A first suggestion on how to make Climate-Based Daylight Modelling through Radiance simple and available to the Danish building industry and how to validate Climate-Based Daylight Modelling
Author
Bartholdy, Mie Mårup
Term
4. term
Publication year
2023
Submitted on
2023-10-12
Pages
65
Abstract
Dette speciale foreslår en praktisk måde at gøre klimabaseret dagslyssimulering (CBDM) — som bruger vejrdata over et helt år til at forudsige dagslys i bygninger — tilgængelig for den danske byggebranche. Målet er en løsning, der både er brugervenlig uden behov for specialistviden og omkostningseffektiv. Metoden bygger på et litteraturstudie af årlige dagslysmålinger (annual daylight metrics) og en grundig gennemgang af Radiance, et lyssimuleringsværktøj, der er velvalideret og kendt for fysisk realistiske resultater. Metoden omfatter tre hoveddele: (1) Brug af Radiance 3- og 4-fase-metoderne sammen med TMY (typisk meteorologisk år) vejrudata til at beregne årlige indendørs belysningsniveauer. Disse metoder blev vurderet som hurtige og fleksible til at undersøgelse af dynamisk solafskærmning og forskellige vindues- og dagslyssystemer (fenestration). (2) Anbefalinger til valg af simuleringsparametre, især omgivelsesparametre, som har stor betydning for nøjagtigheden af resultaterne; forslagene bygger på tidligere studier. (3) Et princip for at koble Radiance-baseret CBDM til simuleringer af termisk komfort og energiforbrug i BSim, så dagslys, dynamisk afskærmning, behov for kunstig belysning og varmebelastninger indgår i en integreret designproces. Det kan give mere præcise vurderinger af bygningers ydeevne, lavere energiforbrug og et bedre indeklima. Specialet inkluderer også en kortlægning af eksisterende datasæt til validering af CBDM-værktøjer og parameterindstillinger for at understøtte praksis, hvor der ikke findes en velkendt benchmarkmodel. Kortlægningen peger på udfordringer ved at skaffe sådanne datasæt og på deres usikkerheder og mangler, og den har samtidig guidet verifikationen af den foreslåede generelle CBDM-metode. Metoden er testet og sammenlignende verificeret mod to Radiance-metoder.
This thesis proposes a practical way to bring climate-based daylight modelling (CBDM)—which uses year-long weather data to predict daylight in buildings—into everyday use in the Danish building industry. The aim is a solution that is user-friendly without requiring specialist expertise and inexpensive. The approach is grounded in a literature review of annual daylight metrics and an in-depth examination of Radiance, a well-validated lighting simulation engine known for physically realistic results. The method has three main components: (1) Use of the Radiance 3- and 4-Phase Methods with typical meteorological year (TMY) weather data to estimate annual indoor illuminance. These methods were found to be fast and flexible for analyzing dynamic solar shading and different window/daylighting systems (fenestration). (2) Guidance on parameter choices, especially ambient parameters, which strongly affect accuracy; the recommended settings draw on prior studies. (3) A principle for coupling Radiance-based CBDM with thermal comfort and energy use simulations in BSim, enabling an integrated design workflow that accounts for daylight, dynamic shading, electric lighting demand, and heat gains. This can improve the accuracy of building performance estimates, lower energy use, and enhance the indoor climate. The thesis also maps existing datasets for validating CBDM tools and parameter settings to support practice where no widely recognized benchmark model is available. The mapping identifies difficulties in obtaining such datasets and their uncertainties or deficiencies, and it informed the verification of the proposed general CBDM method. The method was tested and comparatively verified against two Radiance methods.
[This summary has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]
Keywords
Documents