Validering

Allmänt om validering
Validering av ett beräkningsprogram innebär att man undersöker hur noggrant programmet beräknar ett viss värde i förhållande till ett givet referensvärde. Ett program för att beräkna energianvändningen i en byggnad innehåller en stor mängd ekvationer, där många av dessa ekvationer är helt eller delvis kopplade till varandra. Resultaten från ett sådant program är omöjligt att förutsäga enbart genom att studera alla ekvationer.  Validering är därför viktigt att genomföra för att få bekräftat att beräkningsprogrammet ger korrekta resultat.

Det finns i princip tre olika sätt att validera ett beräkningsprogram:

Analytisk validering:
I en analytisk validering provas ett programs ekvationer och algoritmer för att beräkna olika delar av en byggnads energianvändning. Referensvärden tas vanligtvis från erkända och etablerade ekvationer och algoritmer i andra beräkningsprogram.
Komparativ validering:
Vid komparativ validering jämförs det aktuella programmet med ett eller flera etablerade och validerade program. Vanligtvis testas hela programmets noggrannhet genom att en fiktiv byggnads beräknade värme och kylbehov jämförs. Referensvärden utgörs då av resultat från ett eller flera etablerade och validerade program
Empirisk validering:
Empirisk validering innebär att det aktuella programmets beräkningsresultat jämförs med en eller flera verkliga byggnader där värme- och kylbehovet på ett noggrant sätt uppmätts.

Analytisk validering är värdefull för att kontrollera att programmets olika dela räknar korrekt. För att kunna konstatera att programmet som helhet räknar korrekt används komparativ eller empirisk validering.

Problemet med validering av energiberäkningsprogram är att det för närvarande saknas väl utvecklade och etablerade valideringsmetoder som allsidigt kan bedöma programmets alla olika delar och beräkningsrutiner. Det finns dock en internationellt erkänd valideringsmetod benämnd BESTEST framtagen av IEA (International Energy Agency, Internationella Energiorganet på svenska) som kan användas för att bedöma vissa delar av ett energiberäkningsprogram. IEA BESTEST [1] är en komparativ valideringsmetod. IEA BESTEST metodiken testar i huvudsak byggnadsspecifika aspekter som t.ex. transmission, infiltration, strålningsutbyte, solinstrålning, solavskärmning, byggnadsorientering och värmelagring i byggnadsstommen men också andra aspekter som t.ex. rumstermostat och internvärme. IEA BESTEST inkluderar däremot inte installationstekniska aspekter som t.ex. hur energianvändningen påverkas av fläktar, pumpar, värmeåtervinningsutrustning, kylmaskiner och olika typer av värmeproducerande enheter, t.ex. värmepumpar, solfångare och värmepannor.

Andra valideringsmetoder har utvecklats av IEA men dessa är inte tillämpliga för byggnader i nordiskt klimat. Behovet av bättre och mer allsidiga metoder för validering av energiberäkningsprogram är stort. Speciellt när EU-direktivet om energideklaration av byggnader implementeras och Boverkets byggregler numera förutsätter energiberäkning av nya byggnader och efterfrågan från marknaden ökar på energiberäkningsprogram. Arbete med att utveckla valideringsmetoder för energiberäkningsprogram pågår både på europeisk och internationell nivå. CIT Energy Management, som utvecklar BV², bevakar kontinuerligt utvecklingen av nya metoder för validering. Så snart nya metoder för validering introduceras och blir allmänt accepterade inom branschen, nationellt, på EU-nivå eller internationellt så kommer vi att validera BV2 enligt dessa nya metodiker. I väntan på dessa valideringsmetoder utvecklas dock BV2 kontinuerligt med nya funktioner och förbättrade beräkningsrutiner.

Validering av BV2
BV2 version 2010 har validerats enligt IEA BESTEST. Resultatet redovisas nedan i två diagram. Det ena visar årligt behov av värmeenergi och det andra visar årligt behov av kylenergi. För varje beräkningsfall finns nio staplar som visar resultaten för respektive fall. De första åtta staplarna är resultaten för de program som BV2 jämförs med och resultaten för BV2 ligger längst till höger för varje fall. De åtta programmen som BV2 jämförs med är noggrant modellerade och internationellt etablerade energiberäkningsprogram från Europa och USA.

IEA BESTEST anger inga absoluta gränser för när ett program skall anses vara godkänt i valideringsproceduren. Det kriterium som anges är att det aktuella programmet skall ligga i närheten av resultaten från de åtta referensprogrammen. BV2 uppfyller detta kriterium.

Några av fallen i IEA BESTEST innebär att:
värmning eller kylning av testbyggnaden stängs av helt under en del av dygnet (fall 640, 650, 940 och 950)
testbyggnaden har två zoner där en av zonernas inneklimat inte styrs (fall 960)
det förutsätts att det aktuella programmet kan beräkna hur marktemperaturen förändras under testbyggnaden under dess första år sedan den byggts (fall 990)

BV2 har antingen inte indatamöjligheter eller beräkningsalgoritmer för att hantera dessa fall. Dessa fall reflekterar inte förutsättningar i vanliga byggnader utan är enbart konstruerade för att testa beräkningsprogrammet. IEA BESTEST kräver dock inte att det aktuella programmet som testas måste klara av alla fall för att kunna valideras.

      


Ladda ner simulerings Bestestfiler samt klimatfil. (zip packat)


Förutom IEA BESTEST har BV2 testats i andra sammanhang.
Doktorsavhandling om BV2 , Chalmers [2]: Här jämförs BV2 med det amerikanska internationellt erkända programmet DOE-2 både genom analytisk och komparativ validering. Resultaten visar på god överensstämmelse mellan de båda programmen.
Rapport från Institutionen för Installationsteknik, Chalmers [3]: Här jämförs BV2 mot en verklig byggnad (Skandias kontor, Solna) utrustat med ett VAV-system. Resultaten visa på god överensstämmelse.
Licentiat uppsats, Chalmers [4]: Här jämförs kylenergibehovet i BV2 med IDA Climate&Energy för ett vattenburet komfortkylsystem. Resultaten visa på god överensstämmelse mellan de båda programmen.


Referenser:
[1]     Judkoff R. and Neymark J., Building energy simulation test (BESTEST) and diagnostic method,
         Rep. No. NREL/TP-472-6231, US National Renewable Energy Laboratory, Palo Alto (1995).

[2]     Nilsson P-E., Heating and Cooling Requirements in Commercial Buildings –
         A Duration Curve Model including Building Dynamics
         Document D27:1994, Department of Building Services Engineering, Chalmers, Göteborg 1994.

[3]     Ren, J. Verification of BV2 Building Energy Simulation Model.
         April 1996. Internrapport I42:1996. 12 sidor. Inst. f. Installationsteknik, Chalmers, Göteborg 1996.

[4]     Voll H., Cooling Demand in Commercial Buildings – The Influence of Building Design
         Technical report D2005:02, Building Services Engineering, Department of Energy and Environment,
         Chalmers, Göteborg 2005

Om du vill veta mer om BV2 är du välkommen att kontakta oss