4.2 URSA4
V URSI4 se ne modelira geometrije stavbe, ampak zgolj vnese nekatere vrednosti geometrije. Mi smo te podatke vzeli iz programa DB, kjer smo stavbo natančno zmodelirali.
Na ta način smo vnesli v URSO4 verjetno bolj natančne vhodne podatke geometrije, kot bi jih samo s pomočjo načrtov, hkrati smo tako tudi v oba programa vnesli iste vhodne podatke geometrije stavbe.
4.2.1 Toplotne izgube
Na sliki 4.6 vidimo, da približno 46 % vseh toplotnih izgub predstavljajo izgube zaradi prezračevanja. Po okoli 20 % predstavljajo izgube skozi okna in streho, ter 15 % skozi ovoj.
Najmanjši delež toplotnih izgub imajo tla in sicer približno 5%. Vrednosti so prikazane v preglednici 4.3.
Rezultati
Preglednica 4.3: Vrednosti toplotnih izgub
Transmisijske izgube 14513 kWh
Ventilacijske izgube 12032 kWh
Skupne toplotne izgube 26545 kWh
4.2.2 Toplotni dobitki
Za toplotne dobitke URSA4 ne izriše grafa, ki bi prikazoval posamezne deleže, zato smo pripravili zgolj preglednico 4.4, kjer so prikazani deleži posameznih dobitkov. Vidimo, da se približno 42 % toplotnih dobitkov dobi s sončnim sevanjem, medtem ko je delež vseh notranjih dobitkov 58 %. Sem spadajo dobitki zaradi oddajanja toplote ljudi, osvetljave in drugih električnih naprav. Ne smemo pozabiti tudi na vrnjene toplotne izgube sistemov.
Preglednica 4.4: Vrednosti toplotnih dobitkov
Notranji dobitki 10560 kWh
Sončno sevanje 7665 kWh
Vrnjene toplotne izgube sistemov 3097 kWh
Skupni toplotni dobitki 15128 kWh
4.2.3 Raba energije
Na sliki 4.7 so prikazani rezultati izračuna rabe energije za eno leto oziroma 8760 ur.
Slika 4.7: Raba energije
Program sam naredi tudi energetsko izkaznico za stavbo, ki je prikazana na sliki 4.8. Glede na potrebno toploto za ogrevanje se določi energetski razred. Vidimo, da stavba spada v
Rezultati
razred C in izpolnjuje minimalne zahteve za leto 2021. Letno stavba porabi 20935,234 kWh primarne energije, kar znaša 69,462 kWh/m2, s tem se stavba glede na porabo primarne energije uvršča v svetlo zeleno območje.
Slika 4.8: Energetska izkaznica stavbe
4.3 Primerjava rezultatov
Zgoraj smo že prikazali rezultate simulacij za oba uporabljena programa. Za določitev natančnosti enega in drugega programa oziroma metode smo morali rezultate simulacij primerjati tudi z dejansko rabo energije stavbe. Ti podatki so nam bili na voljo, saj je stavba postavljena in obratuje že več let.
Na sliki 4.9 je prikazana dejanska raba primarne energije in izračunana raba primarne energije v obeh programih. Vidimo, da je dejanska raba nižja od obeh izračunanih, kar je iz
Rezultati
od dejanske rabe dokaj majhno, glede na veliko število vseh vhodnih podatkov, ki jih ni možno popolnoma točno zajeti in napovedati.
