The performance evaluation of a new building is becoming more important because efficient design alone is often not sufficient to deliver an efficient building. However, there is a lack of standard evaluation methods to measure the energy performance of a new construction that has Energy Conservation Design Measures(ECDMs). This study presents an enhanced method based on calibrated whole-building simulation for evaluating the energy performance of new commercial buildings and demonstrates its use using a case-study building, including: an Energy Use Index(EUI) comparison with sub-metered data and an evaluation of the performance of specific ECDMs. The use of this method has determined that the case-study building was shown to use approximately 47% less energy than the base-case building that has the same shape and function as the case-study building(i.e., calibrated as-built simulation mode]), but doesn't include the simulated ECDMs.
With the increased awareness of energy consumption as well as the environmental impact of building operations, architects, designers and planners are required to place more consideration on sustainability and energy performance of the building. To ensure most of those considerations are reflected in the building performance, critical design decisions should be made by key stakeholders early during the design development stage. The application of BIM during building energy simulations has profoundly improved the energy analysis process and thus this approach has gained momentum. However, despite rapid advances in BIM-based processes, the question still remains how ordinary building stakeholders can perform energy performance analysis, which has previously been conducted predominantly by professionals, to maximize energy efficient building performance. To address this issue, we identified two leading building performance analysis software programs, Energy Plus and IES (IES ), and compared their effectiveness and suitability as BIM-based energy simulation tools. To facilitate this study, we examined a case study on Building Performance Model (BPM) of a single story building with one door, multiple windows on each wall, a slab and a roof. We focused particularly on building energy performance by differing building orientation and window sizes and compared how effectively these two software programs analyzed the performance. We also looked at typical decision-making processes implementing building energy simulation program during the early design stages in the U.S. Finally, conclusions were drawn as to how to conduct BIM-based building energy performance evaluations more efficiently. Suggestions for further avenues of research are also made.
The Government the Republic of Korea is showing a lot of interest in net zero-energy buildings (NZEBs) to reduce energy consumption of buildings and to promote green growth policy in construction sector. The application of building passive technologies and renewable energies is essential to achieving NZEBs. Green remodeling reinforced the insulation of the exterior walls and roofs of the buildings and replaced high-efficiency windows and doors. In this study, the energy performance before and after green remodeling applied in a detached house was comparatively analyzed for baseline scenario and three different ones, ALT 1, ALT 2 and ALT 3. A building modeling and simulation software (DesignBuilder V7.0) with EnergyPlus (V9.4) calculation engine was used to calculate the energy demand and energy consumption for each scenario. Based on the calculation results of the building's energy demand for baseline, it was determined that the target building required more heating energy than cooling energy. The simulation results also showed that the implementation of building envelope performance improvement technologies (ALT 1) could notably decrease the heating energy consumption of the building. After the remodeling (ALT 1), the source energy consumption per unit floor area was assessed to be reduced by 65.2%, compared to prior remodeling of 338.7 kWh/m2 -y. Meanwhile, ALT 2 can achieve energy savings of 67.7% and ALT 3 can achieve savings of 73.1%. Following completion of the remodeling project, actual construction costs, and on-site measurements and verification results will be gathered and compared with the simulation results. Additionally, economic analysis including construction costs and payback period will be conducted using actual site data.
Building simulation is used in a variety of sectors. In its early years, building simulation was mainly used in the design phase of a building for basic functions. Recently, however, it has become increasingly important during the operating phase, for commissioning and facility management. Most building simulation tools are used to estimate the thermal environment and energy consumption performance, and hence, they require the inputting of hourly weather data. A building simulation used for prediction should take into account the use of standard weather data. Weather data, which is used as input for a building simulation, plays a crucial role in the prediction performance, and hence, the selection of appropriate weather data is considered highly important. The present study proposed a technique for generating real-time weather data files, as opposed to the standard weather data files, which are required for running the building simulation. The forecasted weather elements provided by the Korea Meteorological Administration (KMA), the elements produced by the calculations, those utilizing the built-in functions of Energy Plus, and those that use standard values are combined for hourly input. The real-time weather data files generated using the technique proposed in the present study have been validated to compare with measured data and simulated data via EnergyPlus. The results of the present study are expected to increase the prediction accuracy of building control simulation results in the future.
