197,116 research outputs found
Assessing the thermal demands and flexibility of buildings under changing climate : typical and extreme weather conditions
No full textAbstract
Buildings in the future are expected to participate in climate change mitigation through the improvement of their energy efficiency levels. Concurrently, a changing climate requires adaptation measures in buildings to ensure healthy living conditions. To ensure the correct end result of these actions, the thermal behavior of buildings under future conditions needs to be evaluated.
This doctoral thesis investigates the thermal demands of future buildings in Finland. The work uses future weather data with a thermal building model to evaluate the total and peak thermal energy demands of different energy efficiency leveled detached houses in the near, medium and long-term in Vantaa and Sodankylä. Then, the benefits of load shifting in the heating of domestic hot water tanks were evaluated.
The results from this work emphasize the need to include future and extreme weather data, and suitable building energy models, in the assessment of long-term changes in total thermal and peak demands in buildings. The results show that future thermal energy demand is projected to decrease in Finland in the future, even in the long-term, due to decreasing heating demand. Unlike currently, cooling peaks may become the dominant thermal peak in the future in highly energy efficient buildings in South Finland. The warming climate is also starting to require more adaptation measures from buildings to ensure a thermally comfortable environment for the tenants. The improvements to the energy efficiency level of a detached house remain beneficial in the future, reducing the energy and peak demands in all scenarios, with the saving potential being higher with earlier actions. From an energy management point-of-view, heating of domestic hot water tanks was found to be a source of flexibility, allowing the usage of demand response actions.
The results from this work emphasize the need for more local level policies in the future for determining suitable building adaptation measures, while delivering supporting information for the selection of correct energy efficiency levels for buildings to meet climate targets. Overall, this can help in deciding suitable design, operation, and renovation measures for future buildings. As a future recommendation, this work should be extended to include different renovation strategies and be used in the assessment of building stock level changes, while the used models should be developed further. Original papers Hietaharju, P., Pulkkinen, J., Ruusunen, M., & Louis, J.-N. (2021). A stochastic dynamic building stock model for determining long-term district heating demand under future climate change. Applied Energy, 295, 116962. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.116962 https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.116962 Self-archived version Pulkkinen, J., & Louis, J.-N. (2021). Near- and medium-term hourly morphed mean and extreme future temperature datasets for Jyväskylä, Finland, for building thermal energy demand simulations. Data in Brief, 37, 107209. https://doi.org/10.1016/j.dib.2021.107209 https://doi.org/10.1016/j.dib.2021.107209 Self-archived version Pulkkinen, J., Louis, J.-N., Debusschere, V., & Pongrácz, E. (2024). Near-, medium- and long-term impacts of climate change on the thermal energy consumption of buildings in Finland under RCP climate scenarios. Zenodo. https://doi.org/10.5281/ZENODO.11069997 https://doi.org/10.5281/ZENODO.11069997 Louis, J.-N., & Pulkkinen, J. (2021). Multi-scale smart building simulation platform for energy, market and automation solutions. In Proceedings of The 61st SIMS Conference on Simulation and Modelling SIMS 2020, 176(7), 47–54. https://doi.org/10.3384/ecp2017647 https://doi.org/10.3384/ecp2017647 Self-archived version Pulkkinen, J., & Louis, J.-N. (2021). Impacts of demand side management programs to domestic hot water heating load profiles in smart buildings. In Proceedings of The 61st SIMS Conference on Simulation and Modelling SIMS 2020, 176(1), 1–8. https://doi.org/10.3384/ecp201761 https://doi.org/10.3384/ecp201761 Self-archived version Tiivistelmä
Tulevaisuudessa rakennusten odotetaan osallistuvan ilmastonmuutoksen hillintään energiatehokkuutta parantamalla. Samaan aikaan, muuttuva ilmasto vaatii sopeutumistoimia rakennuksissa terveellisten elinolosuhteiden turvaamiseksi. Näihin soveltuvien ratkaisujen löytäminen vaatii rakennusten energiankulutuksen ja lämpökäyttäytymisen tarkastelua tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa.
