---

The heat transfer concerns all heat flows (positive or negative) that are true or by approximation strongly dependent on the internal temperature, such as the transmission and ventilation heat transfer. If the internal temperature rises due to overheating, the transmission and ventilation heat transfer from the considered zone to the outside will increase, proportional to the change in temperature difference between internal and external temperature. The same for incoming heat transfer (negative heat transfer, e.g. transmission from an adjacent warm zone, or ventilation with constant supply temperature that is higher than the internal temperature in the considered zone) this negative heat transfer will be decreased proportionally with the change in temperature difference. Consequently, negative heat transfer is taken into account under the heat transfer term and not under the heat gains term.

In I.3 instructions are given on how to generate the utilization factors for the monthly method.

I.3 Derivation of utilization factors from dynamic simulations

The utilization factors are a function of the heat-balance ratio and the time constant of the building or building zone.

The parameter values in the utilization factors curves, a₀ and t₀ , are empirical values and may be determined at national level, depending on the purpose of the calculation. National values shall be obtained by parameter identification or regression analysis techniques applied on resuits obtained from a representative variety of calculation cases using an appropriate detailed dynamic simulation method. In the absence of national values the tabulated values given in 12.2.1 may be used.

T

І.3.2 Загальні методики

І.3.2 General procedures

his International Standard creates an equivalence between the seasonal and monthly method, the simple hourly meihod and the dynamic simulation methods. Together with the instructions given in I.4 on how to derive parameter values for the utilization factor curves, this provides a basis lor better international understanding. It is expected that this wiil lead in a few years time to increased experience which can be used for further international harmonization.

Значення параметрів, використаних для визначення кривих коефіцієнтів використання в 12.2.1, а₀, т і т₀ отримують шляхом визначення параметрів або методів регресійного аналізу, порівняння для ряду ситуацій значення місячної енергопотреби для опалення та охолодження, розрахованої за відповідним деталізованим методом моделювання, з результатами місячного методу.

Це вимагає, щоб для кожного значення місячної енергопотреби для опалення чи охолодження, розрахованої з використанням деталізованого методу моделювання, ми знали об’єднаний вклад для місячного методу: місячну теплопередачу за рахунок трансмісії та вентиляції плюс місячні внутрішні і сонячні теплонадходження.

Хоча це здається тривіальним, на практиці виявляється важко не вводити невеликі помилки («шум»). Оскільки коефіцієнти використання базуються на невеликій різниці між двома великими числами, невелика помилка може вже призвести до великих відмінностей у результатах.

Типові помилки, що зустрічаються, полягають в наступному.

• Якщо в деталізованому методі моделювання внутрішня температура повітря використовується як задана для опалення замість внутрішньої дійсної температури:

теплопередача трансмісією не обумовлена температурою повітря, а деякою середньозваженою температурою внутрішнього повітря і внутрішніх поверхонь будівель або зон огороджувальних конструкцій, яка є нижчою; будівля або зона будівлі насправді холодніша ніж передбачається від заданої температури повітря, і, отже, якщо в місячному методі ця задана температура повітря використовує; ься для розрахунку місячної теплопередачі трансмісією, теплопередача трансмісією буде завищеною, і навпаки, заниженою для теплопередачі вентиляцією.

• Місячні сонячні теллонадаодження, як правило, розраховуються ях загальна сума, що надходить до зони будівлі через оболонку зони будівлі:

The parameter values used to determine the utilization factors curves in 12.2.1, a₀, т and т₀, and are obtained by parameter identification or regression analysis techniques, comparing for a series of situations the values for the monthly energy needs for heating and cooling calculated with an appropriate detailed simulation method, with the results from the monthly method.

This requires that, for each value of the monthly energy need for heating or cooling calculated using the detailed simulation method, we know the associated input for the monthly method: monthly heat transfer by transmission and ventilation plus the monthly internal and solar heat gains.

Although this seems trivial, in practice it appears to be difficult not to introduce small errors («noise»). Because the utilization factors are based on the small difference between two large numbers, a small error may already lead to large differences in results. .

Typical errors encountered are as follows.

• If, in the detailed simulation method, the internal air temperature is used as heating set-point instead of the internal operative temperature:

the transmission heat transfer is not driven by the air temperature, but by some weighted mean of the temperature of the internal air and the internal surfaces of the building or building zone’s envelope, which is lower; the building or building zone is actually colder than suggested by the air temperature set-noint; consequently, if in the monthly method this air set-point temperature is used to calculate the monthly transmission heat transfer, the transmission heat transfer will be overestimated and vice versa for ventilation heat transfer.

• The monthly solar heat gain is normally calculated as the total amount entering the building zone via the building zone’s envelope:

в деталізованому методі моделювання деяка (невелика) частина сонячного випромінювання може залишити зону будівлі безпосередньо через інше вікно, та/або частина внутрішніх або сонячних теплонадходжень може покинуты зону будівлі опосередковано через поглинання і подальшу трансмісію на цокольному поверсі (на стіні або даху); ці частини теплонадходжень залишаються непоміченими терморегулятором в деталізованому методі моделювання, фактичні сонячні теплонадходження менші ніж передбачалося, що призводить до труднощів у відповідності результатів за місячним методом і деталізованим методом розрахунку, крім випадків, якщо хтось у змозі кількісно визначити цей ефект.

