auch
- Bauunterhaltungsmaßnahmen (in der Praxis leider) nicht immer von Neu- und Umbaumaßnahmen getrennt werden bzw. auch nachträglich ohne weiteres zu trennen sind.
Der Aufwand für 5.1 Gebäudereinigung ist bei Verkehrsgebäuden vergleichsweise hoch, kann jedoch durch die Planung durchaus beeinflußt werden. Es wurden Rahmenwerte in drei Klassen (einfache, durchschnittliche, schwierige Bedingungen) für die Reinigungsarbeiten aufgestellt und mit unterschiedlichen Kosten-Flächen-Kennwerten belegt. Die Planunterlagen waren zu beurteilen hinsichtlich:
- Böden: Befahrbarkeit (Reinigungsmaschinen), Größe und Geometrie der Flächen sowie Hindernisse (z. B. Stützen) und Art des Bodenbelages (Gumminoppen-, Teppich- oder Steinbelag); Reinigung täglich,
- Fassaden: Material und Konstruktion, Anteil der Glas- und Sonnenschutzflächen, Zugänglichkeit der Flächen über Putzbalkons, Fassadenreinigungsanlagen, Leitern, Gerüste oder Hubwagen; Reinigung zweimal jährlich.
Die Mengen bzw. Kosten für 5.2 Abwasser und Wasser sind, von der Dachentwässerung abgesehen, direkt vom Passieraufkommen (Intensität der Nutzung) abhängig. Die Gebäudeplanung hat zum Zeitpunkt des Architektenwettbewerbes einen eher geringen Einfluß auf die Kosten (Dachfläche). Die Mengen wurden auf der Grundlage der vorliegenden Verkehrsprognose (Anzahl Passagiere) berechnet.
Für 5.3 Wärme und Kälte sowie 5.4 Strom erfolgte eine Energiebedarfsberechnung auf der Grundlage von Marktpreisen, die Frage der Energiearten bzw. der Eigen- oder Fremderzeugung wurde zurückgestellt. Für die Ermittlung des Energiebedarfs wurden die folgenden Unterscheidungen und Annahmen (k-Wert) bezüglich der Gebäudehülle, insbesondere der Fassade, getroffen:
- Anteil der Hülle als Pfosten-Riegel-Konstruktion mit Verglasung (k-Wert 1,7) und
- Anteil der Hülle als geschlossene Fassade, gedämmt (k-Wert 0,4) sowie
- Dachausbildung entsprechend der geschlossenen Fassade,
- Mengenermittlungen der Fassade nach Himmelsrichtungen getrennt.
Die Kostenart 6. Bauunterhaltungskosten wurde über Prozentsätze (Gliederung entsprechend der Ermittlung der Baukosten) geschätzt. Die Erfahrungswerte waren bei den zur Verfügung stehenden Vergleichsobjekten nicht ohne Korrekturen auf die neuen Ermittlungen übertragbar. Die Betreiber hatten die Kosten für Bauunterhalt, Umbau- und Erweiterungsmaßnahmen nicht in allen Fällen unterschieden und entsprechend dokumentiert. Bei verschiedenen betriebstechnischen Anlagen, z. B. Gepäcksystem, mußte festgestellt werden, daß in den Verträgen mit den Fachfirmen die Leistungen von 5.6 Wartung und Inspektion sowie 6. Bauunterhaltskosten unter Instandhaltung zusammengefaßt worden waren.
Die Null-Variante diente somit als Grundlage für
- die zur Vorbereitung des Wettbewerbes erforderlichen Untersuchungen (Datenerhebung, Arbeitsunterlagen, Ermittlungsschritte)
- die Kostenermittlungen (Baukosten, Folgekosten) für alle Wettbewerbsarbeiten,
- die vergleichende Beurteilung der Wirtschaftlichkeit sowie
- die anschließende Überarbeitung ausgewählter Beiträge.
Das Beispiel zeigt, daß bereits in der Vorbereitung der Planung Werte für die Folgekosten zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit ermittelt werden können, auch wenn dazu zahlreiche Annahmen notwendig sind. Wichtiger als die Genauigkeit der Daten ist allerdings m. E. das Bewußtsein für die Bedeutung der Folgekosten (Baunutzungskosten) für die gesamte Planung.
Schlußbemerkung
Es ist zu hoffen, daß das in den letzten Jahren stärker gewordene Interesse an neuen Methoden wie z. B. dem Facilities Management einerseits, als auch die zu erwartende Diskussion über die neue DIN 18960 - 1 Nutzungskosten im Hochbau zu einer Weiterentwicklung und Verbesserung der Grundlagen beiträgt.