Slika 4.9: Primerjava rabe primarne energije
Zanimala nas je predvsem primerjava med mesečno in urno metodo, zato smo morali rabo primarne energije analizirati bolj natančno. Urna in mesečna metoda se uporabljata za izračun potrebne energije za ogrevanje in hlajenje, medtem ko primarna energija vključuje tudi energijo porabljeno za ogrevanje vode, napajanje električnih naprav in osvetljavo. Za določanje natančnosti same metode izračuna, smo za primerjavo vzeli potrebno letno energijo za ogrevanje. Rezultate smo prikazali na sliki 4.10, kjer vidimo, da je izračunana potrebna energije za ogrevanje v DB za okoli 14 % večja kot v URSI4. To odstopanje je kar nekaj večje kot v izračunu za primarno energijo. Če izračun primerjamo še z dejansko rabo energije ugotovimo, da je izračuna vrednost v DB za 7,54 % večja od dejanske, medtem ko je v URSI4 za 6,80 % nižja. Kljub temu, da je odstopanje med izračunano in dejansko rabo energije za ogrevanje v URSI4 nekoliko manjše kot v DB, lahko iz tega zaključimo, da je mesečna metoda slabša, saj je izračunana vrednost manjša od dejanske rabe. To pomeni, da bi po mesečni metodi dobili, da je stavba energetsko za 6,80 % preveč učinkovita kot v resnici, kar ni dobro iz energetskega vidika.
18320
Rezultati
Slika 4.10: Primerjava energije za ogrevanje
Na sliki 4.11 smo prikazali primerjavo izračunane potrebne energije za ogrevanje po mesecih v obeh programih. Vidimo, da je v poletnih mesecih v obeh programih poraba energije za ogrevanje minimalna, kar je pravilno, saj je takrat na lokaciji stavbe zunanja temperatura dovolj visoka, da ni potrebno dodatno ogrevanje. Do največjih razlik pride v zimskih mesecih, ko je potreba po energiji za ogrevanje največja, medtem ko so vrednosti spomladi in jeseni veliko bolj podobne.
12250
Potrebna energija za ogrevanje po mesecih
URSA4 DB
Rezultati
spodnjih grafov bi lahko sklepali, da so toplotne izgube v URSI4 premajhne, saj je tukaj večja razlika med izračunoma kot pri toplotnih dobitkih, vendar tudi tega zanesljivo ne moremo trditi, ker nimamo dejanskih podatkov o toplotnih dobitkih in izgubah.
Slika 4.12: Primerjava toplotnih dobitkov
Slika 4.13: Primerjava toplotnih izgub
Metodi se uporabljata tudi za izračun potrebne energije za hlajenje, zato smo kljub temu, da stavba nima mehanskega sistema za hlajenje, naredili izračun, tako da smo lahko videli, do kakšnih odstopanj med metodama pride pri izračunu za hlajenje. Rezultate smo prikazali na slikah 4.14 in 4.15. V programu DB oziroma po urni metodi je potrebna energija za hlajenje približno 28 % manjša kot po mesečni metodi v URSI4. Do manjše potrebne energije za hlajenje bi lahko prišlo, ker se po mesečni metodi v izračunu upošteva povprečno mesečno temperaturo, medtem ko se pri urni upošteva povprečno temperaturo vsako uro, zato lahko v nočnem času temperatura okolice pade dovolj nizko, da se upošteva naravna ventilacija z odpiranjem oken, na ta način pa je potrebna energija za hlajenje manjša.
Rezultat po urni metodi se zdi bolj smiseln, vendar kljub temu ne moremo trditi, da je bolj točen, saj stavba nima mehanskega sistema za hlajenje, s tem pa tudi nimamo dejanskih
Rezultati
podatkov. Tako izračunana energija za hlajenje tudi ni bila upoštevana v izračunu primarne energije, ampak samo za dodatno primerjavo.
