| dc.description.abstract | I denne oppgaven studeres energibruk i en kontorbygning i Trondheim i 2019, som har oppvarming via ventilasjon. Målet med oppgaven er å analysere effektreduksjon av ventilasjonsvarmen, og se hvordan dette påvirker ventilasjonsvarmen, vifteeffekt, inneklima og kostnader for termisk og elektrisk energi. Det fokuseres på om bygningen har potensial for reduksjon av effekttopper for ventilasjonsvarmen ved å analysere Energi-Temperatur-kurver. Ved styring av ventilasjon vil spesifikk vifteeffekt (SFP) påvirkes, og av den grunn er det gjort en analyse av SFP også. Bakgrunnen for oppgaven er at høye effekttopper kan gi utfordringer for fjernvarme- og strømnettet, som for eksempel overbelastning. Ved å redusere eller flytte energibruk for ventilasjonsvarme til perioder med mindre belastning i nettet, kan det oppnås kostnadsbesparelser for termisk og elektrisk effekt gjennom et redusert effektledd i fjernvarme- og elektrisitetstariffen. I tillegg vil lavere SFP gi et mer energieffektivt ventilasjonsanlegg.
Oppgaven startet med å utvikle en modell av kontorbygningen i simuleringsprogrammet IDA ICE, hvor datainnsamling av bygningskroppen, uteklima, energiforsyning, energidistribusjon, settpunkter for romkontroll, drift og tidsplaner var nødvendig. Dette inkluderer målinger for utetemperatur, tilluftstemperatur, interne laster, varmepumpe, fjernvarme og varmt tappevann, samt innetemperatur, luftmengde og SFP. Deretter ble det utviklet ulike scenarioer for å redusere effekttopper med fokus på styring av ventilasjon. Det ble både utviklet scenarioer for en bestemt kald dag, og scenarioer for hele året.
Det første daglige scenarioet endrer minimum settpunkt for innetemperatur, det andre daglige scenarioet endrer minimum og maksimum settpunkt for luftmengde, og det tredje daglige scenarioet endrer minimum og maksimum settpunkt for innetemperatur. Resultatene for den kalde dagen viste en effektreduksjon for ventilasjonsvarmen på 31%, 16% og 23% for henholdsvis det første, det andre og det tredje daglige scenarioet. Kostnadsbesparelse for termisk og elektrisk effekt var 21%, 8% og 13% for de samme scenarioene.
Det første årlige scenarioet forflytter profiler av tilluftstemperaturen, det andre årlige scenarioet reduserer større økninger i tilluftstemperaturen, det tredje årlige scenarioet endrer settpunkt for innetemperatur og det fjerde årlige scenarioet endrer settpunkt for maksimum luftmengde. Resultatene for hele året viste en effektreduksjon for ventilasjonsvarmen på 12%, 20%, 16% og 33% for henholdsvis det første, det andre, det tredje og det fjerde årlige scenarioet. Videre viste resultatene en kostnadsbesparelse for termisk og elektrisk effekt på 10%, 4%, 10% og 16% for de samme scenarioene. I tillegg er det et femte årlig scenario som regulerer tilluftstemperatur etter et settpunkt for returtemperaturen i aggregatene. Det femte årlige scenarioet er delt inn i tre delscenarioer, hvor det første delscenarioet kun inkluderer endringen i reguleringen av tilluftstemperatur, det andre delscenarioet inkluderer også endring i settpunkt for innetemperatur, og det tredje delscenarioet inkluderer også endring i regulering av luftmengdene. Resultatene viste ingen effektreduksjon for ventilasjonsvarmen, men en betydelig effektreduksjon for energiposten pumper og vifter på 57%, 82% og 95% for henholdsvis det første, det andre og det tredje delscenarioet. SFP var også redusert i alle scenarioene. Årsaken til de betydelige effektreduksjonene skyldes at resultatene sammenliknes med referansemodellen, samt at scenarioene trenger forbedringer for valg av settpunkt for innetemperatur, returtemperatur, tilluftstemperatur og ikke minst type regulering av luftmengdene. Videre viste resultatene en kostnadsbesparelse for elektrisk effekt på 30%, 35% og 37% for de samme scenarioene.
Oppgaven er til nytte for driftsansvarlige, operatører og sluttbrukere av kontorbygninger som ønsker bedre styring av ventilasjon, hvor referansebygningen blir brukt som eksempel. | |
| dc.description.abstract | In this thesis, the energy use of an office building in Trondheim in 2019 is studied, which distributes heat through ventilation. The aim of the thesis is to analyze power reduction of the ventilation heat, and examine how it affects ventilation heat, fan power, indoor climate and the cost of thermal and electrical energy. The focus is on whether the building has a potential for reducing the peak power for the ventilation heat by analyzing energy signatures. When controlling the ventilation, the specific fan power (SFP) will also be affected, and as such an analysis of SFP was made as well. The background for the thesis is that high power peaks can present challenges for the district heating grid and power grid, for instance overload. By reducing or moving the energy consumption of the ventilation heat to periods with low grid loads, cost savings for power can be achieved through a reduced power addend in the district heating and electricity tariff. Additionally, the lower SFP will give a more energy efficient ventilation system.
First, a model of the building was created in the simulation program IDA ICE, where data collection about building body, outdoor climate, energy supply, energy distribution, set points for room control, operation and schedules were necessary. This includes measurements of the outdoor temperature, supply temperature, internal loads, heat pump, district heating and hot water, as well as indoor temperature, air flow rate and SFP. Subsequently, various scenarios were developed to reduce power peaks with focus on controlling the ventilation system. Scenarios were made for a specific, cold day, and scenarios for the entire year.
The first daily scenario changes minimum set point for indoor temperature, the second daily scenario changes minimum and maximum set point for air flow rate, and the third scenario changes minimum and maximum set point for indoor temperature. The results for the cold day showed a power reduction for the ventilation heat of 31%, 16% and 23% for the first, second and third daily scenario, respectively. Cost savings for thermal and electrical power was 21%, 8% and 13% for the same scenarios.
The first yearly scenario moves profiles of the supply temperature, the second yearly scenario reduces higher increases in supply temperature, the third yearly scenario changes the set point for indoor temperature and the fourth yearly scenario changes the set point for maximum air flow rate. The results of the entire year showed a reduction in power for ventilation heat of 12%, 20%, 16% and 33% for the first, the second, the third and the fourth yearly scenario, respectively. Further on, the results showed a cost saving for thermal and electrical power of 10%, 4%, 10% and 16% for the same scenarios. There is also a fifth scenario which control the supply temperature to achieve a given set point for return temperature in the air handling units. The fifth yearly scenario is divided into three sub scenarios; the first sub scenario will only include the change in how the supply temperature is controlled, the second sub scenario also includes a change in set point for indoor temperature, and the third sub scenario also include a change in the control of the air flow rates. The results showed no power reduction for the ventilation heat, but a substantial power reduction for the energy item pumps and fans of 57% in the first, 82% in the second and 95% in the third sub scenario. SFP was also reduced in every scenario. The reason why there was a substantial power reduction is because the results are compared to the reference model, and because the scenarios need improvements with regards to set point for indoor temperature, return temperature, supply temperature and last, but not least, air flow rates. The results further showed a cost saving for electrical power of 30%, 35% and 37% for the same scenarios.
The thesis is most useful for managers, operators and end users of office buildings which wants better control of ventilation, where the reference building is used as example. | |