Unverzichtbar ist, darauf aufbauend, die verbesserte und umfangreiche Erhebung von Daten nach einheitlichen Regeln und über längere Zeiträume. Eine zentrale Einrichtung sollte bundesweit die Erhebung und Verbreitung dieser Informationen für alle Interessierten ermöglichen. Für die Ermittlung und Auswertung der Baukosten leistet ja das Baukosteninformationszentrum Deutscher Architektenkammern bereits vorbildliche Arbeit /1/. Warum nicht auch für die ebenso wichtigen Folgekosten?
Unabhängig davon muß jeder, der Kennwerte aufstellt oder von anderen übernimmt, darauf achten, daß die Qualität der Informationen sichergestellt ist. Denn Daten führen nur dann zu brauchbaren Ermittlungen, wenn
- bei Erhebungen die Baunutzungskosten von anderen Kosten klar erkennbar abgegrenzt werden (z. B. erkennbare Unterscheidung des Bauunterhaltes bzw. der Instandhaltung von Umbaumaßnahmen),
- Daten nach einheitlichen Regeln, z. B. Meßvorschriften, erhoben werden (z. B. Bezug von Reinigungskosten für Bodenbeläge auf eine einheitlich Flächenart wie die Netto-Grundfläche),
- alle Kostenangaben indiziert werden (z. B. Kostenstand 3. Quartal 1998) und über Indexreihen aktualisiert werden können,
- Kostenkennwerte durch eine für die Kostenverursachung geeignete Beschreibung ergänzt werden (hierzu gehören Angaben wie: Wärmedämmung der Fassade, Anforderungen hinsichtlich des Raumklimas, Angaben zur Nutzungsintensität, Angaben zu Energieverwendung und -verbrauch),
- Informationen in ausreichender Menge zur Verfügung stehen und eine statistisch sichere Anwendung erlauben.
Baukosteninformationszentrum Deutscher Architektenkammern GmbH, Stuttgart, Hrsg. von u. a.: BKI Baukosten 1998 - Teil 1: Kostenkennwerte für Gebäude, erscheint jährlich in aktualisierter Fassung
Siegel, Curt und Wonneberg, Ralf: Bau- und Betriebskosten von Büro- und Verwaltungsgebäuden - Eine Auswertung der Daten von 110 ausgeführten und in Betrieb genommenen Gebäuden, Bauverlag GmbH Wiesbaden
LIFE-CYCLE COST.
Life-cycle cost (LCC) means the total costs of owning, operating, and maintaining a building over its useful life, including its fuel and energy costs. LCC is determined on the basis of a systematic evaluation and comparison of alternative building space-conditioned systems. In the case of leased buildings, the life-cycle cost should be calculated over the effective remaining term of the lease
http://www.geoexchange.org/dsgntool/lccdes.htm
http://www.geoexchange.org/../cases/cs0071.htm
http://www.elitesoft.com/web/hvacr/elite_life_info.html
http://www.e-architect.com/pia/cae/casestudies/home2.asp
EUN/APEM TRAINING SERIES Energy-Minded Preventive Maintenance Management
By KENNETH T. SPAIN Kenneth Spain is a senior research associate with the Johnson Research Center of the University of Alabama in Huntsville. He is project manager for IdEA$, the industrial energy advisory service that provides technical services to help Alabama industries and industrial end users reduce energy costs. Spain was recognized by the Association of Energy Engineers as the 1995 Energy Engineer of the Year.
The EUN/APEM Energy Management Training Series is designed to provide nonspecialists with an introduction to the fundamentals of energy management.
The less proactive maintenance management mantras often define energy systems maintenance as "that which is deferred or ignored until it becomes a problem." This conventional "if it ain't broke, don't fix it" wisdom is reactive maintenance, fixing problems after they occur, or after they become an emergency. Conversely, preventive style of maintenance heads off problems before they occur; moreover, "if it ain't fixed, you might go broke." It involves regularly scheduled procedures of inspecting, testing, and reconditioning to delay system deterioration and prevent early equipment failure.
Economics of Maintenance and Energy Energy is by far the largest component of the total life cycle cost of most energy-using systems. Furthermore, while energy cost may be a distant second to labor expenses as a component of total annual operating costs, it is commonly has the largest potential for significant savings. Maintenance cost usually follows as a close third in rank, yet tends to be the first area where budgets are cut when money is tight. Budget cutting frequently results in deferred maintenance, a strategy that leads to additional energy use and reduced equipment life, followed by capital costs, then maintenance. Deferred maintenance expenditures as a result of short-term budget issues can incidentally result in an increase to the two largest components of the life cycle cost.
Preventative maintenance is essential to prevent an energy system from using more energy than necessary; keep the system effective in doing its intended job; prevent problems that can lead to reduction in productivity; and help prevent early equipment failure.
There are four basic ways to reduce energy costs that apply to all energy production, distribution, and end-use categories: reduce the price of the purchased energy; reduce operating hours of the energy-using equipment; reduce the load or the need for energy; and increase the operating efficiency of the energy-using equipment. Maintenance of energy-related systems is necessary to ensure that expected energy cost savings are actually achieved. Any situation where maintenance has been deferred is a new opportunity for energy cost savings as a result of corrective maintenance action.
How to Implement a Maintenance Program The following steps are recommended for implementing an effective energy systems maintenance program.
Assess Existing Condition and Correct Deficiencies: A complete audit of existing facilities and equipment should be conducted to identify where operation and maintenance (O&M) deficiencies exist and to recommend specific corrective action. Energy and productivity savings will normally justify the cost necessary to implement recommended O&M changes. For assistance in learning how to conduct an energy audit, refer to the January 1996 "Energy Auditing" training module.
Compile Complete Documentation on Existing Equipment and Facilities: All pertinent drawings of building systems and equipment should be compiled. Original design criteria, specifications, and drawings-both design and as-built-should be included. Manufacturers' manuals, specifications, warranties, and nameplate data should be obtained for all energy-using equipment. This should include sufficient information to safely operate, inspect, maintain, troubleshoot, and repair (or decide to repair) equipment. Replacement and repair part lists, ordering information, installation records, modifications, routine maintenance, and repairs also should be compiled.
Establish a Preventive Maintenance Program: Manufacturers' recommendations and past experience should be used as your primary guides to establish a program of routine and preventive maintenance actions for energy-using systems.
Identify the frequency of maintenance as well as labor and material resources needed to accomplish the maintenance action. Recognize the tradeoff between the benefit of more frequent maintenance versus the overall benefits of the maintenance actions. As with any area of work, too much of a good thing can be a bad thing. On one hand, the more frequent the maintenance, the greater the probability that equipment will operate efficiently and that problems will be identified quickly or prevented. On the other hand, the more often a piece of equipment is maintained, the higher the cost of maintenance and the greater the probability of accidental misadjustment. Somewhere a balance has to be found. Rather than simply defining a calendar time frequency for maintenance action, the ideal situation would be to base maintenance on runtime, change in energy use, change in performance, or some other significant measurable parameter.
A good maintenance management software package can be invaluable in organizing the scheduling, record-keeping, and reporting needed to implement a preventive maintenance program. Consider including long-term maintenance as a deliverable in an energy-savings performance contract; good maintenance practice is critical to a performance contracts success and achievement of expected savings (please see this month's Special Report on page 14).
Create and Maintain a Well-trained Staff: The long-term success of a new maintenance philosophy depends upon proper training and motivation of the personnel assigned to implement the program. Invest in training for maintenance staff on energy awareness, operation, maintenance and repair of energy-using systems, and energy accounting and reporting. Training should be designed or selected to meet the needs of individual staff members and to support the overall goals of the energy system maintenance program. Some equipment vendors may offer training at no additional cost as a part of their business of supplying equipment and replacement parts over time.
Monitor and Report Maintenance Progress and Energy Use: Create reports tailored to the information needs of every level of management and O&M staff. A maintenance management program will produce needed equipment and maintenance tracking reports. Energy accounting software provides the capability to track energy use and report true avoided costs resulting from maintenance actions and capital improvements. See the February 1996 training module on "Energy Accounting and Analysis" for more information about establishing an energy accounting system.
General Suggestions for Maintenance Actions Without consideration to specific end-use equipment or functional area, most energy system maintenance actions could be derived from the following common sense guidance:
Fix leaks promptly. Regularly clean heat transfer surfaces and replace filters. Periodically verify schedules, set points, and proper operation of controls. Follow manufacturers' and designers' recommendations for routine maintenance. Inspect and monitor equipment operation. Keep good records of all operation and maintenance data. Fix minor problems before they result in need for major repairs. If major repairs are required, consider the economic benefit of replacing with more efficient equipment before deciding to repair. Examples of specific maintenance guidance by functional area follow:
Primary Utilities: Primary utilities-such as electricity, natural gas, fuel oil, or coal-are usually purchased from a utility company. Even though they are not energy utilities, water and sewer may impact the cost of operating energy-using systems and are frequently in the domain of the energy manager.
