Search

This article presents the impact of changing the operating parameters of a building’s indoor climate systems on a building’s management system. The study is performed using the dynamic energy modelling program DesignBuilder. The created dynamic energy model is based on the documentation of an actual administrative building and the data recorded by the building management system. The developed model changes the operating modes and parameters of the components of microclimate systems. After the changes, simulations are performed to obtain new results for the building’s energy needs. These results are compared, and the impact of different parameters on energy consumption is analyzed. The study found that a proper setting of indoor climate performance can lead to a 26% reduction in heat and a 7% reduction in cooling costs, which does not adversely affect the comfort of the people. Article in Lithuanian. Biurų pastato mikroklimato sistemų veikimo parametrų įtaka energijos poreikiams Santrauka Europos Sąjungoje keliami tikslai, skatinantys energijos vartojimo efektyvumo didinimą. Vieną didžiausių energijos vartojimo mažinimo potencialų turi pastatų sektorius. Šiame straipsnyje analizuojama, kokią įtaką energijos poreikiams daro pastato mikroklimato sistemų veikimo parametrų keitimas pastato valdymo sistemoje. Tyrimas atliekamas naudojant dinaminio energinio modeliavimo programą DesignBuilder. Tyrimo objekto modelis sukurtas pagal realaus administracinės paskirties pastato projektinę dokumentaciją bei remiantis pastato valdymo sistemos fiksuojamais duomenimis. Sukurtame modelyje keičiami mikroklimato sistemų komponentų darbo režimai ir parametrai. Atlikus pakeitimus atliekamas įvairių sistemų valdymo alternatyvų modeliavimas. Rezultatai lyginami tarpusavyje, analizuojama skirtingų parametrų įtaka pastato energijos poreikiams. Tyrimo metu nustatyta, kad, tinkamai suderinus mikroklimato sistemų veikimo parametrus, galima tikėtis 26 % šilumos ir 7 % vėsos sąnaudų sumažėjimo, kuris nedaro neigiamo poveikio patalpose esančių žmonių komfortui. Reikšminiai žodžiai: mikroklimato sistemų valdymas, energijos vartojimas, DesignBuilder, pastato dinaminis energinis modeliavimas.

The high share of global energy costs to create an indoor climate has been of increasing interest to the global community for several decades and is increasingly the focus of policy. This paper analyses the energy performance gap between actual energy consumption and energy demand obtained during the dynamic energy simulation and building certification. To identify the energy performance gap, an existing office of energy efficiency class B was selected as a case study. The simulation program IDA Indoor Climate and Energy was used to create a dynamic energy model, based on the designed documentation and the actual indoor climate parameters recorded by the building management system. The results of the case study showed that the accuracy and reliability of the results presented by the dynamic energy model of the building directly depend on the assumptions. The correct values of the internal heat gains, indoor climate parameters, human behavior, air quality levels at different times of the day and season, HVAC system operation parameters and operation modes, specific fan powers of ventilation systems, the seasonal energy efficiency of cooling equipment and characteristics of sun protection measures have to be selected. Article in Lithuanian. Administracinio pastato energijos vartojimo efektyvumo spragos vertinimas Santrauka Patalpų mikroklimatui sukurti tenkanti didelė globalių energijos sąnaudų dalis jau keletą dešimtmečių vis labiau domina pasaulinę bendruomenę, vis dažniau ši problema atsiduria ir politikos dėmesio centre. Šiame straipsnyje nagrinėjama energijos efektyvumo spraga tarp faktinių energijos sąnaudų ir energijos poreikių, gautų dinaminio energinio modeliavimo bei sertifikavimo metu. Siekiant nustatyti energijos efektyvumo spragą ir ją lemiančias priežastis, tyrimui pasirinktas administracinės paskirties pastatas, kuris atitinka B energinio naudingumo klasę. Kompiuterinė programa „IDA Indoor Climate and Energy“ panaudota dinaminiam energiniam modeliui sukurti pagal projektinę dokumentaciją ir pastato valdymo sistemoje fiksuojamus faktinius patalpų mikroklimato parametrus. Tyrimo rezultatai atskleidė, kad pastato dinaminio energinio modelio pateiktų rezultatų tikslumas ir patikimumas tiesiogiai priklauso nuo prielaidų, padarytų dėl vidinių šilumos pritėkių dydžių, mikroklimato parametrų kitimo ribų, žmonių elgsenos ypatumų, oro kokybės lygių skirtingu paros ir sezono laikotarpiais, ŠVOK sistemų veikimo parametrų ir režimų, vėdinimo sistemų savitųjų ventiliatorių galių, vėsinimo įrenginių sezoninio energinio efektyvumo ir įstiklintos fasado dalies apsaugos nuo saulės priemonių charakteristikų nustatymo. Reikšminiai žodžiai: administracinis pastatas, dinaminis energinis modeliavimas, IDA-ICE, energijos vartojimo efektyvumo spraga, faktinės energijos sąnaudos, sertifikavimas.

