🏢 Eastát réadach — oibríochtaí foirgnimh oifige Samhail bheo

Bonn — an tsamhail taobh thiar de na huimhreacha

Gach gaol a úsáideann an t-insamhlóir, lena fhoinse. Is calabrúcháin léiritheacha iad tairisigh a bhfuil marc toimhde orthu.

An foirgneamh mar líonra beag teasa: níl stóras ag aer an tseomra agus ag na dromchlaí istigh, tá ag an struchtúr coincréite. Sreabhann teas trí gach nasc i gcomhréir leis an difríocht teochta.

air: H_ve(θo − θa) + H_is(θs − θa) + Φ_ia + Φ_HC = 0; surface: H_is(θa − θs) + H_w(θo − θs) + H_ms(θm − θs) + Φ_st = 0; mass: C_m·dθm/dt = H_ms(θs − θm) + H_em(θo − θm) + Φ_m[1][2]

Luachanna caighdeánacha d'fhoirgneamh trom: stórálann an struchtúr 260 kJ an kelvin do gach m² urláir agus tá sé ceangailte go docht le dromchlaí an tseomra. Téann leath den teas istigh go díreach isteach san aer, tuirlingíonn an chuid eile agus an ghrian ar dhromchlaí agus ar mhais.

C_m = 260 000·A_f J/K, A_m = 3.0·A_f, A_tot = 4.5·A_f, H_is = 3.45·A_tot, H_ms = 9.1·A_m (W/K); Φ_ia = 0.5·Φ_int, Φ_m = (A_m/A_tot)(0.5·Φ_int + Φ_sol)[1][2]

Iompraíonn gach méadar ciúbach sa tsoicind d'aer amuigh 1.2 kW an kelvin de dhifríocht idir an taobh istigh agus an taobh amuigh.

H_ve = ρc·(Q_oa + Q_inf), ρc = 1200 J/(m³K)[1]

Cothromaíonn samhail chompoird Fanger an teas a tháirgeann duine leis an méid a chailleann sé trí chomhiompar, radaíocht, allas agus anáil. Is neodrach é PMV 0; is é ±0.5 an banda compoird is gnách, áit a bhfuil thart ar 10 % míshásta fós.

PMV = (0.303·e^(−0.036M) + 0.028)·[(M − W) − heat losses(θa, θ_r, v, p_a, I_cl)], θ_r ≈ θs; PPD = 100 − 95·exp(−0.03353·PMV⁴ − 0.2179·PMV²)[3][4]

Nós imeachta an ráta aerála d'oifigí: cuid amháin an duine, cuid amháin an achar urláir. Leanann rialú éilimh na daoine atá i láthair i ndáiríre.

V_bz = R_p·N + R_a·A = 2.5 L/s·N + 0.3 L/s·m²·A; fixed = V_bz(design 250 people) = 2,125 L/s; DCV = V_bz(N present); purge = 100 % outdoor air (6 m³/s, the AHU limit)[5]

CO₂ i bhfoirgneamh measctha go maith: cuireann áititheoirí leis, caolaíonn an t-aer amuigh é. Téann an leibhéal i dtreo C_out + N·G/Q le tairiseach ama V/Q — thart ar uair go leith ag sreabhadh deartha.

V·dC/dt = Q(C_out − C) + N·G, G = 0.0048 L/s; C_ss = C_out + N·G/Q, τ = V/Q[6][5][7]

Teas istigh: daoine, soilse agus trealamh oifige; sroicheann an ghrian tríd na fuinneoga buaic go luath san iarnóin.

Φ_int = 75 W·N + lights 7 W/m² + plugs 10 W/m²·(0.25 + 0.75·N/250); Φ_sol = 100 kW·sin(π(h − 6)/13)·cloud[8]Toimhde: is luachanna léiritheacha iad méid an fhoirgnimh, an clúdach, cumais an chórais, dlúis ghnóthachain teasa, an chodán Carnot, cumhacht gaothráin, sceidil agus aimsir d'oifig ghinearálta; is iad na caidrimh cothromaíochta teasa, compord, aeráil agus CO₂ na cinn fhoilsithe.

Oibríonn fuaraitheoir níos deacra mar is teo é amuigh, teaschaidéal mar is fuaire é — samhlaítear an dá cheann mar chodán seasta den éifeachtúlacht idéalach (Carnot).

COP_cool = 0.45·T_e/(T_c − T_e), T_e = 5 °C, T_c = θo + 12 K; COP_heat = 0.45·T_c/(T_c − T_e), T_c = 45 °C, T_e = θo − 8 K[9]Toimhde: is luachanna léiritheacha iad méid an fhoirgnimh, an clúdach, cumais an chórais, dlúis ghnóthachain teasa, an chodán Carnot, cumhacht gaothráin, sceidil agus aimsir d'oifig ghinearálta; is iad na caidrimh cothromaíochta teasa, compord, aeráil agus CO₂ na cinn fhoilsithe.

Taifeadann an méadar meáncumhacht gach 15 nóiméad; bilíonn muirear éilimh an ceann is airde, mar sin socraíonn aon cheathrú uaire amháin dona an muirear.

P = Q_cool/COP_cool + Q_heat/COP_heat + fans (6 kW + 1.5 kW per m³/s outdoor air) + lights + plugs; billing demand = max over 15-min intervals of P[11]Toimhde: is luachanna léiritheacha iad méid an fhoirgnimh, an clúdach, cumais an chórais, dlúis ghnóthachain teasa, an chodán Carnot, cumhacht gaothráin, sceidil agus aimsir d'oifig ghinearálta; is iad na caidrimh cothromaíochta teasa, compord, aeráil agus CO₂ na cinn fhoilsithe.

Stórálann réamhfhuarú 'fuacht' sa choncréit thar oíche, nuair atá an fuaraitheoir éifeachtúil agus an t-éileamh íseal; san iarnóin ionsúnn an struchtúr fuar teas a bhainfeadh an córas ar shlí eile.

cool the mass before the peak (θm ↓), then raise the setpoint: H_ms(θs − θm) absorbs part of the afternoon gain instead of the plant[10]

Tosú optamach: mar is fuaire an struchtúr agus an aimsir, is faide an téarnamh ó setback, mar sin caithfidh an córas tosú i bhfad níos luaithe.

recovery time after setback grows with (θ_set − θm) and with colder weather; plant start = occupancy − recovery time[12][1]

Tairisigh oibriúcháin eile a úsáideann an tsamhail.

5,000 m² office, 3 m storeys · windows 800 m² at U 1.8 (H_w 1,440 W/K), opaque envelope 1,000 W/K, infiltration 0.1 ACH · cooling capacity 350 kW, heat pump 300 kW (thermal) · unoccupied limits 15/30 °C · occupancy 07:30–18:30, attendance ~ N(85 %, 5 %) · outdoor temperature cosine + N(0, 0.8 K) hourly · RH 50 %, 0.1 m/s, 1.2 metToimhde: is luachanna léiritheacha iad méid an fhoirgnimh, an clúdach, cumais an chórais, dlúis ghnóthachain teasa, an chodán Carnot, cumhacht gaothráin, sceidil agus aimsir d'oifig ghinearálta; is iad na caidrimh cothromaíochta teasa, compord, aeráil agus CO₂ na cinn fhoilsithe.

Randamacht: gineadóir mulberry32 le síol; dáiltí a úsáidtear — aonfhoirmeach, easpónantúil (CDF inbhéartach), normalach (Box–Muller), Poisson (Knuth). Taispeántar an síol agus is féidir é a roinnt.

Foinsí

1. ISO 13790:2008 — Energy performance of buildings — Calculation of energy use for space heating and cooling (simple hourly method, 5R1C network, Annex C; Table 12 mass classes) — International Organization for Standardization, 2008
2. Modelica Buildings Library — Buildings.ThermalZones.ISO13790 (Zone5R1C: h_is = 3.45, h_ms = 9.1 W/m²K, gain split; mass classes, e.g. Data.Heavy: 260 000 J/(K·m²), mass area factor 3.0) — Lawrence Berkeley National Laboratory
3. ISO 7730:2005 — Ergonomics of the thermal environment — Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices (Annex D program, Table D.1 check values) — International Organization for Standardization, 2005
4. ANSI/ASHRAE Standard 55 — Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy (PMV −0.5…+0.5 comfort zone, PPD < 10 %) — ASHRAE, 2020
5. ANSI/ASHRAE Standard 62.1 — Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality (Table 6-1, office space: R_p = 5 cfm (2.5 L/s) per person, R_a = 0.06 cfm/ft² (0.3 L/s·m²), 5 people / 1000 ft²; demand-controlled ventilation) — ASHRAE, 2022
6. A. Persily, L. de Jonge — Carbon dioxide generation rates for building occupants (office occupants ≈ 0.0048 L/s per person; steady-state ΔC = G/Q) — Indoor Air 27(5):868–879, 2017
7. 실내공기질 관리법 시행규칙 별표 2 — 실내공기질 유지기준 (이산화탄소 1,000 ppm 이하) — 대한민국 환경부 (국가법령정보센터)
8. ASHRAE Handbook — Fundamentals, Chapter 18 Nonresidential Cooling and Heating Load Calculations (Table 1: moderately active office work, sensible ≈ 75 W per person) — ASHRAE, 2021
9. Y. A. Çengel, M. A. Boles — Thermodynamics: An Engineering Approach (reversed Carnot cycle: COP_R = T_L/(T_H − T_L), COP_HP = T_H/(T_H − T_L)) — McGraw-Hill, 9th ed., 2019
10. J. E. Braun — Load Control Using Building Thermal Mass (pre-cooling and setpoint adjustment to shift and reduce peak cooling demand) — ASME Journal of Solar Energy Engineering 125(3):292–301, 2003
11. J. McLaren, S. Mullendore — Identifying Potential Markets for Behind-the-Meter Battery Energy Storage: A Survey of U.S. Demand Charges (demand charge on the highest metered interval demand, kW) — NREL / Clean Energy Group, NREL/BR-6A20-68963, 2017
12. J. E. Seem, P. R. Armstrong, C. E. Hancock — Algorithms for predicting recovery time from night setback (optimal start) — ASHRAE Transactions 95(2), 1989