Tämä väitöskirja tarkastelee rakennusten tulevaisuuden energiantarpeita Suomessa. Työssä eri-ikäisiä omakotitaloja simuloitiin rakennusten lämpökäyttäytymismallin avulla tulevaisuuden ilmastossa, jotta saatiin tietää kuinka niiden kokonais- ja huippuenergiantarpeet kehittyvät pitkällä tähtäimellä Vantaalla ja Sodankylässä. Tämän lisäksi arvioitiin lämminvesivaraajien kulutuksen siirrosta saatavia hyötyjä.
Työn tulokset korostavat tarvetta käyttää soveltuvia rakennusten lämpökäyttäytymisen simulointimalleja ja sisällyttää säädataa tulevaisuuden ilmastosta ja äärimmäisen kylmistä ja lämpimistä vuosista rakennusten pitkänaikavälin kokonais- ja huippuenergiantarpeen muutosten arvioinnissa. Työn tulosten perusteella omakotitalojen kokonaisenergiantarpeen ennakoidaan pienentyvän tulevaisuudessa lämmitysenergiantarpeen pienenemisen takia. Toisaalta jäähdytysenergian huipputarve voi nousta lämmityksen huipputarvetta korkeammalle, erityisesti passiivitaloissa Etelä-Suomessa. Lisäksi ilmastonmuutoksen seurauksena rakennukset joutuvat tekemään sopeutustoimia asukkaiden lämpöviihtyvyyden takaamiseksi. Omakotitalojen rakenteellisen energiatehokkuuden ja ilmastoinnin lämmöntalteenoton parantamistoimet pysyvät kannattavina myös tulevaisuuden ilmastossa, pienentäen kokonais- ja huippuenergiantarvetta alkuperäisestä; tosin energiatehokkuuden parantamisesta saatu hyöty pienenee mitä myöhemmin se tehdään. Energiankulutuksen hallinnan näkökulmasta, lämminvesivaraajien löydettiin tarjoavan energiankulutuksen joustavuutta, jota tarvitaan muun muassa kysyntäjouston hyödyntämisessä.
Työn tulokset korostavat paikallisten ratkaisujen merkitystä rakennusten sopeutumistoimien sekä energiatehokkuuden vaatimusten määrittelyssä. Tätä tietoa voidaan hyödyntää rakennusten suunnittelussa, talotekniikan toiminnassa sekä korjausrakentamisessa tulevaisuudessa. Jatkokehotuksena esitettiin työn laajentamista sisältämään eri korjausrakentamisen strategioita sekä tulosten hyödyntämistä rakennuskantatasolla. Osajulkaisut Hietaharju, P., Pulkkinen, J., Ruusunen, M., & Louis, J.-N. (2021). A stochastic dynamic building stock model for determining long-term district heating demand under future climate change. Applied Energy, 295, 116962. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.116962 https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.116962 Rinnakkaistallennettu versio Pulkkinen, J., & Louis, J.-N. (2021). Near- and medium-term hourly morphed mean and extreme future temperature datasets for Jyväskylä, Finland, for building thermal energy demand simulations. Data in Brief, 37, 107209. https://doi.org/10.1016/j.dib.2021.107209 https://doi.org/10.1016/j.dib.2021.107209 Rinnakkaistallennettu versio Pulkkinen, J., Louis, J.-N., Debusschere, V., & Pongrácz, E. (2024). Near-, medium- and long-term impacts of climate change on the thermal energy consumption of buildings in Finland under RCP climate scenarios. Zenodo. https://doi.org/10.5281/ZENODO.11069997 https://doi.org/10.5281/ZENODO.11069997 Louis, J.-N., & Pulkkinen, J. (2021). Multi-scale smart building simulation platform for energy, market and automation solutions. In Proceedings of The 61st SIMS Conference on Simulation and Modelling SIMS 2020, 176(7), 47–54. https://doi.org/10.3384/ecp2017647 https://doi.org/10.3384/ecp2017647 Rinnakkaistallennettu versio Pulkkinen, J., & Louis, J.-N. (2021). Impacts of demand side management programs to domestic hot water heating load profiles in smart buildings. In Proceedings of The 61st SIMS Conference on Simulation and Modelling SIMS 2020, 176(1), 1–8. https://doi.org/10.3384/ecp201761 https://doi.org/10.3384/ecp201761 Rinnakkaistallennettu versio Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Programme Committee of Technology and Natural Sciences of the University of Oulu for public defence in the OP-Pohjola auditorium (L6), Linnanmaa, on 7 June 2024, at 12 noonAbstract
Buildings in the future are expected to participate in climate change mitigation through the improvement of their energy efficiency levels. Concurrently, a changing climate requires adaptation measures in buildings to ensure healthy living conditions. To ensure the correct end result of these actions, the thermal behavior of buildings under future conditions needs to be evaluated.
