Holubenko O. Assessment of the influence of behavioral and operational factors on the level of energy efficiency of the building using dynamic modeling

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U002533

Applicant for

Specialization

  • 144 - Теплоенергетика

Specialized Academic Board

ДФ 26.002.187; ID 6538

National Technscal University of Ukraine "Kiev Polytechnic Institute".

Essay

The introduction of the dissertation highlights the relevance of the research topic, its connection with scientific programs, the goal, objectives, object, subject, and research methods, as well as the scientific novelty and practical significance of the results, the approval of the dissertation, and the applicant's publications. The first chapter is devoted to the analysis of theoretical aspects of building energy efficiency. Key regulatory documents of Ukraine and the EU, green certification systems, and energy modeling programs are reviewed, with DesignBuilder selected for further research. Modern research directions in building energy efficiency in Ukraine and abroad, particularly in Europe and the USA, are highlighted. Special attention is paid to studies of heat loss, parametric analysis of external and internal factors affecting building energy efficiency, economic analysis of energy-saving measures, and the impact of user behavior. The second chapter describes the research object—a school in the Ivano-Frankivsk region. The architectural features, building envelope, operational schedule, and generalization of the results to other school buildings are described. The DesignBuilder program, its working principles, input data, IWEC climate database, EnergyPlus mathematical model, and numerical parameters are discussed in detail. The baseline model is verified to assess the impact of improved insulation, showing energy savings of 48.9% and 55% for heating. The third chapter focuses on a comprehensive assessment of the variability of heating regimes on energy consumption, thermal comfort, and the required heating system capacity in schools. Using a heating regime with a 4°C setback during off-hours can save 23-27% of energy, while scheduling according to school hours can save an additional 1.8-4.2%. Implementing heating regimes with setbacks requires increasing the system's capacity to compensate for temperature transitions. PMV analysis showed that scheduling according to school hours is a promising energy-saving measure, albeit complex to implement. The fourth chapter analyzes the operation of a school building under partial occupancy conditions. A cluster of five rooms, three of which are in use while the others are conserved, is studied. Vertical room placement proved to be the most efficient. The analysis revealed that the program calculated an excessively powerful heating system. After adjusting the capacity, it was found that the system could not ensure comfortable conditions under any heating schedule. Various improvement measures, such as insulating internal walls and increasing heating capacity, were examined, but none provided complete comfort throughout the heating period. Energy consumption analysis showed that increasing the heating system capacity led to a 77% rise in energy use. Heating adjacent rooms increased consumption by 100-200% without providing comfort. Insulating internal walls reduced energy consumption but did not achieve full comfort.

Research papers

Дешко В. І., Буяк Н. А., Білоус І. Ю., Гурєєв М. В., Голубенко О. О. Оцінка впливу заміни вікон на енергопотребу та умови комфорту в будівлі на основі динамічного моделювання. Енергетика: економіка, технології, екологія : науковий журнал. 2018. № 3 (53). С. 52–62.

Дешко В.І., Білоус І.Ю., Голубенко О.О. Оцінювання енергоефективності школи за допомогою динамічного моделювання при зміні вимог до теплового захисту. Енергетика і автоматика. 2023. №4. С. 45-59.

Дешко В. І., Голубенко О. О. Вплив використання розкладу занять для програмування термостатів на енергоспоживання будівлі шкільного закладу. Технології та інжиніринг. 2024. № 1(18), С. 40-49.

Білоус, І. Ю. Голубенко О. О. Енергоспоживання школи в умовах неповної зайнятості для різних режимів опалення приміщень. Системні технології. 2024. № 1 (150). С.166-181.

Дешко В.І., Білоус І.Ю., Голубенко, О.О.,Сердечний П.Ю., Яркова Н.А. Оцінювання енергоефективності школи з врахуванням локальних відновлювальних джерел енергії. Інтегровані технології та енергозбереження.. 2024. №1. С.83- 98.

Динамічні методи розрахунку у будівництві та поширені технології утеплення. VІІІ міжнародна науково-практична конференція "КОМПЛЕКСНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ТА СИСТЕМ" м. Чернігів 10 - 12 травня 2018 р. С. 105-107. Дешко В.І., Білоус І.Ю., Голубенко О.О.

Дешко В.І., Буяк Н.А., Білоус І.Ю., Гурєєв М.В., Голубенко О.О. Вплив теплоінерційних особливостей огороджень на умови комфортності під час впровадження енергоощадних режимів опалення житлових будівель. Міжнародна науково-практична конференція «Енергозбереження та промислова безпека: виклики та перспективи» (4-5 червня 2019, м. Київ).

Білоус І.Ю., Голубенко О.О. Оцінювання рівня енергетичної ефективності будівлі при підвищенні вимог до теплового захисту будівель на прикладі загальноосвітньої школи. XX-й міжнародна науково-практична конференція молодих вчених та студентів «Сучасні проблеми наукового забезпечення енергетики» (25 - 28 квітня 2023 р.)

Роботу Голубенка О.О. та Гурєєва М.В. на Всеукраїнський конкурсу "МОЛОДЬ-ЕНЕРГЕТИЦІ УКРАЇНИ-2018: ВІДКРИТИЙ КОНКУРС МОЛОДИХ ВЧЕНИХ ТА ЕНЕРГЕТИКІВ", яка відзначена Дипломом ІІ-ступеня за роботу на тему: «Аналіз впливу заходів з енергозбереження на енергопотребу будівлі на основі динамічного моделювання» в номінації “Енергетика та енергоменеджмент”.

Робота Голубенка О.О. та Гурєєва М.В. на Міжнародний конкурс студентських наукових робіт “Black Sea Science”, яка відзначена Дипломом ІІ-ступеня за роботу на тему: «ASSESSMENT OF THE WINDOW REPLACEMENT INFLUENCE ON BUILDING ENERGY CONSUMPTION AND HUMAN THERMAL COMFORT ON THE BASIS OF DYNAMIC MODELING» в номінації “ Енергетика та енергоефективність”.

Similar theses