Electric system components include transformers, conductors, switchgears, and distribution panels. These systems should be evaluated for voltage imbalance or deviation, loose connections, or self-heating. Power factor charges on electric bills should be monitored and minimized by correcting problems caused by low power factor or by use of capacitors to offset the reactive power. Any possible problems with the electric billing meter should be brought to the attention of the servicing utility for corrective action.
Distribution systems for piped utilities should be checked for leaks regularly. A leak on the customer side of the natural gas meter represents both an energy cost as well as a safety problem. Leaks in buried water lines or leaking valves or fixtures may go undetected for a long time unless there is a program of regular maintenance inspection.
Secondary Utilities: Secondary utilities are energy sources such as steam, chilled water, or compressed air that may be centrally generated and distributed throughout the facility to supply energy to end-use equipment. Boilers, chillers, air compressors, and their associated distribution systems represent a tremendous opportunity for energy savings in many industrial facilities. There are many maintenance-related questions to ask, including the following: Is the distribution system efficient? Are leaks under control? Are hot or cold lines properly insulated? Are steam traps working properly? Are dead-end lines eliminated? Is piping properly sized to minimize restrictions? Is the boiler, chiller, or air compressor properly adjusted, maintained, and operating at peak efficiency? Are distribution temperatures and pressures minimized to those needed to satisfy the load-and perhaps increase safety-thereby increasing the efficiency of the boiler, chiller, or air compressor? Is the steam condensate being captured and returned? Is the water treatment program well planned and managed to keep blowdown reasonable? Does the compressed air system use outside air to reduce temperature and increase efficiency?
Building Envelope: The building envelope includes the ceilings, walls, windows, doors, and floors that separate the outside from the inside environment. Note the type of construction, insulation levels, and condition of the building envelope components, especially those components that separate conditioned from unconditioned environment. Look for opportunities to reduce the load or need for HVAC conditioning by minimizing thermal conduction and air infiltration. Some pertinent maintenance questions include the following: Are there leaks or openings in the building envelope that could be sealed? Does insulation need to be replaced or added? Are doors and windows properly caulked and weather-stripped? Do they operate properly? Are conditioned areas separated from unconditioned areas with doors, plastic strip curtains, or air curtains, and are these devices being properly used?
HVAC&R Systems: The heating, ventilating, air-conditioning, and refrigeration system consists of all equipment used to condition, cool, or ventilate an indoor environment. Energy costs may be 70 percent to 80 percent of the annual operating cost of HVAC systems and 30 percent to 50 percent of the life cycle cost. Capital costs of HVAC equipment are a major component of life cycle cost; therefore, any deferred maintenance that results in shortened equipment life becomes a significant economic problem. Neglected maintenance that results in reduced worker productivity or even worker illness is both a major economic loss and a potential liability problem. A small reduction in worker productivity can quickly erase the benefit of large energy savings.
All HVAC equipment should be inventoried and their conditions noted. Note what areas are served by the equipment and how it is controlled. Verify that the operating schedule of the system corresponds to the occupancy of the facility. Find out if the time clocks or energy management control systems are properly functioning and set to proper times and schedules. Ask if thermostats are functioning and set properly to maintain productivity and comfort while minimizing energy. Investigate if the proper amount of ventilation air provided to meet the American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers' (ASHRAE) standards for indoor air quality and if dampers are functioning properly and being regularly lubricated and tested.
Regular HVAC maintenance is necessary to maintain proper system balance, help prevent poor indoor air quality, maintain occupant comfort, and prevent excess energy use. High quality air filters should be used and should be replaced regularly according to ASHRAE guidance. Heat transfer surfaces, air handlers, and ducts should be periodically inspected and thoroughly cleaned when necessary. Duct leaks should be repaired using a high-quality mastic designed for that purpose. Refrigerant charge should be checked and any leaks promptly repaired. But keep in mind that an overcharged system uses excess energy just like an undercharged system.
Lighting Systems: Lighting systems consists of lamps, ballasts, fixtures, and controls necessary to provide adequate illumination for the visual task. Skylights, windows, and interior building surfaces all interact with the lighting system and affect its performance. Maintenance record keeping should include an inventory of lighting equipment by space, recording the type of fixture, lamp and wattage, ballast, and controls. Annually measure illuminance at the task and note for comparison with the recommended illuminance published by the Illuminating Engineers Society of North America (IESNA).
