A renewed degree-day model to estimate the space heating consumption of low-energy buildings: Case study of Ostarkade office building in Frankfurt, Germany
Author
Machard, Anais Aurore
Term
4. Term
Publication year
2014
Submitted on
2014-04-09
Pages
71
Abstract
Dette speciale undersøger en fornyet udgave af den udbredte graddage-metode, som bruges til at anslå bygningers varmebehov ud fra udetemperaturen. I den klassiske tilgang anvendes én fast basistemperatur (tærsklen hvor der typisk skal varmes), og lavenergibygninger vurderes ofte måned for måned. Gennem litteraturstudie og teori viser vi, at denne forenkling kan give misvisende resultater, fordi den overser bygningens specifikke balance mellem varmetilskud og varmetab. Vi præsenterer derfor en metode, der beregner månedlige basistemperaturer. Metoden afprøves på lavenergikontorbygningen Ostarkade ved at sammenligne estimeret varmeforbrug med målinger og med to beregninger, der bruger faste basistemperaturer på 12°C og 15°C. Den nuværende graddage-metode undervurderer i høj grad varmeforbruget i perioder med lavt varmebehov, mens den nye metode rammer bedre hele året, især i forår og efterår. Modellen kan beregne timevise profiler for rumopvarmning; når resultaterne summeres pr. måned, er den maksimale fejl 8,8%. Modellen er fleksibel og giver mulighed for følsomheds- og usikkerhedsanalyser. Med Morris-metoden undersøges for første gang brugerens påvirkning: en ændring på ±2°C i den månedlige sætpunktstemperatur kan påvirke månedens varmeforbrug med op til ca. 10% i kolde måneder. Det peger på behov for bedre metoder til at aflede månedlige sætpunktstemperaturer ud fra årlige værdier. Modellen beregner også gennemsnitlige månedlige indetemperaturer og varmetilskud. Samlet giver metoden et grundlag for mere præcise estimater af timevist varmebehov i lavenergibygninger baseret på månedlige basistemperaturer.
This thesis examines a renewed version of the widely used degree-day method, which estimates building heating needs from outdoor temperature. In the standard approach, a single constant base temperature (the threshold at which heating is typically required) is applied, and low-energy buildings are often assessed on a monthly basis. A review of the literature and the underlying theory shows that this simplification can be misleading because it ignores each building’s specific balance between heat gains and heat losses. We therefore propose a method that computes monthly base temperatures. The method is tested on the low-energy office building Ostarkade by comparing estimated space-heating use with measurements, and with two estimates that use constant base temperatures of 12°C and 15°C. The current degree-day method largely underestimates heating in the low-heating season, whereas the new method agrees better with measurements throughout the year, especially in spring and autumn. The model can produce hourly space-heating profiles; when aggregated by month, the maximum error on total consumption is 8.8%. It is flexible and supports sensitivity and uncertainty analyses. Using the Morris method, the study assesses user influence for the first time: changing the monthly set-point temperature by ±2°C can alter monthly heating by up to about 10% in colder months. This highlights the need for better ways to derive monthly set-points from annual values. The model also reports average monthly indoor temperatures and heat gains. Overall, the method provides a basis for more accurate hourly heating estimates for low-energy buildings using monthly base temperatures.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents