Разрыв в производительности - Performance gap

А разрыв в производительности это несоответствие, которое обнаруживается между прогнозируемым использованием энергии и выбросами углерода на стадии проектирования зданий и использованием энергии этими зданиями в эксплуатации. Исследования, проведенные в Великобритании, показывают, что фактические выбросы углерода от новых домов могут в среднем в 2,5 раза превышать проектную смету.[1] Для небытовых зданий разрыв еще больше - фактические выбросы углерода в среднем в 3,8 раза превышают проектную смету.[2]

Существуют установленные инструменты для сокращения разрыва в производительности путем анализа целей проекта, общих и подробных проектных чертежей, проектных расчетов, реализации проектов на объекте и оценки после заполнения. Процесс гарантированной производительности (APP) NEF является одним из таких инструментов, который широко используется на различных объектах, которые являются частью строительства нового города Уайтхилл и Бордон в Восточном Гемпшире, одного из крупнейших проектов восстановления в Великобритании, с высокими амбициями в отношении окружающей среды. работоспособность и здоровье.

Классификация факторов, способствующих разрыву в производительности

Разрыв в производительности возникает в основном из-за неопределенностей. Неопределенности можно найти в любой системе «реального мира», и здания не исключение. Еще в 1978 году Геро и Дудник написали статью, в которой излагали методологию решения проблемы проектирования подсистем (HVAC ) подвергается неопределенным требованиям. После этого другие авторы проявили интерес к неопределенностям, которые присутствуют в проектировании зданий; Рамалло-Гонсалес классифицировал неопределенности в проектировании / строительстве зданий на три разные группы:[3]

  1. Относящийся к окружающей среде. Неопределенность прогнозов погоды при изменении климата; и информация о неопределенных погодных данных из-за использования файлов синтетических данных о погоде: (1) использование синтетических лет, которые не представляют реальный год, и (2) использование синтетического года, который не был получен из записанных данных в точном расположение проекта, но ближайшая метеостанция.
  2. Мастерство и качество строительных элементов. Отличия дизайна от реального здания: Электропроводность тепловые мосты, проводимость изоляция, величина инфильтрации или U-значения стен и окон. Дизайнеры могут проявлять предвзятость оптимизма, когда ожидания относительно того, что возможно на месте, нереалистичны, и / или возможности сборки не получают должного внимания во время проектирования.
  3. Поведенческий. Все остальные параметры, связанные с поведением человека, например, проем дверей и окон, режимы отопления.[4], использование бытовой техники, режим занятости или кулинарные привычки.

Тип 1: неопределенности окружающей среды

Тип 1 из этой группы был разделен здесь на две основные группы: первая касается неопределенности из-за изменения климата; а другой касается неопределенностей из-за использования файлов синтетических данных о погоде. Что касается неопределенностей, связанных с изменением климата: здания имеют долгий срок службы, например, в Англии и Уэльсе около 40% офисных зданий, существовавших в 2004 году, были построены до 1940 года (30%, если рассматривать по площади).[5] и, 38,9% английского жилья в 2007 году были построены до 1944 года.[6] Такой долгий срок службы позволяет зданиям работать с климатом, который может измениться из-за глобального потепления. Де Уайлд и Коли показали, насколько важно проектировать здания, учитывающие изменение климата и способные хорошо работать в будущих погодных условиях.[7]Относительно неопределенностей, связанных с использованием файлов синтетических данных о погоде: Wang et al. продемонстрировали влияние, которое неопределенность в данных о погоде (среди прочего) может вызвать в расчетах спроса на энергию.[8] Было обнаружено, что отклонение в расчетном потреблении энергии из-за изменчивости данных о погоде в разных местах различается от диапазона (-0,5% - 3%) в Сан-Франциско до диапазона (от -4% до 6%) в Вашингтоне. DC Диапазоны были рассчитаны с использованием TMY в качестве эталона. Эти отклонения по запросу были меньше, чем по рабочим параметрам. Для них диапазоны были (-29% - 79%) для Сан-Франциско и (-28% - 57%) для Вашингтона, округ Колумбия. Рабочие параметры были связаны с поведением пассажиров. Вывод этой статьи состоит в том, что пассажиры будут иметь большее влияние на расчеты энергии, чем изменчивость между синтетически сгенерированными файлами погодных данных. Пространственное разрешение файлов погодных данных было проблемой, затронутой Имзом и др.[9] Имс показал, как низкое пространственное разрешение файлов данных о погоде может быть причиной различий в потребности в отоплении до 40%.