Energy is about 80 percent to 90 percent of the annual cost and 65 percent to 85 percent of the life cycle cost of operating a lighting system. While the capital, annual maintenance, and lamp replacement costs of the lighting system can be significant, energy is by far the largest component. Therefore, decisions should be made based on life cycle costs. Ensuring that the lighting system operates at peak efficiency is key to maximizing the performance of the system.
When putting together a lighting system, designers must take into account both recoverable and non-recoverable light loss factors. This helps ensure that the maintained illuminance remains at or above the desired level. Since light output decreases over time, this means that the space is usually over illuminated for much of the system life cycle.
Recoverable light loss factors are lamp lumen depreciation, luminaire dirt depreciation, room surface dirt depreciation, and lamp burnout factor. These factors are multiplied together to determine the total lumen depreciation. With typical inputs, it is predicted that a system will perform at 50 percent to 60 percent of its original useful light output after several years of operation. Energy use would decrease as a result of unattended lamp burnouts. This drastic reduction in performance with little or no associated reduction in energy use means that the efficiency declines over time.
Maintenance in the form of periodic cleaning of surfaces and group replacement of lamps can be used to keep the system operating near peak output and efficiency. Incorporating improved maintenance practices into lighting retrofit projects can allow for reduced initial lumens and system power while resulting in the same maintained illumination. Group relamping at about 70 percent of the average rated life of lamps turns out to be the approximate economic replacement point. Although the number of lamps purchased and disposed of will be greater than with spot replacement, labor will be reduced resulting in a net total savings to the maintenance budget. Furthermore, group relamping provides a scheduled opportunity to clean fixtures and ensure success of the lighting maintenance strategy.
Since lamps-except for occasional burnouts-may not be replaced for three to four years in a group strategy, it is important to carefully budget for the replacement expenses. The replacement interval in years can be calculated by dividing useful operating life in hours (70 percent of rated life) by annual operating hours. For example, given a rated life of 28,000 hours-at 11 hours per start-and annual operation of 3,500 hours, lamps would be group replaced every 5.6 years (28,000 x 0.70 / 3,500). When operating hours are uncertain, a rule of thumb to determine when to replace fluorescent lamps is to purchase 10 percent more lamps for spot replacement stock. According to fluorescent lamp mortality curves, the point at which 10 percent of the lamps have failed is about 70 percent of the rated life. When your last spot replacement lamp has been installed, it's time to group relamp.
With the development and application of new lamps and ballasts comes additional complexity of operation and maintenance. For general guidance regarding troubleshooting of different lamp and ballast types, consult the "Lighting Maintenance" chapter of the IESNA Lighting Handbook. For specific guidance, refer to manufacturers technical literature or consult a qualified lighting consultant or contractor.
Electric Motors: Electric motors are a subcomponent of many energy-using systems. Considering all areas of electricity end-use, motors account for about 50 percent of all electricity used in the U.S. Energy cost is 90 percent to 95 percent of the life cycle cost of an electric motor. Inventory all motors one horsepower (hp) and larger, noting motor size, nameplate data, operating hours, age, and drive system type. Verify motors are operating properly and without excessive vibration or heat. Motors should be lubricated according to manufacturer recommendations. Over lubrication can be just as detrimental as under lubrication. The drive system should be properly adjusted. Standard V-belts may be replaced with grooved belts or cogged belts to reduce drive system losses. An optical tachometer or electrical tester can be used to estimate the load on the motor.
Motors are usually sized to operate at 65 percent to 100 percent load. Motors loaded less than 40 percent should be evaluated for possible replacement with properly sized motors to increase the operating efficiency and power factor. When motors fail, decisions regarding replacement or repair should consider energy and other operating costs, not just initial cost. For older, 40-hp or less motors that have high operating hours, replacement with energy-efficient motors on failure is always cost-effective. For standard motors less than 15 hp, it is almost always cost-effective to replace rather than repair. When rewind cost exceeds 50 percent to 65 percent of the cost of a new energy-efficient motor, purchase the new motor. Also, many working standard efficiency motors can be cost-effectively replaced with high-efficiency motors. MotorMaster+ software from the U.S. Department of Energy Motor Challenge program is an excellent tool to establish a computerized motor inventory and support repair versus replacement decisions.
