Energiberegning etter NS 3031:2025 med timesmetode og energirapport

enok leser en bygningsbeskrivelse i TOML, henter typisk klimaår for kommunen, simulerer 8760 timer etter NS-EN ISO 52016-1 og skriver energirapport, CSV og JSON. Motor - Femnodemodell for opake bygningsdeler, tonodemodell for vinduer, luftnode og strålingsnode per sone, implisitt løsning per time med egen tett LU-løser. - Varme- og kjølebehov ved eksakt interpolasjon mellom to løsninger, siden systemet er lineært. Vinduslufting for bygninger uten kjøleanlegg. - Solberegning etter ISO 52010-1, kontrollert mot pvlib med avvik under 1 prosent. Beregningsgang - Beregningspunktene A til E: netto, brutto, tilført, levert per energibærer og vektet levert energi, med solceller, klimakorrigering og effektbehov. - Energikarakter etter Enovas skala fra 1.1.2026, med arealkorreksjon. Inndata - TOML med scenarier for tiltak, og import fra IFC, gbXML og regneark. - Normerte verdier, karakterskala, vektingsfaktorer og klimadata i data/, som kan overstyres med --data. Kontroll - Stasjonært varmetap mot U·A·ΔT innenfor 2 prosent, energibalansen innenfor 2 prosent, varmetapsbudsjettet for TEK17-referansebygget identisk med publisert tabell. Kjent avvik i romoppvarming mot Simien 8 er dokumentert i README. Co-Authored-By: Claude Opus 5 (1M context) <noreply@anthropic.com> Claude-Session: https://claude.ai/code/session_015GeH3y8fwTaTudaD88P57o
2026-09-14 18:03:00 +02:00
commit 0964cacba3
51 changed files with 10309 additions and 0 deletions
@@ -0,0 +1,174 @@
+//! Kontroll av beregningsmotoren mot analytiske sammenhenger og mot publiserte eksempler.
+
+use enok::data::Datakilde;
+use enok::klima::Vaerdata;
+use enok::modell::lost::{Lost, Regulering};
+use enok::modell::Bygning;
+use enok::motor::{iso52016::Systemtilskudd, simuler, Timeserie, Varmetapsbudsjett};
+use enok::TIMER;
+
+/// Bygger et kunstig værdatasett med konstant utetemperatur og uten sol.
+fn stille_vaer(t_ute: f64) -> Vaerdata {
+    Vaerdata {
+        sted: "Prøve".into(),
+        land: "NOR".into(),
+        bredde: 60.0,
+        lengde: 10.0,
+        tidssone: 1.0,
+        hoyde: 0.0,
+        t_ute: vec![t_ute; TIMER],
+        rf: vec![50.0; TIMER],
+        ghi: vec![0.0; TIMER],
+        dni: vec![0.0; TIMER],
+        dhi: vec![0.0; TIMER],
+        // Himmeltemperatur lik utetemperatur, slik at langbølget utstråling ikke spiller inn.
+        ir_himmel: vec![5.67e-8 * (t_ute + 273.15f64).powi(4); TIMER],
+        vind: vec![0.0; TIMER],
+    }
+}
+
+const ENKEL: &str = r#"
+[bygning]
+navn = "Kassen"
+kategori = "smaahus"
+byggeaar = 2020
+oppvarmet_bra = 100.0
+oppvarmet_volum = 240.0
+
+[[flate]]
+navn = "Vegger"
+type = "vegg"
+areal = 120.0
+u_verdi = 0.20
+masseklasse = "middels"
+
+[[flate]]
+navn = "Tak"
+type = "tak"
+areal = 100.0
+u_verdi = 0.15
+masseklasse = "middels"
+
+[[flate]]
+navn = "Gulv"
+type = "gulv"
+areal = 100.0
+u_verdi = 0.15
+masseklasse = "tung"
+
+[kuldebroer]
+normalisert = 0.0
+
+[infiltrasjon]
+n50 = 0.0
+
+[ventilasjon]
+type = "naturlig"
+luftmengde = 0.0
+luftmengde_natt = 0.0
+
+[drift]
+nattsenking = 21.0
+
+[[oppvarming.kilde]]
+type = "direkte_el"
+andel_rom = 1.0
+andel_ventilasjon = 1.0
+andel_tappevann = 1.0
+"#;
+
+/// Uten varmetilskudd, sol, ventilasjon og infiltrasjon skal effektbehovet i stasjonær
+/// tilstand være varmetapskoeffisienten ganger temperaturdifferansen.
+///
+/// Overgangsmotstanden R_si = 0,13 m²K/W som U-verdien bygger på, gjelder mot operativ
+/// temperatur. Nodemodellen skiller luft- og strålingstemperatur, så sammenligningen gjøres
+/// med regulering på operativ temperatur.
