SE529210C2 - Ways to regulate the heating of a building at the intended level - Google Patents
Ways to regulate the heating of a building at the intended levelInfo
- Publication number
- SE529210C2 SE529210C2 SE0502551A SE0502551A SE529210C2 SE 529210 C2 SE529210 C2 SE 529210C2 SE 0502551 A SE0502551 A SE 0502551A SE 0502551 A SE0502551 A SE 0502551A SE 529210 C2 SE529210 C2 SE 529210C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- building
- information
- temperature
- heat
- forecast
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 claims 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 claims 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 238000005399 mechanical ventilation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1902—Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the use of a variable reference value
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Building Environments (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
Description
20 25 30 35 529 210 2 ”Gratisvärmen”, dvs. summan av solvärmetillskott och intemvärme, ger ofta tempo- rära överskott i värmebalansen även under eldningssäsongen, i synnerhet i nyare, välisolerade byggnader med stora glasytor. Detta leder vid traditionell reglering till övertemperaturer eller behov av ökad ventilation eller t.o.m. kylning. Om man i stället kan dra nytta av dessa gratistillskott för uppvärmning, skulle en betydande andel av byggnadens totala värmebehov under eldningssäsongen kunna täckas. Vid regleringen av värrnetillförseln tar man med fördel även hänsyn till byggnadens ”tröghet” (dvs. dess massa och energitekniska egenskaper såsom värmeisolering, täthet m.m.), som gör att en ändring ivärrnebalansen slår igenom pä innetempera- turen med viss fördröjning och dämpning. Ett sätt att göra detta är att reducera vännetillförseln i förväg inför ett kommande värrneöverskott och omvänt vid värmeunderskott. 20 25 30 35 529 210 2 "Free heat", ie. the sum of solar heat supplements and internal heat, often results in temporary surpluses in the heat balance even during the heating season, especially in newer, well-insulated buildings with large glass surfaces. In traditional regulation, this leads to overtemperatures or the need for increased ventilation or even cooling. If you can instead take advantage of these free heating supplements, a significant proportion of the building's total heating needs during the heating season could be covered. When regulating the heat supply, the building's "inertia" (ie its mass and energy properties such as thermal insulation, tightness, etc.) are also taken into account, which means that a change in the internal balance balances the indoor temperature with some delay and damping. One way to do this is to reduce the supply of friends in advance of a future heat surplus and vice versa in the event of a heat deficit.
Käman iföreliggande uppfinning är att nyttiggöra 'gratisenergiema' vid regleringen av byggnadsuppvärrnningen. För detta fordras en prognosbaserad reglermetod som är baserad på beräkning av byggnadens värmebalans. I en mer utvecklad variant av uppfinningen tar man även hänsyn till byggnadens värmetröghet.The core of the present invention is to utilize the 'free energies' in the regulation of building heating. This requires a forecast-based control method that is based on a calculation of the building's heat balance. In a more developed variant of the design, the thermal inertia of the building is also taken into account.
Föreliggande uppfinning ger en ny lösning pä problemet att upprätthålla innetempe- raturen i en byggnad genom att reglera värmetillförseln efter en s.k. ”ekvivalent temperatur' (ET), som bestämts med utgångspunkt från det beräknade netto- behovet av externt tillförd värme. Wd beräkning av ET tar man hand om Vädrets påverkan på ett sådant sätt, att vännebehovet blir en linjär funktion av ET.The present invention provides a new solution to the problem of maintaining the indoor temperature in a building by regulating the heat supply after a so-called 'Equivalent temperature' (ET), which is determined on the basis of the calculated net need for externally supplied heat. Wd calculation of ET takes care of the impact of the weather in such a way that the need for friends becomes a linear function of ET.
Uppfinningen löser det uppställda problemet genom att den utformas på det sätt som framgår av det efterföljande självständiga patentkravet. Övriga patentkrav avser fördelaktiga utföringsforrner av uppfinningen. l det följande kommer uppfinningen att beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritningar, där figur 1 är baserad på driftsdata från ett större kommunalt ljärrvärmenät och visar dygnssumma uppvärmningsenergi som funktion av dygnsmedeltemperatur, 10 15 20 25 30 35 529 210 3 figur 2 visar exempel på reglerkurvor för framledningstemperatur vid styming efter en kontrolltemperatur i form av utelufttemperatur resp. uppfin- ningsenlig ekvivalent temperatur och figur 3 visar en byggnads värmebudget.The invention solves the problem posed by designing it in the manner set out in the following independent patent claim. Other patent claims relate to advantageous embodiments of the invention. In the following, the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, where Figure 1 is based on operating data from a larger municipal district heating network and shows the daily sum of heating energy as a function of the daily average temperature, Figure 2 shows examples of control curves for flow temperature when controlling for a control temperature in the form of outdoor air temperature resp. equivalent temperature according to the invention and fi figure 3 shows a building's heating budget.