In conclusion, proper maintenance of energy-using systems is an important part of an effective energy management program. Implementation of a well designed program of scheduled and preventive maintenance will help minimize total life cycle costs by keeping equipment operating efficiently and effectively while extending equipment life. Failure to properly maintain equipment may save a few dollars on this year's budget, but will cost more in the long run and may contribute to a decrease in productivity, which can be a huge, and sometimes hidden, cost.
http://www.energyusernews.com/1197test.htm
Bücher: HVAC CONTROLS: OPERATION & MAINTENANCE SECOND EDITION By Guy W. Gupton, Jr. In the eight years since the publication of the first edition of this book, there have been quantum changes in the automated temperature control (ATC) industry due to the widespread and growing use of direct digital control (DDC) systems. The fully updated second edition fully addresses these technology changes, from equipment characteristics and operation, to troubleshooting and maintenance, to training of operating and maintenance personnel. The full range topics pertinent to the effective operation of all types of HVAC control systems currently in use today are explored, including equipment-to-control interactions, control system set-up and functions, local loop to building automation system interfaces, performance prediction and assessment, operational parameters, and maintenance and testing. ISBN: 0-88173-221-46 x 9, 327 pp., Illus., Hardcover, $79.00
WHY IS IT NECESSARY TO PERFORM BUILDING SIMULATION? WHO CAN BENEFIT FROM BUILDING SIMULATION? WHAT ARE THE AVAILABLE SIMULATION PROGRAMS? HOW TO CHOOSE A SIMULATION PROGRAM? HOW TO PERFORM BUILDING SIMULATION? WHERE TO GET RELATED INFORMATION? WHAT IS THE ROAD AHEAD?
WHY IS IT NECESSARY TO PERFORM BUILDING SIMULATION?
Approximately one third of primary energy supply is consumed in buildings. Buildings are consequently a primary contributor to global warming and ozone depletion. From the oil embargo in 1973, building energy efficiency has become one of the world's major concerns. As lighting, heating, ventilating and air conditioning of spaces consume most of the building energy, it is vital that thermal performance of buildings and mechanical systems is well understood and optimized in order to achieve energy efficient buildings (EEB). The tool available to architects, engineers, designers, and managers concerned with energy conservation is computer based building simulation [1, 2].
Computer applications in building design can be categorized into three groups: (1)computerized documentation; (2)computer aided drafting; and (3)computer based calculation and simulation. Today, the first two applications are very popular, which often use personal computers to produce technical documents and drawings. The last application often includes the prediction of peak energy demand for sizing HVAC systems, equipment and plants. Computer aided documenting and drafting indeed improve the working efficiency of building designers, but have hardly impact on building performance. Only computer based simulation can improve building energy efficiency.
Building simulation started in 1960s and became hot topics of 1970s from the energy research community. During these two decades, most research works related to studies of fundamental theory and algorithms of load calculation, which resulted in some simplified methods, e.g., degree-day method, equivalent full load hour method, and bin method, to predict the energy consumption of buildings, and some detail methods like weighting factors to predict peak cooling load. Building simulation was expected to lower building energy consumption upon this period. Although the past of oil crisis in 1970s lessens the motive for energy efficiency, building simulation received growing attention during the 1980s due to the quick advance of computer technology. US Department of Energy funded more than one billion US$ for solar energy R&D projects from 1970s to early 1980s. Actually many popular detailed building and HVAC systems simulation programs (BSP) like DOE-2 [3], ESP [4] and TRNSYS [5] stand for the achievements of this period. Despite the availability of BSPs, they were rarely employed in building design practice because of their hard-to-use and high-cost-to-use. The coming of 1990s reveals two important trends: the first is the widespread use of cheap powerful personal computers; the second is the global concerns of sustainable human settlement, which calls for green buildings that create healthy and comfortable built environment with less energy consumption and less negative impact on the ambient. The design of green buildings makes the application of building simulation a must rather than a need. Thus, BSPs become routine design and analysis tools. Review of building load/energy simulation can be found in some papers like [6-9]. It can be seen that the early 1990s is the real starting point to move BSPs from research community into design community, from the hands of scientists to the hands of professionals.
The energy requirements of a building depend not only on the individual performance of the envelope components (walls, windows, roofs), the HVAC systems, and the lighting systems, but also on their combined performance as a system within a unique building. It is estimated that energy savings exceeding 50% can be achieved through careful energy efficient design. There is no way that complex designs could be attempted without using computer based building simulation techniques. Also, it is now possible to carry out sophisticated environmental simulations that were not possible a few years ago.
Before the computer based building simulation, architects and mechanical engineers have to design a building and its mechanical systems based on their professional rules of the thumb, which often lead to oversized design and poor energy performance. Now with BSPs, architects and engineers can apply, extend and refine their expertise. Thus some passive design options and energy efficient technology can be applied in every building design project not just the demonstration projects. Building simulation can not only help architects and engineers to test their ideas but also help them to popped new ideas.
