Model pro hodnocení proveditelnosti úspor energie v budovách

Abstract

Disertační práce na téma "Model pro hodnocení proveditelnosti úspor energie v budovách" je soustředěna na problematiku využitelnosti rozhodovacího modelu založeného na dynamickém modelování proveditelnosti úspor energie v budovách. Popisuje současný stav přístupů k hodnocení energetické náročnosti budov z hlediska existujícího legislativního rámce a směrnic EU. Obsahuje stručnou rešerši existujících modelů energetického hodnocení budov. Práce rovněž vysvětluje a definuje základní pojmy energetických systémů a možnosti využití matematického modelování. Jádrem disertační práce je pak formulace modelového přístupu v rámci rozhodovacího procesu o proveditelnosti úspor energie v budovách. Jedná se o komplexní systémovou úlohu vyžadující systémový přístup a s tím spojený vhodný výpočetní nástroj, který umožní přijímat rozhodnutí o nejvhodnější realizaci úsporných opatření. Z analýzy dosavadního stavu vývoje přístupů k řešení předmětné problematiky vyplývá, že je akcentována technická stránka problému a ekonomická stránka hodnocení a dynamika vývoje funkčních vlastností budovy v čase je řešena spíše okrajově. Proto moje disertační práce je soustředěna na vytvoření dynamického modelu, který respektuje změnu vlastností budovy a ekonomických faktorů v čase. Model zahrnuje jednak dynamiku změn ekonomických faktorů, spotřeby energie vlivem změn tepelně technických vlastností stavebních konstrukcí a účinnosti přeměn energetických zařízení budov, jednak požadavky legislativy. Rozhodovací kritérium je založeno na aplikaci metody čisté současné hodnoty ( NPV ) celkových nákladů životního cyklu budovy. Základem dynamického modelu je softwarový produkt STELLA, který je reprezentantem simulačních modelů založených na využití systémové dynamiky a myšlení formou transparentního grafického prostředí. Model umožňuje rozhodovateli měnit hodnoty vstupů, studovat chování systému a srovnávat výsledky v závislosti na změně vstupních dat, případně měnit strukturu vytvořeného modelu. Vytvořený model interaktivně spolupracuje s kalkulačním nástrojem, který slouží k výpočtu spotřeby energie na vytápění a větrání posuzované budovy. Model též umožňuje respektovat omezenost finančních zdrojů . Řešení tohoto problému je založeno na implementaci tzv. A* algoritmu. Validace modelu a jeho testování proběhlo na konkrétní budově a potvrdilo jeho správnou funkci z hlediska výběru efektivních úsporných opatření projektu a volby optimální doby implementace úsporného opatření v hodnoceném období při respektování dynamiky systému a jeho okolí.

The PhD thesis entitled "Model for Assessment of Energy Saving Performability in Buildings" focuses on the issue of usability of a decision making model based on dynamic modeling of energy saving performability. It describes the current state of approaches towards the assessment of energy demands of buildings from the point of view of the existing legal framework and directives EU. It contains a concise summary of the existing models for energy assessment of buildings. The work also explains and defines basic terms of energy systems and possibilities of an application of mathematical modeling. The core of the thesis consists of a formulation of a model approach in the framework of the decision making process in the area of energy saving performability in buildings. It is a complex system task requiring a systematic approach and suitable computing tool that enable decision making about the most convenient way of saving measures. The analysis of the existing state of the development of approaches towards the issue shows that it is the technical side of the issue that is emphasized. The economic side of the assessment as well as the dynamics of the development of functional properties of buildings is dealt with rather marginally. That is why my PhD thesis focused on creating of dynamic model respecting changes in the buildings' properties and economic factors over a period of time. The model includes the dynamics of changes of economic factors, use of energy caused by shifts in technical and heat properties of constructions, and efficiency of changes of energy equipment of buildings. It also deals with requirements of the law. The decision making criterion is based on the application of the net present value method when computing the overall costs of the life cycle of a building. The dynamic model is based on the STELLA software product which represents simulation models based on the use of system dynamics and reasoning in the form of a transparent graphic environment. The model enables the decision makers to change the input values, study the behavior of the system, and compare the results in dependence on the change of the output data. It also enables them to possibly alter the structure of the created model. The model interactively cooperates with a computing tool and serves for the calculation of energy used for heating and ventilation of the assessed building. The model also allows to respect limitedness of financial sources. The solution of this problem is based on the implementation of the so called A* algorithm. The testing of the model has been carried out in a specific building and confirmed its validity from the point of view of the selection of efficient saving measures and of the optimum time for the implementation of the saving measures in the assessed period while respecting the dynamics of the system and its surroundings.