🏢 ரியல் எஸ்டேட் — அலுவலகக் கட்டட இயக்கம் நேரடி மாதிரி

அடிப்படை — எண்களுக்குப் பின்னுள்ள மாதிரி

சிமுலேட்டர் பயன்படுத்தும் ஒவ்வொரு தொடர்பும், அதன் மூலத்துடன். அனுமானங்களாகக் குறிக்கப்பட்ட மாறிலிகள் எடுத்துக்காட்டு அளவுதிருத்தங்கள்.

கட்டடம் ஒரு சிறிய வெப்ப வலையமாக: அறைக்காற்றுக்கும் உள் மேற்பரப்புகளுக்கும் சேமிப்பு இல்லை; கான்கிரீட் கட்டமைப்புக்கு உண்டு. வெப்பம் ஒவ்வொரு இணைப்பிலும் வெப்பநிலை வேறுபாட்டுக்கு விகிதமாகப் பாய்கிறது.

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]

கனமான கட்டடத்துக்கான நிலையான மதிப்புகள்: கட்டமைப்பு ஒவ்வொரு m² தரைக்கும் ஒரு கெல்வினுக்கு 260 kJ சேமிக்கிறது; அறை மேற்பரப்புகளுடன் இறுக்கமாக இணைந்துள்ளது. உள் வெப்பத்தில் பாதி நேரடியாகக் காற்றுக்குச் செல்கிறது; மீதியும் சூரிய ஒளியும் மேற்பரப்புகளிலும் நிறையிலும் விழுகின்றன.

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]

வினாடிக்கு ஒவ்வொரு கனமீட்டர் வெளிக்காற்றும் உள்ளுக்கும் வெளிக்கும் இடையிலான ஒவ்வொரு கெல்வின் வேறுபாட்டுக்கும் 1.2 kW எடுத்துச் செல்கிறது.

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

ஃபாஞ்சரின் வசதி மாதிரி, ஒருவர் உற்பத்தி செய்யும் வெப்பத்தையும் அவர் வெப்பச்சலனம், கதிர்வீச்சு, வியர்வை, சுவாசம் வழியாக இழப்பதையும் சமன் செய்கிறது. PMV 0 நடுநிலை; ±0.5 வழக்கமான வசதிப் பட்டை, அங்கும் சுமார் 10 % பேர் திருப்தியடையவில்லை.

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]

அலுவலகங்களுக்கான காற்றோட்ட விகித நடைமுறை: ஒரு பகுதி நபருக்கு, ஒரு பகுதி தரைப் பரப்புக்கு. தேவைக் கட்டுப்பாடு உண்மையில் இருப்பவர்களைப் பின்தொடர்கிறது.

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]

நன்கு கலந்த கட்டடத்தில் CO₂: இருப்பவர்கள் அதைச் சேர்க்கிறார்கள், வெளிக்காற்று அதை நீர்க்கச் செய்கிறது. அளவு C_out + N·G/Q நோக்கிச் செல்கிறது, காலமாறிலி V/Q உடன் — வடிவமைப்பு ஓட்டத்தில் சுமார் ஒன்றரை மணி.

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]

உள் வெப்பம்: மக்கள், விளக்குகள், அலுவலக உபகரணங்கள்; ஜன்னல்கள் வழியாக வரும் சூரிய ஒளி பிற்பகலின் தொடக்கத்தில் உச்சம் அடைகிறது.

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]அனுமானம்: கட்டட அளவு, உறை, ஆலைத் திறன்கள், வெப்ப ஈட்ட அடர்த்திகள், கார்னோ பகுதி, விசிறி மின்சாரம், கால அட்டவணைகள், வானிலை ஆகியவை ஒரு பொதுவான அலுவலகத்துக்கான விளக்க மதிப்புகள்; வெப்பச் சமநிலை, வசதி, காற்றோட்டம், CO₂ தொடர்புகள் வெளியிடப்பட்டவை.

வெளியே எவ்வளவு சூடோ அவ்வளவு கடினமாக சில்லர் உழைக்கிறது; எவ்வளவு குளிரோ அவ்வளவு கடினமாக வெப்ப பம்ப் உழைக்கிறது — இரண்டும் இலட்சிய (கார்னோ) திறனின் நிலையான பகுதியாக மாதிரியாக்கப்பட்டுள்ளன.

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]அனுமானம்: கட்டட அளவு, உறை, ஆலைத் திறன்கள், வெப்ப ஈட்ட அடர்த்திகள், கார்னோ பகுதி, விசிறி மின்சாரம், கால அட்டவணைகள், வானிலை ஆகியவை ஒரு பொதுவான அலுவலகத்துக்கான விளக்க மதிப்புகள்; வெப்பச் சமநிலை, வசதி, காற்றோட்டம், CO₂ தொடர்புகள் வெளியிடப்பட்டவை.

மீட்டர் ஒவ்வொரு 15 நிமிடத்தின் சராசரி மின்சாரத்தையும் பதிவு செய்கிறது; தேவைக் கட்டணம் அவற்றில் மிக உயர்ந்ததற்குக் கட்டணம் விதிக்கிறது; எனவே ஒரே ஒரு மோசமான கால்மணி நேரமே கட்டணத்தை நிர்ணயிக்கிறது.

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]அனுமானம்: கட்டட அளவு, உறை, ஆலைத் திறன்கள், வெப்ப ஈட்ட அடர்த்திகள், கார்னோ பகுதி, விசிறி மின்சாரம், கால அட்டவணைகள், வானிலை ஆகியவை ஒரு பொதுவான அலுவலகத்துக்கான விளக்க மதிப்புகள்; வெப்பச் சமநிலை, வசதி, காற்றோட்டம், CO₂ தொடர்புகள் வெளியிடப்பட்டவை.

முன்குளிர்வு இரவில், சில்லர் திறமையாகவும் தேவை குறைவாகவும் இருக்கும்போது, கான்கிரீட்டில் “குளிர்ச்சியை” சேமிக்கிறது; பிற்பகலில் குளிர்ந்த கட்டமைப்பு, இல்லையெனில் ஆலை அகற்ற வேண்டிய வெப்பத்தை உறிஞ்சிக்கொள்கிறது.

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]

உகந்த தொடக்கம்: கட்டமைப்பும் வானிலையும் எவ்வளவு குளிராக இருக்கிறதோ, இரவு தாழ்த்தலிலிருந்து (setback) மீள்வது அவ்வளவு நீளும்; எனவே ஆலை அவ்வளவு முன்னதாகத் தொடங்க வேண்டும்.

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

மாதிரி பயன்படுத்தும் பிற இயக்க மாறிலிகள்.

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 metஅனுமானம்: கட்டட அளவு, உறை, ஆலைத் திறன்கள், வெப்ப ஈட்ட அடர்த்திகள், கார்னோ பகுதி, விசிறி மின்சாரம், கால அட்டவணைகள், வானிலை ஆகியவை ஒரு பொதுவான அலுவலகத்துக்கான விளக்க மதிப்புகள்; வெப்பச் சமநிலை, வசதி, காற்றோட்டம், CO₂ தொடர்புகள் வெளியிடப்பட்டவை.

தற்செயல்தன்மை: விதையுடன் கூடிய mulberry32 ஜெனரேட்டர்; பயன்படுத்திய பரவல்கள் — சீரான, அடுக்குக்குறி (தலைகீழ் CDF), இயல்நிலை (Box–Muller), பாய்சான் (Knuth). விதை காட்டப்படுகிறது, பகிரக்கூடியது.

மூலங்கள்

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