I figur 3 visas hur nettobehovet N av tillförd energi för uppvärmning beror av flera olika poster. N > 0 innebär värmeunderskott (uppvärmningsbehov) och N < 0 inne- bär värrneöverskott. N kan uttryckas som N=c+/+/=+G-EP-s (1) där C är vänneförlust pga. transmission genom ytterhöljet (tak, väggar och fönster), I är värmeförlust pga. självdrag (infiltration och exfiltration), F är värrneförlust pga. fläktventilation, G är värmeförlust mot mark, EP är värmetillskott från elanvändning och personer och S år värmetillskott från solinstrålning genom fönster. l en konkret beräkning kan naturligtvis en eller flera av termema sättas till noll, om termen är försumbar i förhållande till övriga tenner.Figure 3 shows how the net need N of supplied energy for heating depends on your various items. N> 0 means heat deficit (heating demand) and N <0 means heat surplus. N can be expressed as N = c + / + / = + G-EP-s (1) where C is friend loss due to. transmission through the outer casing (roof, walls and windows), I is heat loss due to. natural features (inltration and exfiltration), F is loss of heat due to. fl genuine ventilation, G is heat loss to ground, EP is heat supplement from electricity use and people and S is heat supplement from solar radiation through windows. In a concrete calculation, one or more of the terms can of course be set to zero, if the term is negligible in relation to other teeth.
Uppfinningen bygger på att man beräknar de enskilda postema i ekv. (1) och summerar dem till ett nettobehov av tillförd eller bortförd värme för upprätthållande av önskad innetemperatur. Detta nettobehov uttrycks sedan i termer av en ekvi- valent temperatur, ET, som direkt kan ersätta rådande utelufttemperatur som styrande parameter för byggnadens reglerautomatik, även i en befintlig regler- utrustning. ET definieras så att framledningstemperaturen är en linjär funktion av skillnaden mellan ET och önskad innetemperatur, jfr figur 2, vilket innebär en stor fördel vid regleringen.The calculation is based on calculating the individual items in eq. (1) and sums them to a net need of added or removed heat to maintain the desired indoor temperature. This net need is then expressed in terms of an equivalent temperature, ET, which can directly replace the prevailing outdoor air temperature as the governing parameter for the building's automatic control, even in a considerable control equipment. ET is defined so that the flow temperature is a linear function of the difference between ET and the desired indoor temperature, cf. Figure 2, which means a great advantage in the regulation.
ET beräknas med utgångspunkt från meteoroiogiska prognoser på temperatur, vind och solstràlning. Den senare parametem beräknas som funktion av molnighet, sikt, luftfuktighet och nederbörd. För den som, till skillnad från en fackman på området, inte är förtrogen med denna beräkning hänvisas till Taesler, R. och Andersson, C., 10 15 20 25 30 35 529 210 4 1984: A method for solar radiation computations using routine meteorological obser- vations, Energy and Buildings, Vol. 7 pp 341-352. De meteorologiska prognosema kan med fördel ha en tidsupplösning av 1 timme. Även annan tidsupplösning kan naturligtvis användas.ET is calculated on the basis of meteorological forecasts of temperature, wind and solar radiation. The latter parameter is calculated as a function of cloudiness, visibility, humidity and precipitation. For those who, unlike a person skilled in the art, are not familiar with this calculation, reference is made to Taesler, R. and Andersson, C., 10 15 20 25 30 35 529 210 4 1984: A method for solar radiation computations using routine meteorological observations, Energy and Buildings, Vol. 7 pp 341-352. The meteorological forecasts can advantageously have a time resolution of 1 hour. Of course, other time resolution can also be used.
Vid tillämpning av uppfinningen ingår att ta hänsyn såväl till byggnadstekniska grunddata och byggnadens användningssätt som till hur byggnadens läge och omgivning påverkar meteorologiska indata. Man kan härvid göra en fullständigt individuell beräkning för varje enskilt hus eller kan man i många fall hänföra huset i olika avseenden till olika typfall. Exempelvis kan alla hus av viss ålder och allmän konstruktion antas uppvisa vissa värden pá bl.a. transmissionen genom väggar, tak och fönster. Detsamma gäller andra aspekter på byggnaden.When applying the invention, it is included to take into account both the basic technical data of the building and the building's method of use, as well as how the building's location and surroundings affect meteorological input data. You can do a completely individual calculation for each individual house or you can in many cases attribute the house in different respects to different typical cases. For example, all houses of a certain age and general construction can be assumed to have certain values of e.g. transmission through walls, ceilings and windows. The same applies to other aspects of the building.
För att räkna fram prognosvärden på ET används en eller flera uppgifter under vardera nedanstående rubrik: Byggnadstekniska uppgifter o Uppgifter om byggnadens dimensioner (längd, bredd och höjd) o Uppgifter om värmeisolering (u-värden) för tak, väggar, golv och fönster o Uppgifter om byggnadens täthet (dimensionerande antal luftomsättningar per tidsenhet) o Uppgifter om mekanisk ventilation inkluderande information om graden av värmeåtervinning ur frànluft o Uppgifter om hur stor del av respektive fasad som består av fönsterytor o Uppgifter om husets huvudsakliga orientering o Uppgifter om fönsterytomas ljusgenomsläpplighet (transmissionsfaktor) o Uppgifter om byggnadens värmelagrande förmåga (tidskonstant).To calculate forecast values at ET, one or fl of your data is used under each of the following headings: Building technical data o Data on the building's dimensions (length, width and height) o Data on thermal insulation (u-values) for roofs, walls, floors and windows o Data on the density of the building (dimensioning number of air changes per unit time) o Information on mechanical ventilation including information on the degree of heat recovery from exhaust air o Information on how much of each facade consists of window surfaces o Information on the main orientation of the house o Information on window light transmittance (transmission factor) o Information on the building's heat storage capacity (time constant).
