Prediction of power and energy use in dwellings : Addressing apects of thermal mass and occupant behaviour
Bedömning av effekt- och energianvändning i bostäder : Fokus på termisk massa och boendes beteende
Författare
Summary, in Swedish
Hushållen står för cirka 26 % av den årliga energianvändningen i EU. Som följd av EU:s direktiv om energiprestanda i byggnader har det genomförts internationella initiativ i Europa för att hjälpa länder att definiera och inkludera riktlinjer i sina egna byggregler, till exempel för att etablera konceptet nollenergibyggnader. Detta koncept inkluderar passiv-teknik for energibesparande byggande, energieffektiva VVS-system och teknik för produktion av förnybar energi. Det är vanligtvis mycket svårt att designa en byggnad för inte behöva använda någon uppvärmningsenergi och därför har en förändring av konceptet gjorts för att inkludera så kallade netto-nollbyggnader eller nära-nollenergibyggnader. De definieras vanligtvis som byggnadermed en energianvändning som är på årsbasis netto-noll eller nästan noll genom att ha betydligt lägre energianvändning än vad byggreglerna kräver. Teknologiska framsteg har inneburit att nya byggnader idag är mycket välisolerade och använder därför väldigt lite energi. Fokus har nu flyttats mot användning av förnybar energi snarare än att enbart titta på mängden. Förnybara energikällor kan se olika ut och vara uppbyggda på olika sätt, med en möjlighet att användas som är beroende av tidpunkten på dygnet och vädret. Med hänsyn tagen till alla dessa olika aspekter är den sammanfattande slutsatsen att den tidsmässiga variationen av energianvändningen kan vara avsevärd. En byggnads värmebehov beror på utomhusklimatet och de boendes beteenden vilket leder till en osäker situation när det gäller att matcha den förnybara produktionen med efterfrågan på energi. Ännu svårare blir det i ett designskede när de boendes beteenden ska modelleras, vilket är svårt att göra om man, som idag, använder årsmedelvärden i statiska scheman. Utöver dessa förenklingar är de boendes preferenser och beteenden föremål för stora stokastiska variationer inom en befolkning. Således, vid utformning av byggnader under sådana omständigheter, måste den temporala upplösningen vara högre inte bara vad gäller efterfrågan men också för den förnybara energiproduktionen för att designen ska fungera både i stort såväl som för att täcka en större del av möjliga framtida scenarier.
Syftet med denna avhandling är att visa hur användningen av hushållens el och varmvatten varierar och hur denna variation påverkar byggnaders energi- och effektbehov. För att energianvändning för uppvärmning ska använda en större andel förnyelsebara energikällor är lastförflyttningar ett att gå till väga. Något man då kan använda är byggnadernas inneboende tröghet och den värme som finns lagrad i byggnaden, vilket är något som också undersökts i avhandlingen.
Den primära metoden för dessa undersökningar har varit att använda byggnadssimuleringar med en stor mängd mätdata om de boendes beteenden som indata i modellerna. Genom att därefter slumpmässigt skapa olika boende konstellation kunde olika typer av boende, representerade av mätdataserier, simuleras. Detta kunde göras upprepade gånger och gav som resultat hundratals årliga energi- och effektbehov som varierade i beroende på variationen i indata.
Vidare har lastförflyttning undersökts genom att värmeffekttillförseln i en byggnad plötsligt sänkts, och värmen som lagrats i klimatskalet och inredning använts för att minska påverkan på inomhustemperaturen. Denna avhandling undersöker temperaturfallen efter sådana sänkningar och de olika aspekterna som påverkar storleken på temperaturfallen, såsom den termiska massan, byggnadsskalets egenskaper och de stokastiska beteenden hos brukarna som ger upphov till de inre värmelasten.
Syftet med denna avhandling är att visa hur användningen av hushållens el och varmvatten varierar och hur denna variation påverkar byggnaders energi- och effektbehov. För att energianvändning för uppvärmning ska använda en större andel förnyelsebara energikällor är lastförflyttningar ett att gå till väga. Något man då kan använda är byggnadernas inneboende tröghet och den värme som finns lagrad i byggnaden, vilket är något som också undersökts i avhandlingen.
Den primära metoden för dessa undersökningar har varit att använda byggnadssimuleringar med en stor mängd mätdata om de boendes beteenden som indata i modellerna. Genom att därefter slumpmässigt skapa olika boende konstellation kunde olika typer av boende, representerade av mätdataserier, simuleras. Detta kunde göras upprepade gånger och gav som resultat hundratals årliga energi- och effektbehov som varierade i beroende på variationen i indata.
Vidare har lastförflyttning undersökts genom att värmeffekttillförseln i en byggnad plötsligt sänkts, och värmen som lagrats i klimatskalet och inredning använts för att minska påverkan på inomhustemperaturen. Denna avhandling undersöker temperaturfallen efter sådana sänkningar och de olika aspekterna som påverkar storleken på temperaturfallen, såsom den termiska massan, byggnadsskalets egenskaper och de stokastiska beteenden hos brukarna som ger upphov till de inre värmelasten.
Publiceringsår
2020-05-13
Språk
Engelska
Publikation/Tidskrift/Serie
TVIT
Fulltext
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Lund University, Lund Institute of Technology, Division of Building Services, P.O. Box 118, SE-22100 LUND, Sweden,
Ämne
- Energy Systems
Nyckelord
- Byggnadssimulering
- Termisk massa
- Värmetröghet
- boendes beteende
- hushållsel
- varmvatten
- building simulation
- thermal mass
- thermal inertia
- occupant behaviour
- household electricity
- domestic hot water
Status
Published
Handledare
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISSN: 1652-6783
- ISBN: 978-91-85415-11-3
Försvarsdatum
8 juni 2020
Försvarstid
13:00
Försvarsplats
Lecture hall V:C, building V, John Ericssons väg 1, Faculty of Engineering LTH, Lund University, Lund. Follow via Zoom: https://lu-se.zoom.us/j/66884212111
Opponent
- Thomas Olofsson (Prof..)