+#[test]
+fn stasjonaert_varmetap_stemmer_med_varmetapstallet() {
+    let b: Bygning = toml::from_str(ENKEL).unwrap();
+    let kilde = Datakilde::default();
+    let mut l = Lost::fra(&b, &kilde).unwrap();
+    // Slå av alle interne laster og bruk lufttemperatur som reguleringsstørrelse.
+    l.laster.belysning = [0.0; 24];
+    l.laster.utstyr_effekt = [0.0; 24];
+    l.laster.utstyr_varme = [0.0; 24];
+    l.laster.personer = [0.0; 24];
+    l.laster.varmtvann = [0.0; 24];
+    l.laster.pumper = [0.0; 24];
+    l.regulering = Regulering::Operativ;
+
+    let t_ute = 1.0;
+    let v = stille_vaer(t_ute);
+    let ts = simuler(&l, &v, Systemtilskudd::default()).unwrap();
+
+    let budsjett = Varmetapsbudsjett::beregn(&l);
+    // Gulvet står mot det fri i denne prøven, så hele transmisjonstapet er mot utetemperaturen.
+    let h = budsjett.transmisjon_w_per_k;
+    let forventet = h * (l.settpunkt_oppvarming - t_ute);
+
+    // Se bort fra innkjøringen: bruk siste halvdel av året.
+    let siste: Vec<f64> = ts.romoppvarming[TIMER / 2..].to_vec();
+    let snitt = siste.iter().sum::<f64>() / siste.len() as f64;
+    let avvik = (snitt - forventet).abs() / forventet;
+    assert!(
+        avvik < 0.02,
+        "stasjonært varmetap avviker {:.2} %: beregnet {snitt:.1} W, forventet {forventet:.1} W",
+        avvik * 100.0
+    );
+}
+
+/// Energibalansen skal gå opp: tilført varme og varmetilskudd skal være lik varmetapet.
+#[test]
+fn aarlig_energibalanse_gaar_opp() {
+    let b: Bygning = toml::from_str(ENKEL).unwrap();
+    let kilde = Datakilde::default();
+    let l = Lost::fra(&b, &kilde).unwrap();
+    let v = stille_vaer(1.0);
+    let ts = simuler(&l, &v, Systemtilskudd::default()).unwrap();
+    let budsjett = Varmetapsbudsjett::beregn(&l);
+
+    let tilfort: f64 = ts.romoppvarming.iter().sum::<f64>() + ts.internlast.iter().sum::<f64>();
+    // Varmetapet regnet av de simulerte operative temperaturene, som U-verdiene gjelder mot.
+    let tap: f64 = ts
+        .t_operativ
+        .iter()
+        .map(|t| budsjett.transmisjon_w_per_k * (t - 1.0))
+        .sum();
+    let avvik = (tilfort - tap).abs() / tap;
+    assert!(
+        avvik < 0.02,
+        "energibalansen avviker {:.2} %",
+        avvik * 100.0
+    );
+}
+
+/// Dobbelt så stort temperaturfall skal gi dobbelt så stort varmebehov i en lineær modell.
+#[test]
+fn varmebehovet_er_lineaert_i_temperaturdifferansen() {
+    let b: Bygning = toml::from_str(ENKEL).unwrap();
+    let kilde = Datakilde::default();
+    let mut l = Lost::fra(&b, &kilde).unwrap();
+    l.laster.belysning = [0.0; 24];
+    l.laster.utstyr_effekt = [0.0; 24];
+    l.laster.utstyr_varme = [0.0; 24];
+    l.laster.personer = [0.0; 24];
+    l.laster.varmtvann = [0.0; 24];
+    l.laster.pumper = [0.0; 24];
+    l.regulering = Regulering::Operativ;
+
+    let en = Timeserie::sum_kwh(
+        &simuler(&l, &stille_vaer(11.0), Systemtilskudd::default())
+            .unwrap()
+            .romoppvarming,
+    );
+    let to = Timeserie::sum_kwh(
+        &simuler(&l, &stille_vaer(1.0), Systemtilskudd::default())
+            .unwrap()
+            .romoppvarming,
+    );
+    let forhold = to / en;
+    assert!(
+        (forhold - 2.0).abs() < 0.01,
+        "forholdet skulle vært 2,0, men ble {forhold:.3}"
+    );
+}
@@ -0,0 +1,99 @@
+//! Kontroll mot Standard Norges lanseringseksempel for NS 3031:2025 (Multiconsult, mai 2025):
+//! småhus med TEK17-standard i Oslo-klima.
+//!
+//! Eksempelet er beregnet med Simien 8. Varmetapsbudsjettet og de normerte energipostene
+//! gjengis her nøyaktig. Romoppvarmingen avviker, se kommentaren nederst i filen.