Byggnadens användningssätt o Uppgifter om tillgänglig intemvänne under olika tider av dygnet för olika dagar.Use of the building o Information on available internal friend during different times of the day for different days.
Här avses värme som avges från elektriska eller andra apparater samt från personer. Man kan för en byggnad räkna individuellt pà detta tillskott, men ofta nog använda typfallsdata beroende på byggnadens användningssätt - bostad, skola, kontor m.m. o Uppgift om önskad temperatur inomhus 10 15 20 25 30 35 529 1210 5 Uppgiftema om byggnadstekniska egenskaper samt användningssätt inhämtas genom att ett indataforrnulär ifylls.This refers to heat that is emitted from electrical or other appliances as well as from people. For a building, you can count on this addition individually, but often enough use case data depending on the building's use - housing, school, office, etc. o Information on the desired indoor temperature 10 15 20 25 30 35 529 1210 5 The information on building technical properties and methods of use is obtained by filling in an input form.
Byggnadens läge och omgivning o Byggnadens geografiska data (prognospunkt) o Uppgifter om bebyggelsetyp och ”markråhet” i prognospunktens omgivning (friktionskoefficient för vindberäkningar) o Uppgifter om horisontavskärmning (av annan bebyggelse, höjder m.m.) Uppgiftema om horisontavskärmning på grund av omgivande bebyggelse, topografi m.m. inhämtas via ovan nämnda indataformulår. Övriga uppgifter fastställs inom den meteorologlska produktionsprocessen.Location and surroundings of the building o Geographical data of the building (forecast point) o Information on building type and “ground roughness” in the vicinity of the forecast point (coefficient of friction for wind calculations) o Information on horizon shielding (of other buildings, heights, etc.) obtained via the above-mentioned input forms. Other information is established within the meteorological production process.
Meteorologiska parametrar o Prognosvärden på lufttemperaturen utomhus o Prognosvärden pà vindriktning och vindhastighet o Prognosvården på molnighet, sikt, luftfuktighet och nederbördsförekomst l modellen ingående meteorologiska parametrar kan pà känt sätt erhållas ur normalt tillgängliga meteorologiska prognoser. För att förbättra noggrannheten är det normalt lämpligt att korrigera de meteorologiska parametrama med hänsyn till inverkan av byggnadens lokala omgivning - bebyggelsetyp, ”markràhet” etc. Det är väl känt för en fackman hur detta kan ske och i de hänvisningar till litteratur, som ges i den följande detaljerade beskrivningen av modellen, finns ledning för den obevandrade. l den följande detaljerade beskrivningen av modellen för ekvivalenttemperatur uttrycks nettobehovet N av värme enligt ekv. (1). Vännebehovet ansätts, enligt vad som redan anförts, såsom varande proportionellt mot differensen mellan önskad innetemperatur och den ekvivalenta temperaturen ET, d.v.s.Meteorological parameters o Forecast values for outdoor air temperature o Forecast values for wind direction and wind speed o Forecast care for cloudiness, visibility, humidity and precipitation precipitation The meteorological parameters included in the model can be obtained in a known manner from normally available meteorological forecasts. To improve the accuracy, it is normally appropriate to correct the meteorological parameters with regard to the impact of the building's local environment - building type, “soil roughness” etc. It is well known to a person skilled in the art how this can be done and in the references to literature given in the following detailed description of the model, fi nns guidance for the untrained. In the following detailed description of the model for equivalent temperature, the net need N of heat according to eq. (1). The need for friends is assessed, as already stated, as being proportional to the difference between the desired indoor temperature and the equivalent temperature ET, i.e.
Nanvn-En wwmfi (3 vilket ger ET=n-Mm (æ 10 15 20 25 30 35 529 210 där N är det momentana nettoeffektbehovet för upprätthållande av innetemperaturen T, och k är specifik för varje definierad hustyp. Effektbehovet räknas per m2 upp- värmd golvyta. Ekv. (2) och (3) innebär att framledningstemperaturen i system med vattenburen värme kan regleras efter en enda rät linje med lutningen k.Nanvn-En wwm fi (3 which gives ET = n-Mm (æ 10 15 20 25 30 35 529 210 where N is the instantaneous net power requirement for maintaining the indoor temperature T, and k is specific to each definiated house type. The power requirement is calculated per m2 up- Equated (2) and (3) means that the flow temperature in systems with water-borne heat can be regulated along a single straight line with the slope k.
För var och en av postema i ekv. (1) finns beräkningsmetoder, som är väl kända för en fackman pâ området. Den konkreta beräkningen av de olika parametrama kan således ske pà olika kända sätt och utgör ingen del av den grundläggande uppfin- ningstanken i föreliggande fall. För den som, till skillnad från en fackman pä omrä- det, inte är förtrogen med dessa beräkningar ges i det följande en-kort presentation av en typisk beräkning.For each of the items in eq. (1) There are calculation methods which are well known to a person skilled in the art. The concrete calculation of the various parameters can thus take place in various known ways and does not form part of the basic idea of invention in the present case. For those who, unlike a person skilled in the art, are not familiar with these calculations, a brief presentation of a typical calculation is given below.
De olika termema i ekv. (1) beräknas för en encells-byggnad, dvs. utan hänsyn till interna skiljeväggar eller vâningsskiljande bjälklag. lnnetemperaturen förutsättes lika i hela byggnaden, vanligen = + 21°C. Samtliga termer beräknas som 1-timmes- värden med användande av observerade eller prognostiserade meteorologiska data.The different terms in eq. (1) is calculated for a single-cell building, ie. without regard to internal partitions or floor-separating floors. The indoor temperature is assumed to be the same throughout the building, usually = + 21 ° C. All terms are calculated as 1-hour values using observed or forecast meteorological data.
Värmetransmission genom väggar och tak (term C) beräknas som C=u,,AT, där AT = (T, - To) är lufttemperaturskillnaden inne - ute och u, är ett effektivt, ytviktat medelvärde av värmegenomgàngskoeflicientema för hela klimatskalet (väggar, fönster, tak) ovan mark. Som indata för u-värdesberäkning kan man använda för byggnadsäret gällande byggnorm eller motsvarande. Altemativt används individuella data för byggnaden. Data och beräkningsmetoder för detta ges bl.a. av Hagentoft, C-E., 2001: Introduction to building physics. Studentlitteratur, Lund. Se även Ashrae Handbook 1981 Fundamentals, American Association of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, inc., Atlanta.Heat transmission through walls and ceilings (term C) is calculated as C = u ,, AT, where AT = (T, - To) is the air temperature difference inside - outside and u, is an efficient, surface-weighted average of the heat transfer coefficients for the entire climate shell (walls, windows , tak) above ground. As input data for u-value calculation, you can use the building standard applicable to the building case or equivalent. Alternatively, individual data is used for the building. Data and calculation methods for this are given e.g. by Hagentoft, C-E., 2001: Introduction to building physics. Student Literature, Lund. See also Ashrae Handbook 1981 Fundamentals, American Association of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, inc., Atlanta.
Värmeförluster pga. mekanisk ventilation (term F) är också proportionell mot temperaturskillnaden inne - ute, AT = (T, - To), och beräknas som F=nVp c, AT, 10 15 20 25 30 35» 529 210 7 där n är antalet luftomsättningar per timme, V är uppvärmd, ventilerad volym, p är rumsluftens densitet och c, är luftens specifika värmekapacitivitet. Hänsyn tas till olika ventilationsgrad dag resp. natt. Förlustema reducerads med hänsyn till känd eller uppskattad verkningsgrad (%) för värmeàtervinning i frànluften.Heat losses due to mechanical ventilation (term F) is also proportional to the temperature difference inside - outside, AT = (T, - To), and is calculated as F = nVp c, AT, 10 15 20 25 30 35 »529 210 7 where n is the number of air changes per hour, V is heated, ventilated volume, p is the density of the room air and c, is the specific heat capacitance of the air. Consideration is given to different degrees of ventilation day resp. night. The losses were reduced with regard to known or estimated efficiency (%) for heat recovery in the exhaust air.
Värmeförlusten pga. självdrag (term I) beräknas som I = f(AP) AT Vp c, , där f(AP) anger antalet luftomsättningar per timme som funktion av tryckdifferensen AP ute -inne över klimathöljet. Erforderliga läckfaktorer bestäms med utgångs- punkt fràn normerande luftläckage enligt för byggnadsàret gällande byggnorm eller motsvarande. Tryckdifferensen beror av temperaturskillnaden ute -inne (A7) samt av vindhastigheten omräknad fràn referensnivàn 10 m över marken till taknocksnivà och med hänsynstagande till byggnadens vindexponering (inverkan från omgivande terräng och bebyggelse samt orientering relativt vindriktningen). Teori och metoder som kan användas för omräkningen till taknocksnivà finns i bl.a. Cook, N.J., 1985: The designers guide to wind loading of building structures, part 1, Building research establishment (BRE) Garston, Buttenivorths, London och Plate, E.J., 1971: Aero- dynamic characteristics of atmospheric boundary Iayers, AEC critical review series, National technical information service, US dep. of commerce, Springfield, Virginia.The heat loss due to natural draft (term I) is calculated as I = f (AP) AT Vp c,, where f (AP) indicates the number of air revolutions per hour as a function of the pressure difference AP outside -in above the climate envelope. Necessary leakage factors are determined on the basis of normative air leakage in accordance with the building standard applicable to the year of construction or equivalent. The pressure difference depends on the temperature difference outside - inside (A7) and on the wind speed converted from the reference level 10 m above the ground to the ridge level and taking into account the building's wind exposure (impact from surrounding terrain and buildings and orientation relative to wind direction). Theory and methods that can be used for the conversion to the roof ridge level are found in e.g. Cook, NJ, 1985: The designers guide to wind loading of building structures, part 1, Building research establishment (BRE) Garston, Buttenivorths, London och Plate, EJ, 1971: Aero- dynamic characteristics of atmospheric boundary Iayers, AEC critical review series , National technical information service, US dep. of commerce, Spring fi eld, Virginia.
För beräkning av vindtrycket används formfaktorer (tryckkoefficienter) för varje delyta av klimathöljet. Ytterligare information kan bl.a. inhämtas från AlVC, 1984.For calculating the wind pressure, form factors (pressure coefficients) are used for each sub-surface of the climate envelope. Further information can i.a. obtained from AlVC, 1984.
Wind pressure data requirements for air infiltration calculations, Technical Note AlC 13, Air infiltration Centre, Bracknell eller Wirén, B., 1985: Efiects of surrounding buildings on wind pressure distributíons and ventilation Iosses for single-family houses. Part 1: 1 ßé-storey detached houses, M 85:19, Statens institut för byggnadsforskning, Gävle.Wind pressure data requirements for air in fi ltration calculations, Technical Note AlC 13, Air in fi ltration Center, Bracknell eller Wirén, B., 1985: E fi ects of surrounding buildings on wind pressure distributíons and ventilation Iosses for single-family houses. Part 1: 1 ßé-storey detached houses, M 85:19, Statens institut för byggnadsforskning, Gävle.
Beräkningen av funktionen f(AP) redovisas ingående iTaesler, R., 1986: Climate, buildings and energy exchange - an integrated approach. Tekniska meddelanden nr 297, inst. för uppvärmnings- och ventilationsteknik KTH, Stockholm. Beträffande modeller och metoder för självdragsberäkning se bl.a. Ashrae Handbook 1981 Fundamentals, American Association of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, lnc., Atlanta eller Herrlin, M.K., 1992: Air-flow studies in multizone 10 15» 20 25 3D 35 529 210 8 buildings. Models and applications, Dep. of building services engineering KTH, Swedish council for building research, Stockholm.The calculation of the function f (AP) is reported in detail iTaesler, R., 1986: Climate, buildings and energy exchange - an integrated approach. Technical messages no. 297, inst. for heating and ventilation technology KTH, Stockholm. Regarding models and methods for deduction calculation, see e.g. Ashrae Handbook 1981 Fundamentals, American Association of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, lnc., Atlanta or Herrlin, M.K., 1992: Air-flow studies in multizone 10 15 »20 25 3D 35 529 210 8 buildings. Models and applications, Dep. of building services engineering KTH, Swedish council for building research, Stockholm.
Värmeförluster till mark (tenn G) är en liten post och kan approximeras som konstant och proportionell mot differensen mellan innetemperaturen (T,) och uteluftens àrsmedeltemperatur (To ), AT, = (Ti - 7.1» )- G = kG ATW, där kG är värmegenomgàngskoefficienten för grundkonstruktionen mot mark. värmetillskott fràn elanvändning och personer (tenn EP) beror av byggnadens användningsområde och driftssätt. Värmetillskottet kan beräknas eller uppskattas. Överslagsvärden kan bestämmas ur Boverket, 1994: Byggnaders vänneenergi- behov, utgångspunkter för omfördelningsberâkning, Handbok, Boverket, byggnads- avdelningen, Karlskrona.Heat loss to ground (tin G) is a small item and can be approximated as constant and proportional to the difference between the indoor temperature (T is the heat transfer coefficient for the basic structure against the ground. heat supply from electricity use and people (tin EP) depends on the building's area of use and mode of operation. The heat supplement can be calculated or estimated. Estimated values can be determined from the National Board of Housing, Building and Planning, 1994: Buildings' friend energy needs, starting points for redistribution calculation, Handbook, National Board of Housing, Building and Planning, Karlskrona.
Solvärrnetillskottet (term S) beräknas med utgångspunkt från beräknad direkt och diffus solinstràlning mot respektive fasadyta med hänsyn till byggnadens orientering och omgivningens horlsontavskärrnning. Beräkningen redovisas i detalj iTaesler, R. och Andersson, C., 1984: A method for solar radiation computations using routine meteorological observations. Energy and Buildings, Vol. 7 pp 341 -352. Solvärme- tillskottet erhålles efter det att den beräknade instrálningen mot fönster reduceras med hänsyn till fönstrens transmissionsförmàga (2- eller 3-glas) samt ev. fasta sol- avskärmande anordningar (persienner mm.). Erforderliga transmissionsfaktorer kan bl.a. hämtas från Brown, G. och lsfält, E., 1974: Soiínstrålning och solavskännning, Rapport R 19:1974, Statens råd för byggnadsforskning, Stockholm.The solar protection supplement (term S) is calculated on the basis of calculated direct and diffuse solar radiation towards the respective façade surface with regard to the orientation of the building and the horizon cut-off of the surroundings. The calculation is reported in detail iTaesler, R. and Andersson, C., 1984: A method for solar radiation computations using routine meteorological observations. Energy and Buildings, Vol. 7 pp 341 -352. The solar heat supplement is obtained after the calculated radiation towards the window has been reduced with regard to the windows' transmission capacity (2- or 3-glass) and possibly fixed sun-shielding devices (blinds etc.). Required transmission factors can include retrieved from Brown, G. and lsfält, E., 1974: Soiín radiation and solar sensing, Report R 19: 1974, Statens råd för byggnadsforskning, Stockholm.
