Investigation of heat gains in an office
Abstract
Increasing the energy efficiency of buildings, heat losses through envelope and infiltration become very low, therefore, the proportion of the heat gains in the heat balance of the building increases. Due to their abundance of computer equipment, intensive lighting and the abundance of employees the information technologies’ (IT) staff offices are characterized by high internal heat gains. Formally, such offices are not distinguished when designing the building and its energy performance, values of internal heat gains are the same as for usual offices. Insufficient attention to the detailed differentiation of the heat gains may lead to the inadequate assessment of the energy performance of the building, insufficient design power of the cooling system. The aim of this work is to determine the influence of internal heat gains on the heat balance of a existing IT office. The heat gains are initially determined experimentally and compared with the values calculated in accordance with STR 2.01.02:2016, the room model is calibrated in the IDA ICE software, which is used to analyze building’s annual energy demand sensitivity to internal heat gains. It was defined that in the case of maximum heat gains, the experimental internal heat gain are 63–81% higher than the ones, calculated in accordance with norms. The annual heating demand is 31% lower, and the cooling demand is 56% higher according to the experimental simulation compared to standardized simulation results.
Article in Lithuanian.
Biuro patalpos šilumos pritekių tyrimas
Santrauka
Didinant pastatų energinį naudingumą, šilumos nuostoliai per atitvaras ir dėl infiltracijos tampa nykstamai maži, todėl pastato šilumos balanse didėja vidiniams šilumos pritekiams tenkanti dalis. Dideliais vidiniais šilumos pritekiais pasižymi informacinių technologijų (IT) personalo biurai dėl juose gausiai naudojamos kompiuterinės įrangos, intensyvaus apšvietimo bei darbuotojų gausos. Formaliai tokie biurai, projektuojant pastatą ir jo energinį naudingumą, nėra išskiriami, jiems taikomos tokios pačios vidinių pritekių vertės kaip ir įprastiems biurams. Nepakankamas dėmesys išsamesniam šilumos pritekių diferencijavimui gali lemti tai, kad pastato naudingumas bus įvertintas netinkamai, vėsinimo sistemos bus suprojektuotos nepakankamos galios (projektinei šildymo galiai šilumos pritekiai įtakos neturi). Šio darbo tikslas yra nustatyti vidinių šilumos pritekių įtaką realaus IT biuro patalpos šilumos balansui. Šilumos pritekiai pradžioje nustatomi eksperimentiniu būdu ir lyginami su dydžiais, apskaičiuotais pagal STR 2.01.02:2016 standartą, patalpos modelis kalibruojamas IDA ICE programoje, kurioje atliekama pastato metinių energijos poreikių priklausomybės nuo vidinių šilumos pritekių parametrinė analizė. Nustatyta, kad maksimalūs paros eksperimentiniai vidiniai pritekiai yra 63–81 % didesni nei apskaičiuoti pagal reglamentą, metiniai šildymo poreikiai pagal eksperimentinius duomenis yra 31 % mažesni, o vėsinimo poreikiai 56 % didesni lyginant su gautais taikant normines pritekių vertes.
Reikšminiai žodžiai: IT biuras, vidiniai šilumos pritekiai, eksperimentinis tyrimas, modeliavimas, IDA ICE.
Keyword : IT office, internal heat gains, experiment, simulation, IDA ICE
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
References
Colombo, C., Lucking, C., & McInnes, C. (2011). Trends in office internal gains and the impact on space heating and cooling demands.In CIBSE Technical Symposium 2011, de Montfort University, Leicester UK 6th and 7th September 2011 (pp. 12-22). UK: Leicester.
Ding, Y., Zhang, Q., Wang, Z., Liu, M., & He, Q. (2016). A simplified model of dynamic interior cooling load evaluation for office buildings. Applied Thermal Engineering, 108, 1190-1199. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.07.191
Krstić-Furundžić, A., & Kosić, T. (2016). Assessment of energy and environmental performance of office building models: a case study. Energy and Buildings, 115, 11-22. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.06.050
Lee, J., Jeonggook, K., Doosam, S., Jonghun, K., & Cheolyong, J. (2017). Impact of external insulation and internal thermal density upon energy consumption of buildings in a temperate climate with four distinct seasons. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 75, 1081-1088. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.087
Lietuvos Respublikos aplinkos ministerija (2016). Pastatų energinio naudingumo projektavimas ir sertifikavimas (STR 2.01.02:2016). Vilnius.
Lietuvos Respublikos sveikatos apsaugos ministerija (2003). Šiluminis komfortas ir pakankama šiluminė aplinka darbo patalpose. Parametrų norminės vertės ir matavimo reikalavimai (HN 69:2003). Vilnius.
Mahdavi, A., Tahmasebi, F., & Kayalar, M. (2016). Prediction of plug loads in office buildings: simplified and probabilistic methods. Energy and Buildings, 129, 322-329. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.08.022
Menezes, A. C., Cripps, A., Buswell, R. A., Wright, J., & Bouchlaghem, D. (2014). Estimating the energy consumption and power demand of small power equipment in office buildings. Energy and Buildings, 75, 199-209. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.02.011
Zaveckas, V. (2012). Elektrotechnikos pagrindai: mokomoji knyga. Vilnius: Technika. https://doi.org/10.3846/1383-S