Evaluation of the Energy System in an Energy Efficient Commercial Building

Abstract

Denne oppgaven fokuserer på ytelsen til energisystemer i passivhus-kontorbygg i Norge. Det er kjent at disse bygningene konstrueres for å minimere bruk og tap av energi, samtidig som gjenbruk av varme fra bygget maksimeres. Mens oppvarmingsbehovet har blitt betydelig redusert i slike bygg, har kjølingsbehovet økt drastisk. Når man designer et energisystem for denne typen bygninger, er det derfor kjølingsbehovet som er den begrensende faktoren. Denne masteroppgaven evaluerer ytelsen til energisystemet i et kontorbygg lokalisert i Oslo, Norge. Målet for rapporten er å analysere systemet basert på innsamlet data fra 2019, for å finne mulige feil og foreslå forbedringer. For å gjøre dette ble det sett på muligheten for å implementere ny teknologi, men også for å omdimensjonere det eksisterende systemet. Det ble oppdaget at systemet er grovt overdimensjonert, som gjør at vamepumpen opererer langt under optimale forhold. Dette gjør at COPen minker med 15 % til 23 %, avhengig av om beregningene er basert på høyeste belastning eller gjennomsnittlig belastning. Det sam-me problemet ble funnet i kjølemaskinen, hvor COPen blir redusert med 13 %. Det ble også oppdaget at det å operere systemet ved lavere effekt betydde et tap på 5 278 NOK (ved mak-sima belastning) og 10 497 (ved gjennomsnittlig belastning) hvert år. Tre nye muligheter ble foreslått for å forbedre systemet. Den siste forbedret COPen med 21,1 % for gjennomsnittlig belastning og 18,59 % for maksimal belastning. Dette vil spare selskapet for henholdsvis 6 512 NOK og 5 278 NOK hvert år. Dette forslaget er basert på et spisslastsystem i kombina-sjon med termisk energilagring for å redusere kjølingsbehovet. Til slutt ble et nytt, fullver-dig energisystem for kontorbygget foreslått basert på ny teknologi som har kommet etter bygget ble bygget, og med bakgrunn i den gjennomførte analysen.

This thesis focuses on the performance of energy systems in passive house standard office buildings in Norway. It is widely known that these buildings are built to minimize the ener-gy use and energy loss, while maximising the use of heat produced by internal loads. While heating loads have decreased significantly, cooling loads have seen an increase. When de-signing an energy system for these types of buildings, cooling loads are therefore usually the limiting factor. This master’s thesis evaluates the performance of the energy system of an office build-ing located in Oslo, Norway. The aim of the report is to analyse the system based on data gathered from 2019, to find possible failures and propose improvements. To do this, the lat-est technology was studied, and proposed applied to the building. In addition, a different size of the current system was investigated. It was discovered that due to an oversized system, part load operation decreased the heat pump systems COP by 15 % and 23 %, depending on whether the calculations are based on maximum or average loads. The same problem was found in the cooling machine, where the COP was decreased by 13 %. It was found that the part load operation alone supposed a loss of 5 278 NOK (maximum load) and 10 497 NOK (average load) each year. Three new options were proposed, the last of which improved the COP by 21,1 % for average loads and 18,59 % for maximum loads. These would save the company 6 512 NOK and 5 278 NOK every year respectively. However, this proposal is linked to the use of a peak load system and the use of thermal energy storage to lower the cooling demands. Finally, a full energy system was proposed based on recent technology advances and the analysis of the system.