Det ovanstående leder till följande ekvation för nettobehovet N N = (msxißixtir + e - EP - s (4) Koefficientema A och B bestäms genom multipelregression pà ekv. (4) med använ- dande av väderdata under en längre period, exempelvis ett helt års timvisa väder- data. Varje individuell byggnad och varje typhusfall kännetecknas av värdena på regressionskoefficientema A och B. En och samma kombination av meteorologiska 10 15 20 25 30 529 210 9 data (T, v, S) ger alltså olika värden på ET beroende på byggnadens egenskaper och läge (exponering).The above leads to the following equation for the net requirement NN = (msxißixtir + e - EP - s (4) The coefficients A and B are determined by multiple regression on equ. (4) using weather data for a longer period, for example a full year hourly Each individual building and each type house case is characterized by the values of the regression coefficients A and B. One and the same combination of meteorological data (T, v, S) thus gives different values of ET depending on the building properties and position (exposure).
Ekv. (2) och (3) ger nu följande uttryck för ekvivalenttemperaturen ET: Er = T- (1/A) xrßm/*XAT + G-EP - s) (5) Ekv. (5) innebär att ET kan bli antingen högre eller lägre än lufttemperaturen T beroende pà om ”gratisenergiema” (vännetillskotten EP + S) är större eller mindre än förlustema pga. vind och temperatur. Nettobehov av värme föreligger när ET < T,-.Eq. (2) and (3) now give the following expression for the equivalent temperature ET: Er = T- (1 / A) xrßm / * XAT + G-EP - s) (5) Eq. (5) means that ET can be either higher or lower than the air temperature T depending on whether the “free energies” (friend supplements EP + S) are greater or less than the losses due to wind and temperature. Net need for heat exists when ET <T, -.
Om man vill utnyttja byggnadens värmelagrande förmåga (tröghet) mäste vänne- tillförseln styras med framförhållning. Byggnadens tröghet anges vanligen med en tidskonstant. För den som, till skillnad från en fackman pà omrâdet, inte är förtrogen med beräkning av denna tidskonstant, som sker med utgångspunkt fràn tekniska data för byggnaden, hänvisas till Petersson, B-Å., 2001: Tillämpad byggnadsfysik, Studentlitteratur, Lund.If you want to utilize the building's heat storage capacity (inertia), the supply of friends must be controlled with foresight. The inertia of the building is usually indicated by a time constant. For those who, unlike a professional in the field, are not familiar with the calculation of this time constant, which takes place on the basis of technical data for the building, reference is made to Petersson, B-Å., 2001: Applied building physics, Student Literature, Lund.
Trögheten kan man beakta genom att dels utjämna den prognostiserade, momen- tana ekvivalenta temperaturen med viktskoefficienter som beräknas med hänsyn till byggnadens tidskonstant, dels införa en förskjutning av tidsförloppet pà den utjäm- nade ekvivalenta temperaturen. Tidsförskjutningen blir vanligen 1-3 timmar.The inertia can be taken into account by partly equalizing the forecast, momentarily equivalent temperature with weight coefficients calculated with regard to the building's time constant, and partly by introducing a shift in the time course of the equalized equivalent temperature. The time delay is usually 1-3 hours.
En kort teoretisk redogörelse över hänsynstagande till byggnadens tröghet följer nedan.A brief theoretical account of consideration for the building's inertia follows below.
Behovet av extemt tillförd värme vid tidpunkten tför upprätthållande av önskad innetemperatur med hänsynstagande till byggnadsstommens värmeavgívning eller värmeupptagning är N'(f) = NIf) + ANfl) (6) Motsvarande utjämnade ekvivalenta temperatur är ET'(t) = ET(t) + AET(t) (7) 529 210 10 Ett uttryck för AET(t) kan härledas enligt följande. En exponentiell ökning eller minskning av i byggnaden magasínerat värme med beloppet AN(t) över tidsinter- vallet 6 ger en motsvarande ändring iden utjämnade ekvivalenta temperaturen med 415m) went) e**/'(1-e~*/f) <8) där r är byggnadens tidskonstant.The need for extremely supplied heat at time t for maintaining the desired indoor temperature, taking into account the heat dissipation or heat absorption of the building frame, is N '(f) = NIf) + AN fl) (6) The corresponding equalized equivalent temperature is ET' (t) = ET (t) AET (t) (7) 529 210 10 An expression for AET (t) can be derived as follows. An exponential increase or decrease of heat stored in the building by the amount AN (t) over the time interval 6 gives a corresponding change in the equalized equivalent temperature by 415m) went) e ** / '(1-e ~ * / f) <8 ) where r is the time constant of the building.
Den utjämnade ekvivalenta temperaturen vid tiden to är då Erna) = Erna) + XAETKt), I=-f dvs. 10- Erïfa) = Erna) +íAEï(t)e"'ff(1-e"lf) (9) t =-f Ekv. (9) kan skrivas som ET'(r,,)-_- ET(f,,)-yET(f,,)+ïaflrysrçg, -f) (10) I=-f där pïagß) och a(f)=e~fff(1-e~*ff) (11) t==-f Koefficienten y och tidskonstanten 1 är relaterade av lim,_,,,, y = 1- 1/e=0,632.The equalized equivalent temperature at time to is then Erna) = Erna) + XAETKt), I = -f ie. 10- Erïfa) = Erna) + íAEï (t) e "'ff (1-e" lf) (9) t = -f Ekv. (9) can be written as ET '(r ,,) -_- ET (f ,,) - yET (f ,,) + ïa fl rysrçg, -f) (10) I = -f where pïagß) and a (f) = e ~ fff (1-e ~ * ff) (11) t == - f The coefficient y and the time constant 1 are related by glue, _ ,,,, y = 1- 1 / e = 0.632.
