nzeb energialaskennan lähtötietojen ja laskentamenetelmien kehitystarpeet

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "nzeb energialaskennan lähtötietojen ja laskentamenetelmien kehitystarpeet"

Riitta Raili Parviainen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 nzeb energialaskennan lähtötietojen ja laskentamenetelmien kehitystarpeet TkL Mika Vuolle Equa Simulation Finland Oy

2 Lähes nollaenergiatalo Määritelmä on selvä, mutta onko sisältö ja tavoitetaso? Tekninen taso? Lukuarvot? Mitkä energiavirrat otetaan huomioon? Onko kaikki merkittävät tekijät mukana? Kaupankylmä? Datakeskukset? Isot energiatehokkuuden parannukset on jo tehty, jäljellä pienet purot. Mitä pieniä puroja voidaan parantaa? Mitä kannattaa tarkastella, määrätä ja ohjata? E-luku vs tavoitekulutuksen ohjaus Lähes nollaenergiatalo termi on hyvä ammattilaisille, mutta antaa väärän mielikuvan muille toimijoille. Ei tavoitella plustaloa, nollakulutusta, energiaomavaraista taloa taikka lähellä nollaa olevaa kulutusta. Laskenta antaa lukuarvot. Arvaus yli 0,5 kertaa nykytason, ei alle. Annetaan tavoitetasot ja katsotaan millä lähtöarvoilla saavutetaan? Katse tulevaisuudessa.

3 Laskennan lähtöarvoja Energia ei riitä, tehot ja aika tarvitaan. Ei tunneta vuorokausi- ja vuodenaikavaihtelua Finvacin ns. profiilihanke

4 Aurinkosähköntuotto Based on 10 min data resolution not more than 28% of the annual load can be matched. Analyzing the match at the monthly level allows a maximum match of 67%, although the annual yield fully balances the annual demand. Load Matching and Grid Interaction of Net Zero Energy Buildings Onko meillä 10 min intervallilla olevaa tilatyyppikohtaista dataa? Tuoton laskenta onnistuu kyllä. Demand side management?

5 Laitteista tiloihin, tiloista rakennuksiin

6 Laitteista tiloihin, tiloista rakennuksiin Miten laitetehot kehittyvät jatkossa? Tuleeko laitteista lisää? Valaistuksen tehot ja ohjaus? Mitkä ovat laatukriteerit? Niiden tavoitetasot? Tilakohtainen tarkastelu?

7 Laitteista tiloihin, tiloista rakennuksiin

8 Vuodenaikavaihtelut

9 Muita tarpeellisia tietoja LKV profiilit vuorokausi- ja vuodenaikaprofiilit hanateknologian kehitys Tarpeenmukainen ilmanvaihto Minimi-ilmamäärä Ilmanlaatutasot

10 Building and its systems are rather complex Air spaces and zones Number of zones Zone geometries orientation temperature gradient Equivalent leakage area Mechanical air flow Building components Wall constructions Construction layers (thickness, density, specific heat, heat conductivity) Thermal bridge coefficients Glazing values (U-value, g- value, transparence, internal and external emissivity, Shading values (reduction factors, schedules, control settings) Frames (U-value, frame fraction) Furniture (mass, covered area) Internal loads Lights (position, power, control, luminous efficacy, convective fraction) Persons (numbers, position, activity level, clothing, schedule) Equipment (numbers, position, emitted heat, schedule, moisture emission, CO 2 emission) Simulation tool External conditions Location (Longitude, latitude, altitude, time zone) Weather (air temperature, air humidity, wind direction, wind velocity, solar radiation) Control Strategy Supply air set points Room air set points (minimal and maximal temperature, air flow, humidity, CO 2, illumination) Schedules for fans and pumps Simulation data Time range Minimal and maximal time step Tolerance Maximal number of periods Tolerance for periodicity Results Air, surface and body temp Humidity Air pollution Liquid and air Flows Air pressure Heat flows Energies Solar radiation Control signals Comfort values Operative temperature, PPD, PMV Illumination