In recognition of the significance of energy use in buildings, IEA (International Energy Agency) have funded wide R&D activities in building sector. Started with the first Annex in 1977, IEA Energy Conservation in Buildings and Community Systems (ECBCS) has now 34 IEA-ECBCS Annexes aiming at initiating research and providing an international focus for building energy efficiency. Tasks are directed at generic energy saving technologies and activities that support their application in practice. Results are also used both nationally and internationally to develop relevant standards and guidelines. Within these annexes, building simulation has been one of the key technologies that help construct future buildings, which are more energy efficient, more health responsive, and more environment friendly.
WHO CAN BENEFIT FROM BUILDING SIMULATION?
The use of computer simulation by building professionals is now considered commonplace. Building simulation can be applied in the life cycle of a building, including design, construction, operation, and management.
1 Popular applications include Building heating/cooling load calculation (peak energy demand and its profile) Building load is the criteria to select and size HVAC equipment, systems, and plants.
2 Building energy performance analysis By analyzing the annual building energy consumption, optimal design of a building and its mechanical systems can be realized, and energy budget can be well estimated for making energy policy. Furthermore, energy innovative strategies like new HVAC systems, heat recovery system, and thermal storage system can be evaluated.
3 Building energy management and control system (BEMCS)design BEMCS plays the role to operate and control a building and its facilities, to supply the required lighting, heating and cooling energy through mechanical systems to spaces with minimum waste. With BEMCS, some energy efficient control strategies like enthalpy control and optimal start/stop control can be investigated and applied. BEMCS can help to realize the potential energy efficiency of a good building design. Current BEMCS analysis has concentrated on providing guidelines for selecting appropriate systems, the development of management rules, diagnostic and fault detection techniques, and the evaluation of emulation methods.
4 Building regulations/codes/standards compliance checking Which helps to check if the designed buildings compile with the current regulations, codes or standards for energy audit, envelope insulation, indoor overheating, surface condensation, daylighting level, etc.
5 Cost analysis Which can provide detailed analysis of life cycle cost (LCC) of a building. LCC is the best way to evaluate a building design.
6 Passive design features study Which can investigate the technical and economical feasibility of passive design options such as daylighting, evaporative cooling, earth cooling, night ventilation, solar heat collectors, windows shading, trombe walls, transwalls, phase change material walls, roof pond, and movable insulation.
7 Computational Fluid Dynamics (CFD) CFD is widely used in the study of global warming, urban climate, microclimate, building ventilation, indoor air quality, indoor and outdoor thermal comfort, fire safety, and smoke extraction. Detail discussion of CFD applications in the design and analysis of building and HVAC systems is beyond the scope of this paper. Readers can find CFD related publications like Chen's papers [10-12].
Computer survey by the Construction Industry Computing Association (CICA, UK) shows that up to 85% of the building services design use computers [13, 14]. Software for technical and design applications includes: pipework design (hot and cold services, pipework sizing, fluid dynamics, and heat emissions), drainage (design of drainage systems, soakaway design, stormwater flow, manhole and pipeline schedules), other pipework (sprinkler systems and rainwater gutter sizing) and energy consumption (U-value calculation and envelope analysis, analysis of domestic fuel use, thermal and comfort analysis and analysis of energy consumption and cost).
VisualDOE (Eley Associates, USA) shows how it can help building professionals.
WHAT ARE THE AVAILABLE SIMULATION PROGRAMS?
Building simulation programs can be grouped into two categories: design tools (DT) and detailed simulation programs (DSP).
Design tools are more purpose specific, they are often used in the early design phases because they require less and simpler input data. DTs are easy to develop and test, so their quantity is large, many of them are in-house, while some of them are public domain. DTs are very useful in the compliance checking of prescriptive building regulations.
Detailed simulation programs often adopt complex methods such as finite difference, state space, and weighting factors (thermal response factors) for building load/energy calculation on the basis of hour-by-hour (sometimes even minute-by-minute), and zone-by-zone to reveal the complete dynamic interaction between all thermal-based elements associated with comfort and energy consumption, including the building envelope, HVAC systems, lighting, and control devices. Thus, optimal design and operation of a building and its facilities can be achieved. DSPs are also useful in the compliance checking of performance based building regulations.