Motsvarande värden av 7 och r ges i följande tabell Tidskonstant r Koefficient y 6 tim 0.535 24 tim 0.606 48 tim 0.619 72 tim 0.623 Använda värden Iiggeri intervallet 12 < r< 24 timmar. t) 1D 155 213 2:5 30 529 210 11 Effekten av ekv. (9) är att ge en momentant obalanserad värmebudget. Under perioder av sjunkande ET' blir värmetillförseln otillräcklig för att täcka den totala förlusten och omvänt under perioder med stigande ET'. Utjämningen reducerar variationer i värmeeffekt, speciellt effekttoppar, men tenderar ä andra sidan att orsaka en awikelse i ínnetemperaturen frán det önskade, konstanta värdet. Denna tendens motverkas av en minskning eller en ökning av det magasinerade värmet i byggnaden. För att hålla innetemperaturen inom acceptabla gränser får tids- konstanten i ekv. (9) inte väljas för stor.Corresponding values of 7 and r are given in the following table Time constant r Coefficient y 6 hours 0.535 24 hours 0.606 48 hours 0.619 72 hours 0.623 Applied values in the interval 12 <r <24 hours. t) 1D 155 213 2: 5 30 529 210 11 The effect of eq. (9) is to provide a momentarily unbalanced heating budget. During periods of declining ET ', the heat supply becomes insufficient to cover the total loss and vice versa during periods of rising ET'. The equalization reduces variations in heat output, especially power peaks, but on the other hand tends to cause a deviation in the indoor temperature from the desired, constant value. This tendency is counteracted by a decrease or an increase in the stored heat in the building. To keep the indoor temperature within acceptable limits, the time constant in eq. (9) not selected too large.
För att styra värmelagringens inverkan pä den dagliga variationen i innetemperatur kan den ekvivalenta temperaturen ET' enligt ekv. (9) modifieras ytterligare enligt följande.To control the effect of heat storage on the daily variation in indoor temperature, the equivalent temperature ET 'according to eq. (9) is further modified as follows.
Emm) = E1"(f.,)+ Aerragetfif” (12) där AETm) = Eeifo + 61)- ETUO) (13) Tidssteget å* ger upphov till en fasförskjutning framåt. Den dagliga energibalansen påverkas inte av detta.Emm) = E1 "(f.,) + Aerragetfif” (12) where AETm) = Eeifo + 61) - ETUO) (13) The time step å * gives rise to a phase shift forward. The daily energy balance is not affected by this.
Sättet enlig uppfinningen kan självklart användas i nya reglersystem, men även i redan installerade reglersystem. l båda fallen ersätter man utetemperaturen med den ekvivalenta temperaturen vid regleringen.The method according to the invention can of course be used in new control systems, but also in already installed control systems. In both cases, the outdoor temperature is replaced by the equivalent temperature during regulation.
Rent konkret beräknas värden på den ekvivalenta temperaturen, som ju baseras bl.a. på meteorologiska prognoser, av någon som kan utföra sådana, t.ex. SMHI, och sprids till abonnerande kunder som datafiler för användning i reglerutrustningen i deras byggnader. Av praktiska skäl sänds prognosdata för ett antal dagar framåt, vanligen 5 dygn, men andra perioder är naturligtvis tänkbara.In concrete terms, values are calculated for the equivalent temperature, which is based on e.g. on meteorological forecasts, by someone who can perform such, e.g. SMHI, and distributed to subscribing customers as data files for use in the control equipment in their buildings. For practical reasons, forecast data is sent for a number of days ahead, usually 5 days, but other periods are of course conceivable.
Claims (8)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0502551A SE529210C2 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Ways to regulate the heating of a building at the intended level |
PCT/SE2006/001309 WO2007061357A1 (en) | 2005-11-22 | 2006-11-17 | Method of controlling the heating of a building at a desired level |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0502551A SE529210C2 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Ways to regulate the heating of a building at the intended level |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0502551L SE0502551L (en) | 2007-05-23 |
SE529210C2 true SE529210C2 (en) | 2007-05-29 |
Family
ID=38067477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0502551A SE529210C2 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Ways to regulate the heating of a building at the intended level |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
SE (1) | SE529210C2 (en) |
WO (1) | WO2007061357A1 (en) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2917488A1 (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-19 | Quezourec Thierry Le | Central heating and hot water producing installation unit for building, has meteorological data acquisition units and operating unit connected to control unit controlling triggering or stopping of generation and/or capturing unit |
ATE511619T1 (en) * | 2007-09-25 | 2011-06-15 | Danfoss As | ENERGY SYSTEM WITH MODEL PREDICTIVE CONTROL |
EP2154437B1 (en) * | 2008-08-14 | 2015-10-14 | Hager Controls SAS | Heating adjustment optimisation in buildings according to the weather forecast |
CN101476754B (en) * | 2008-12-31 | 2011-06-15 | 孝感学院 | Construction thermal environment and construction energy-saving control method in air-conditioning construction |
SE534894C2 (en) * | 2010-06-30 | 2012-02-07 | Ekofektiv Ab | Energy control method and device |
