🏢 ਰੀਅਲ ਅਸਟੇਟ — ਦਫ਼ਤਰੀ ਇਮਾਰਤ ਦਾ ਸੰਚਾਲਨ ਲਾਈਵ ਮਾਡਲ

ਆਧਾਰ — ਅੰਕਾਂ ਪਿੱਛੇ ਦਾ ਮਾਡਲ

ਸਿਮੂਲੇਟਰ ਵੱਲੋਂ ਵਰਤਿਆ ਹਰ ਸੰਬੰਧ, ਆਪਣੇ ਸਰੋਤ ਸਮੇਤ। ਧਾਰਨਾਵਾਂ ਵਜੋਂ ਚਿੰਨ੍ਹਿਤ ਸਥਿਰਾਂਕ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟਾਂਤਕ ਕੈਲੀਬ੍ਰੇਸ਼ਨ ਹਨ।

ਇਮਾਰਤ ਇੱਕ ਛੋਟੇ ਤਾਪ ਨੈੱਟਵਰਕ ਵਜੋਂ: ਕਮਰੇ ਦੀ ਹਵਾ ਅਤੇ ਅੰਦਰੂਨੀ ਸਤਹਾਂ ਵਿੱਚ ਸਟੋਰੇਜ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੀ, ਕੰਕਰੀਟ ਢਾਂਚੇ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਗਰਮੀ ਹਰ ਕੜੀ ਵਿੱਚੋਂ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਫ਼ਰਕ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤ ਵਿੱਚ ਵਗਦੀ ਹੈ।

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]

ਭਾਰੀ ਇਮਾਰਤ ਲਈ ਮਿਆਰੀ ਮੁੱਲ: ਢਾਂਚਾ ਫ਼ਰਸ਼ ਦੇ ਹਰ m² ਲਈ ਪ੍ਰਤੀ ਕੈਲਵਿਨ 260 kJ ਸਟੋਰ ਕਰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਕਮਰੇ ਦੀਆਂ ਸਤਹਾਂ ਨਾਲ ਕੱਸ ਕੇ ਜੁੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਅੰਦਰੂਨੀ ਗਰਮੀ ਦਾ ਅੱਧਾ ਹਿੱਸਾ ਸਿੱਧਾ ਹਵਾ ਵਿੱਚ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਬਾਕੀ ਅਤੇ ਧੁੱਪ ਸਤਹਾਂ ਅਤੇ ਭਾਰ ਵਿੱਚ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

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]

ਬਾਹਰੀ ਹਵਾ ਦਾ ਹਰ ਘਣ ਮੀਟਰ ਪ੍ਰਤੀ ਸਕਿੰਟ ਅੰਦਰ ਅਤੇ ਬਾਹਰ ਦੇ ਹਰ ਕੈਲਵਿਨ ਫ਼ਰਕ ਲਈ 1.2 kW ਲੈ ਕੇ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

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

ਫ਼ੈਂਜਰ ਦਾ ਆਰਾਮ ਮਾਡਲ ਇਨਸਾਨ ਦੀ ਪੈਦਾ ਕੀਤੀ ਗਰਮੀ ਨੂੰ ਉਸ ਗਰਮੀ ਨਾਲ ਸੰਤੁਲਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜੋ ਉਹ ਸੰਚਾਲਨ, ਵਿਕਿਰਣ, ਪਸੀਨੇ ਅਤੇ ਸਾਹ ਰਾਹੀਂ ਗੁਆਉਂਦਾ ਹੈ। PMV 0 ਨਿਰਪੱਖ ਹੈ; ±0.5 ਆਮ ਆਰਾਮ ਪੱਟੀ ਹੈ, ਜਿੱਥੇ ਲਗਭਗ 10 % ਹਾਲੇ ਵੀ ਅਸੰਤੁਸ਼ਟ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

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]

ਦਫ਼ਤਰਾਂ ਲਈ ਹਵਾਦਾਰੀ ਦਰ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ: ਇੱਕ ਹਿੱਸਾ ਪ੍ਰਤੀ ਵਿਅਕਤੀ, ਇੱਕ ਹਿੱਸਾ ਫ਼ਰਸ਼ ਦੇ ਖੇਤਰ ਲਈ। ਮੰਗ-ਅਧਾਰਿਤ ਨਿਯੰਤਰਣ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਲੋਕਾਂ ਦੇ ਪਿੱਛੇ ਚੱਲਦਾ ਹੈ।

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]

ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਮਿਲੀ ਹੋਈ ਇਮਾਰਤ ਵਿੱਚ CO₂: ਲੋਕ ਇਸ ਨੂੰ ਜੋੜਦੇ ਹਨ, ਬਾਹਰੀ ਹਵਾ ਇਸ ਨੂੰ ਪਤਲਾ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਪੱਧਰ C_out + N·G/Q ਵੱਲ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਸਮਾਂ-ਸਥਿਰਾਂਕ V/Q ਨਾਲ — ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਵਹਾਅ 'ਤੇ ਲਗਭਗ ਡੇਢ ਘੰਟਾ।

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]

ਅੰਦਰੂਨੀ ਗਰਮੀ: ਲੋਕ, ਰੌਸ਼ਨੀ ਅਤੇ ਦਫ਼ਤਰੀ ਉਪਕਰਣ; ਖਿੜਕੀਆਂ ਰਾਹੀਂ ਆਉਂਦੀ ਧੁੱਪ ਦੁਪਹਿਰ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਦੇ ਸ਼ੁਰੂ ਵਿੱਚ ਸਿਖਰ 'ਤੇ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

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]ਧਾਰਨਾ: ਇਮਾਰਤ ਦਾ ਆਕਾਰ, ਬਾਹਰੀ ਖੋਲ, ਪਲਾਂਟ ਦੀਆਂ ਸਮਰੱਥਾਵਾਂ, ਤਾਪ-ਪ੍ਰਾਪਤੀ ਘਣਤਾਵਾਂ, ਕਾਰਨੋ ਅੰਸ਼, ਪੱਖੇ ਦੀ ਸ਼ਕਤੀ, ਸਮਾਂ-ਸਾਰਣੀਆਂ ਅਤੇ ਮੌਸਮ ਇੱਕ ਆਮ ਦਫ਼ਤਰ ਲਈ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟਾਂਤਕ ਮੁੱਲ ਹਨ; ਤਾਪ-ਸੰਤੁਲਨ, ਆਰਾਮ, ਹਵਾਦਾਰੀ ਅਤੇ CO₂ ਦੇ ਸਬੰਧ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਤ ਹਨ।

ਬਾਹਰ ਜਿੰਨੀ ਗਰਮੀ ਹੋਵੇ, ਚਿਲਰ ਉੰਨੀ ਵੱਧ ਮਿਹਨਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਹੀਟ ਪੰਪ ਜਿੰਨੀ ਠੰਢ ਹੋਵੇ — ਦੋਵੇਂ ਆਦਰਸ਼ (ਕਾਰਨੋ) ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਦੇ ਇੱਕ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਅੰਸ਼ ਵਜੋਂ ਮਾਡਲ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹਨ।

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]ਧਾਰਨਾ: ਇਮਾਰਤ ਦਾ ਆਕਾਰ, ਬਾਹਰੀ ਖੋਲ, ਪਲਾਂਟ ਦੀਆਂ ਸਮਰੱਥਾਵਾਂ, ਤਾਪ-ਪ੍ਰਾਪਤੀ ਘਣਤਾਵਾਂ, ਕਾਰਨੋ ਅੰਸ਼, ਪੱਖੇ ਦੀ ਸ਼ਕਤੀ, ਸਮਾਂ-ਸਾਰਣੀਆਂ ਅਤੇ ਮੌਸਮ ਇੱਕ ਆਮ ਦਫ਼ਤਰ ਲਈ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟਾਂਤਕ ਮੁੱਲ ਹਨ; ਤਾਪ-ਸੰਤੁਲਨ, ਆਰਾਮ, ਹਵਾਦਾਰੀ ਅਤੇ CO₂ ਦੇ ਸਬੰਧ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਤ ਹਨ।

ਮੀਟਰ ਹਰ 15 ਮਿੰਟ ਦੀ ਔਸਤ ਸ਼ਕਤੀ ਦਰਜ ਕਰਦਾ ਹੈ; ਮੰਗ ਚਾਰਜ ਸਭ ਤੋਂ ਉੱਚੀ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ ਲੱਗਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਇੱਕ ਮਾੜੀ ਚੌਥਾਈ-ਘੰਟੇ ਦੀ ਮਿਆਦ ਪੂਰਾ ਚਾਰਜ ਤੈਅ ਕਰ ਦਿੰਦੀ ਹੈ।

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]ਧਾਰਨਾ: ਇਮਾਰਤ ਦਾ ਆਕਾਰ, ਬਾਹਰੀ ਖੋਲ, ਪਲਾਂਟ ਦੀਆਂ ਸਮਰੱਥਾਵਾਂ, ਤਾਪ-ਪ੍ਰਾਪਤੀ ਘਣਤਾਵਾਂ, ਕਾਰਨੋ ਅੰਸ਼, ਪੱਖੇ ਦੀ ਸ਼ਕਤੀ, ਸਮਾਂ-ਸਾਰਣੀਆਂ ਅਤੇ ਮੌਸਮ ਇੱਕ ਆਮ ਦਫ਼ਤਰ ਲਈ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟਾਂਤਕ ਮੁੱਲ ਹਨ; ਤਾਪ-ਸੰਤੁਲਨ, ਆਰਾਮ, ਹਵਾਦਾਰੀ ਅਤੇ CO₂ ਦੇ ਸਬੰਧ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਤ ਹਨ।

ਪ੍ਰੀ-ਕੂਲਿੰਗ ਰਾਤ ਭਰ ਕੰਕਰੀਟ ਵਿੱਚ 'ਠੰਢ' ਸਟੋਰ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਚਿਲਰ ਕੁਸ਼ਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਮੰਗ ਘੱਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ; ਦੁਪਹਿਰ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਠੰਢਾ ਢਾਂਚਾ ਉਹ ਗਰਮੀ ਸੋਖ ਲੈਂਦਾ ਹੈ ਜੋ ਨਹੀਂ ਤਾਂ ਪਲਾਂਟ ਨੂੰ ਕੱਢਣੀ ਪੈਂਦੀ।

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]

ਅਨੁਕੂਲ ਸ਼ੁਰੂਆਤ: ਢਾਂਚਾ ਅਤੇ ਮੌਸਮ ਜਿੰਨੇ ਠੰਢੇ ਹੋਣ, ਸੈੱਟਬੈਕ ਤੋਂ ਬਹਾਲੀ ਉੰਨੀ ਲੰਮੀ ਚੱਲਦੀ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਪਲਾਂਟ ਨੂੰ ਉੰਨਾ ਹੀ ਪਹਿਲਾਂ ਸ਼ੁਰੂ ਕਰਨਾ ਪੈਂਦਾ ਹੈ।

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

ਮਾਡਲ ਵਿੱਚ ਵਰਤੇ ਗਏ ਹੋਰ ਸੰਚਾਲਨ ਸਥਿਰਾਂਕ।

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 metਧਾਰਨਾ: ਇਮਾਰਤ ਦਾ ਆਕਾਰ, ਬਾਹਰੀ ਖੋਲ, ਪਲਾਂਟ ਦੀਆਂ ਸਮਰੱਥਾਵਾਂ, ਤਾਪ-ਪ੍ਰਾਪਤੀ ਘਣਤਾਵਾਂ, ਕਾਰਨੋ ਅੰਸ਼, ਪੱਖੇ ਦੀ ਸ਼ਕਤੀ, ਸਮਾਂ-ਸਾਰਣੀਆਂ ਅਤੇ ਮੌਸਮ ਇੱਕ ਆਮ ਦਫ਼ਤਰ ਲਈ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟਾਂਤਕ ਮੁੱਲ ਹਨ; ਤਾਪ-ਸੰਤੁਲਨ, ਆਰਾਮ, ਹਵਾਦਾਰੀ ਅਤੇ CO₂ ਦੇ ਸਬੰਧ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਤ ਹਨ।

ਬੇਤਰਤੀਬੀ: ਸੀਡ ਵਾਲਾ mulberry32 ਜਨਰੇਟਰ; ਵਰਤੀਆਂ ਵੰਡਾਂ — ਯੂਨੀਫ਼ਾਰਮ, ਘਾਤਾਂਕੀ (ਉਲਟ CDF), ਸਧਾਰਨ (Box–Muller), ਪੌਆਸੋਂ (Knuth)। ਸੀਡ ਦਿਖਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਸਾਂਝਾ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

ਸਰੋਤ

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