| dc.description.abstract | Masteroppgaven "Simulation-based building integration of a multifunctional heat pump system: Case of Otto Nielsens vei 12E” har som formål å identifisere hvordan IDA-ICE som et bygningssimuleringsverktøy kan simulere det multifunksjonelle varmepumpesystemet ved Otto Nielsens vei 12E med høyest mulig grad av nøyaktighet ved bruk av målinger i stedet for bruken av standarder.
Ved hjelp av en IDA-ICE-modell fra masteravhandlingen til Florent Dulac våren 2018, er tanken å oppnå simuleringsresultater som har en høyere grad av nøyaktighet med hensyn til energiforbruket i kontorbygget. Modelleringen har blitt gjennomført gjennom bruk av målinger, for å kunne se hvordan bruken av disse som inputparametre kan påvirke simuleringsresultatene.
Formålet med masteroppgaven er å muliggjøre nøyaktige estimat av energibehov ved hjelp av målinger innhentet fra byggets overvåknings- og målesystem. Målinger som skal inkluderes er eksempelvis luftstrømningshastighet, temperatur-settpunkt, interne varmetilskudd, lokal værdata og det termiske energisystemet.
Resultatene blir analysert og sammenlignet med målinger innhentet fra byggets sentraldriftsanlegg (SD), Simien-simuleringer, masteroppgaven til Marie Sveen Olsen om topplaster og Linn Charlotte Melvik Alfstad sin masteroppgave om det termiske energisystemet ved Otto Nielsens vei 12E.
Hovedintensjonen til masteroppgaven er å analysere og vurdere hvordan det simulerte miljøet kan representere kontorbyggets energiforbruk ved hjelp av målinger i stedet for bruken av standarder.
Innledningsvis belyser prosjektrapporten formål, motiv, rammeverk og viktige emner som omhandler prosessen med å vise arbeidet med masteroppgaven.
Hovedtyngden i oppgaven består av CO2 - målinger, strømmålere og luftstrømningshastigheten til ventilasjonsaggregatene, for å kunne oppnå mer nøyaktig modellering av tilstedeværelse for personer og varmetilskudd fra utstyr og lys.
Forarbeidet til masteroppgaven, som ble gjennomført høsten 2018, er oppsummert i masteroppgaven for å gi en bedre forståelse av grunnlaget masteravhandlingens arbeid er bygget på. Oppsummeringen består av oppstartsfasen for modelleringen ved bruk av målinger. Prosjektarbeidet fra høsten 2018 presenterer kort resultatene og konklusjonene med formål å avdekke mulige forbedringer, i tillegg til å danne et startpunkt for masteroppgavens gjennomføring.
Metoden for arbeidet er utledet med hovedfokus på modellering av ventilasjonsaggregatene for å redusere ventilasjonsoppvarmingen og øke ventilasjonskjølingen. Videre har modelleringen av interne varmetilskudd fra lys, utstyr og personer blitt implementert ved å utforske strømmålerne i kontorbygget for belysning og stikkontakter. Tilstedeværelsen av personer er modellert ved hjelp av luftstrømningshastighet fra ventilasjonsaggregatene i tilluftskanalene til hver sone, og ved hjelp av CO2-målinger fra SD-anlegget.
Det er gjennomført sensitivitetsanalyser av simuleringsresultatene ved å sammenligne IDA-ICE-simuleringene med Simien-simuleringene gjennomført av COWI. Resultatet fra IDA-ICE-modellen sees i sammenheng med byggets energimålinger for å kunne si noe om nøyaktigheten på simuleringene som er gjort. Interne varmetilskudd, radiatoroppvarming, topplaster og luftaggregat er noen av hovedbestanddelene som blir analysert i resultatkapitelet.
Simuleringsresultatene fra den detaljerte modellen viste at ventilasjonsoppvarmingen har blitt redusert sammenlignet med tidligere tester fra fordypningsprosjektet. Dette resultatet er tilnærmet lik det samme nivået som målingene fra byggets SD-anlegg. Samtidig viste en sammenligning mellom fordypningsprosjektet og masteroppgaven at ventilasjonsoppvarmingsbehovet har blitt redusert fra et avvik på målingene på 289%, til et avvik på 8%. Det totale varmebehovet hadde et avvik på cirka 50 000 kWh, som kan avhenge av varierende værforhold fra år til år. Ved å øke det interne varmetilskuddet fra mennesker, lys og utstyr, økte kjølebehovet i resultatet fra de detaljerte simuleringene. Dette førte til at prosesskjølebehovet i større grad ble gjenskapt i modellen.