Відмінностей, зумовлених різними алгоритмами або припущеннями щодо деталей, таких як перерахунок сумарної сонячної радіації на вертикальну сонячну радіацію, ефект сонячного затінення від зовнішніх перешкод, вплив вітру чи розсіяної радіації або коефіцієнтів теплопередачі на температуру поверхні, ефект теплопровідних включень, сонячні властивості вікон, що залежать від кута, теплопередача цокольного поверху тощо, можна уникнути шляхом застосування методик, наведених у цьому стандарті, які призначені для створення еквівалентності між місячним методом і деталізованим методом моделювання в цьому відношенні.

І.3.3 Підхід «чорного ящика»

Спосіб отримання вхідних даних, необхідних для місячного методу від деталізованого методу моделювання, уникаючи пасток, згаданих в І.3.2, полягає в наступному.

Методика вимагає, щоб три додаткових розрахунки були зроблені за деталізованим методом моделювання (див. [2] і [12]):

• Випадок 0: стандартний розрахунок, щоб отримати QH,nd,o і QC,nd,o.

• Випадок 1: як випадок 0, але враховують нульові внутрішні і сонячні тегшомадходженкя, також нульовим додатковий потік теплоти за рахунок теплового випромінювання у атмосферу, щоб отримати QH,_nd,₁ і QC,nd,i.

Результатом є наближення:

in the detailed simulation method, some (small) part of the solar radiation may leave the building zone directly via another window, and/or some part of the internal or solar heat gains may leave the building zone indirectly via absorption and subsequent transmission in the ground floor (or wait or roof); these parts of the heat gains remain undetected by the thermostat in the detailed simulation method, the actual solar heat gains are smaller than assumed, which leads to difficulties in matching the results of the monthly method and detailed simulation method, unless one is aware, of and able to quantify, this effect.

Differences due to different algorithms or assumptions with regard to details such as the conversion of global solar radiation to vertical solar radiation, the effect of solar shading by external obstacles, the effect of wind or sky radiation or temperature on surface heat transfer coefficients, the effect of thermal bridges, the angle-dependent solar properties of windows, the ground-floor heat transfer, etc., can be avoided by applying the procedures in this International Standard which are intended to create an equivalence between the monthly, method and the detailed simulation method in this respect.

A way of obtaining the input data needed for the monthly method from the detailed simulation method, avoiding the pitfalls mentioned in I.3.2, is the following.

The procedure requires that three extra calculations be done with the detailed simulation method (see References [2] and [12] in the Bibliography):

• Case 0: normal calculation to obtain QH,_nd,₀ and Q_C,_nd,₀.

• Case 1: as case 0, but zero internal and solar beat gains and zero extra heat flow due to thermal radation to the sky, to obtain QH,_nd,₁ and Q_C,_nd,₁.

Result, as a good approximation

:

• Випадок 2: як випадок 0, але висока задана температура для опалення і низька задана температура для охолодження, за умови, що всі теплонздходження використані в режимі опалення та всі втрати використані в режимі охолодження, щоб отримати QH,_nd,₂ і QC,_nd,₂.

• Випадок 3: як випадок 2, але з нульовими внутрішніми і сонячними теплонадходженнями, а також нульовим додатковим тепловим потоком за рахунок теплового випромінювання у атмосферу для отримання QH,_nd,₃ і ^QC,nd,3.

Результатом є наближення:

• Case 2: as case 0, but a high set-point for heating and a tow set-point for cooling, such that all heat gains are utilized in heating mode and all losses are utilized in cooling mode, to obtain QH,_nd,₂ and Q_C,_nd,₂.

• Case 3: as case 2, but with zero internal and solar heat gains and zero extra heat flow due to thermal radiation to the sky, to obtain QH,_nd,₃ and Q_C,_nd,₃.

Result, as a good approximation:

⁼

(19

(Он./кГ.З - Он.лгі^) . ^QC,gf> ~ (Pc.nd.2 ~ °С.жї.з) •

О

I.3.4 Main equations

сновні рівнянн

я

Пріл місячних енергопотребах для опалення та охолодження QH,_nd,o та Q_C,_nd,₀, отриманих за деталізованим методом моделювання, та відповідними значеннями для місячних теплонадходжень QH,_gn і Q_C,_gn і місячної теплопередачі QH,_ht та Q_C,_ht, наприклад, за підходом «чорного ящика», визначеного в І.3.3, коефіцієнти використання можуть бути отримані з наступних формул:

With the monthly energy needs for heating and cooling, QH,_nd,₀ and Q_C,_nd,₀, obtained from the detailed simulation method and the corresponding values for the monthly heat gains, QH,_gn and Q_C,_gn the monthly heat transfer, QH,_ht and Q_C,_ht, for instance from the «black box» approach given in I.3.3, the utilization factors can be obtained from the following equations

:

(MO)

(111)

Пн.рії ) І ®Н,дґ> 1

’CJs *(°С.дп " Qc^Kf.o) ^s®C.h

l

з відповідними значеннями співвідношення надходжень і втрат теплоти: with corresponding values for the heat-balance ratios:

(гл?:

Коефіціенти використання є функцією співвідношення надходжень і втрат теплоти та часової константи будівлі або зони будівлі. Значення параметрів кривих коефіцієнтів використання а₀ і т₀ (12.2.1) отримують шляхом визначеної параметрів або методів регресійного аналізу. застосовуваних на результатах, отриманим з типової множини розрахункових випадків. Крім того, може бути взятий до уваги кращий спосіб наблизити значення часової константи т.