Different optimization methods generate a large variety of solutions that are suitable for achieving the sets of chosen objectives. The selection of appropriate design variables and objective functions are essential elements in the optimization process. However, the existing methodologies seem to be too complicated and designers seek to use simpli-fied methods in order to evaluate the overall performance of the buildings. The advancement of information technology enables the use of Building Information Modelling and energy simulation tools for the integrated building design in an early stage. Thus, this article introduces a new evaluation method for analysis of the effective solution of the building performance and aims at determining the influence of a complex criteria (construction duration, construction cost, annual bill-based costs, annual primary energy demand, annual CO2 emissions of energy use, CO2 emissions of construction materials and works, thermal comfort) for the final decision making. The findings of the article have confirmed that the high level of the building energy efficiency is not directly proportional to the overall investments, i.e. additional invest-ments do not bring benefits from economic and environmental points of view.

Air source heat pumps (ASHPs) are becoming an increasingly popular heating source for buildings. The paper presents an evaluation of the experimental data from ASHP operation during the heating season in Lithuania when the problem of the evaporator’s surface freezing is visible. The performance of the air-to-water heat pump is examined using energy and exergy analyses performed by a coefficient of performance (COP), COPCarnot, exergy efficiency, and primary energy ratio. Analysis results show that the existing difference between the ideal and actual operation of ASHP represents the demand to improve the performance of ASHP evaporator. The actual COP was from 3.5 to 4.7 times lower than the Carnot COP. At 0 °C and 95% humidity, the ASHP’s performance was least favourable, with an average exergy efficiency of 0.21 and a COP of 1.49.

The paper analyses the innovative internal blinds, which allow to use the solar energy, received through a window for a heating, more efficiently and to ensure a greater air velocity due to the convection. Blinds are constructed that one side is covered with material, which absorbs the solar energy and the other side is reflective. Thus, there is an ability to control an amount of absorbed solar radiation and air supply temperature between the window and the blinds. In addition, the construction of the air to provide locating elements. The elements for air deflection are additionally foreseen in the construction. Due to the natural circulation cold air falls between the blinds and the window, then warms up and rises to the top. The paper presents an empirical and theoretical assessment of an operation of the blinds. In addition, the analysis of the experimental researches of an air flow intensity and a dependency of temperature increase from external (climatic) conditions is performed. Santrauka Straipsnyje analizuojamos inovatyvios vidinės žaliuzės, kurios leidžia efektyviau panaudoti per langą gautą saulės energiją patalpoms šildyti bei didesniam oro judrumui dėl konvekcijos užtikrinti. Žaliuzės sukonstruotos taip, kad viena jų pusė padengta saulės energiją absorbuojančia medžiaga, o kita pusė yra atspindinti. Taip atsiranda galimybė reguliuoti absorbuojamos saulės spinduliuotės kiekį bei tarp lango ir žaliuzių cirkuliuojančio oro temperatūrą. Papildomai konstrukcijoje numatyti orą nukreipiantys elementai. Šaltas oras natūralios cirkuliacijos būdu patenka tarp žaliuzių ir lango, ten sušyla ir kyla į viršų. Straipsnyje pateikiamas žaliuzių veikimo empirinis ir teorinis įvertinimas. Be to, atliekama eksperimentinių tyrimų analizė, kurios metu vertinamas sukuriamas oro srauto intensyvumas ir temperatūros kitimo priklausomybė nuo išorinių (klimatinių) sąlygų. Reikšminiai žodžiai: vidinės žaliuzės, saulės energijos absorbavimas, patalpų šildymas, temperatūros prieaugis, natūrali konvekcija, oro judrumas, faktinis efektyvumas.

