En experimentell laborativ studie av interaktion mellan energieffektiva åtgärder i byggnader och boendes beteenden

Hur kan vi bättre förstå samspelet mellan energieffektiva byggnader och människors vardag? I det här projektet har nya metoder utvecklats för att studera hur tekniska åtgärder och beteenden tillsammans påverkar energianvändningen i hemmet.

Projektet undersökte vad som händer när byggnader energieffektiviseras genom renovering och hur människor reagerar i sin vardag. Tekniska åtgärder som bättre fönster, tilläggsisolering, värmeåtervinning och justeringar i värmesystem kan minska energianvändningen, men det faktiska utfallet beror i hög grad på hur de boende anpassar sitt beteende. De kan till exempel använda personliga värmare mindre, öppna dörrar oftare eller göra andra förändringar som påverkar både komfort och energibesparing.

För att studera dessa samband utvecklade projektet en hybridmetod som kombinerar en immersiv virtuell miljö (IVE) med ett klimatstyrt fysiskt laboratorium (PLE). Deltagarna kunde uppleva realistiska renoveringsscenarier i virtuell verklighet samtidigt som motsvarande inomhusförhållanden återskapades i laboratoriet. Parallellt byggde projektet upp en datadriven modell som kopplar samman renoveringsåtgärder och brukarbeteenden med inomhustemperatur och luftfuktighet. I den första experimentkampanjen samlades 480 beteendeobservationer in. Projektet etablerade också IHBI-laboratoriet vid Umeå universitet som en plattform för framtida forskning om människa-byggnad-interaktion.

Ny metod för att studera renovering och beteende

Den hybridbaserade virtuella och fysiska försöksmiljön gör det möjligt att testa renoveringsscenarier på ett kontrollerat, upprepningsbart och säkert sätt innan de genomförs i verkliga byggnader. Det är viktigt eftersom fältstudier fångar verkligheten men ger begränsad kontroll, medan traditionella laboratoriestudier ofta inte kan representera framtida eller hypotetiska renoveringsåtgärder utan kostsamma ombyggnader. Genom att koppla virtuella scenarier till styrda inomhusförhållanden skapade projektet en praktisk brygga mellan byggnadssimulering, beteendeobservation och laboratorietestning.

Stora dataset från Building Performance Simulation användes för att träna en maskininlärningsmodell, och laboratoriemätningar från mars till juni 2023 användes för kalibrering. Modellen kunde förutsäga rumstemperaturen i laboratoriet med en genomsnittlig avvikelse på cirka 0,3 °C. Pilotresultaten visade också att renoveringsåtgärder inte bara förändrar byggnadens prestanda, utan också människors beteenden. I synnerhet minskade vissa scenarier användningen av personliga elektriska värmare kraftigt, medan andra ledde till att dörrar öppnades oftare. Klädanpassningar var jämförelsevis mer stabila mellan scenarierna. Resultaten hjälper till att förklara varför beräknade och faktiskt uppnådda energibesparingar efter renovering ofta skiljer sig åt.

Deltagare får testa simulering i IHBI-labb. — IHBI-laboratoriet vid Umeå universitet, utvecklat som en plattform för kontrollerade studier av interaktionen mellan människor och byggnader, samt för tester av beteenden kopplade till energieffektiva renoveringar.

Viktiga resultat

Projektet genererade en bred uppsättning resultat, inklusive fem vetenskapliga tidskriftsartiklar och fem konferensbidrag om brukarcentrerad renovering, människa-byggnad-interaktion, virtuella experiment och datadriven utvärdering av energieffektivisering. Det tog också fram återanvändbara dataprodukter, scenariodefinitioner, ett experimentprotokoll och en surrogatmodell som kan stödja framtida forskning, undervisning och samverkan.

Huvudresultat från projektet:

Projektet utvecklade och testade en hybrid virtuell-fysisk experimentmetod för att studera hur brukare reagerar på energieffektiva renoveringar.
En datadriven modell, tränad på 175 200 simuleringsprov och kalibrerad med laboratoriedata, kunde förutsäga rumstemperaturen med en genomsnittlig avvikelse på cirka 0,3 °C.
En första experimentkampanj samlade in 480 kodade beteendeobservationer om användning av värmare, dörröppning och klädanpassning i flera olika renoveringsscenarier.
Pilotresultaten visade att renoveringsscenarier påverkade användningen av personliga värmare och dörröppning tydligt, medan klädbeteendet var jämförelsevis stabilt. Projektet etablerade också IHBI-labbet som en operativ plattform och utvecklade CEOBI-ramverket för framtida utvärdering av beteendeinterventioner.

Fokus framåt

Nästa steg är att skala upp experimenten med fler deltagare och mer varierade användargrupper, utöka spannet av styrda inomhusvariabler som luftflöde och luftfuktighet samt testa fler scenarier för renovering och beteendeinterventioner. Projektet kommer också att använda det fullskaliga IHBI-laboratoriet för att stärka den kausala analysen och omsätta resultaten i praktisk vägledning för renoveringsutformning, driftsättning och kommunikation med brukare.