Känslighetsanalys vid energiberäkningar : Analys och tillämpning av metoder för känslighetsanalys av osäkra parametrar vid energiberäkningar i IDA ICE

• Main Author: Lindgren, Emil
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Umeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik 2019
• Subjects: Sensitivity analysis; IDA ICE; Energy calculations; Känslighetsanalys; Energiberäkningar; Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-160015

Det blir allt viktigare att bygga energieffektivt och EU:s direktiv om energiprestanda har gjort att hårdare krav har införts i Boverkets byggregler (BBR). Detta har gjort att högre krav ställs på noggrannheten vid energiberäkningar i projekteringsfasen av ett byggprojekt. Vid en energiberäkning görs en rad inställningar och antaganden kring parametrar kopplade till byggnadens olika system, klimatskalet, samt det mänskliga beteendet i byggnaden. Det är vanligt att osäkerheter förekommer kring dessa parameterinställningar och detta kan i sin tur orsaka osäkerheter i beräkningsresultatet. För att undersöka hur stor inverkan osäkra parametrar har på beräkningsresultatet kan olika metoder av känslighetsanalys tillämpas. Syftet med detta arbete var att ta fram och tillämpa en metod för att genomföra en omfattande känslighetsanalys av osäkra parametrar vid energiberäkningar med simuleringsverktyget IDA ICE. Vidare gjordes en utvärdering över känslighetsanalysens roll i samband med energiberäkningar och hur resultaten kan användas för att förklara skillnader i projekterad och verklig energianvändning för en fastighetsägare. De inledande förberedelserna resulterade i en metod för global känslighetsanalys vid energiberäkningar i IDA ICE som låg till grund för större delen av detta arbete. Metoden använder sig av standardiserade regressionskoefficienter som känslighetsindikatorer och dessa beräknades genom att tillämpa Monte Carlo-simuleringar och multipel linjär regressionsanalys. Även en enklare metod för lokal känslighetsanalys vid energiberäkningar i IDA ICE undersöktes. Ett antal olika fall studerades i detta arbete och för samtliga fall undersöktes parametrarnas inverkan på den totala energianvändningen och primärenergitalet. En byggnadsmodell skapades över en byggnad i Umeå med fjärrvärme som uppvärmningskälla. För denna byggnadsmodell gjordes Monte Carlo-simuleringar och känslighetsanalys för basfallet, ett fall med bergvärme som uppvärmningskälla och ett fall där verksamheten förändrades. Klimatförutsättningarnas betydelse undersöktes genom att använda samma byggnadsmodell vid alternativa geografiska placeringar och genomföra känslighetsanalyser med den framtagna metoden. Förändringar i verksamheten, uppvärmningskällan och klimatet, visade sig alla påverka parametrarnas inverkan på beräkningsresultaten. En slutsats som gick att dra från resultaten var att osäkerheter i parametrar kopplade till byggnadsmodellernas värme- och ventilationssystem hade stor inverkan på beräkningsresultaten jämfört med de andra parametrarna. Även köldbryggornas specifika värmeförlustfaktor visade sig ha stor inverkan. Parametrar kopplade till mänskligt beteende hade även de relativt stor inverkan medan parametrarna kopplade till klimatskalets U-värden i de flesta fall visade sig ha mindre inverkan än de andra parametrar som undersöktes. === To build energy efficient buildings are becoming more important and as a response to the Energy Performance of Buildings Directive from the EU, harder requirements have been introduced into Boverket's building regulations (BBR). Higher demands are therefore placed on accuracy in energy calculations during the design phase of a building. When performing the energy calculations several parameter settings and assumptions are made that are linked to the building systems, envelope and the human behaviour inside the building. It is common that uncertainties occur around these parameter settings and this can often cause uncertainties in the calculation result. Different methods of sensitivity analysis can be applied to investigate which impact uncertain parameters have on the calculation results. The purpose of this master thesis was to develop and apply a method for computing a comprehensive sensitivity analysis of uncertain parameters in energy calculations with the simulation tool IDA ICE. Furthermore, an evaluation was made of the role of sensitivity analysis in combination with energy calculations and how the results can be used to explain differences in predicted and actual energy use for a property owner. The initial preparations resulted in a method for global sensitivity analysis for energy calculations in IDA ICE, which was the basis for the most part of this thesis. This method uses the standardized regression coefficients as sensitivity indices, which was calculated by applying Monte Carlo simulations and multiple linear regression. A simpler method for local sensitivity analysis was also investigated. In this thesis, a number of different cases were studied and for all of them, the influence of the parameters on the total energy use and the primary energy number was investigated. A building model was created for a building located in Umeå with district heating as heating source. For this building model, Monte Carlo simulations and sensitivity analysis were executed for the base case, a case with geothermal energy as heating source, and a case where the building was used as office spaces. The importance of climate conditions was investigated by using the same building model in alternative geographical locations and conduct sensitivity analysis with the developed method. Changes in operations, the heating source and the climate, all affected the influence of the parameters on the calculation results. One conclusion that could be made from the results was that uncertainties in parameters linked to the building models' heating and ventilation systems had a great impact on the calculation results compared to the other parameters. Also, the specific heat transfer coefficient of the thermal bridges was among the parameters with the greatest influence. The parameters linked to human behaviour also had a relatively large influence while parameters linked to the building envelope in most cases were found to have less influence than the other parameters examined.