Тип 2: качество изготовления

В работе Петтерсена учитывались неопределенности группы 2 (мастерство и качество элементов) и группы 3 (поведение) предыдущей группировки (Pettersen, 1994). Эта работа показывает, насколько важно поведение жильцов при расчете потребности здания в энергии. Петтерсен показал, что общее потребление энергии следует нормальному распределению со стандартным отклонением около 7,6%, когда учитываются неопределенности, связанные с жильцами, и около 4,0% при рассмотрении неопределенностей, создаваемых свойствами элементов здания. Большое исследование было проведено Leeds Metropolitan в Стэмфорд-Брук. В рамках этого проекта было построено 700 домов в соответствии с высокими стандартами эффективности.[10] Результаты этого проекта показывают значительный разрыв между потреблением энергии, ожидаемым до строительства, и фактическим потреблением энергии после заселения дома. В работе анализируется качество изготовления. Авторы подчеркивают важность тепловых мостов, которые не учитывались при расчетах, и то, как мосты холода, образованные внутренними перегородками, разделяющими жилые дома, оказывают наибольшее влияние на конечное использование энергии. Жилища, использование которых отслеживалось в данном исследовании, показывают большую разницу между реальным потреблением энергии и оценкой с использованием SAP, при этом одно из них дает + 176% от ожидаемой стоимости при использовании.

Хопфе опубликовал несколько работ, касающихся неопределенностей в проектировании зданий, касающихся качества изготовления. Более свежая публикация на момент написания [11] рассматривает неопределенности группы 2 и 3. В этой работе неопределенности определяются как нормальные распределения. Случайные параметры отбираются для генерации 200 тестов, которые отправляются в симулятор (VA114), результаты которого будут проанализированы для проверки неопределенностей, оказывающих наибольшее влияние на расчеты энергии. Эта работа показала, что неопределенность в величине, используемой для инфильтрации, является фактором, который, вероятно, будет иметь наибольшее влияние на потребности в охлаждении и обогреве. Другое исследование, проведенное де Вильдом и Вей Тиан,[12] сравнил влияние большинства неопределенностей, влияющих на расчеты энергопотребления зданий с учетом изменения климата. Де Вильд и Тиан использовали двухмерный анализ Монте-Карло для создания базы данных, полученной с помощью 7280 прогонов строительного симулятора. К этой базе данных был применен анализ чувствительности для получения наиболее значимых факторов изменчивости расчетов энергопотребления. Стандартизированные коэффициенты регрессии и стандартизованные ранговые коэффициенты регрессии использовались для сравнения влияния неопределенностей.

Де Вильд и Тиан согласились с Хопфе в отношении влияния неопределенностей проникновения на расчеты энергии, но также представили другие факторы, включая неопределенности в: погоде, U-значении окон и других переменных, связанных с поведением людей (оборудование и освещение). . В их статье многие неопределенности сравниваются с базой данных хорошего размера, что дает реалистичное сравнение объема выборки неопределенностей. Работа Шнидерса и Гермелинка [13] показали существенные различия в потребностях в энергии зданий с низким энергопотреблением, спроектированных в соответствии с той же спецификацией (Passivhaus).

Тип 3: Жильцы

Работа Шнидерса и Гермелинка [14] показали существенные различия в потребностях в энергии зданий с низким энергопотреблением, спроектированных в соответствии с той же спецификацией (Passivhaus). Несмотря на то, что стандарт пассивного дома требует тщательного контроля и высокого качества изготовления, в разных домах наблюдаются большие различия в потреблении энергии.

Блайт и Коли [15] показали, что эта изменчивость может быть вызвана изменчивостью в поведении обитателей (использование окон и дверей было включено в эту работу). Работа Блайта и Коли доказывает две вещи: (1) Оккупанты имеют существенное влияние на использование энергии; и (2) модель, которую они использовали для определения поведения жителей, является точной для создания моделей поведения жителей.