Slika 4.14: Primerjava energije za hlajenje
Slika 4.15: Primerjava potrebne energije za hlajenje po mesecih
2969
Potrebna energija za hlajenje po mesecih
DB URSA4
5 Diskusija
Program URSA4 uporablja za izračun mesečno metodo, ki se je izkazala za manj primerno od urne metode, ki jo uporablja program DB. Po mesečni metodi je bila potreba po energiji za ogrevanje 6,80 % premajhna. To ni najbolj ugodno, saj je vrednost manjša, kar bi pomenilo, da bi hiša prek izračuna z mesečno metodo izpolnjevala predobre energetske kriterije. Po drugi strani je izračunana potrebna energija za ogrevanje z urno metodo večja za 7,5 %, kar je relativno malo glede na vse možne dejavnike, ki jih ni možno točno zajeti in vplivajo na izračunano vrednost. Kljub temu je treba rezultate te naloge vzeti s previdnostjo, saj izračun ni bil narejen po obeh metodah v istem programu. Dejstvo je, da se v programu DB stavbo zmodelira, zato na popolnoma prava mesta in orientacijo postavljamo posamezne elemente stavbe, kar že lahko pomeni določeno razliko v toplotnih dobitkih in izgubah. Tudi pri vnosu ostalih podatkov ima DB veliko več natančnih nastavitev, ki so vse zelo dobro opisane na njihovi internetni strani (navedi stran). To nam je sicer pomagalo tudi pri izračunu v URSI4, saj smo vnesli enake vrednosti vhodnih parametrov, ki so se pojavili v obeh programih. To tudi pojasni podobnost izračuna primarne energije, saj smo vnesli kar se je le dalo enake vhodne podatke. Izračun v URSI4 je sicer veliko bolj preprost in zahteva tako manj časa kot tudi manj znanja. Dejstvo je tudi, da smo imeli veliko informacij o stavbi in njenem obratovanju, kar nam je vsekakor omogočilo, da smo zelo natančno vnesli podatke v oba programa.
Potrebno je poudariti tudi, da smo lahko v tej nalogi ocenjevali metodi samo na podlagi rezultatov potrebne energije za ogrevanje, čeprav metodi zajemata tudi potrebno energijo za hlajenje, vendar obravnavana stavba nima mehanskega sistema, ki bi to omogočal.
Posledično nismo mogli določevati natančnosti ene in druge metode pri izračunu energije za hlajenje. Ne glede na to, smo zgolj za dodatno primerjavo naredili izračun potrebne energije za hlajenje ter ugotovili, da je odstopanje med metodama približno 28 %, kar je procentualno dvakrat več kot pri ogrevanju, kjer je bila razlika 14 %.
Glede na zgoraj opisane rezultate, lahko rečemo, da je za čimbolj realen izračun potrebne energije za ogrevanje bolj primerna urna metoda. Zato bi bilo smiselno v Sloveniji pred sprejetjem novega PURES-a to zadevo še dodatno preveriti in spremeniti, saj bi na ta način lahko nove stavbe zgradili energetsko bolj učinkovito in tako izpolnjevali evropske direktive ter tako prispevali k skupnem dobremu.
6 Zaključki
V sklopu te naloge smo prišli do naslednjih ugotovitev in zaključkov:
1) Za dobre rezultate izračuna je pomembno, da imamo veliko podatkov o stavbi in njenem delovanju.
2) Preračun z urno metodo zahteva več časa in znanja.
3) Programa DB in URSA4 sta zelo točna pri izračunu rabe primarne energije.
4) Urna metoda je bolj primerna za določanje potrebne energije za ogrevanje.
V tem delu smo raziskali ali je urna metoda bolj primerna od mesečne za izračun rabe energije za ogrevanje v stanovanjskih stavbah. Ugotovili smo, da je odstopanje med dejansko rabo energije in obema izračunanima sicer zelo podobno, vendar je izračun po mesečni metodi manjši od dejanske rabe energije za ogrevanje, zato bi se stavba po mesečni metodi izkazala za preveč energetsko učinkovito, zato je globalno gledano bolj smiselno uporabit urno metodo, saj se bi tako gradile stavbe, ki bi bile energetsko bolj učinkovite.
Predlogi za nadaljnje delo
Izračun za posamezno metodo smo naredili v dveh različnih programih, kar pomeni, da do razlik ni prišlo samo zaradi različne metode. Za nadaljnje delo bi zato predlagali, da bi se našel program, ki omogoča preračun po obeh metodah, tako da bi lahko z gotovostjo trdili, da so izračunane razlike samo zaradi same metode. Prav tako bi morali preračun narediti na več različnih stavbah, ki imajo tudi sisteme za hlajenje. Tako bi lahko ugotovili natančnost metod tudi pri izračunani energiji za hlajenje, saj se je izkazalo, da tukaj pride do procentualno dvakrat večjih razlik med metodama kot pri ogrevanju.
