THE ENERGY ANALYSIS FOR NET ZERO ENERGY BUILDING USING HOURLY ANALYSIS PROGRAM: A CASE STUDY OF A RESIDENTIAL BUILDING IN BAGHDAD

Abstract

ABSTRACT

This study investigates the impact of exterior paint and insulation layers on the thermal loads of a building in both summer and winter seasons. The heating and cooling load of a structure is the amount of thermal energy required to maintain a building's interior temperature during cold or hot weather. It is crucial in designing and sizing heating and cooling systems, as it determines the capacity and effectiveness of the heating and cooling equipment’s needed to maintain a suitable indoor climate. The heating load and cooling load changes with the changes of the outside temperature, and the insulation of the building's walls, windows, doors, and roof significantly affects the amount of energy required for heating and cooling. Larger structures typically have higher heating and cooling loads due to their larger surface area and volume. The building's layout, including the number and size of rooms, also impacts heat dispersion even effect on cooling and heating loads. The amount of heating and cooling required depends on the building's ventilation needs and air leaks or drafts. Solar radiation from windows can counteract the heating and cooling demand during the day, lowering the need for a heating system. Heat is produced inside the building by electronics, lighting, and appliances, and internal heat gain can either reduce or raise the heating and cooling load. The goal of efficient heating system design and operation is to precisely satisfy the heating and cooling load while avoiding equipment over- or under-sizing. The results show Insulation in light paint significantly reduces cooling load by half, with a cooling load of 3 KW in a living room increasing to 6.8 KW without insulation. This difference can be beneficial for improving cooling loads. Insulation also affects the cooling load in living room with dark paint decreasing to half from 7 KW to 3 kilowatts, this clears the insulation decreasing the cooling load to half whether the coating light or dark and same case for the heating load for example its decreasing for the living room from 3.3 KW insulated to 1.6 KW not insulated. While the effect of coating type on the cooling load and heating load depends basicly on the quantity of the coating area and numbers of the windows on the building for example cooling load is decreasing for the insulated dark coating for the( first floor master bed room 2 ) is 3.1 kilowatts to 3 KW for light coating as well as for the heating load the results clear its decreasing for example (first floor master bedroom 2) heating load for insulated dark coating 1.9 KW while 2KW for insulated light coating. The reason for the rooms which the heating load and cooling load is equal in the light and dark coting is the lack of area exposed to coating. The effect of the VRF system requires 5.94 KW of power in summer and 3.66 KW in winter to reach zero power state. Solar panels are needed twice as much for cooling and heating systems. During summer, energy extraction (total cooling load) is 17.6 KW while in winter, it reaches (total heating load) 10.5 KW. The HAP and Trace 700 programs were simulated and reprogrammed for light paint with insulation, resulting in an acceptable 5% difference. These resolvers presented a reliable and acceptable difference.

ÖZET

Bu çalışma, dış cephe boyasının ve yalıtım katmanlarının bir binanın hem yaz hem de kış mevsimlerindeki termal yükleri üzerindeki etkisini araştırıyor. Bir yapının ısıtma ve soğutma yükü, soğuk veya sıcak havada binanın iç sıcaklığını korumak için gereken termal enerji miktarıdır. Isıtma ve soğutma sistemlerinin tasarımında ve boyutlandırılmasında çok önemlidir, çünkü uygun bir iç iklim sağlamak için gereken ısıtma ve soğutma ekipmanlarının kapasitesini ve etkinliğini belirler. Isıtma yükü ve soğutma yükü dış sıcaklığın değişmesiyle birlikte değişir ve binanın duvarlarının, pencerelerinin, kapıların ve çatısının yalıtımı, ısıtma ve soğutma için gereken enerji miktarını önemli ölçüde etkiler. Daha büyük yapılar, daha büyük yüzey alanı ve hacimleri nedeniyle genellikle daha yüksek ısıtma ve soğutma yüklerine sahiptir. Binanın düzeni, oda sayısı ve büyüklüğü gibi faktörler de ısı dağılımını etkileyerek dolaylı olarak soğutma ve ısıtma yüklerine etki eder. Gerekli ısıtma ve soğutma miktarı, binanın havalandırma ihtiyaçlarına ve hava sızıntılarına veya cereyanlara bağlıdır. Pencerelerden gelen güneş radyasyonu, gündüz saatlerinde ısıtma ve soğutma talebini karşılayarak ısıtma sistemine olan ihtiyacı azaltabilir. Binanın içinde elektronik cihazlar, aydınlatma ve ev aletleri tarafından ısı üretilir ve içten gelen ısı kazancı, ısıtma ve soğutma yükünü ya azaltabilir ya da artırabilir. Verimli ısıtma sistemi tasarımı ve işletimimin amacı, ekipmanın aşırı boyutlandırılmasını veya yetersiz boyutlandırılmasını önleyerek ısıtma ve soğutma yükünü tam olarak karşılamaktır. Sonuçlar, açık renkli boyadaki yalıtımın soğutma yükünü önemli ölçüde yarı yarıya azalttığını, yalıtımsız bir oturma odasında 3 KW olan soğutma yükünün 6,8 KW'a çıktığını göstermektedir. Bu fark, soğutma yüklerini iyileştirmek için faydalı olabilir. Yalıtım ayrıca koyu boyalı oturma odasındaki soğutma yükünü de yarı yarıya 7 KW'dan 3 KW’a düşürür, bu da açık veya koyu renkli boyada yalıtımın soğutma yükünü yarı yarıya azalttığını ve ısıtma yükü için de aynı durumun geçerli olduğunu, örneğin oturma odası için yalıtımlı 3,3 KW'dan yalıtımsız 1,6 KW'a düştüğünü göstermektedir. Boya türünün soğutma ve ısıtma yükü üzerindeki etkisi temel olarak boya alanının miktarına ve binadaki pencere sayısına bağlıdır, örneğin yalıtımlı koyu renkli boya için (birinci kat ana yatak odası 2) soğutma yükü açık renkli boyaya göre 3,1 KW’tan 3 KW'a düşer, ısıtma yükü için de sonuçlar açıktır, örneğin (birinci kat ana yatak odası 2) yalıtımlı koyu renkli boya için ısıtma yükü 1,9 KW, yalıtımlı açık renkli boya için ise 2 KW'dir. Işık ve koyu renkli boyalı odalarda ısıtma ve soğutma yükünün eşit olmasının nedeni, boyaya maruz kalan alanın olmamasıdır. VRF sisteminin sıfır güç durumuna ulaşmak için yazın 5,94 KW, kışın ise 3,66 KW güç gerektirir. Güneş panelleri soğutma ve ısıtma sistemleri için iki kat daha fazla gereklidir. Yaz aylarında enerji çekimi (toplam soğutma yükü) 17,6 KW iken, kış aylarında (toplam ısıtma yükü) 10,5 KW'a ulaşır. HAP ve Trace 700 programları yalıtımlı açık renkli boya için simüle edildi ve yeniden programlandı, %5'lik kabul edilebilir bir farkla sonuçlandı. Bu çözümleyiciler güvenilir ve kabul edilebilir bir fark sunmuştur.