Ved å sammenligne IDA-ICE-modellen med Simien-simuleringene, var varmebehovet mer nøyaktig i IDA-ICE-modellen, mens Simien-simuleringene viste et høyere prosjektert kjølebehov.
Det ble samtidig funnet ut at en forenklet modell av bygget vil føre til en høyere grad av unøyaktighet når det kommer til å estimere energiforbruket både med tanke på kjølebehov og oppvarmingsbehov. Avslutningsvis vil det anbefales å bruke målinger i stedet for standarder, når det er ønskelig å få et mest mulig nøyaktig estimat av byggets energiforbruk. | |
| dc.description.abstract | The master thesis ”Simulation-based building integration of a multifunctional heat pump system: Case of Otto Nielsens vei 12E” has a goal to identify how IDA-ICE as a BPS tool can simulate the multifunctional heat pump system of Otto Nielsens vei 12E with the best accuracy possible, by applying measurements instead of the use of standards.
With the utilization of an IDA-ICE model from the master report of Florent Dulac in the spring of 2018, it is intended to obtain simulations and results that give a more precise description of the energy usage of the office building. The modeling has been completed through measurements in order to see how using different measurement parameters solely can influence the simulation results.
The objective of the dissertation is to enable accurate energy demand estimations through measurements from the building operation system with air flow rates, temperature set points, internal gains from equipment, lighting and occupants, local weather data, and the thermal supply system at Otto Nielsens vei 12E.
The results are analyzed and compared with the energy data of the building operation system, the master thesis of Marie Sveen Olsen, measurements from Linn Charlotte Melvik Alfstad, and the As-built report from the Simien simulation.
The main intention is to evaluate how the simulated environment is
able to represent the actual building with the help and benefit of using measurement data instead of standards.
To begin with, the report elucidates the purpose, incentive, framework and essential topics of the hypothesis and work process, with the goal to clarify how the master thesis will be executed. The main emphasis of the outline of the report is the use of CO2 measurements, electrical meters and ventilation
air flow rates to enable more accurate modeling of occupancy, internal heat gain from equipment and lighting.
The previous work of the specialization project on the autumn of 2018 is summarized in the master thesis report in order to give a better understanding of the platform that the dissertation research is built on.
The summarizing consists of the initial modeling process with the use of measurements. It is further elaborated how the ventilation strategy of the office building functions. The heat pump model and infrastructure is
explained in terms of heat pump unit, liquid chiller and ground source boreholes. The previous work shortly present the previous results and conclusions made, and are shown in the master thesis to identify what needs
to be improved as well as creating a starting point for the master thesis execution.
The methodology of the dissertation work is elaborated with the focus on modeling the air handling units to enable the ventilative heating to be reduced, and the ventilation cooling to be increased. It is further shown
how the modeling of internal gains have been implemented by looking into electrical meters, for equipment and lighting. The modeling of occupancy is established by using ventilation air flow rates and CO2 measurements
from the building operation system at Otto Nielsens vei 12E.
A sensitivity analysis of the simulation results is done through comparing the IDA-ICE simulation with the Simien As-built report. The modeling outcome in regards of simulations, is compared with measurements done in the building operation system to evaluate the accuracy. Both internal gains, local heating and cooling, peak demands and air handling units energy consumption is some of the main parts investigated and analyzed in the results.
The simulation results designated that the ventilation heating has been reduced to be equal with the measurements of the building operation system. Consequently the simulated ventilative heating has been improved in the detailed model from a deviation of 289% in the specialization project to a deviation of 8%. The over-all heating demand were differing from the measurements by approximately 50 000 kWh, which could depend on alternating weather conditions. Moreover, by amplifying the internal gains from equipment, lighting and occupants, the cooling demand were increased for the model results. Comparing the IDA-ICE model with the As-built Simien report, the heating demand were more accurate in the IDA-ICE representation, while the As-built simulation indicated a higher projected cooling demand. Comparing the simplified model with the detailed model, showed that the detailed model represented reality in a much more accurate manner than what the simplified model was capable of.
Conclusively, it is recommended to use measurements in favor of standards when it is possible and when the accuracy of the energy performance is the main target. The measurement based modeling is difficult to complete during a design phase of a building, and it is generally complex to predict the energy performance and need of the building based only on standards. | |
