The 10th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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pp.540-549
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2024
Despite the acknowledged benefits by incorporating daylighting in the lighting system of office buildings to enhance energy efficiency and ensure occupants' well-being, a significant gap in understanding the integration of daylighting control system (DCS) with Building Information Modeling (BIM) exists, which can lead to improved energy efficiency and enhanced building design, specifically regarding the impact of daylight on occupant comfort. Previous studies have highlighted the potential of BIM to revolutionize both architectural design and building performance. However, an untapped potential of BIM in facilitating daylighting control in office areas is yet to be explored. The significance of this study lies in prioritizing occupants' well-being and enhancing building performance. This research identifies the feasibility of BIM-enabled DCS through a literature review from three perspectives: BIM-enabled DCS and daylight strategies, BIM-assisted façade system improvement, and user-centric daylight utilization within BIM platforms. As for results, a sensor network diagram illustrating network structure, data flow, and connections between devices of BIM enabled daylight control system for office buildings are established. Additionally, a BIM assisted daylight control strategy diagram is presented to outline user-centric control facilitated by BIM platform. In terms of contribution to the body of knowledge, this research will provide a comprehensive synthesis of existing literature in this domain. Additionally, this research could provide architects, DCS designers, and sustainable building professionals with potential advancements and inspirations to promote energy-efficient and user-centric building design in the future.
건물의 에너지사용량을 효율적으로 관리하기 위해서는 에너지의 사용에 대한 모니터링이 우선시 되어야 한다. 건물에서의 에너지사용량은 크게 에너지원별, 용도별, 구역별로 구분하여 관리할 수 있다. 에너지원별이란 건물의 설비를 가동하기 위해 공급되는 전기, 가스, 연료, 지역난방 등을 의미한다. 용도별이란 크게 냉방, 난방, 조명, 급탕, 환기와 같이 5대 용도로 구분할 수 있지만, 5대 용도 안에 포함시키기 어려운 엘리베이터나 전열기기 등은 별로도 분류하는 것을 의미한다. 이 외 구역별은 건물의 사용목적이나 사용용도가 비슷하거나 구분되는 지역을 묶어서 비교 관리 하거나 별도 관리 하는 것을 말한다. 이 밖에 에너지의 효율관리에서는 건물의 에너지사용량에 영향을 주는 온도, 습도와 재실자에 대한 관리가 필요하며, 최근 문제가 되는 미세먼지는 건물의 환기에 직접적인 영향을 주기 때문에 이에 대한 관리도 병행되어야 한다.
국내 건축물은 국가 온실가스 배출의 25%, 에너지소비의 20%를 차지하고 있어 건축물의 에너지 효율향상이 국가 에너지수요관리의 주 대상으로 인식되고 있다. 건축물의 에너지효율향상을 위해 "제로에너지건축물 국가 로드맵"을 작성하여 정책들을 시행하고 있으며, 제로에너지건축물 의무화 확대의 따라 조기 활성화를 통한 국가 건물에너지 수요관리 효율성을 제고 하고 있다. 또한 건축물이 완공되고 그 후 에너지절감량에 대한 성과검증에 대한 필요성 또한 높아지고 있다. 이에 따라 건축물의 에너지 성능을 평가하기 위한 방법들이 제시되어야 할 것이다. 본 논문은 국제표준 및 가이던스 분석과 동시에 국내 학교를 현장 방문하여 각종 변수 등에 대한 조사 분석을 통하여 국제적으로 적용 가능한 제로에너지스쿨의 에너지성과검증 방법을 개발, 제시하고자 한다.
The conventional Kalman Filter (KF) provides a promising way for structural state estimation. However, the physical parameters of structural systems or models should be available for the estimation. Moreover, it is not applicable when the loadings applied to the structures are unknown. To circumvent the aforementioned limitations, a two-stage KF with unknown input approach is proposed for the simultaneous identification of structural parameters and unknown loadings. In stage 1, a modified observation equation is employed. The structural state vector is estimated by KF on the basis of structural parameters identified at the previous time-step. Then, the unknown input is identified by Least Squares Estimation (LSE). In stage 2, based on the concept of sensitivity matrix, the structural parameters are updated at the current time-step by using the estimated structural states obtained from stage 1. The effectiveness of the proposed approach is numerically validated via a five-story shearing model under random and earthquake excitations. Shaking table tests on a five-story structure are also employed to demonstrate the performance of the proposed approach. It is demonstrated from numerical and experimental results that the proposed approach can be used for the identification of parameters of structure and the external force applied to it with acceptable accuracy.
As well-known, the extended Kalman filter (EKF) is a powerful tool for parameter identification with limited measurements. However, traditional EKF is not applicable when the external excitation is unknown. By using least-squares estimation (LSE) for force identification, an EKF with unknown input (EKF-UI) approach was recently proposed by the authors. In this approach, to ensure the influence matrix be of full column rank, the sensors have to be deployed at all the degrees-of-freedom (DOFs) corresponding to the unknown excitation, saying collocated measurements are required. However, it is not easy to guarantee that the sensors can be installed at all these locations. To circumvent this limitation, based on the idea of first-order-holder discretization (FOHD), an improved EKF with unknown input (IEKF-UI) approach is proposed in this study for the simultaneous identification of structural parameters and unknown excitation. By using projection matrix, an improved observation equation is obtained. Few displacement measurements are fused into the observation equation to avoid the so-called low-frequency drift. To avoid the ill-conditioning problem for force identification without collocated measurements, the idea of FOHD is employed. The recursive solution of the structural states and unknown loads is then analytically derived. The effectiveness of the proposed approach is validated via several numerical examples. Results show that the proposed approach is capable of satisfactorily identifying the parameters of linear and nonlinear structures and the unknown excitation applied to them.
Feasibilities of the application of a micro gas turbine cogeneration system to a large size hospital building are studied by estimating energy demands and supplies. The energy demand for electricity is estimated by surveying and sorting the consumption records for various equipment and devices. The cooling heating, and hot water demands are further refined with TRNSYS and ESP-r to generate load profiles for the subsequent operation simulations. The operation of the suggested cogeneration system in conjunction with the load data is simulated for a time span of a year to predict energy consumption and gain profile. The simulation revealed that the thermal efficiency of the gas turbine is about 30% and it supplies 60% of the electricity required by the building. The recovered heat can meet 56% of total heating load and 67% of cooling, and the combined efficiency reaches up to 70%.
Korea government published renewable energy obligation policy that public building must be supplied some part of total consumption energy (2019: 27%, 2020: 30%). RETScreen is freely available global energy tool that developed by Canadian National Energy Laboratory to quantify energy saving to compare conventional system. This program can be performed energy modeling, cost analysis, greenhouse gas emission analysis and financial analysis. In this study, GSHP (Ground source heat pump) heating and cooling system were studied for the energy deliverly and ROI (Return On Investment) in an office building. Three cases were studied according to the number of HP (Heat pump) units for the 1,000㎡ office building located in Daejeon. Results indicated that the energy delivery of the case 1 (1 HP unit) covered 57% of the office building heating and cooling energy consumption. The case 2 (2 HP units) covered 87.8% and the case 3 (3 HP units) covered 96.8% of the office building energy consumption. The ROI of the case 1 indicated 7.9 years. While 8.2 years for the case 2 and 9.7 years for the case 3.
Building energy demands have highly risen in modern society; thus, It is necessary to reduce building energy demands especially commercial buildings adopting a curtain wall architecture. Curtain wall architectures have a high ratio of windows which is a vulnerable in heat insulations as cladding. In order to complement insulation performance of windows in these buildings, there are various methods adopted often such as installing blinds, wing wall and films. There are two suggestions of this paper. 1) WWR (Window-to-Wall Ratio) makes a impaction of energy demands in buildings. 2) Another one is an efficiency of blind systems which are installed in buildings in order to reduce cooling demands. It is also critical to make fundamental model for low-energy building construction by processing a lot of simulation As a result by this study, 1) an external blind system is more useful for reducing cooling energy demands rather than an internal blind system. 2) Buildings which have a large window require more amount of cooling demands. In case of WWR 45%, it needs more cooling energy rather than WWR 15% model's 3) Adopting blind system would reduce energy demands. WWR 45% model with external blind systems reduces about 4% of cooling energy demands compared to same model without any blind systems.4) it is necessary to study an efficiency of blind systems combined with renewable energy and it will be possible to reduce more energy demand in building significantly.
The international community is paying close attention to the climatic changes caused by the meteorological anomalies. In response to such phenomena, after the adoption of the United Nations Framework Convention on Climate Change in 1992, efforts to actively respond to the meteorological changes are proliferating all over the world; even in the Republic of Korea, the issue to tackle the meteorological changes has emerged as a top-priority national agenda. In the year of 2008, after the declaration of the low-carbon, green-growth paradigm by the government, the UNFCCC COP15 has announced a 30% reduction target of the emission of the greenhouse gases by 2020 as compared to the "Business As Usual, BAU" and has also confirmed, as a commitment plan to achieve reduction in the emission of greenhouse gases, the reduction target of greenhouse gases for all sectors, industries and years. (26.9% for buildings) Since the construction of the new apartment houses in the year of 2001, the "Building Energy Efficiency Rating", has been applied to newly constructed building complexes, built in 2010; the accumulated emission reduction has been evaluated at around 450,000toe and the accumulated carbon dioxide emission reduction is at $826,000tCO_2$ And through the prediction of these values under various scenarios (New construction, new construction / expansion of existing uses, when transferred to 1stgrade), the effects on the degree of reduction of greenhouse gases by the increased certification of the Building Energy Efficiency Rating are an alyzed and it is our aim to express the importance of the certification system capable of carrying out a quantitative evaluation of the building energy in order to establish the strategy to reduce the emission of carbon dioxide.
Because of energy crisis at all around the world, there is many method and system which for improving energy efficiency has appeared in construction industry. And then, 20% of entire building energy loss is emissed to exterior of buildings, that is important to building's entire energy efficiency. So, many research has been conducted for imporve exterior energy efficiency and generally it called insulation of wall. Method for wall insulation can be classified interior system and exterior system which defined installation place of insulation board whether interior or exterior of structural wall. However, interior system has thermal problem such as thermal-bridge which can be necessarily occur condensation. and exterior system has constructional problem such as difficult to construction because exterior and finish work so expensive construction cost than other insulation method. Thus, sandwich insulation wall system has been appeared for solving these problems. Sandwich insulation system must using wall connecting things because both side walls is divided by center insulation. At this, Through the heat at wall connecter, it can be occured thermal-bridge and broken insulation board when under construction will be bring negative effect by reducing wall thickness and insulation deficit. At this study, we were compared previous sandwich insulation system and analysis these system's problem for develop the improving constructability and performance of sandwich insulation system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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