CN102095591B (en) * | 2010-12-01 | 2013-10-23 | 西安建筑科技大学 | Energy-saving performance estimating method of driven solar heating building |
FR2969742A1 (en) * | 2010-12-28 | 2012-06-29 | Oze En | Installation for control and regulation of heating, air treatment and cooling devices in e.g. residential building, has information capture and analysis unit to capture and analyze information relating to weather forecasts in building site |
FR2975206B1 (en) | 2011-05-11 | 2014-04-04 | Commissariat Energie Atomique | METHOD FOR PREDICTING THE ENERGY CONSUMPTION OF A BUILDING |
DK177557B1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-10-14 | Sl Holding Kolding Aps | Intelligent temperature controlled window |
SE536751C2 (en) * | 2012-10-18 | 2014-07-15 | Ecofective Ab | Method and apparatus for regulating the indoor temperature of a property |
FR3007850B1 (en) | 2013-06-28 | 2015-07-17 | Probayes | TEMPERATURE PREDICTION SYSTEM |
FI12594U1 (en) * | 2019-12-13 | 2020-03-13 | Entos Energiatekniikan Optimisaeaetoe Oy | Retrofittable measuring device for a heating system of a building |
CN111027885B (en) * | 2019-12-24 | 2020-12-15 | 北京华远意通热力科技股份有限公司 | Heating system efficiency analysis management system |
CN113623720B (en) * | 2021-08-09 | 2022-10-25 | 王梅 | Heat sharing device and method based on heat meter |
CN116449898B (en) * | 2023-06-20 | 2023-09-22 | 江苏中盟电气设备有限公司 | Remote temperature and humidity control system for switch cabinet |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2091452A (en) * | 1981-01-15 | 1982-07-28 | Rapaway Ltd | Automatic control of temperature |
GB2153554B (en) * | 1984-01-24 | 1987-06-17 | Alexander Electronics Limited | Controlling temperature in large buildings |
IE873207L (en) * | 1987-11-26 | 1989-05-26 | Schering Ag | An energy management system |
GB8811199D0 (en) * | 1988-05-11 | 1988-06-15 | Microlec Franchising Ltd | Automatic heating control system |
US5115967A (en) * | 1991-03-18 | 1992-05-26 | Wedekind Gilbert L | Method and apparatus for adaptively optimizing climate control energy consumption in a building |
NO309697B1 (en) * | 1999-06-11 | 2001-03-12 | Jan Grosch | Method of controlling a heating system, as well as control system for such a system |
-
2005
- 2005-11-22 SE SE0502551A patent/SE529210C2/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-11-17 WO PCT/SE2006/001309 patent/WO2007061357A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE0502551L (en) | 2007-05-23 |
WO2007061357A1 (en) | 2007-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE529210C2 (en) | Ways to regulate the heating of a building at the intended level | |
Quesada et al. | A comprehensive review of solar facades. Opaque solar facades | |
Attia | A tool for design decision making: zero energy residential buildings in hot humid climates | |
Narowski et al. | Comparison of Untypical Meteorological Years (UMY) and their influence on building energy performance simulations | |
Mahdy et al. | Evaluation of fenestration specifications in Egypt in terms of energy consumption and long term cost-effectiveness | |
CN102997376A (en) | Predicted Mean Vote estimating device and computer program product | |
Lenoir et al. | Towards net zero energy buildings in hot climate, Part 2: Experimental feedback | |
Hoseinzadeh | Thermal performance of electrochromic smart window with nanocomposite structure under different climates in Iran | |
Carlos et al. | Heat recovery versus solar collection in a ventilated double window | |
Ignjatović et al. | Influence of glazing types and ventilation principles in double skin façades on delivered heating and cooling energy during heating season in an office building | |
Peng et al. | The effect of photovoltaic panels on the rooftop temperature in the EnergyPlus simulation environment | |
Curpek et al. | Simulation study on thermal performance of a ventilated PV façade coupled with PCM | |
Filippín et al. | Performance assessment of low-energy buildings in central Argentina | |
Yang | The curious case of urban heat island: A systems analysis | |
Kalkan et al. | Passive cooling technology by using solar chimney for mild or warm climates | |
Nešović et al. | BUILDING DENSITY IMPACT ON FINAL ENERGY CONSUMPTION FOR ARTIFICIAL AND AUTOMATIC LIGHTING CONTROL SYSTEM IN THE SPORTS HALL–NUMERICAL CASE STUDY ANALYSIS | |
Zheng et al. | The optimum energy saving measures for retrofitting residential buildings | |
Berisha et al. | The influence of the outside temperature during the design of a heating system | |
Candanedo et al. | Development of an air-based open loop building-integrated photovoltaic/thermal system model | |
Cinar et al. | Performance Evaluation of a Building Integrated Photovoltaic/Thermal System Combined with Air-to-Water Heat Pump | |
Yamoul et al. | Improving the Passive Building Energy Efficiency: A Case Study of a Moroccan Modern House | |
Egwunatum et al. | On The Profiling of Air Leakage Infiltration Pattern across Chinese Vernacular Buildings | |
Molander et al. | Methods and Potentials to Reduce Peaks in Heating Power Demand--in Residential Building | |
Jaffar et al. | Thermal comfort inside a gable-roofed metallic shed in a higher educational institution: a case study and detailed analysis | |
Peppas et al. | An empirical methodology for rating building thermal mass as energy storage system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |