| Abstract | Zbog sve veće potrebe za modeliranjem energetskih potreba cijelih kvartova i gradova, postavlja se pitanje potrebne razine točnosti pojednostavljenih energijskih modela. Jedan od bitnih koraka u modeliranju, a koji može znatno utjecati na točnost modela jest podjela zgrade na toplinske zone. U ovom radu analizirane su razlike u potrebnoj energiji za grijanje i hlađenje nastale uslijed različitih načina toplinskog zoniranja . Analizirane su dvije zgrade različitih namjena u gradu Zagrebu na primjeru stambene zgrade u naselju Trnsko te uredske zgrade Energetskog instituta Hrvoje Požar. Zoniranje je provedeno za tri razine složenosti: složeno, pojednostavljeno i jednostavno . Složenim zoniranjem svaka prostorija u zgradi promatrana je kao jedna zona, pojednostavljenim zoniranjem nekoliko prostorija je grupirano u jednu zonu dok je jednostavnim zoniranjem cijela zgrada promatrana kao jedna toplinska zona. Dinamičke simulacije energijskih tokova zgrade provedene su u računalnom programu TRNSYS za svaki sat u godini za referentnu meteorološku godinu. Za svaku zgradu analizirane su razlike u potrebnim energijama za grijanje i hlađenje, a koje nastaju uslijed različitih načina zoniranja ukoliko se modeli rade bez, odnosno s uključivanjem toplinske mase unutarnjih zidova. Također, promatran je utjecaj svojstava prozora na razlike među modelima kroz analizu zgrada s jednostrukim i trostrukim prozorima. Dodatno je analiziran slučaj promijenjene orijentacije uredske zgrade s ciljem kvantifikacije utjecaja orijentacije zgrade na razlike među modelima.
Prema rezultatima potrebne energije za stambenu zgradu, odstupanja od modela sa složenim zoniranjem iznose 12,8% za grijanje i 17,3% za hlađenje u slučaju pojednostavljenog zoniranja, odnosno 28,1% za grijanje i 40,0% za hlađenje u slučaju jednostavnog zoniranja. Za uredsku zgradu iznosi potrebnih energija za grijanje i hlađenje dobiveni složenim i pojednostavljenim zoniranjem su približno isti, odnosno, odstupanja su 0,4% za grijanje i 1,2% za hlađenje. Međutim, jednostavnim zoniranjem dobivena su odstupanja od 37,2% za grijanje i 30,8% za hlađenje. Uzimanjem u obzir unutarnjih zidova, odstupanja potrebnih energija za grijanje i hlađenje između složenog i jednostavnog zoniranja se značajno smanjuju za obje zgrade. Rezultati pokazuju da svojstva i orijentacija prozora također mogu imati značajnu ulogu u odstupanjima među modelima, pri čemu se odstupanja povećavaju za zgrade s jednostrukim prozorima, a kakvi su često slučaj na neobnovljenim, starim zgradama. |
| Abstract (english) | Due to the growing need to model energy needs of entire neighborhoods and cities, the question arises regarding appropriate model accuracy. One of the important steps in energy modeling that can substantially influence model accuracy is thermal zoning of a building. This thesis analyzes differences in heating and cooling energy needs caused by different methods of thermal zoning. Two buildings with different type-of-use have been analyzed, a residential building in the Trnsko neighborhood and the office building of the Hrvoje Požar Energy Institute, both in the city of Zagreb. Zoning has been done for three levels of complexity: complex, simplified, and simple. For the complex zoning, each room in the building is considered as one zone, for the simplified zoning several rooms are grouped into one zone, while with the simple zoning the whole building is considered as one thermal zone. Dynamic simulations of building energy flows have been performed in the TRNSYS computer program for each hour of the year for the reference meteorological year. For each building, the differences in the heating and cooling energy needs have been analyzed to quantify the impact of zoning. Different approaches have been considered when modeling the thermal mass of internal walls. Also, the impact of window properties on the differences between models has been investigated through the analysis of buildings with single-pane and triple-pane windows. Additionally, the impact of the orientation on differences between models has been quantified for the office building.
Based on the energy need results for the residential building, deviations from the model with complex zoning are 12.8% for heating and 17.3% for cooling in the case of simplified zoning, and 28.1% for heating and 40.0% for cooling in the case of simple zoning. For the office building, the energy needs obtained by the complex and simplified zoning are approximately the same, with the deviations being 0.4% for heating and 1.2% for cooling. However, simple zoning yielded deviations of 37.2% for heating and 30.8% for cooling. When taking into account the thermal mass of interior walls, the deviations between complex and simple zoning are significantly reduced for both buildings. The results also show that window properties and orientation can have a significant impact, and that those deviations are higher for buildings with single-pane windows, as it is often the case for old buildings. |