This doctoral thesis investigates the thermal demands of future buildings in Finland. The work uses future weather data with a thermal building model to evaluate the total and peak thermal energy demands of different energy efficiency leveled detached houses in the near, medium and long-term in Vantaa and Sodankylä. Then, the benefits of load shifting in the heating of domestic hot water tanks were evaluated.
The results from this work emphasize the need to include future and extreme weather data, and suitable building energy models, in the assessment of long-term changes in total thermal and peak demands in buildings. The results show that future thermal energy demand is projected to decrease in Finland in the future, even in the long-term, due to decreasing heating demand. Unlike currently, cooling peaks may become the dominant thermal peak in the future in highly energy efficient buildings in South Finland. The warming climate is also starting to require more adaptation measures from buildings to ensure a thermally comfortable environment for the tenants. The improvements to the energy efficiency level of a detached house remain beneficial in the future, reducing the energy and peak demands in all scenarios, with the saving potential being higher with earlier actions. From an energy management point-of-view, heating of domestic hot water tanks was found to be a source of flexibility, allowing the usage of demand response actions.
The results from this work emphasize the need for more local level policies in the future for determining suitable building adaptation measures, while delivering supporting information for the selection of correct energy efficiency levels for buildings to meet climate targets. Overall, this can help in deciding suitable design, operation, and renovation measures for future buildings. As a future recommendation, this work should be extended to include different renovation strategies and be used in the assessment of building stock level changes, while the used models should be developed further.Tiivistelmä
Tulevaisuudessa rakennusten odotetaan osallistuvan ilmastonmuutoksen hillintään energiatehokkuutta parantamalla. Samaan aikaan, muuttuva ilmasto vaatii sopeutumistoimia rakennuksissa terveellisten elinolosuhteiden turvaamiseksi. Näihin soveltuvien ratkaisujen löytäminen vaatii rakennusten energiankulutuksen ja lämpökäyttäytymisen tarkastelua tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa.
Tämä väitöskirja tarkastelee rakennusten tulevaisuuden energiantarpeita Suomessa. Työssä eri-ikäisiä omakotitaloja simuloitiin rakennusten lämpökäyttäytymismallin avulla tulevaisuuden ilmastossa, jotta saatiin tietää kuinka niiden kokonais- ja huippuenergiantarpeet kehittyvät pitkällä tähtäimellä Vantaalla ja Sodankylässä. Tämän lisäksi arvioitiin lämminvesivaraajien kulutuksen siirrosta saatavia hyötyjä.
Työn tulokset korostavat tarvetta käyttää soveltuvia rakennusten lämpökäyttäytymisen simulointimalleja ja sisällyttää säädataa tulevaisuuden ilmastosta ja äärimmäisen kylmistä ja lämpimistä vuosista rakennusten pitkänaikavälin kokonais- ja huippuenergiantarpeen muutosten arvioinnissa. Työn tulosten perusteella omakotitalojen kokonaisenergiantarpeen ennakoidaan pienentyvän tulevaisuudessa lämmitysenergiantarpeen pienenemisen takia. Toisaalta jäähdytysenergian huipputarve voi nousta lämmityksen huipputarvetta korkeammalle, erityisesti passiivitaloissa Etelä-Suomessa. Lisäksi ilmastonmuutoksen seurauksena rakennukset joutuvat tekemään sopeutustoimia asukkaiden lämpöviihtyvyyden takaamiseksi. Omakotitalojen rakenteellisen energiatehokkuuden ja ilmastoinnin lämmöntalteenoton parantamistoimet pysyvät kannattavina myös tulevaisuuden ilmastossa, pienentäen kokonais- ja huippuenergiantarvetta alkuperäisestä; tosin energiatehokkuuden parantamisesta saatu hyöty pienenee mitä myöhemmin se tehdään. Energiankulutuksen hallinnan näkökulmasta, lämminvesivaraajien löydettiin tarjoavan energiankulutuksen joustavuutta, jota tarvitaan muun muassa kysyntäjouston hyödyntämisessä.
Työn tulokset korostavat paikallisten ratkaisujen merkitystä rakennusten sopeutumistoimien sekä energiatehokkuuden vaatimusten määrittelyssä. Tätä tietoa voidaan hyödyntää rakennusten suunnittelussa, talotekniikan toiminnassa sekä korjausrakentamisessa tulevaisuudessa. Jatkokehotuksena esitettiin työn laajentamista sisältämään eri korjausrakentamisen strategioita sekä tulosten hyödyntämistä rakennuskantatasolla
Recommended from our members
The Sun-Earth Connection in Time Scales from Years to Decades and Centuries
No full textThe Sun–Earth connection is studied using long-term measurements from the Sun and from the Earth. The auroral activity is shown to correlate to high accuracy with the smoothed sunspot numbers. Similarly, both geomagnetic activity and global surface temperature anomaly can be linked to cyclic changes in the solar activity. The interlinked variations in the solar magnetic activity and in the solar irradiance cause effects that can be observed both in the Earth's biosphere and in the electromagnetic environment. The long-term data sets suggest that the increase in geomagnetic activity and surface temperatures are related (at least partially) to longer-term solar variations, which probably include an increasing trend superposed with a cyclic behavior with a period of about 90 years
Dr. Duane M. Jackson, Morehouse College, July 2011
No full textThis video is a conversation with Dr. Duane M. Jackson. Dr. Jackson talks about his paper, "Recall and the Serial Position Effect: The Role of Primacy and Recency on Accounting Students' Performance." Jackie Daniel, AUC Woodruff Library, is the interviewer
Blow-up in reaction-diffusion equations with exponential and power-type nonlinearities
No full textIn this dissertation we study blow-up phenomena in semilinear parabolic equations with both exponential and power-type nonlinearities. We study the behavior of the solutions as the blow-up moment in time and the blow-up point in space are approached.
Our focus is on the supercritical case; however, we also give some results on the subcritical case. We prove results concerning the blow-up rate of solutions, and we obtain the blow-up profile for limit L1-solutions both with respect to the similarity variables and at the blow-up moment. We use techniques that are applicable both for the exponential and power nonlinearities. We also consider immediate regularization for minimal L1-solutions and improve on some earlier results.
We are also interested in the behavior of selfsimilar solutions and we prove the existence of regular selfsimilar solutions that intersect the singular one arbitrary number of times
"Reflections on the subject of Emigration from Europe with a view to Settlement in the United States" By M. Carey.
No full text"Reflections on the subject of Emigration from Europe with a view to Settlement in the United States: containing bried sketches of the moral and political character of those states.
By M. Carey, member of the American philosophical, and of the American Antiquarian Society, and author of The Olive Branch, Cindiciae Hibernicae, essays on banking, on political economy, and on internal improvement.
To which are now added the English editor's comments on the subject; together with Important Advice to Emigrants, and Cautions Against Impositions Practiced in the Outports
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
No full textWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
Dr. Glendon Swarthout
No full textHosted by Roger M. Busfield, MSU Assistant Professor of Speech and Theater, Meet the Author is designed to introduce a general audience to a contemporary author and their work through in-depth interviews. This episode features a conversation between Dr. Glendon Swarthout, prolific author and English professor at MSU, and assistant professors Sam S. Baskett and Theodore B. Strandness
Simulation of thermal plant optimization and hydraulic aspects of thermal distribution loops for large campuses
No full textFollowing an introduction, the author describes Texas A&M University and its utilities system. After that, the author presents how to construct simulation models for chilled water and heating hot water distribution systems. The simulation model was used in a $2.3 million Ross Street chilled water pipe replacement project at Texas A&M University. A second project conducted at the University of Texas at San Antonio was used as an example to demonstrate how to identify and design an optimal distribution system by using a simulation model. The author found that the minor losses of these closed loop thermal distribution systems are significantly higher than potable water distribution systems. In the second part of the report, the author presents the latest development of software called the Plant Optimization Program, which can simulate cogeneration plant operation, estimate its operation cost and provide optimized operation suggestions. The author also developed detailed simulation models for a gas turbine and heat recovery steam generator and identified significant potential savings. Finally, the author also used a steam turbine as an example to present a multi-regression method on constructing simulation models by using basic statistics and optimization algorithms. This report presents a survey of the author??s working experience at the Energy Systems Laboratory (ESL) at Texas A&M University during the period of January 2002 through March 2004. The purpose of the above work was to allow the author to become familiar with the practice of engineering. The result is that the author knows how to complete a project from start to finish and understands how both technical and nontechnical aspects of a project need to be considered in order to ensure a quality deliverable and bring a project to successful completion. This report concludes that the objectives of the internship were successfully accomplished and that the requirements for the degree of Degree of Engineering have been satisfied
Näkemyksiä radiolähettimien energiatehokkuudesta ja pienitehoisista radiolähettimistä
No full textThe number of wireless electronic devices in the world continues to grow at a rapid pace. The wireless devices are powered by limited energy sources and require energy-efficient electronic circuitry to maximize the operating time. Radios can consume a significant share of the power budget of a wireless device. Researchers and designers have, therefore, innovated numerous ultralow power (ULP) radio transmitters and receivers. Such ULP transmitters have conventionally used mostly on-off keying (OOK), binary phase-shift keying (BPSK) or binary frequency-shift keying (BFSK). These modulation schemes enable low power consumption – even below 100 μW – as they only require low-complexity transmitter circuitry and a relatively low signal-to-noise ratio (SNR) for a given error probability.
This thesis investigates the option of using M-ary pulse-position modulation (PPM) and differential PPM (DPPM) in ULP narrowband transmitters in lieu of the conventionally used modulation schemes. The goal is to evaluate whether or not they could achieve better energy efficiency. The benefits and disadvantages of PPM and DPPM are reviewed and their energy efficiency is compared with OOK, BPSK and BFSK in a new way. In ULP transmitters, the power amplifier and carrier synthesizer generally consume the most power. The new comparison method considers how the choice of modulation impacts the combined energy consumed by these blocks per bit. The results suggest that use of OOK, BPSK and BFSK can consume tens to hundreds of percents more energy per bit compared to PPM and DPPM. The M-ary PPM schemes are predicted to be particularly energy-efficient in low-output-power transmitters.
To evaluate the energy efficiencies of transmitter implementations, a new figure of merit (FOM) is derived. In prior ULP transmitter publications, the energy efficiency FOMs have neglected the effect of noise bandwidth and the choice of modulation. However, it is practically the output power and noise bandwidth that together determine the SNR of the generated signal. Moreover, this SNR and the SNR required by the modulation scheme significantly impact the achievable uplink range. By accounting for these metrics in addition to the energy consumption per bit (EPB), an FOM is obtained that provides a more comprehensive view of transmitter energy efficiency than the comparison metrics that have been used before.
Two ULP DPPM radio transmitter implementations are presented with measured results. The first one achieves one of the lowest EPBs while still enabling an uplink range of 30 meters. The second one consumes more energy per bit but enables an uplink range of up to 1 km. An FOM comparison with prior transmitters, including recent sub-mW Bluetooth Low Energy transmitters, suggests that the latter transmitter is state of the art in terms of energy efficiency. In addition to the transmitters, an experimental ULP capacitive gesture sensor interface is presented with measured results. It enables hand-sweep and push-gesture detection over a short range.Langattomien elektronisten laitteiden määrä on kasvussa. Langattomilla laitteilla on käytettävissään rajallinen määrä tehoa ja energiaa ja ne tarvitsevat energiatehokkaita elektroniikkapiirejä toiminta-ajan maksimoimiseksi ja toimintakatkosten välttämiseksi. Radiopiirit voivat kuluttaa huomattavan osan laitteen kuluttamasta tehosta. Sen takia viime aikoina on tutkittu ja kehitetty äärimmäisen pienen tehonkulutuksen radiovastaanottimia ja -lähettimiä. Näissä lähetinratkaisuissa on tyypillisesti käytetty yksinkertaisia binäärisiä modulaatiomenetelmiä, jotka mahdollistavat pienen tehonkulutuksen, koska ne tarvitsevat vain yksinkertaisia, pienen tehonkulutuksen piiriratkaisuja ja verrattain pienen signaali-kohinasuhteen halutun bittivirhetodennäköisyyden saavuttamiseksi.
Tässä väitöskirjassa tutkitaan, voisiko monibittisen pulssinpaikkamodulaation (PPM:n) ja differentiaalisen PPM:n (DPPM:n) avulla saavuttaa paremman energiatehokkuuden verrattuna tyypillisesti käytettyihin binäärisiin modulaatiomenetelmiin. Modulaatioiden energiatehokkuutta verrataan uudella menetelmällä. Pienen tehonkulutuksen lähettimissä oskillaattori ja tehonvahvistin voivat kuluttaa suurimman osan tehosta. Sen takia menetelmällä arvioidaan, miten paljon tehonvahvistimen ja oskillaattorin summattu energiankulutus muuttuu, kun lähettimen lähetysteho skaalataan modulaatiokohtaisen signaali-kohinasuhdevaatimuksen mukaisesti. Tulosten perusteella perinteisesti käytetyt binääriset modulaatiomenetelmät voivat vaatia jopa satoja prosentteja suuremman energiankulutuksen per lähetetty bitti kuin PPM ja DPPM. Tulokset ennakoivat, että PPM ja DPPM ovat erityisen energiatehokkaita, jos lähetysteho on erittäin pieni.
Työn osana esitellään uusi laskentakaava radiolähettimen energiatehokkuuden määrittämiseksi. Kaavassa otetaan huomioon lähettimen tuottaman signaalin vaatima kohinakaista ja modulaatiomenetelmän vaatima signaalikohinasuhde, jotka on jätetty huomioimatta vastaavissa kaavoissa, joita on käytetty lähetinvertailuissa aikaisemmissa lähetinjulkaisuissa. Nämä tekijät vaikuttavat huomattavasti saavutettavissa olevaan kantomatkaan ja sitä kautta energiatehokkuuteen. Uusi kaava antaa kattavamman kuvan lähettimen energiatehokkuudesta kuin aiemmin käytetyt kaavat.
Teoreettisen osan lisäksi väitöskirjassa esitellään kaksi erittäin vähän tehoa kuluttavaa, pulssinpaikkamodulaatiota hyödyntävää radiolähetintä. Ensimmäinen näistä saavuttaa yhden pienimmistä tehonkulutuksista ja energiankulutuksista per bitti verrattuna vastaaviin radiolähettimiin. Silti sen lähettämä data saatiin vastaanotettua mittauksissa 30 metrin päässä lähettimestä. Toinen lähetin kuluttaa enemmän energiaa per bitti, mutta saavuttaa jopa kilometrin kantaman ja on yksi energiatehokkaimmista radiolähettimistä verrattuna vastaaviin julkaistuihin radiolähettimiin. Lähettimien lisäksi työssä esitellään kokeellinen, erittäin vähän tehoa kuluttava eleanturirajapintapiiri, joka mahdollistaa pyyhkäisy- ja painalluseleiden tunnistamisen lyhyellä etäisyydellä
- …