Although there are lots of DTs and DSPs used in building design, only few of them are public domain and used worldwide. Table 2 lists some programs that joined IEA-ECBCS Annex 1, 4, 12 &21. Several popular DSPs are
DOE-2 DOE-2 is a public domain program that performs an hour-by-hour simulation of a building's expected energy use and energy cost given a description of the building's climate, architecture, materials, operating schedules, and HVAC equipment. DOE-2 has been supported by the US Department of Energy (DOE), and has its origins in the Post Office program written in the late 1960s for the US Post Office. DOE-2 is widely used in the United States and 42 other countries to design energy-efficient buildings, to analyze the impact of new technologies and to develop energy conservation standards. DOE-2 was developed by the Simulation Research Group at Lawrence Berkeley Laboratory (LBL), it was first released in 1979 and the latest Windows based version PowerDOE was available in 1996. There are several commercial variant versions of DOE-2 like VisualDOE (Eley Associates) and EZDOE (Elite Software), which utilize the DOE-2 calculating core and provide graphical user interface for the user to prepare input and browse results. DOE-2 has been integrated into COMBINE.
ESP ESP (Environmental System Performance) is a public domain transient energy simulation system capable of modelling the energy and mass flows within combined building and plant systems. ESP was developed during 1977 to 1984 by Energy Systems Research Unit at University of Strathclyde. The ESP-r is the European Reference building simulation program, it allows designers to assess the manner in which actual weather patterns, occupant interactions, design parameter changes and control systems affect energy requirements and environmental states. ESP has been integrated into COMBINE.
TRNSYS TRNSYS (Transient Systems Simulation) is used primarily to simulate thermal energy systems. Each physical component in the system, such as a pump or solar collector, is represented by a different FORTRAN subroutine. The subroutines are combined into an executable file controlled with an input file which states what physical components are involved in the system and how they are connected. TRNSYS has been used for simulating solar thermal systems as well as more general HVAC systems. TRNSYS was developed by Solar Energy Laboratory at University of Wisconsin. It was first available in 1975, the latest version available in 1996 is TRNSYS 14.2 for Microsoft Windows. Besides TRNSYS, there are some similar programs like HVACSIM+ and SPARK that can model HVAC systems.
BLAST BLAST (Building Load Analysis and System Thermodynamics) is a set of computer programs for predicting heating and cooling energy consumption in buildings, and analyzing energy costs. BLAST was developed by Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Illinois at Urbana Champaign. BLAST has been supported by the US Department of Defense (DOD), and has its origins in the NBSLD program developed at the US National Bureau of Standards in the early 1970s. BLAST and DOE-2 will be merged into a new simulation system in 1998.
COMBINE COMBINE (COmputer Models for the Building INdustry in Europe) is a major research project within the JOULE programme of the European Commission's Directorate General XII for Science, Research and Development. It seeks to develop an operational computer based Integrated Building Design System (IBDS). COMBINE began in 1990 and ended in 1995. There are two integrated systems developed in COMBINE. The first system is for architectural practice, which integrates more than ten design tools into an Intergraph based architectural CAD system. The second system is for HVAC design. It is an AutoCAD based HVAC CAD system, which integrates Superlink for lighting design, TSBI3, ESP-r and DOE-2 for detailed thermal simulation, VENT for duct sizing, cost evaluator, HVAC components database, DocLinks for document management.
A US design tools project, formerly named AEDOT, aims to integrate a suite of energy tools with CAD systems. This project is collaborated between Softdesk, University of Oregon, and Pacific Northwest Laboratory.
Engineering design software for building & HVAC systems is commercially available at many software vendors like Carmel Software, Elite Software, Hevacomp, Finite Technology, SoftDesk, and Eley Associates. In the CFD domain, the most common commercial codes include FLOW3D, VORTEX, PHOENICS, FIDAP, FLOVENT, FLUENT, RAMPANT, and NEKTON.
BSPs mentioned above all belong to deterministic type, which means that these BSPs simulate the thermal performance of buildings and HVAC systems according to the certain input of the building and HVAC systems, the indoor casual gains, and the weather conditions for a design day, a TRY (Test Reference Year), a TMY (Typical Meteorological Year), or an ECWY (Energy Calculation Weather Year). This kind of simulation is typical and traditional in building design and analysis. But some applications like overheating risk analysis and peak load calculation have to consider the random effects of indoor casual gains and outdoor weather conditions [15]. These applications require results as probability distribution of some parameters concerned rather than their hourly simulated values [16, 17]. Thus, stochastic modelling of buildings and HVAC systems represents one of the trends in building simulation [18]. http://www.geocities.com/CapeCanaveral/5190/bsfaq.html
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12 Dec 2004
22:44:57 |
Lercher |
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