Langtidsevaluering af termisk komfort: Komfortindikatorer og menneskelig adaptivitet

Abstract

Denne rapport er et afgangsprojekt udarbejdet som afslutning af uddannelsen til civilingeniør i indeklima og energi ved Aalborg Universitets Ingeniør-, Natur- og Sundhedsvidenskabelige Fakulteter. Rapporten er indledt med et grundigt litteraturstudie, hvor eksisterende metoder til evaluering af en bygnings indeklimaydeevne er undersøgt. Fokus er hovedsageligt rettet mod evaluering af termisk indeklima, men også luftkvalitet samt indeklimaets indflydelse på energiforbrug, produktivitet og økonomi er behandlet. Baseret på litteraturstudiet, er eksisterende metoder til evaluering af en bygnings indeklimaydeevne, såvel momentant som langsigtet, udbygget og optimeret. Metoderne omfatter ydeevneindikatorer for såvel termisk og atmosfærisk indeklima som energi med udgangspunkt i Eco-factor-metoden. Udvidelsen af Eco-factor-metoden for langtidsevaluering af termisk komfort giver mere detaljeret information om det oplevede termiske indeklima og er i nærværende projekt benyttet på to udvalgte bygninger. På baggrund af importerede data fra termiske bygningssimuleringsprogrammer indeholder den udvidede Eco-factor endvidere evalueringsmetoder i form af statistiske analyser. Foruden dette er der i samarbejde med Statens Byggeforskningsinstitut (SBi) udfærdiget en kobling mellem programmerne BSim og Matlab. Denne er, foruden følsomheds- og usikkerhedsanalyser af de udvalgte bygninger, benyttet til undersøgelse af en adaptiv kontrolalgoritme, der styrer setpunktet for såvel opvarmning som køling som funktion af udelufttemperaturen. Baggrunden herfor er empiriske undersøgelser hvor det er fundet, at en sådan styring vil medføre store energibesparelser uden forringelse af det termiske indeklima. Potentielle energibesparelser, sammen med den teoretiske indflydelse på det oplevede termiske indeklima, er undersøgt ved simuleringer af en udvalgt bygning. Det blev fundet, at en styring af setpunkterne for hhv. opvarmning og køling efter denne algoritme i den udvalgte bygning medfører et øget energiforbrug sammenlignet med en traditionel styringsstrategi. Simuleringerne af det forventede antal utilfredse med det termiske indeklima viste imidlertid en klar forbedring heraf ved styring efter kontrolalgoritmen ift. konventionelle faste setpunkter for opvarmning og køling.

This report is a final thesis documenting the finalization of a degree in Master of Science in Indoor Environmental Engineering at The Faculties of Engineering, Science and Medicine at Aalborg University. The report begins with a thorough literature review on existing methods for evaluation of the performance of the indoor environment. The focus in mainly directed at the evaluation of the thermal indoor environment, but also indoor air quality together with the influence from the indoor climate on energy consumption, productivity and economy are dealt with. Based on the literature review, existing methods for evaluation of a buildings indoor climate performance, momentary as well as long-term, has been expanded and optimized. The methods consists of performance indicators for the thermal and atmospheric indoor climate as well as energy consumption based on the Eco-factor method. The extension of the Eco-factor method for long-term evaluation of thermal comfort gives more detailed information on the perceived indoor climate, and has in this project been applied on to buildings. Using data from thermal building simulation programmes, the extended Eco-factor contains furthermore statistical evaluation methods. Furthermore, a coupling between the programmes BSim and Matlab has been carried out in cooperation with the Danish Building Research Institute (SBi). This coupling has, besides sensitivity and uncertainty analysis on the chosen buildings, been used for investigating an adaptive control algorithm that calculates the set point for heating and cooling as a function of the outdoor air temperature. The background for this are empirical investigations which has shown a large energy saving potential without reducing the thermal indoor climate. Potential energy savings together with the theoretical influence on thermal indoor environment has been investigated through simulations of a chosen building. Is was found, that calculating the set points for heating and cooling after this algorithm will lead to an increased energy consumption for the chosen building compared with a traditional control strategy. The simulations however showed a decrease in the predicted percentage of dissatisfied with the thermal indoor environment when using the adaptive control algorithm compared with conventional heating and cooling set points.

A master thesis from Aalborg University

Langtidsevaluering af termisk komfort: Komfortindikatorer og menneskelig adaptivitet

[Long-term evaluation of thermal comfort: Comfort indicators and human adaption]