Pareto-optimering og Edgeworth Box er pligtlæsning inden for mange økonomistudier, men nu har en lektor fra Københavns Erhvervsakademi (KEA) fået den idé at forbinde de to teorier med de fire indeklimadomæner. En idé, der dramatisk kan ændre vores tilgang til indeklima. Det handler om at overføre fordelingslogikken og optimeringen fra teorierne til indeklimaområdet. Det lyder lidt tørt, men det rummer nærmest uanede muligheder, når man først dykker ned i visionerne bag
Artiklen har været bragt i HVAC Magasinet nr. 6, 2024 og kan læses uden illustrationer herunder
(Læs originalartiklen her)
Tekst: Allan Malmberg
Fotos: Michael Barrett Boesen
En kombination mellem to økonomiske teorier og de fire overordnede indeklimadomæner. Det er den korte version af de tanker, som lektor, ph.d. Robert Schønrock Nielsen og hans studerende i energimanagement på KEA har arbejdet med.
Idéen er at tage fordelingslogikken fra en Edgeworth Box og anvende den på de fire klassiske indeklimadomæner; det termiske, atmosfæriske, visuelle og akustiske.
Resultatet er en model, der viser, hvordan ændringer i et af de fire domæner påvirker de tre andre. Et overblik, der giver helt nye muligheder for at optimere indeklimaet, og samtidig at man bedre kan modvirke utilsigtede følgevirkninger, ligesom det vil være muligt at indeklimaoptimere bygninger alt efter bygningens anvendelse. Og gøre det ud fra en viden om niveauet på de fire domæner i forhold til hinanden.
Før vi dykker ned i de enorme muligheder og konsekvenser, det kan have for byggeriet, skal vi et smut omkring de to økonomer; italienske Vilfredo Pareto og irske Francis Ysidro Edgeworth, begge født omkring 1850.
De økonomiske teorier
Pareto-optimering handler om, at man i et koordinatsystem kan finde den bedst mulige prioritering mellem to faktorer.
Den italienske økonom var født i et mangelsamfund, så den grundlæggende idé var finde en vej til at beskrive, hvordan de knappe ressourcer kunne udnyttes mest optimalt. I økonomisk teori siges en situation at være efficient, hvis de knappe ressourcer anvendes på den økonomisk mest effektive måde.
– Det er klassisk bytteøkonomi. I stedet for ressourcer og økonomi kan man sætte to indeklimadomæner over for hinanden, for eksempel atmosfæriske og termiske. Der bliver en prioritering. Vi kan ikke få det optimale på begge fronter, men der er et bytteforhold mellem de to, hvor det er optimalt – eller efficient, siger Robert Schønrock Nielsen, og forklarer, at det faktisk er det, som bygge- og driftsfolk arbejder ud fra.
Pareto er således, i mindre målestok, ikke ukendt inden for HVAC-området.
Det nyskabende opstår, når vi anvender Edgeworth Boxen. I boksen spejlvendes et Pareto-koordinatsystem, hvor de to halvdele sættes sammen. Dermed dannes en kasselignende figur. Der opstår en handelsplads, der i den klassiske Edgeworth Box indeholder to handlende, to produkter og en række efficienskurver. Der, hvor kurverne krydser hinanden, siges det at være efficient. Man kan sige, at foregår der en handel i de punkter, vil begge handlende gå derfra, følende at de har gjort en god handel.
Indeklima-handelsplads
Tilbage til indeklimaet. Nu er de to handlende og deres produkter skiftet ud med de fire indeklimadomæner – ét på hver side af boksen. Det gav os pludselig flere variable at arbejde med end i den klassiske økonombaserede Edgeworth Box, hvilket samtidig kastede nye udfordringer af sig i forhold til at få teorien til at passe.
– En af mine studerende var inde på, at man ikke kunne nøjes med en boks i to dimensioner, men måtte bevæge sig over i tredimensionel kube-konstruktion. Det kan meget vel være, at man på sigt havner dér, men vi har dog formået at få det teoretiske på plads i den nuværende boks-konstruktion, fortæller lektoren.
De fire domæner findes hver i tre niveauer: minimum, standard og ambitiøs.
– Vi er ikke gået ned i detaljen, altså for eksempel decibelniveau over for CO2-aftryk. Det stod hurtigt klart, at det vil gøre det alt for uoverskueligt. De tre niveauer er valgt for at sænke kompleksiteten, forklarer han.
Robert og hans studerende har gjort sig mange matematiske og illustrative overvejelser med henblik på at få kurverne i modellen til at krydse på tværs, således at de forskellige indeklimamodeller blev forbundet.