Метод, использованный в предыдущей статье [16] для создания точных профилей поведения пассажиров был разработан Richardson et al.[17] Этот метод был разработан с использованием Обзора использования времени (TUS) Соединенного Королевства в качестве справочного материала для реального поведения агентов. Эта база данных была разработана после регистрации активности более 6000 агентов в 24-часовых дневниках с разрешением 10 минут. В статье Ричардсона показано, как этот инструмент может генерировать поведенческие паттерны, которые коррелируют с реальными данными, полученными из TUS. Доступность этого инструмента позволяет ученым моделировать неопределенность поведения обитателей как набор поведенческих паттернов, которые, как было доказано, коррелируют с реальным поведением жителей. Опубликованы работы по учету загруженности при оптимизации с помощью так называемой робастной оптимизации. [18]

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ Палмер, Дж; Годой-Симидзу, Д; Тилсон, А; Mawditt, I. 2016. Программа оценки эффективности зданий: результаты отечественных проектов - обеспечение соответствия дизайну реальности. Лондон: Innovate UK. Стр.18
  2. ^ Палмер, Дж; Терри, N; Armitage, P. 2016. Программа оценки эффективности зданий: выводы из проектов, не относящихся к домашнему хозяйству - получение максимальной отдачи от зданий. Лондон: Innovate UK. Стр.12
  3. ^ Рамалло-Гонсалес, А.П. 2013. Моделирование и оптимизация зданий с низким энергопотреблением. Кандидат наук. Эксетерский университет.
  4. ^ Хьюз, М; Палмер, Дж; Папа, П; Армитаж, П. 2016. Модели жилищного фонда Великобритании с использованием SAP: аргументы в пользу изменения режима отопления. Научный журнал инженерии 4 (2) 12-22.
  5. ^ ODPM, 2005 г. Возраст коммерческих и промышленных предприятий: уровень местных властей 2004 г. Лондон: Офис заместителя премьер-министра.
  6. ^ CLG, 2007. Обзор состояния домов в Англии за 2007 год, Годовой отчет. Сообщества и местные органы власти
  7. ^ де Уайлд, П. и Коли, Д., 2012. Последствия изменения климата для зданий. Строительство и окружающая среда, 55, стр. 1-7
  8. ^ Ван Л., Мэтью П. и Панг X., 2012. Неопределенности в потреблении энергии, вызванные эксплуатацией здания и погодными условиями для офисного здания среднего размера. Энергия и строительство, 53, стр.152-158.
  9. ^ Имс, М., Кершоу, Т. и Коли, Д., 2011. Соответствующее пространственное разрешение файлов погоды будущего для моделирования зданий. Журнал моделирования характеристик зданий, 5, стр. 1-12
  10. ^ Вингфилд, Дж., Белл, М., Майлз-Шентон, Д., Саут, Т. и Лоу, Б., 2011. Оценка воздействия повышенного стандарта энергоэффективности на несущее внутреннее строительство из каменной кладки, Понимание разрыва между спроектированное и реальное исполнение: Уроки Стэмфорд Брук. Лондон: Департамент по делам сообществ и местного самоуправления.
  11. ^ Хопфе, С.Дж. и Хенсен, Дж.Л.М., 2011. Анализ неопределенностей при моделировании характеристик здания для поддержки проектирования. Энергетика и строительство, 43, стр.2798-2805.
  12. ^ de Wilde, P. & Tian, ​​W., 2009. Определение ключевых факторов неопределенности в прогнозировании тепловых характеристик офисного здания в условиях изменения климата. Строительное моделирование, 2, стр.157-174
  13. ^ Шнидерс, Дж. И Хермелинк, А., 2006. Результаты CEPHEUS: измерения и удовлетворенность жильцов свидетельствуют о том, что пассивные дома являются вариантом устойчивого строительства. Энергетическая политика, 34, стр. 151-171.
  14. ^ Шнидерс, Дж. И Хермелинк, А., 2006. Результаты CEPHEUS: измерения и удовлетворенность жильцов свидетельствуют о том, что пассивные дома являются вариантом устойчивого строительства. Энергетическая политика, 34, стр. 151-171.
  15. ^ Блайт, Т.С., Коли Д.А., 2012 Влияние поведения жильцов на энергопотребление в домах с низким энергопотреблением, 2-я Конференция по энергетике и окружающей среде в строительстве. Боулдер, США
  16. ^ Блайт, Т.С., Коли Д.А., 2012 Влияние поведения жильцов на энергопотребление в домах с низким энергопотреблением, 2-я Конференция по энергетике и окружающей среде в строительстве. Боулдер, США
  17. ^ Ричардсон, И., Томсон, М. и Инфилд, Д., 2008. Модель занятости жилых домов с высоким разрешением для моделирования спроса на энергию. Энергия и строительство, 40, стр. 1560-1566.
  18. ^ Рамалло-Гонсалес, А. П., Блайт, Т., Коли, Д. А. 2015, Новая методология оптимизации для выявления надежных низкоэнергетических конструкций, которые учитывают поведение людей или другие неизвестные факторы, Журнал Строительной техники. 2 стр. 59-68, DOI: 10.1016 / j.jobe.2015.05.001