Researches on efficient energy supply in new buildings are significant for implementation of energy performance targets for buildings, aiming to increase energy efficiency as well as the share of renewable energy in the total balance of consumed energy and to reduce greenhouse gas emissions to the environment. Many studies suggest integrated assessment methods that combine building energy simulation and optimization methods. However, optimal solutions for case studies are based only on quantitative criteria (energy technical, environmental and economic). Therefore, such an approach is not sufficient to achieve the optimal building energy supply system in respect of the quantitative and qualitative criteria. The presented multicriteria assessment model for an energy supply system of a low energy house allows determining the optimal combination of technologies for a building energy supply system (BESS). Six variants of building constructions and fifteen combinations of BESS for each variant were analysed. Energy efficiency, environmental impact, economic rationality, comfort and system functionality were considered key criteria for optimal decision making. The results showed that the optimal solution for low energy and passive houses in Lithuania and other cold climate countries is the building envelope that corresponds to characteristics of energy efficiency class A+ and the BESS combination, consisting of a wood boiler and electricity from the national electricity grid. Santrauka Mažaenergio pastato efektyvaus aprūpinimo energija tyrimai yra svarbūs įgyvendinant pastatų energinio naudingumo tikslus, siekiant padidinti energijos vartojimo efektyvumą ir atsinaujinančiųjų išteklių energijos dalį bendrajame suvartojamos energijos balanse, taip pat sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijas. Atliekant tyrimus taikomi integruoto vertinimo metodai, siejantys pastato energinį modeliavimą ir optimizavimą, nustatantys racionalius sprendinius tik pagal kiekybinius kriterijus (energinius, techninius, ekologinius ir ekonominius). Tokio požiūrio nepakanka siekiant įdiegti racionalią pastato aprūpinimo energija sistemą kiekybinių ir kokybinių kriterijų atžvilgiu. Straipsnyje pateikiamas mažaenergio pastato aprūpinimo energija daugiatikslio vertinimo modelis, kuriuo remiantis iš pasirinktų šešių pastato konstrukcijų variantų ir jiems numatytų 15 PAES technologijų derinių nustatytas racionalus PAES technologijų derinys, vertinimo kriterijais imant energinį efektyvumą, poveikį aplinkai, ekonominį racionalumą, sukuriamą komfortą ir sistemos funkcionalumą. Tyrimo rezultatai parodė, kad, Lietuvoje ir panašaus klimato šalyse įgyvendinant mažaenergiams ir pasyviems vienbučiams namams keliamus reikalavimus, racionalus sprendinys yra pastato atitvaros, atitinkančios A+ energinio naudingumo klasės reikalavimus, su PAES deriniu, kurį sudaro biologinio kuro (malkų) katilas ir iš nacionalinių elektros tinklų tiekiama elektros energija. Reikšminiai žodžiai: mažaenergis pastatas, pastato aprūpinimo energija sistema, DesignBuilder, Polysun, WASPAS

This article presents the evaluation and optimization algorithm of the building energy system. Two main objectives have been achieved: the optimal configuration of the building energy system has been defined, which minimizes the use of non-renewable sources and reduces the environmental impact of the building. Energy demand for the house has been simulated employing DesignBuilder software. Five configurations of technologies for the building energy system have been chosen and simulated applying Polysun software in order to define the seasonal energy efficiency of the generators of each configuration. Multi-criteria decision making methods SAW (Simple Additive Weight), COPRAS (COmplex PRoportion ASsessment) and MEW (Multiplicative Exponential Weighting) have been used for finding the optimal decision on this case study. Santrauka Pateikiamas mažai energijos vartojančio gyvenamojo namo energetinės sistemos vertinimo ir optimizavimo algoritmas. Šio tyrimo metu, siekiant nustatyti racionalų realiai pritaikomą pastato energetinės sistemos technologijų derinį, įgyvendinti du pagrindiniai tikslai: parinktas derinys, kurį taikant maksimaliai išnaudojami atsinaujinantieji energijos ištekliai ir sumažinamos sistemos išmetamų CO2 dujų emisijos. DesignBuilder kompiuterine programa atliktas energinis modeliavimas pastato energijos reikmėms nustatyti. Esamam gyvenamajam namui parinkti penki energetinės sistemos technologijų deriniai. Atliktas derinių modeliavimas Polysun programa, nustatytas kiekvieno derinio generatoriaus sezoninis energinis efektyvumas. Įvairiapusiškai racionaliam sprendimui priimti buvo taikyti daugiakriterio vertinimo metodai: SAW (Simple Additive Weight), COPRAS (COmplex PRoportion ASsessment) ir MEW (Multiplicative Exponential Weighting). Reikšminiai žodžiai: mažai energijos vartojantis gyvenamasis namas, energetinės sistemos technologijų deriniai, DesignBuilder, Polysun, MCDM, SAW, COPRAS, MEW.

Currently, such topics as improvement of energy efficiency of buildings and energy systems, development of sustainable building concepts, and promotion of renewable energy sources are in the focus of attention. The energy efficiency targets of the European Union are based on information regarding energy consumed by buildings. The amount of energy consumed by buildings depends on the main influencing factors (namely, climate parameters, building envelope, energy systems, building operation and maintenance, activities and behaviour of occupants), which have to be considered in order to identify energy efficiency potentials and opportunities. The article aims to investigate the total amount of energy consumed by a low energy house, built in Lithuania, using a combination of energy consumption data received from a simulation and measured energy consumption data. The energy performance analysis in the low energy house revealed some factors that have the main influence on the total figures of energy consumed by the house. The identified significant factors were used to find the optimal solutions for the design of low energy buildings.