Og det står hurtigt klart, at ændrer man på det termiske indeklima fra minimum til standard, skal man ændre på de tre andre parametre for at opretholde det oprindelige niveau. Opgaven er at tænke i grænsekomfort, altså hvordan kan man gå på kompromis mellem de forskellige indeklimadomæner, uden at den samlede nyttevirkning af en given indeklimaændring bliver mindre. Det tværdisciplinære udviklingsarbejde mellem økonomi- og ingeniørvidenskaberne har dermed ført nye begreber med sig. Henholdsvis grænsekomfort og internationalt Marginal Rate of Comfortability (MRC), hvilket er begreber, hvis værdi der skal stå deres prøve ved at blive udfordret i det videnskabelige miljø. Men uanset om ingeniørerne eller økonomerne på sigt tager begreberne til sig eller ej, er det grænsebetragtningerne, dvs. de menneskelige prioriteringer mellem de fire domæner, som gør, at kurverne i modellerne hælder og krydser hinanden på de punkter, hvor indeklimadomænerne er mest efficient fordelt.
Modellen giver overblik
Modellen tilbyder et helt unikt overblik over, hvad ændringer betyder. Hvilke tiltag der skal gøres for at eliminere konsekvenserne af ændringer. Man kan også gå den anden vej. Finde et punkt i boksen, og derudfra kortlægge, hvilke niveauer de fire domæner skal være på for at opnå det ønskede indeklima.
– Bygningsejere, bygherre, arkitekter og andre får et værktøj til hele tiden at holde sig efficiente – og erkende, hvad ændringer betyder – og være i stand til at gennemskue, om man vil acceptere de ændrede forhold eller ej, siger Robert Schønrock Nielsen, og forklarer, at man også kan koble økonomi på.
– Hvis man som udgangspunkt har et vist antal millioner til det termiske indeklima, er det her muligt at se, hvad man kan få på de andre domæner. Sammenhængene bliver mere åbenbare.
Skal tale samme sprog
Et meget kendt problem inden for byggeriet er, at forskellige faggrupper har svært ved at tale sammen – de taler ikke samme fagsprog, forstået derhen, at deres udgangspunkt er forskelligt. Arkitekten, den rådgivende ingeniør, de udførende har alle hvert deres udgangspunkt, men i modellen vil de få et værktøj, hvor tingene bliver synlige.
– Det bliver også klart, at man kan foretage en række prioriteringer. I et automatiseret lagerlokale er det termiske indeklima en topprioritet, mens det visuelle og akustiske er mere underordnet. I et klasselokale kan man skrue ned på det visuelle for at opprioritere det atmosfæriske. Og sådan kan man blive ved med at skrue på de forskellige domæner i forhold til for eksempel det ønskede indeklima, de økonomiske forhold, klimaaftryk, det arkitektoniske, støjniveau, forklarer han.
I den skematiske fremstilling af modellen, der er med i denne artikel, er det optimale lige i midten. Alle domæner er tilgodeset lige meget.
– Umiddelbart ville man tro, at man skulle søge derind, men det er langtfra det optimale. Det ville også give en uhensigtsmæssig ensretning, siger han.
I det ambitiøse niveau på alle fire domæner vil man måske finde et højtprofileret advokatkontor eller lignende – men det vil ikke være ønskværdigt i et automatiseret pakkerum til frossent kød for nu at tage et par yderpunkter.
Snebolden er klar
Robert Schønrock Nielsen har i det meste af sit professionelle virke arbejdet med innovation, og har blandt andet en erhvervs-ph.d. omhandlende ledelse af innovation i komplekse organisationer. Det er blandt andet hans viden på dette område, som har ført ham frem til stillingen i KEA.
Modellen har han skabt i samspil med sine energimanagementstuderende, ligesom han også har trukket på en bredere kreds af kollegaer og venner, når der har været behov for faglige input og illustrativ assistance. Men der er langt fra tale om et færdigt produkt. Det er faktisk kun starten på det, som kan blive en lang – og i bedste fald – en global rejse, der kan påvirke måden at bygge på i hele verden. Men der er noget anderledes ved den – eller rettere ved, at modellen kommer frem allerede nu.
– Rent forskningsteknisk gør man normalt det, at man først bringer sin viden ud i det offentlige rum, når den videnskabelige artikel er på plads. Jeg gør det modsatte. Jeg bringer nogle pointer og argumenter ud i det offentlige rum, som jeg ikke har bedrevet forskning på. Men det betyder også, at andre interesserede produktudviklere og forskere kan tage den og rulle videre, samtidig med at jeg fortsætter med min tilgang til forskningsprojektet. Måske i samme retning, måske med nogle variationer. Men det giver noget andet, hvis flere er med til at videreudvikle løsningen i forhold til, hvis jeg selv sad og puttede med den i nogle år, siger han.
Så der er et stykke vej til et færdigt produkt. Der skal mere tung ingeniørviden om indeklimadelen, og der skal udvikles en slags AI-motor, før det bliver brugbart for byggebranchen.
– Nu er snebolden imidlertid så småt sat i bevægelse. Håbet er, at i den i sidste ende kan bringe os et bedre sted hen.
