Heat gains, heating and cooling in Nordic housing

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Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Date
2015-05-11
Department
Major/Subject
Power systems
Mcode
S3015
Degree programme
EST - Master’s Programme in Electrical Engineering
Language
en
Pages
86+11
Series
Abstract
The goal of this Thesis is to propose some options that allow to reduce the housing heating consumption. Firstly, an energetic comparison is done between two models: a 2010 building and a passive building. Subsequently, the effect that heat gains from lighting, appliances, people and sun produce in a building is studied as well as the amount of heating that they could supply. In Northern Countries, including Finland, this type of studies are very relevant due to heating represents a huge percentage of the country energy consumption because of the extreme climate. Data for this study were obtained from Aalto University, and the thermal model used was a two-capacity building thermal model, which allows to fix a constant temperature inside the house and, depending on the dwelling thermal parameters, to calculate the heating or cooling supply that is necessary to achieve it. Also, this model makes possible to take into account internal heat gains. In the first section, the daily heating and cooling demand from the two models is studied, remarking the differences between both and the advantages and savings of the passive buildings. Thereafter, different types of heat gain are analyzed in detail, emphasizing the percentage of its power that is converted into heat during operation. Besides, a daily model is showed and there is specified which hours is working each appliance and lighting. Solar gains are also calculated for a house with a specific orientation. Taking into account these data, a final demand more efficient and sustainable is obtained. Additionally, the study deepens into some aspect of the internal gains such as the percentage of heating that each of them can supply, or their real influence in the temperature inside the house. Also the real need of using cooling, and the final household electricity consumption. Finally, the research conclusions and plans for future investigations are posed. These could develop improvements and advances that could be applied to the building sector in order to making it more effective and environmentally sustainable.

El objetivo de este Proyecto es proponer diversas opciones que permitan reducir el consumo de calefacción de las viviendas. En primer lugar se plantea una comparación energética entre dos modelos: un edificio de 2010 y un edificio pasivo. Posteriormente se estudia el efecto que ejercen las ganancias de calor procedentes de iluminación, electrodomésticos, habitantes y sol, en una vivienda, así como la cantidad de calefacción que éstas podrían suplir. En los países Nórdicos, entre ellos Finlandia, este tipo de estudios es muy relevante ya que, debido a su clima extremo, la calefacción supone un gran porcentaje del consumo energético del país. Los datos usados para este estudio se han obtenido de la Universidad de Aalto, y el modelo térmico utilizado ha sido “a two-capacity building thermal model”, el cual permite establecer una temperatura constante en el interior de la vivienda y, en función de los parámetros térmicos del edificio, calcular el aporte de calefacción o refrigeración necesario para alcanzarla. Así mismo, permite tener en cuenta ganancias de calor internas. En la primera parte se estudia la demanda diaria de calefacción y aire acondicionado de los dos modelos, destacando las diferencias entre ambos y las ventajas y ahorros de los edificios pasivos. Seguidamente se analizan con detalle las ganancias de calor presentes en una casa, haciendo especial hincapié en el porcentaje de su potencia que se transforma en calor durante su funcionamiento. Además, se plantea un modelo diario especificando durante qué horas funciona cada electrodoméstico e iluminación y se calculan las ganancias solares para una casa con una orientación concreta. Teniendo en cuenta estos datos, se obtiene una demanda final, más eficiente y sostenible. Además, se profundiza en diversos aspectos de las ganancias internas como el porcentaje de calefacción que puede llegar a suplir cada una de ellas y su influencia real en la temperatura interior de la edificación. También se analiza la necesidad real de uso de aire acondicionado y el consumo eléctrico final de la vivienda. Para finalizar se exponen las conclusiones de la investigación y se plantean líneas futuras para próximos estudios. Mejoras y avances que se podrían seguir aplicando al sector de la construcción para hacerlo aun más eficaz y ambientalmente sostenible.
Description
Supervisor
Lehtonen , Matti
Thesis advisor
Lehtonen, Matti
Keywords
heat gains, heating, cooling, energy consumtion
Other note
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