Porównanie efektywności energetycznej budynków z wybranymi systemami sterowania instalacją ogrzewczą

• Autorzy: Borowczyński A. , Heim D.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2014.75

Warianty tytułu

EN

The comparison of energy performance of buildings with selected heating control systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł zawiera analizę porównawczą wybranych modeli sterowania systemem ogrzewania w odniesieniu do ich efektywności energetycznej. Analiza dotyczy pomieszczenia biurowego o zmniejszonym zapotrzebowaniu na energię. Pomieszczenie przeznaczone jest do pracy z komputerem jednej osoby w średnim wieku. Biuro jest użytkowane jedynie w dni robocze przez 8 godzin. Proponowanym rozwiązaniem energooszczędnym jest zastosowanie systemów zarządzania budynkiem BMS. W pracy zostało opisanych pięć algorytmów sterowania instalacją ogrzewczą. Określono model ich pracy i omówiono charakterystyczne cechy. Wykonano model obliczeniowy właściwie opisujący parametry pomieszczenia, Obliczenia przeprowadzono dla danych klimatycznych wg. ISO dla Łodzi, dla pojedynczego tygodnia zimowego. Wykonano symulacje z uwzględnieniem dynamiki procesów cieplnych za pomocą programu ESP-r. W wynikach pokazano profile temperatury dla każdego z systemów. Zwrócono uwagę na ich nieregularny przebieg. Zaprezentowano również rezultaty wskaźników komfortu cieplnego, jako kryterium wykorzystano wskaźnik PPD. Ostatnie wyniki dotyczą zapotrzebowania na energię do ogrzewania dla całego tygodnia. Najbardziej energooszczędnym okazał się sterownik PID, najmniej adaptacyjny. Z kolei najwyższy komfort odnotowano dla sterownika adaptacyjnego oraz wielostopniowego, najmniejszy dla regulatora PID. Przeprowadzona analiza pozwala stwierdzić, że wybór modelu sterowania ma znaczący wpływ na efektywność energetyczną i jakość środowiska wewnętrznego. Ponadto, dla rozpatrywanych modeli większa oszczędność energii przekłada się na pogorszenie parametrów komfortu.

EN

This paper is a comparative analysis of selected models of heating control systems in relation to energy efficiency. The analysis is related to the office space with reduced energy demand. The space is designed for work with computer for a single person. The office is used only on weekdays for 8 hours a day. The introduction describes the problem of primary energy consumption in buildings. One of the proposed solution is to use BMS. Five different control algorithms has been described and characterized. The simulation model was built. The calculations for a coldest winter week were performed with use of ISO climate data for Lodz. Dynamic simulations were conducted using ESP-r software. The results shows the indoor temperature profiles for each of the systems. Also the results of thermal comfort with PPD indicator as a criterion were presented. Obtained values were very similar. Last results concerned the energy demand for heating for whole week period. PID controller was proved to be the most efficient and adaptive controller the least. On the other hand, the highest comfort was reported for adaptive and multistage controllers. The conducted analysis shows, that the choice of control strategy has a significant impact on energy efficiency and indoor environmental quality.

Słowa kluczowe

PL

budynek biurowy; efektywność energetyczna; system grzewczy; sterowanie; analiza porównawcza

EN

office building; energy efficiency; heating system; control; comparative analysis

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 61, nr 3/II
• Strony: 73--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., il.

Twórcy

autor

Borowczyński A.

• Katedra Inżynierii Środowiska, Politechnika Łódzka

autor

Heim D.

• Katedra Inżynierii Środowiska, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] 2001 ASHRAE Handbook – Fundamentals. Chapter 29: Nonresidential cooling load calculation procedures.
• [2] Antonio Colmenar-Santos, Lya Noemí Terán de Lober, David Borge-Diez, Manuel Castro-Gil: Solutions to reduce energy consumption in the management of large buildings. Energy and Buildings, Volume 56, January 2013, Pages 66-77.
• [3] Djongyang N., Tchinda R., Njomo D.: Thermal comfort: A review paper, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 14, Issue 9, s. 2626 – 2640, 2010.
• [4] Dyrektywa parlamentu europejskiego i rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.
• [5] Luis Pe´rez-Lombard, Jose´ Ortiz , Christine Pout: A review on buildings energy consumption information. Energy and Buildings 40 (2008), pp.394–398.
• [6] MacQueen J (1997) 'The modelling and simulation of energy management control systems', PhD Thesis, Glasgow: University of Strathclyde.
• [7] Ministerstwo Infrastruktury i Rozwoju http://www.mir.gov.pl/.
• [8] Rui Yang, Lingfeng Wang: Development of multi-agent system for building energy and comfort management based on occupant behaviors. Energy and Buildings, Volume 56, January 2013, Pages 1-7.