Use of Simulation Programs in Building Energy Performance Evaluation: The TRNSYS Applications

Abstract

The construction sector constitutes a significant portion of global energy demand, which results in greenhouse gas emissions that adversely affect environmental pollution and climate. Given the current state of the construction industry, this situation presents a broad area of investigation for designers, urban planners, and researchers in improving the energy performance of buildings and enhancing the environmental sustainability of structures. In recent years, the use of simulation programs has become prominent in evaluating the existing energy performance of buildings and comparing design alternatives. The application of simulation programs in building energy performance enables designers to assess performance based on climatic periods encountered throughout a building's economic lifespan and facilitates energy optimization during this process. This study examines the use of simulation programs in building energy performance evaluation within the context of existing research, presents simulation studies of a model building designed using the TRNSYS program, and underscores the significance of using simulation programs in evaluating building energy performance.

Keywords

• Energy Efficiency
• Buildings
• Simulation
• TRNSYS

Bina Enerji Performansı Değerlendirmesinde Simülasyon Programlarının Kullanımı: TRNSYS Uygulamaları

Öz

İnşaat sektörü küresel enerji talebinin büyük bir kısmını oluşturmakta ve bu durum çevre kirliliği ile iklimi olumsuz etkileyen sera gazı salınımına neden olmaktadır. İnşaat sektörünün mevcut görünümü göz önüne alındığında bu durum tasarımcılar, şehir planlamacılar ve araştırmacılar için binaların enerji performansının iyileştirilmesinde ve yapıların çevresel sürdürülebilirliğinin artırılabilmesinde geniş bir inceleme alanı oluşturmaktadır. Binalarda mevcut enerji performansını değerlendirmek ve tasarım alternatiflerini karşılaştırmak için son yıllarda simülasyon programlarının kullanımı ön plana çıkmaktadır. Bina enerji performansında simülasyon programlarının kullanılması, tasarımcılara model bir binanın ekonomik ömrü boyunca karşılaşacağı iklimsel dönemlere göre performans değerlendirmesine ve bu süreçte enerji optimizasyonuna imkân tanımaktadır. Bu çalışmada, bina enerji performansı değerlendirmesinde simülasyon programlarının kullanımı, mevcut çalışmalar çerçevesinde incelenmiş, tasarlanan örnek bir binanın TRNSYS programı ile simülasyon çalışmaları ele alınmış ve bina enerji performansı değerlendirmesinde simülasyon programlarının kullanımının önemi ortaya konmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Enerji Verimliliği
• Binalar
• Simülasyon
• TRNSYS

Kaynakça

1. Al-Shargabi AA., Almhafdy A., Ibrahim DM., Alghieth M., Chiclana F. Buildings' energy consumption prediction models based on buildings’ characteristics: Research trends, taxonomy, and performance measures. Journal of Building Engineering 2022; 54: 104577.
2. Azhar S., Carlton WA., Olsen D., Ahmad I. Building information modeling for sustainable design and LEED® rating analysis. Automation in Construction 2011; 20(2): 217-224.
3. Cao J., Liu J., Man X. A united WRF/TRNSYS method for estimating the heating/cooling load for the thousand-meter scale megatall buildings. Applied Thermal Engineering 2017; 114: 196-210.
4. de Wilde P. Ten questions concerning building performance analysis. Building and Environment 2019; 153: 110-117.
5. Duman E., Mentese R. Simulation of heating and cooling processes of a green building. International Journal of Scientific and Technological Research 2017; 3(4).
6. Eguía P., Granada E., Alonso JM., Arce E., Saavedra A. Weather datasets generated using kriging techniques to calibrate building thermal simulations with TRNSYS. Journal of Building Engineering 2016; 7: 78-91.
7. Gao M., Zhang L., Zhang H., Wang W. Research on the influence of different heating strategies on energy consumption and carbon emission of a teaching building in Urumqi. Energy Reports 2022; 8: 318-326.
8. Harputlugil GU. Enerji performansına dayalı tasarımda analiz ve simülasyon. Megaron 2011; 6(1).

9. Kenai MA., Libessart L., Lassue S., Defer D. Impact of green walls occultation on energy balance: Development of a TRNSYS model on a brick masonry house. Journal of Building Engineering 2021; 44: 102634.
10. Magni M., Ochs F., de Vries S., Maccarini A., Sigg F. Detailed cross comparison of building energy simulation tools results using a reference office building as a case study. Energy and Buildings 2021; 250: 111260.
11. Maile T., Fischer M., Bazjanac V. Building energy performance simulation tools-a life-cycle and interoperable perspective. Center for Integrated Facility Engineering (CIFE) Working Paper 2007; 107: 1-49.
12. Muhammad A., Karinka S. Comparative energy analysis of a laboratory building with different materials using eQUEST simulation software. Materials Today: Proceedings 2022; 52: 2160-2165.
13. Nimlyat PS., Dassah E., Allu E. Computer simulations in buildings: Implications For Building Energy Performance 2014.
14. Nugraha BY., Pere C., Landrieu J., Nicolle C. A thermal simulation tool for building and its interoperability through the building information modeling (BIM) platform. Buildings 2013; 3(2): 380-398.
15. Ozalp C., Saydam DB., Çerçi KN., Hürdoğan E., Moran H. Evaluation of a sample building with different type building elements in an energetic and environmental perspective. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2019; 115: 109386.
16. Pisello AL., Taylor JE., Xu X., Cotana F. Inter-building effect: Simulating the impact of a network of buildings on the accuracy of building energy performance predictions. Building and Environment 2012; 58: 37-45.
17. Renuka SM., Maharani CM., Nagasudha S., Priya RR. Optimization of energy consumption based on orientation and location of the building. Materials Today: Proceedings 2022; 65: 527-536.
18. Shabunko V., Lim CM., Mathew S. EnergyPlus models for the benchmarking of residential buildings in Brunei Darussalam. Energy and Buildings 2018; 169: 507-516.
19. T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı. Kamu binalarının enerji verimli yenilenmesine yönelik rehber. Ankara: T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı; 2020.
20. Türk Standartları Enstitüsü. TS 825: Binalarda Isı Yalıtım Kuralları. Ankara: TSE; 2008.
21. Valdiserri P., Biserni C., Tosi G., Garai M. Retrofit strategies applied to a tertiary building assisted by Trnsys energy simulation tool. Energy Procedia 2015; 78: 765-770.
22. Yang L., He BJ., Ye M. Application research of ECOTECT in residential estate planning. Energy and Buildings 2014; 72: 195-202.
23. Yu K., Cao Z., Liu Y. Research on the optimization control of the central air-conditioning system in university classroom buildings based on TRNSYS software. Procedia Engineering 2017; 205: 1564-1569.