Positioning temperature sensors in confined spaces subject to various exogenous impacts

• Autorzy: Augustyn G. , Jurasz J. , Jurczyk K. , Korbiel T. , Rumin R. , Mikulik J.

Identyfikatory

DOI

10.21307/ACEE-2018-001

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper analysis the impact of the location of sensors on their ability to provide information about the temperature distribution in a given space. Only temperature was investigated since it is the crucial parameter in estimating thermal comfort. The results from the research conducted in a lecturing hall revealed that one sensor currently operating is insufficient to map the temperature variability and thereby ensure the required thermal comfort conditions in the whole space. Analysis performed for four various scenarios and three sensors shows that optimal layouts and locations of sensors vary significantly from the current set-up. In the heating scenario it was possible to reduce the mean absolute percentage error (MAPE) of temperature estimation from 14.07% to 6.22%. In the remaining scenarios the observed improvement was not as spectacular but provided important conclusions.

PL

W artykule poddano analizie wpływ lokalizacji czujników na ich zdolność do właściwego pomiaru wartości pozwalających na uzyskanie informacji na temat rozkładu temperatury w danym pomieszczeniu. Badaniu poddano wyłącznie czynnik w postaci temperatury ze względu na jego kluczową rolę w ocenie i kształtowaniu komfortu termicznego. Wyniki uzyskane z pomiarów przeprowadzonych w sali wykładowej wskazują, że obecnie wykorzystywany jeden czujnik temperatury jest niewystarczający by odpowiednio sterować i kontrolować układ utrzymujący zadany poziom komfortu termicznego. Analizy przeprowadzone dla czterech scenariuszy oraz trzech czujników pokazują, że ich optymalny rozkład oraz lokalizacja znacząco różnią się od obecnego ustawienia. W wypadku scenariusza, w którym obiekt poddawany był intensywnemu procesowi ogrzewania (źródłem ciepła był kaloryfer) dzięki nowemu rozkładowi czujników udało się zredukować wartość średniego bezwlędnego błędu procentowego (MAPE) z poziomu 14.07% do 6.22%. W pozostałych scenariuszach osiągnięta poprawa nie była tak spektakularna, ale dostarczyła ważnych wniosków.

Słowa kluczowe

EN

temperature spatial distribution; lecturing hall; thermal comfort; optimization

PL

przestrzenny rozkład temperatury; sala wykładowa; komfort cieplny; optymalizacja

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 11, no. 1
• Strony: 5--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Augustyn G.

• Faculty of Management, AGH University, 30 Mickiewicza Av., 30-059 Kraków, Poland

autor

Jurasz J.

• Faculty of Management, AGH University, 30 Mickiewicza Av., 30-059 Kraków, Poland

autor

Jurczyk K.

• Faculty of Mangement, AGH University, 30 Mickiewicza Av., 30-059 Kraków, Poland

autor

Korbiel T.

• Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Mechanics and Vibroacoustics, 30 Mickiewicza Av., 30-059 Kraków, Poland

autor

Rumin R.

• Faculty of Management, AGH University, 30 Mickiewicza Av., 30-059 Kraków, Poland

autor

Mikulik J.

• Faculty of Mangement, AGH University, 30 Mickiewicza Av., 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] UNEP, (2012). Building Design and Construction: Forging Resource Efficiency and Sustainable Development.
• [2] WBCSD, (2009). Transforming the Market: Energy Efficiency in Buildings. World Business Council on Sustainable Development. August 2009. <http://www.wbcsd.org/Plugins/DocSearch/details.as p?DocTypeId=25&ObjectId=MzQyMDQ>.
• [3] International Energy Agency, (2013). World Energy Outlook 2013. <http://www.worldenergyoutlook.org/weo2013/>.
• [4] Pérez-Lombard, L., Ortiz, J., & Pout, C. (2008). A review on buildings energy consumption information. Energy and buildings, 40(3), 394-398.
• [5] Stacja Metorologiczna Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH w Krakowie (Meteorological station at the Faculty of Physics and Applied Computer Science - AGH University). <http://meteo.ftj.agh.edu.pl/meteo/index.php>.
• [6] Standard, A. S. H. R. A. E. (2010). Standard 55-2010: “Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy”; ASHRAE. Atlanta USA.
• [7] Ślusarek, J. (2009). Basic problems of maintenance of selected building structures. Architecture Civil Engineering Environment, 2(4), 115-121.
• [7] Djongyang, N., Tchinda, R., & Njomo, D. (2010). Thermal comfort: A review paper. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(9), 2626-2640.
• [8] Taleghani, M., Tenpierik, M., Kurvers, S., & van den Dobbelsteen, A. (2013). A review into thermal comfort in buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 26, 201-215.
• [9] Enescu, D. (2017). A review of thermal comfort models and indicators for indoor environments. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 79, 1353-1379.
• [10] Koper, P., Lipska, B., & Michnol, W. (2010). Assessment of thermal comfort in an indoor swimming- pool making use of the numerical prediction CFD. Architecture Civil Engineering Environment, 3(3), 95-103.
• [11] Koper, P. (2016). Performance assessment of air conditioning installation in multifunctional sports hall using CFD simulations. Architecture Civil Engineering Environment, 9(4), 123-134.
• [12] Corgnati, S. P., Filippi, M., & Viazzo, S. (2007). Perception of the thermal environment in high school and university classrooms: Subjective preferences and thermal comfort. Building and environment, 42(2), 951-959.
• [13] Camuffo, D., & Della Valle, A. (2007). Church heating: a balance between conservation and thermal comfort. Contribution to the Experts’ Roundtable on Sustainable Climate Management Strategies, Tenerife, Spain.
• [14] Worden, K., & Burrows, A. P. (2001). Optimal sensor placement for fault detection. Engineering structures, 23(8), 885-901.
• [15] Zhang, T., Chen, Q. Y., & Lin, C. H. (2007). Optimal sensor placement for airborne contaminant detection in an aircraft cabin. HVAC&R Research, 13(5), 683-696.
• [16] Berry, J. W., Fleischer, L., Hart, W. E., Phillips, C. A., &Watson, J. P. (2005). Sensor placement in municipal water networks. Journal ofWater Resources Planning and Management, 131(3), 237-243.
• [15] Flir i7. http://www.flir.com.hk/instruments/display/?id=65813
• [16] Augustyn, G., Jurasz, J., Jurczyk, K., Korbiel, T.,Mikulik, J., Pawlik, M., & Rumin, R. (2017). Estimation of the temperature spatial variability in confined spaces based on thermal imaging. To be published in E3S Web of Conferences.
• [17] Barati, R. (2013). Application of excel solver for parameter estimation of the nonlinear Muskingum models. KSCE Journal of Civil Engineering, 17(5), 1139-1148.

Uwagi

PL

Opracowanie w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)