Ha, Ju-wan;Park, Kyung-soon;Kim, Hwan-yong;Song, Young-hak
Architectural research
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제20권3호
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pp.93-102
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2018
With the change in Earth's ecosystems due to climate change, a number of studies on zero energy buildings have been conducted globally, due to the depletion of energy and resources. However, most studies have concentrated on residential and office buildings and the performance predictions were made only in the design phase. This study verifies the zero-energy performance in the operational phase by acquiring and analyzing data after the completion of an exhibition building. This building was a retention building, in which a renewable energy system using a passive house building envelope, solar photovoltaic power generation panels, as well as fuel cells were adopted to minimize the maintenance cost for future energy-zero operations. In addition, the energy performance of the building was predicted through prior simulations, and this was compared with actual measured values to evaluate the energy performance of the actual operational records quantitatively. The energy independence rate during the measurement period of the target building was 123% and the carbon reduction due to the energy production on the site was 408.07 tons. The carbon reduction exceeded the carbon emission (331.5 tons), which verified the carbon zero and zero-energy performances.
Purpose: Because of the growing concern over fossil fuel use and increasing demand for greenhouse gas emission reduction since the 1990s, the building energy analysis field has produced various types of methods, which are being applied more often and broadly than ever. A lot of research products have been actively proposed in the area of the building energy simulation for over 50 years around the world. However, in the last 20 years, there have been only a few research cases where the trend of building energy analysis is examined, estimated or compared. This research aims to investigate a trend of the building energy analysis by focusing on methodology and characteristics of each method. Method: The research papers addressing the building energy analysis are classified into two types of method: engineering analysis and algorithm estimation. Especially, EPG(Energy Performance Gap), which is the limit both for the existing engineering method and the single algorithm-based estimation method, results from comparing data of two different levels- in other words, real time data and simulation data. Result: When one or more ensemble algorithms are used, more accurate estimations of energy consumption and performance are produced, and thereby improving the problem of energy performance gap.
A large portion of the energy cost of a building is cooling and heating to maintain a comfortable indoor environment. Air conditioning is now one of the important parts in the building design, as increase in energy consumption and pollutant emission in energy conversion process. In this study, elements that affects the energy consumption of model building are identified and the perfomance analysis of the alternative a Low Energy Cooling Systems considering characteristics of model building and energy saving performance is analyzed. In this study, elements that affect the energy consumption of office building are identified and energy saving performance of the alternative air conditioning system is analyzed. As a result, applied to earn and suggest basic data for energy saving measures. In this study, EnergyPlus simulation program was used to evaluate the energy load when alternative Low Energy Cooling Systems are applied to the model building. The reliability of simulation program is verified by comparing actual energy load from operation data of building management office and predicted energy load using simulation program. For Low Energy Cooling System application which considers the purpose and characteristics of the building, reasonable and energy-saving air conditioning method obtained by analyzing energy consumption elements for each expected air conditioning methods is used to deduct result of this study.
In this paper, a fundamental study for developing and introducing a new assessment method of the 'Energy Performance' in G-SEED that uses dynamic building energy simulations was conducted by comparing and analyzing the corresponding issues of domestic and foreign green building certification systems. The most significant part of the new assessment method to be developed was a development of a modeling guideline for a reference building using dynamic building energy simulations. In this paper, the composition and detailed contents of the guideline was created to comply with domestic energy codes. In addition, one of the most influential part of the result in the simulations, the 24-hour building operation schedule for a reference building, was created considering the equity with the ECO2 program that is the evaluation tool of one of the current assessment methods in the "Energy Performance". In order to improve the completeness of this guideline, it is necessary to continue the process of supplementation in the future, however, this paper is expected to be of great significance as the beginning of the research.
Before newly-built building and building remodeling, it is important to predict and analyze building energy performance through energy simulation programs. Nevertheless, simulation results widely vary depending on individual user experience and input values. Therefore, this study uses prototypical building model, a versatile tool in building energy modeling, simulation and research for researchers and policy-makers, and ASHRAE standards. Then, it analyzed the changes in design type (roof type, number of floors) for the base case. As the result, it was found that the gap of annual energy demand per between them is maximally 9.1%.
There are various types of energy simulation tool to predict both thermal load and energy use. However, the problem about these software is that they have too much input variables and need expert with skills to run the simulation. Therefore, the purpose of this study is to develop the thermal analysis simulation program with input variables which eliminates coordinates of building components instead of using full coordinates by using DOE2. Since the simulation engine of the program is DOE2, the validity of S-DOE is performed by comparing peak heating and cooling load results with VisualDOE and annual energy use results with actual energy use of 1996. The results have shown that there are little difference between VisualDOE and S-DOE. Also it showed that there are little difference between actual energy use and S-DOE energy use results. S-DOE took less time to model a building than VisualDOE. These results reveals that the application of S-DOE have potentials in accurately predicting both energy load and energy use of the building and still have an advantage of taking less time to model a building.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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