11 Moninaiset fysikaaliset ilmiöt vs. yksikertainen laskentamenetelmät Miten käsitellään luotettavasti kuormien/tuoton ja tarpeiden eriaikaisuus lämpötilatasot erilaiset viiveet valaistustasojen laskenta ja valaistuksen ohjaus integrointi energialaskentaan

12 Kv laskentamenetelmät Vaatii kriittisen evaluoinnin ennen implementointia. Otettava huomioon esimerkiksi lämmityksen tehontarve erilainen rakennuskanta ilmasto osa etujärjestöjen tjms. laatimia. Perustelumuistiot, viitteet ja taustalaskelmat.

13 Reunaehdot Puutteet on huomattu: This implies that the main goal of using hourly time steps is to be able to take into account the influence of hourly and daily variations in weather, operation (solar blinds, thermostats, needs, occupation, accumulation, etc.) and their dynamic interactions for heating and cooling. For low energy buildings and buildings with dynamically (inter-) acting technologies, the monthly method is no longer the simple transparent method that it used to be for more conventional buildings and technologies, in buildings with high energy losses. Due to the necessity to introduce several correction or adjustment factors, the original transparency and robustness of the monthly method has been lost. Markiisien ohjaus sisälämpötilan mukaan. Lisätään tarpeenmukainen valaistuksen ohjaus. Innovatiiviset järjestelmät Aurinkokeräinten käyttö märkätilojen lattialämmitykseen Maapiirin hyväksikäyttö lattiaviilennyksessä ja ilmanvaihdon esilämmityksessä Kesäajan ilmanvaihdon lämmöntalteenotto maakenttään ja esijäähdytys LTOn avulla

14 Muut alat Muut teollisuuden alat? Suppose an engineering-proficient company, perhaps like Toyota, was challenged with the task of developing a high performance building. Do you think they would look for the latest ISO standardized monthly hand calculation method for its optimization? No, they would look for the best possible engineering tools available for describing and experimenting with dynamical virtual models of buildings. (Actually, they might not do so well first because they would probably underestimate the pure technical challenges involved).

15 Computer simulation Advantages Disadvantages: Prediction of future behaior /system visualization of dynamic and complex behavior Enables study of difficult environment Introduce the form before complexity of mathematics Technical difficulties Expense May not do what you want? Implicent belief replace reality Stops student thinking? Generates qualitative feel intuitive understanding Educational potential Can really guide the project by studing specific design alternatives

16 Validation Serious validation work haave been done over 20 years Validation tasks BESTEST ETNA CIBSE TM33 CEN EN IEA Task34 IEA RADTEST

17 International validation project International Comparison Measurement of a test cell Simulations with HELIOS EnergyPlus DOE 2.1 ESP-r TRNSYS (2 groups) IDA ICE Empirical Validations of Shading/Daylighting/Load Interactions in Building Energy Simulation Tools A Report for the IEA SHC Task 34/ ECBCS Annex 43 Project C August 2007

18 Vertailtuloksia Watts Cooling Power, 23rd - 25th October Cewind Experimantal Lower Limit, Measured Cooling Power[1], Experimental Upper Limit, Simulated Cooling power, Sun Elevation, (*5) Deg Hour of Year Watts Cooling Power, 23rd - 25th October Detwind Hour of Year

19 Lopuksi Lopetetaan perustuspeiliin katsominen katsotaan kauemmas horisonttiin kehitetään laskentavalmiuksia koko rintamalla nostetaan osaamistasoa ja -vaatimuksia

Samankaltaiset tiedostot

Lämmitysjärjestelmät

METSTA Rakennusten energiatehokkuusstandardit uudistuvat seminaari 26.4.2017 Lämmitysjärjestelmät Jarek Kurnitski HEAT GAINS BUILDING PROPERTIES CLIMATIC CONDITIONS INDOOR ENVIRONMENT REQUIREMENTS EN 16789-1