Zastosowanie symulacji energetycznej do oceny wpływu cech architektonicznych budynku na zużycie energii nieodnawialnej

Wykorzystanie energii odnawialnej w budynkach zmniejsza zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną w systemie energetycznym, a także przyczynia się do zmniejszenia emisji zanieczyszczeń. Efektywne wykorzystanie dostępnej energii odnawialnej wymaga jednak odpowiedniego projektowania struktury budynku oraz systemów zaopatrzenia go w nośniki energii. Poza maksymalną wartością wymaganej mocy cieplnej, elektrycznej i chłodniczej konieczna jest tu znajomość zmienności w czasie poszczególnych obciążeń oraz podaży energii z możliwych do wykorzystania źródeł. W pracy przedstawiono przykładowe wyniki modelowania systemu budynek-źródło energii, uzyskane na drodze symulacji energetycznej, przeprowadzonej dla okresu typowego roku kalendarzowego. Przyjęto, że analizowany budynek charakteryzuje się zapotrzebowaniem na ciepło, chłód oraz energię elektryczną, które są dostarczane z zewnętrznych układów wytwórczych. Obliczenia obciążeń poszczególnych źródeł energii przeprowadzono z krokiem czasu 1 godzina, wykorzystując pakiet symulacyjny EnergyPlus. W pracy uwagę skupiono głównie na wykorzystaniu energii promieniowania słonecznego oraz ciepła z powietrza atmosferycznego. Przeanalizowano wielkość rocznego zużycia poszczególnych nośników energii w zależności od następujących elementów charakterystyki budynku: kształt bryły, liczba i wielkość pomieszczeń, wielkość i rozmieszczenie przeszkleń, lokalizacja i usytuowanie względem elementów otoczenia, wykorzystanie specjalnych elementów architektonicznych (zacienienia, masy wewnętrzne). Pod uwagę brano również sposób pracy instalacji wewnętrznych (praca ciągła/okresowa). Na podstawie uzyskanych wyników wykazano istotne różnice pomiędzy maksymalnym i minimalnym zużyciem poszczególnych nośników energii. Przedstawiono zalety symulacji energetycznych w optymalizacji struktury budynku.

---

The paper presents analysis of building energy demand and load variations. The results were obtained through energy simulations, conducted for the period of a typical meteorological year. It was assumed that the building is characterized by a demand for heat, cold and electricity, which are supplied from external systems. Calculations of the loads of individual energy sources were carried out with the time step of 1 hour, using the EnergyPlus simulation package. In this paper attention is focused mainly on the use of solar radiation and heat from the atmospheric air. Using this renewable resources reduces the demand for non-renewable energy and thus the emission of pollutants.