+
+use enok::data::Datakilde;
+use enok::inndata;
+use enok::kjor;
+use std::path::Path;
+
+fn kjor_referansebygg() -> kjor::Resultat {
+    let b = inndata::les_bygning(Path::new("eksempler/tek17-smaahus.toml")).unwrap();
+    kjor::kjor(&b, &Datakilde::default()).unwrap()
+}
+
+fn post(r: &kjor::Resultat, nr: &str) -> f64 {
+    let p = r.budsjett.poster.iter().find(|p| p.nr == nr).unwrap();
+    p.netto / r.lost.bra
+}
+
+fn naer(faktisk: f64, forventet: f64, toleranse: f64, hva: &str) {
+    assert!(
+        (faktisk - forventet).abs() <= toleranse,
+        "{hva}: beregnet {faktisk:.2}, forventet {forventet:.2} (toleranse {toleranse})"
+    );
+}
+
+/// Varmetapsbudsjettet skal gjengi NS 3031:2025 Tabell 3 for TEK17-referansebygget.
+#[test]
+fn varmetapsbudsjett_som_publisert() {
+    let r = kjor_referansebygg();
+    let v = &r.varmetap;
+    naer(v.vegger, 0.22, 0.005, "vegger");
+    naer(v.tak, 0.07, 0.005, "tak");
+    naer(v.gulv, 0.05, 0.005, "gulv");
+    naer(v.vinduer_dorer, 0.20, 0.005, "vinduer og dører");
+    naer(v.kuldebroer, 0.05, 0.005, "kuldebroer");
+    naer(v.transmisjon, 0.59, 0.005, "transmisjon");
+    naer(v.infiltrasjon, 0.04, 0.005, "infiltrasjon");
+    naer(v.klimaskjerm, 0.63, 0.005, "klimaskjerm");
+    naer(v.ventilasjon, 0.06, 0.005, "ventilasjon");
+    naer(v.totalt, 0.69, 0.005, "totalt varmetapstall");
+}
+
+/// De normerte energipostene skal treffe verdiene i NS 3031:2025 Tillegg A for småhus.
+#[test]
+fn normerte_energiposter_som_publisert() {
+    let r = kjor_referansebygg();
+    naer(post(&r, "2"), 25.1, 0.2, "varmtvann");
+    naer(post(&r, "5"), 11.4, 0.2, "belysning");
+    naer(post(&r, "6"), 17.5, 0.2, "teknisk utstyr");
+    naer(post(&r, "3a"), 0.0, 0.01, "romkjøling");
+    naer(post(&r, "3b"), 0.0, 0.01, "ventilasjonskjøling");
+}
+
+/// Energikarakteren for et TEK17-bygg skal være B, jf. energimerkeforskriften § 10b.
+#[test]
+fn tek17_bygg_faar_karakter_b_eller_bedre() {
+    let r = kjor_referansebygg();
+    assert!(
+        matches!(r.karakter.bokstav, "A" | "B"),
+        "TEK17-referansebygget fikk karakter {}, forventet A eller B",
+        r.karakter.bokstav
+    );
+}
+
+/// Regresjonsvakt for romoppvarming og samlet netto energibehov.
+///
+/// Det publiserte eksempelet oppgir 46,2 kWh/(m²·år) romoppvarming og 106,4 kWh/(m²·år)
+/// netto energibehov. enok beregner vesentlig lavere romoppvarming. Kontrollene som er gjort:
+///
+/// * solinnstrålingen på skrå og orienterte flater er sammenlignet med pvlib (Hay–Davies) og
+///   avviker under 1 % for alle himmelretninger i Oslo-klima;
+/// * varmetapet i stasjonær tilstand stemmer med U·A·ΔT innenfor 2 % (se `tests/motor.rs`);
+/// * årlig energibalanse går opp innenfor 2 %;
+/// * varmetapsbudsjettet og de normerte energipostene er identiske med de publiserte.
+///
+/// Avviket ligger dermed i hvor stor del av solvarmen som nyttiggjøres. NS 3031:2025 Tillegg A
+/// er ikke offentlig tilgjengelig, så de normerte solfaktorene, skjermingsforutsetningene og
+/// timesprofilene som Simien 8 bruker, lar seg ikke etterprøve her. Testen låser dagens verdier
+/// slik at endringer i motoren blir synlige, og oppdateres når standardens forutsetninger er
+/// tilgjengelige.
+#[test]
+fn regresjonsvakt_for_romoppvarming() {
+    let r = kjor_referansebygg();
+    naer(
+        post(&r, "1a"),
+        24.7,
+        1.5,
+        "romoppvarming (regresjon, publisert verdi 46,2)",
+    );
+    naer(
+        r.budsjett.netto_spesifikk(r.lost.bra),
+        84.1,
+        2.0,
+        "netto energibehov (regresjon, publisert verdi 106,4)",
+    );
+}