Estimation Methodology for the Electricity Usage of Daylight and Occupancy Controlled Artificial Lighting
Authors
Antonsen, Therese Negård ; Strømberg, Ida Kristine
Term
4. term
Publication year
2015
Submitted on
2015-06-08
Pages
345
Abstract
Denne kandidatafhandling fra Aalborg Universitet (Indeklima- og Energiteknik) handler om at beregne elforbruget til kunstig belysning, der styres af dagslys og tilstedeværelse. Bygninger står for cirka 40 % af verdens energiforbrug, og i Skandinavien udgør kunstig belysning omkring 15–30 % af bygningers elforbrug. Der er derfor et tydeligt potentiale for besparelser. Før man kan forbedre effektiviteten, skal forbruget dog kunne estimeres præcist. I Norge bygger den nuværende metode til at anslå elforbruget for dagslys- og tilstedeværelsesstyret belysning på meget grove antagelser. Målet med afhandlingen er at udvikle en ny metode, som både er hurtig at bruge og giver nøjagtige resultater. Arbejdet krævede to hoveddele: (1) at fastlægge tilstedeværelsesprofiler (hvornår og hvor længe kontorlokaler er i brug), og (2) at bestemme den indendørs belysningsstyrke forårsaget af forskellige himmel-/vejrbetingelser. Tilstedeværelsesprofilerne er baseret på data om, hvor længe personer opholdt sig i en kontorbygning. Den indendørs belysningsstyrke blev bestemt via målinger og simuleringer. Udendørs himmeltilstande blev karakteriseret med fotos, målinger af solindstråling og simuleringer. Der opstilles to estimeringsmetoder: CIE-himmelmetoden (baseret på standardiserede himmelmodeller) og timegennemsnitsmetoden (som sammenfatter dagslysforhold time for time). Begge metoders beregnede elforbrug blev sammenlignet med faktiske målinger af elforbrug til belysning. Timegennemsnitsmetoden viste sig at være den hurtigste og mest præcise.
This master’s thesis from Aalborg University (Indoor Environmental and Energy Engineering) focuses on estimating electricity use for artificial lighting that is controlled by daylight and occupancy. Buildings account for about 40% of global energy use, and in Scandinavia artificial lighting makes up roughly 15–30% of buildings’ electricity use. This indicates clear potential for savings. However, before improving efficiency, we need accurate estimates of how much electricity such lighting actually uses. In Norway, the current estimation approach for daylight- and occupancy-controlled lighting relies on very coarse assumptions. The aim of this thesis is to develop a new method that is both quick to apply and accurate. The work had two main components: (1) establishing occupancy profiles (when and how long office spaces are used), and (2) determining indoor illuminance caused by different sky and weather conditions. Occupancy profiles were derived from data on how long people spent in an office building. Indoor illuminance was determined through measurements and simulations. Outdoor sky conditions were characterized using photographs, solar irradiance measurements, and simulations. Two estimation approaches are presented: the CIE Sky Method (based on standard sky models) and the Hourly Average Method (which summarizes daylight conditions by hour). The electricity use calculated by each method was validated against actual metered lighting electricity use. The Hourly Average Method proved to be the fastest and most accurate.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents