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Title
Predicting people's operation of shading devices in office buildings / von Milica Dukić
AuthorDukić, Milica
CensorMahdavi, Ardeshir
PublishedWien, 2017
Description55 Blätter : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2017
Annotation
Zusammenfassung in deutscher Sprache
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (EN)Occupant behavior / Shading devices / Model evaluation / Stochastic model
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-97053 Persistent Identifier (URN)
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 The work is publicly available
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Predicting people's operation of shading devices in office buildings [2.17 mb]
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Abstract (German)

Der Energieverbrauch eines Gebäudes wird nicht nur durch die Geometrie des Bauwerks, verwendete Baumaterialien, aktuelle Wetterbedingungen oder die Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik beeinflusst, sondern maßgebend auch durch das energiebezogene Benutzerverhalten bestimmt, dies beinhaltet die manuelle Bedienung von Fenster- und Beschattungsvorrichtungen. Die Unterschiede der Komplexität des tatsächlichen Nutzerverhaltens und jene der Modellierung werden eindeutig als hauptverantwortlich für die Abweichung zwischen simuliertem und gemessenem Gebäudeenergieverbrauch erkannt. Die Verwendung von zuverlässigen Nutzerverhaltensmodellen ist somit entscheidend für akkurate Ergebnisse in der Gebäudeleistungssimulation. Dementsprechend wurde in den letzten Jahren eine Vielzahl von Nutzerverhaltensmodellen entwickelt. Viele der Modelle wurden aber keinen Validierungsstudien mit unterschiedlichen Szenarien unterzogen und dies resultiert in der ungewissen der Zuverlässigkeit der Systeme. Um dieses Problem zu lösen führt diese Arbeit die externe Bewertung eines weit verbreiteten stochastischen Schattierungs-Betriebsmodells durch. Zu diesem Zweck werden empirische Nutzerverhaltensdaten aus einem Bürogebäude in Hartberg, Österreich, zur Bewertung des Modells verwendet. Insbesondere wird hier die Zuverlässigkeit der Voraussage des Beschattungsmodells ausgewertet. Folgende vorhergesagten und beobachteten Parameter, welche für den Betrieb von Beschattungsvorrichtungen relevant sind, werden verglichen: i) vorhergesagte Handlungswahrscheinlichkeiten und damit beobachtete Handlungen, ii) vorhergesagte und beobachtete Handlungen und iii) vorhergesagte und beobachtete Schattierungszustände. Zufolge der erzielten Ergebnisse unterschätzte das Modell die Schließung von inneren Beschattungsvorrichtungen während es den Einsatz von der Außenbeschattung weitgehend überschätzte. Besonders hervorzuheben ist, dass laut der Ergebnisse das vorhandene Modell keine Muster bzw. Änderungen im Nutzerverhalten, in Hinsicht der Bedienung von verfügbaren Verschattungsmöglichkeiten, in Bezug auf unterschiedliche Jahreszeiten berücksichtigt. Um die Modellleistung bezogen auf vorhergesagte Verschattungszustände zu testen, wurden zwei verschiedene Ansätze, mit und ohne Zustandsrückkoppelung, verwendet. Dies führt zur Erkenntnis, dass die Vorhersageleistung des Nutzerverhaltensmodells ohne Rückkoppelung von modellierten Verschattungszuständen (z. B. über ein autonomes Gebäudeleistungsmodell), nicht korrekt erfasst werden kann.

Abstract (English)

Building energy use is not only influenced by the building geometry, materials, external weather conditions, and HVAC systems but also by the occupant energy related behavior, such as operation of windows and shading devices. In addition, given the complex nature of occupant behavior, modeling occupancy is recognized as one of the major reasons for the potential discrepancy between simulated and actual building performance. In other words, use of reliable occupant behavior models is critical to achieve accurate building performance simulations. Accordingly, in recent years a large number of occupant behavior models have been developed. However, there are major uncertainties associated with the reliability of the occupancy related models as they have not been subjected to validation studies in different settings. To address this issue, the current work conduct an external evaluation of a widely used stochastic shading operation model. To this end, empirical occupant behavior data obtained from an office building in Hartberg, Austria is used to evaluate the model. Specifically, predictive performance of the shade operation model is evaluated by comparing the following predicted and observed parameters relevant to the operation of shading devices: i) Predicted action probabilities and the observed actions, ii) predicted and observed actions, and iii) predicted and observed shading states. According to the obtained results, the model underestimated the closing of interior shades, while it largely overestimated the deployment of exterior shades. More importantly, the results suggested that the model could not capture different seasonal patterns of occupants¿ operation of shades. With regard to the predicted shading states, two different approaches were adopted to test the model performance. However, it is concluded that, without including the model¿s feedback (for example via a building performance model) the predictive performance of the occupant behavior model cannot be properly captured.