aalto1 untyped-item.component.html
Automated calibration of building energy model
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
ENG21
Degree programme
Language
en
Pages
76 + 4
Series
Abstract
The aim to more sustainable and efficient buildings has resulted in need of accurate building energy models. An accurate model can be used for various purposes including demand response, building control, and retrofit optimization. There are often large discrepancies between the actual building and the model. The simulation engines are very accurate, and the discrepancies mostly result from the parameters used while creating the model. These discrepancies present themselves as error between modelled and measured consumption.
There are many techniques to calibrate a building energy model to bring it closer to the actual building. This thesis presents and uses both manual and automated calibration techniques. The most accurate result is achieved by using both manual calibration to import measured and actual data to the model and automated calibration to calibrate the uncertain parameters according to the other measured data.
The model accuracy is evaluated with different key indicators and figures. A commonly used indicators are ASHRAE’s recommended CV(RMSE) and MBE values, which are used also in this thesis.
The original mean bias error of the case building model consumption compared to the measured consumption was 25.5 %. The main reason for the large error was the occupancy and ventilation schedule. After manual schedule calibration and automated heat recovery efficiency calibration, the mean bias error was 7.1 %. The efficiency of different calibration steps is evaluated step-by-step. The automated calibration could be used for further calibration, but because of its time consuming nature, the example calibration was limited to only one example calibration.
Kestävän kehityksen mukaisien ja tehokkaiden rakennusten tavoittelu on johtanut tarkkojen rakennuksien energiamallien kasvavaan tarpeeseen. Tarkkaa energiamallia voidaan hyödyntää useissa käyttötarkoituksissa, mukaan lukien kysyntäjouston, rakennuksen ohjauksen ja energiakorjauksien optimoinnissa. Energiamalleissa on kuitenkin nykyään suuria eroavaisuuksia verrattuna oikeaan rakennukseen. Simulointiohjelmat ovat itsessään hyvin tarkkoja, ja pääosin eroavaisuudet johtuvat lähtötiedoista, joita mallin rakentamisessa on käytetty.
Rakennuksen energiamallia voidaan kalibroida saadakseen sen vastamaan oikeaa rakennusta tarkemmin. Tätä kalibrointia varten on käytössä useita tekniikoita, joista tämä työ esittelee muutamia, mukaan lukien sekä manuaalisia, että automaattisia tekniikoita. Tarkin tulos kalibroinnista saavutetaan käyttämällä sekä manuaalista kalibrointia saatavilla olevan luotettavan datan tuomiseksi malliin, että automaattista kalibrointia epävarmojen parametrien kalibroimiseksi.
Mallin tarkkuutta arvioidaan muutamien tunnuslukujen ja kuvaajien avulla. Työssä käytetään pääasiassa yleisesti käytössä olevia ASHRAE:n suosittelemia tunnuslukuja, MBE:tä ja CV(RMSE):tä.
Työssä on esimerkkikohteena koulurakennus, jonka energiamallia kalibroidaan vastaamaan todellista rakennusta tarkemmin. Simuloitua kulutusdataa verrataan mitattuun kulutukseen, minkä pohjalta pyritään minimoimaan virhettä. Mallin keskimääräinen virhe alkutilanteessa oli 25,5 %. Tämän virheen aiheuttaa pääasiassa ilmanvaihdon ja käytön aikataulut. Manuaalisen aikataulujen kalibroimisen ja lämmöntalteenoton hyötysuhteen automaattisen kalibroimisen jälkeen virhe oli 7,1 %. Eri kalibrointivaiheiden vaikutusta arvioidaan työssä askelittain. Automaattista kalibrointia voitaisiin hyödyntää enemmän ja kalibroida sen avulla useampia parametreja, mutta sen aikaa ja laskentatehoa kuluttavan luonteen vuoksi työssä esitelty automaattinen kalibrointi rajoitettiin vain tähän yhteen esimerkkiin.