The utilization factors are a function of the heat-balance ratio and the time constant of the building or building zone. The parameter values for the utilization factors curves, а₀ and т₀ (see 12.2.1) are obtained by parameter identification or regression analysis techniques applied on results obtained from a representative variety of calculation cases. Also, the best way to approximate the value for the time constant, т, can be taken into consideration

.

C

Стосовно формули (I.10).

oncerning Equation (I.10).

- Якщо енергопотреба для опалення дорівнює нулю, коефіцієнт - if the energy need for heating is zero, the utilization factor equals the reciprocal

використання дорівнює оберненому значенню співвідношення надходжень і number of the heat-balance ratio, YH ■

втрат теплоти YH ■

• У разі нйзького значення співвідношення надходжень і втрат теплоти y_H , що означає невеликі тєпл’онадходження QH,_gn в порівнянні з теплопередачею QH,_ht значення коефіцієнта використання стає майже невизначеним: два члени в чисельнику майже однакові, в той же час знаменник малий. Незначні різниці («шум») призводять до великих змін в отриманому коефіцієнті використання. Насправді коефіцієнт використання просто має значення nH,_gn = 1 для низького YH ■ Один із способів уникнути цієї математичної проблеми є представлення параметрів ідентифікації або регресійного аналізу не за nH,_gn, а за так званим відносним перегрівом dTR,H, як наведено в пункті I.4:

in the case of low values for the heat-balance ratio, YH, thus with small heat gains, QH,_gn, compared to the heat transfer, QH,_ht, the value for the utilization factor becomes almost undeterminable: the two terms in the numerator are almost equal, while the denominator is small. Insignificant differences («noise») lead to large variations in the obtained utilization factor. In reality the utilization factor simply has the value nH,_gn = 1 for low y_H • One way to avoid this mathematical problem is to perform the parameter identification or regression analysis, not on nH,_gn but on the socalled relative overheating, as dTR,H, as introduced in Clause I.4

:

iH.gn.seas ^={^Н.уп.т

з QH,_ht,_m, QH,_nd,_m та QH,_gn,_m, що є значеннями для кожного m-го місяця в with QH,_ht,_m, QH,_nd,_m and QH,_gn,_m being the monthly values for each month, m, межах фіксованої тривалості опалювального періоду, як це визначено в І.3.6. within the fixed length of the heating season, as defined in 1.3.6.

Для охолодження: For cooling:

Цей параметр математично надійніший також для низьких значень надходжень.

• Якщо розрахункові випадки також охоплюють випадки з переривчастим опаленням, результати можуть бути також використані для отримання чи перевірки пов’язаних поправочних коефіцієнтів для переривчастого опалення (13.2.2).

Слід звернути увагу, що з відповідними змінами подібні зауваження відносяться і до формули (I.11) для режиму охолодження.

І.3.5 Перетворення місячних коефіцієнтів використання у сезонні

Ддо перетворення з місячних коефіцієнтів використання у сезонні коефіцієнти використання можуть бути використані наступні формули.

Для опалення:

This quantity is much more mathematically robust, also for low values of the gains.

- If the calculation cases also comprise cases with intermittent heating, the results may also be used to derive or validate the associated correction factors for intermittent heating (see 13.2.2).

Note that, mutatis mutandis, similar remarks apply to Equation (I.11) for the cooling mode.

For the conversion from monthly utilization factors to seasonal utilization factors, the following equations can be used.

For heating

:

з

'■TCJs ~ О .Осот tn ~ ,Qc !>d I Qc.bt.m

QC.gn.m, Q_C,n_d,m та Qc,ht,_m. Що є місячними значеннями для кожного m-го місяця в межах фіксованої тривалості періоду охолодження, як це визначено в І.3.6.

Важливо розуміти, що для розрахунку коефіцієнта використання для сезонного методу тривалість сезону повинна бути фіксованою і незалежною від співвідношення надходжень і втрат теплоти. Фактична тривалість сезону визначається коефіцієнтом використання. Наприклад, якщо фіксована тривалість опалювального періоду є такою, що фактично деякі місяці включені без потреб опалення, то коефіцієнт використання надходжень автоматично приймає більш низьке значення, щоб компенсувати додаткові сонячні та внутрішні надходження, які вводяться в сезонний тепловий баланс через місяці без потреб опалення.