Literatura
[1] M. Herrando, D. Cambra, M. Navarro, L. de la Cruz, G. Millan, I. Zabalza: Energy Performance Certification of Faculty Buildings in Spain: The gap between estimated and real energy consumption, Elsevier, internetni vir, 2016, dostopno na:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0196890416302783 [2] Edenhofer, O., R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani, S. Kadner, K. Seyboth,
A. Adler, I. Baum, S. Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S.
Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel and J.C. Minx (eds.): Summary for
Policymakers. In: Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2014, str.
6–14.
[3] H. O. Pörtner, D. C. Roberts, V. M. Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenback, A. Alegria, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N. M.
Weyer: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, IPCC, internetni vir, 2019, dostopno na:
https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/3/2019/12/SROCC_FullReport_FINAL .pdf
[4] European Commission: Energy performance of buildings directive. Dostopno na:
https://ec.europa.eu/energy/topics/energy-efficiency/energy-efficient-buildings/energy-performance-buildings-directive_en, [ogled: 15. 4. 2021]
[5] Pravno-informacijski sistem: Pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah.
Dostopno na: http://www.pisrs.si/Pis.web/pregledPredpisa?id=PRAV10043#
[6] C. van Dronkelaar, M. Dowson, E. Burman, C. Spataru, D. Mumovic: A Review of the Energy Performance Ga pand Its Underlying Causes in Non-Domestic Buildings and real energy consumption, Frontiers in Mechanical Engineering, internetni vir, 2016, dostopno na:
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmech.2015.00017/full3
[7] M. M. Salehi, B. T. Cavka, A. Frisque, D. Whitehead, W. K. Bushe: A case study:
The energy performance gap of the Center for Interactive Research on Sustainability at the University of British Columbia, Elsevia, internetni vir, 2015, dostopno na:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352710215300243
Literatura
[8] R. V. Jones, A. Fuertes, P. de Wilde: THE GAP BETWEEN SIMULATED AND MEASURED ENERGY PERFORMANCE: A CASE STUDY ACROSS SIX
IDENTICAL NEW-BUILD FLATS IN THE UK, ResearchGate, internetni vir, 2015, dostopno na:
https://www.researchgate.net/publication/289527633_The_gap_between_simulated_
and_measured_energy_performance_A_case_study_across_six_identical_new-build_flats_in_the_UK
[9] H. van Dijk, M. Spiekman, P. de Wilde: A monthly method for calculating energy performance in the context of european building regulations, ResearchGate, internetni vir, 2005, dostopno na:
https://www.researchgate.net/publication/268276461_A_monthly_method_for_calcu lating_energy_performance_in_the_context_of_european_building_regulations [10] E. Monstvilas, V. Stankevičius, J. Karbauskaite, A. Burlingis, K. Banionis: Hourly
calculation method of buidling energy demand for space heating and cooling based on steady-state heat balance equations, ResearchGate, internetni vir, 2012, dostopno na:
https://www.researchgate.net/publication/254221943_Hourly_Calculation_Method_
of_Building_Energy_Demand_for_Space_Heating_and_Cooling_Based_on_Steady-State_Heat_Balance_Equations
[11] DesignBuilder. Dostopno na:
https://designbuilder.co.uk//helpv4.7/Content/_Dimensions2.htm, ogled: [10. 5.
2021]
[12] DesignBuilder. Dostopno na:
https://designbuilder.co.uk//helpv4.7/Content/_Frame2.htm, [ogled: 10. 5. 2021]
[13] DesignBuilder. Dostopno na:
https://designbuilder.co.uk//helpv5.0/Content/_General_lighting.htm, [ogled: 10. 5.
2021]