Longitudinal analysis of energy metering data from non-domestic buildings

Abstract

To identify, understand and reduce energy wastage in buildings, a significant indicator is time patterns of consumption linked to building occupancy. Advanced metering can log energy data at short half-hourly intervals or less. However, analysis of these data may still often follow traditional monitoring and targeting techniques developed previously for daily or weekly energy data. To explore the potential for advanced metering more fully, and to understand the energy consumption patterns and energy wastage in non-domestic buildings, a longitudinal study was made of energy data collected from approximately 300 buildings in Leicester, UK, between 2001 and 2008. This was the first such study of its kind. Evidence was gathered from gas, electricity and water meters, with water consumption being used as a proxy for building occupancy. Algorithms for cleaning the data are described. Four principal building failure modes for gas space heating were identified that cause excessive and wasteful energy consumption. In 2004, 34% of buildings were heated during unoccupied periods at weekends, although this reduced to 22% by 2008. Longitudinal analysis of night-time electricity baseloads showed an average annual rate of increase of around 8%, although wide variations exist between buildings. The method of identifying building control phenomena may be applied to any metered energy data set with a comparable sampling period. Les schémas temporels de consommation liés à l'occupation des bâtiments constituent un indicateur important pour identifier, comprendre et réduire le gaspillage énergétique dans les bâtiments. Les compteurs évolués sont capables d'enregistrer des données énergétiques à de brefs intervalles d'une demi-heure ou moins. Néanmoins, il est encore souvent possible que l'analyse de ces données suive des techniques traditionnelles de contrôle et de ciblage précédemment développées pour des données énergétiques quotidiennes ou hebdomadaires. Afin d'examiner plus complètement les possibilités offertes par les compteurs évolués et de comprendre les schémas de consommation d'énergie et le gaspillage énergétique dans les bâtiments non résidentiels, il a été réalisé une étude longitudinale des données énergétiques recueillies dans environ 300 bâtiments de Leicester, au Royaume-Uni, entre 2001 et 2008. Il s'agissait de la première étude de ce genre. Des données probantes provenant des compteurs de gaz, d'électricité et d'eau ont été rassemblées, la consommation d'eau étant utilisée comme une preuve indirecte d'occupation des bâtiments. Des algorithmes de nettoyage des données sont décrits. Concernant le chauffage au gaz des espaces, il a été identifié quatre modes principaux de défaillance dans les bâtiments, qui entraînent une consommation d'énergie excessive et sont source de gaspillage. En 2004, 34% des bâtiments étaient chauffés lors des périodes d'inoccupation les week-ends, cette proportion étant néanmoins ramenée à 22% en 2008. Une analyse longitudinale des charges de base électriques nocturnes a indiqué un taux annuel moyen d'augmentation d'environ 8%, bien que de grandes variations existent entre les bâtiments. Cette méthode d'identification des phénomènes de contrôle des bâtiments peut être appliquée à tout ensemble de données énergétiques mesurées par compteur couvrant une période d'échantillonnage comparable. Mots clés: compteurs évolués, performances des bâtiments, services au bâtiment, charge de base électrique, consommation d'énergie, gaspillage énergétique, gestion globale des bâtiments, chauffage des espaces, consommation d'eau