ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF VACUUM REPLACEMENT ON ENERGY CONSUMPTION AND CONDITIONS OF COMFORT IN BUILDING ON THE BASIS OF DYNAMIC MODELING

Authors

  • Valerii Ivanovych Deshko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8218-3933
  • Nadiia Andriivna Buiak Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0597-6945
  • Inna Yuriivna Bilous Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-6640-103X
  • Maksym Viacheslavovych Hurieiev Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine
  • Oleksandr Oleksandrovych Holubenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.3.2018.164428

Keywords:

energy demand, energy saving windows, thermal comfort, PMV, average radiation temperature, operating temperature

Abstract

Taking into account the instruction on the implementation of thermo-modernization of buildings, the first stage is replacement of translucent structural elements. The paper analyses the influence of different variants of windows replacement on the heat energy state of a typical mass building for various glazing coefficients in dynamic grid models created on the basis of the Energy Plus software product. For N and S orientations, energy-saving windows with selective coating and / or filledup with inert gas cells have a different effect, which is explained by the coefficients of solar heat transmission, which was obtained on the basis of the simulation model. In addition, current standards in Ukraine do not provide all variants of the coefficients of optical transmittance characteristics of solar heat gains. In this work, a dynamic hourly simulation of the building energy demand in heated space for representative rooms N and Soriented for different glazing coefficients and window types has been carried out. The influence of an environment parameters change during heating period on thermal comfort parameters and the average radiant temperature for different glazing was investigated. Range of PMV change, average radiating temperature and air temperature in the room for the heating period were estimated. The recommendations for adjusting indoor room air temperature change to provide the appropriate category of the building to ensure comfortable conditions were given. The influence of glazing on the change of PMV was also analysed. It was established that changing windows glazing can affect the PMV to change almost two times, which indicates the need for an integrated approach to the assessment of thermal comfort. Namely, the importance of taking into account the dynamic changes in the environment parameters and possible thermo-modernization were detected.

References

Лавінська З., Саницька О. Cоціально-екологічні аспекти енергозбереження в житлово-комунальному секторі. “GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE. P.75-77.

Долінський А.А., Басок Б.І. та ін. Комунальна теплоенергетика України: стан, проблеми, шляхи модернізації. К.:ІТТТФ, 2007. - 828 с.

ДСТУ Б EN ISO 7730: 2011. Ергономіка теплового середовища. Аналітичне визначення та інтерпретація теплового комфорту на основі розрахунків показників PMV і PPD і критеріїв локального теплового комфорту. [Чинний від 2013-01-01].Київ: Мінрегіон України, 2012. 74 с.

ДСТУ Б EN 15251: 2011. Розрахункові параметри мікроклімату приміщень для проектування та оцінки енергетичних характеристик будівель по відношенню до якості повітря, теплового комфорту, освітлення та акустики будівель. [Чинний від 2013-07-01]. Київ: Мінрегіон України, 2012. 71 с.

Fanger, P. (1973). Assessment of man's thermal comfort in practice. British Journal of Industrial Medicine, 30, 313–324.

Buyak N.A., Deshko V.I.,Sukhodub I.O. Buildings energy use and human thermal comforta ccording to energy and exergy approach. Energy and buildings, 2017. Vol. 146. P. 172–181.

German Association of Engineers, Calculation of transient thermal response ofrooms and buildings − modelling of rooms. 91.140.10 (VDI 6007-1), BeuthVerlagGmbH, Düsseldorf, 2012.

Ding Y., Zhang Q., Yuan T., Yang K. Model input selection for building heating load prediction: A case study for an office building in Tianjin. Energy and Buildings. 2018. Vol. 59. Р. 254-270.

ДСТУ Б EN ISO 13790:2011. Енергоефективність будівель. Розрахунок енергоспоживання при опаленні та охолодженні (EN ISO 13790:2008, ІDТ).[На заміну ГОСТ 26629.85; чинний з 01.01.2013]. К.: НДІБК, 2011. 229 с.

Reeves T., Olbina S., Raja R. A. Issa Guidelines for Using Building Information Modeling for Energy Analysisof Buildings. Buildings. 2015. Vol. 5 Р. 1361-1388.

Jalaei F., Jrade A.INTEGRATING BUILDING INFORMATION MODELING (BIM) AND ENERGY ANALYSIS TOOLS WITH GREEN BUILDING CERTIFICATION SYSTEM TO CONCEPTUALLY DESIGN SUSTAINABLE BUILDINGS. Journalof Information Technologyin Construction. 2014. Vol. 19. Р. 494-519.

Harish V.S.K.V., Kumar A. A review on modeling and simulation of building energy systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 56. Р.1272–1292.

Дешко В.І., Білоус І.Ю. Математичні моделі будівель для оцінки енергоспоживання. Будівельні конструкції: Міжвідомчий науково-технічний збірник наукових праць. 2014. No 80. С. 68–72.

Офіційний сайт Energy Plus Energy Simulation Software. https://energyplus.net/.

Офіційний сайт TRNSYS Energy Simulation Software http://www.trnsys.com.

Crawley D.B., Winkelmann F.C., Lawrie L.K., Pedersen C.O. EnergyPlus: newcapabilitiesin a whole-building energy simulation program. Seventh International IBPSA Conference, RiodeJaneiro, Brazil, August 13-15, 2001. P.51-58.

Martin M., Afshari A., Armstrong P. R., Norford L. K. Estimation of urban temperature and humidi tyusing a lumped parameter model coupled with an Energy Plusmodel. Energy and Buildings. 2015. Vol. 96. Р.221–235.

Shabunko V., Lim C.M., MathewS.Energy Plus models for the benchmarking of residential buildings in Brunei Darussalam. Energy and Buildings. 2016. Р.1-10.

Yu S., Cui Y., Xu X., Feng G. Impactof Civil Envelopeon Energy Consumption Basedon EnergyPlus. Procedia Engineering. 2015. Vol. 121. Р. 1528–1534.

Табунщиков Ю. А., Бродач М. М. Математические моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий: монографія. М.: АВОК-ПРЕСС, 2002. 194 с.

Попырин Л. С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1978.

Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н.В. Энергоефективные здания: монографія. М.: АВОК-ПРЕСС, 2003. - 200 с.

Sayadi S., Tsatsaronisb G., Morosuk T.A New Approach for Applying Dynamic Exergy Analysis and Exergoeconomics to a Building Envelope: Proceedings of Ecos 2016,The 29th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation And Environmental Impact of Energy Systems June 19-23, 2016, Portorož, Slovenia.

Богословский В.Н. Тепловой режим здания. М.: Стройиздат, 1979. 248 с.

International Weather for Energy Calculations: https://energyplus.net/weather-location/europe_wmo_region_6/UKR.

Winkelmann F.C. MODELING WINDOWS IN ENERGYPLUS.SeventhInternational IBPSA Conference Riode Janeiro, Brazil August 13-15, 2001. Building Simulation. 2001. P. 457–464.

ДБН В.2.6_31:2006. Конструкції будинків та споруд. Теплова ізоляція будівель. [На заміну СНиП ІІ_3_79 ; чинний від 2007.04.01зі Зміною No1 від 1 липня 2013 року]. К.: Мінбуд України, 2006. 70 с.

Downloads

Issue

No. 3 (2018): Power engineering: economics, technique, ecology

Section

ENERGY EFFICIENCY AND ENERGY SAVINGS

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).