JET 57 
JET Volume 14 (2021) p.p. 57-71
Issue 2, October 2021
Type of article 1.04
www.fe.um.si/en/jet.html
DETERMINATION OF PRODUCED 
AND CONSUMED ELECTRICITY OF 
A RESIDENTIAL BUILDING USING 
A GRAPHICAL USER INTERFACE
DOLOČITEV PROIZVEDENE IN 
PORABLJENE ELEKTRIČNE ENERGIJE 
STANOVANJSKEGA OBJEKTA Z UPORABO 
GRAFIČNEGA UPORABNIŠKEGA 
VMESNIKA
Eva Simonič
1
, Iztok Brinovar
1
, Sebastijan Seme
1
, Klemen Sredenšek
1R
Keywords: graphical user interface, photovoltaic system, heat pump, production of electricity, 
consumption of electricity 
Abstract
The primary objective of this paper is to present a graphical user interface for the calculation 
of electricity produced by a photovoltaic system and electricity consumed by a heat pump. The 
produced electricity is determined by a multi-year average of measurements of the global and 
diffuse power density of solar radiation for several places in Slovenia, while consumed electricity 
is determined based on the required heat for heating a residential building and domestic water. 
The calculation of produced and consumed electricity is validated by measurements on a real 
system. The developed graphical user interface enables simple user inputs of the photovoltaic 
system, heat pump, and the considered residential building, and provides a comprehensive tech-
nical analysis for installing both systems at the same location.
R
 Corresponding author: Klemen Sredenšek, M.Sc., E-mail address: klemen.sredensek@um.si
1
 University of Maribor, Faculty of Energy Technology, Hočevarjev trg 1, 8270 Krško, Slovenia

58 JET
JET Vol. 14 (2021)
Issue  2
Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek 2  Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek  JET Vol. 14 (2021) 
   Issue 2 
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
Povzetek 
Glavni  cilj  tega  prispevka  je  predstavitev  grafičnega  uporabniškega  vmesnika  za  izračun 
proizvedene električne energije s fotonapetostnim sistemom in porabljene električne energije s 
toplotno črpalko. Predvidena proizvedena električna energija je določena z večletnimi povprečji 
meritev globalne in difuzne gostote moči sončnega sevanja za več krajev po Sloveniji, medtem 
ko je poraba električne energije določena na podlagi toplote za ogrevanje stavbe in sanitarne 
tople vode. Izračun proizvedene in porabljene električne energije je ovrednoten z meritvami na 
realnem sistemu. Izdelan grafični uporabniški vmesnik predvideva preproste uporabniške vnose 
fotonapetostnega  sistema,  toplotne č rpalke  in  obravnavanega  objekta  ter  podaja  celovito 
tehnično analizo za postavitev obeh sistemov hkrati.  
 
1 INTRODUCTION 
An increasing number of households are opting for alternative heating solutions for residential 
buildings in a bid to achieve a higher level of self‐sufficiency. One example of a modern solution 
is the use of a heat pump for heating a building and sanitary water, which increases the share of 
renewable energy sources (RES). Additionally, the necessary electricity for operation of the heat 
pump can be produced by a photovoltaic (PV) system installed on the residential building itself. 
This  increases  the  level  of  self‐sufficiency  of  the  household.  The  decision  to  invest  in  a 
combination of a PV system and a heat pump for heating purposes is simpler if it is supported 
by appropriate forecast calculations. To this end, investors can use a graphical user interface 
that calculates produced and consumed electricity for any residential building based on simple 
user inputs. Based on the idea of the described graphical user interface, this paper is divided 
into  two  parts:  a  calculation  of  electricity  production  using  a  PV  system,  and  electricity 
consumption with a heat pump. The authors [1] found that the electricity produced by the PV 
system is directly dependent on the solar radiation received and the apparent position of the 
Sun in the sky. One option is to rely on local measurements from previous years to predict solar 
radiation at any point on Earth [2]. In Slovenia, these measurements are provided by ARSO 
(Environmental Agency of the Republic of Slovenia) [3]. Many authors, such as [1–2, 4–7], 
present different models for determining solar radiation of any surface on Earth based on 
knowledge  of  the  power  density  of  solar  radiation  on  a  horizontal  surface  and  geometric 
relationships  between  the  Earth  and  the  Sun.  The  requirements  of  the  methodology  for 
calculating the energy performance of buildings and providing their own RES for the operation 
of systems in buildings [8] are set out by the Rules on the Efficient Use of Energy in Buildings 
(PURES) [8]. The requirements are followed and explained by the Technical Guidelines for 
Construction TSG‐1‐004: 2010 Energy efficiency [9]. 
The latter also provides a methodology for calculating the electricity required to operate a heat 
pump. By conducting this research, the authors are pursuing a goal of creating a graphical user 
interface  in  the  Matlab  software  package.  The  established  methods  for  calculating  the 
production and consumption of electricity and the search for simplification were taken into 
account,  which  would  also  meet  user  input  restrictions  and  ensure  the  greatest  possible 
automation of the calculation. Existing graphical user interfaces in the field of PV systems, such 
as  [10],  are  primarily  intended  for  PV  system  sizing  or  daily  solar  radiation  forecasts,  as 
described by the authors [11]. In the field of inspection of buildings, in terms of heating, the KI 
Energija programme [12] stands out, which also follows the PURES. In addition to the above, the 
RETScreen clean energy management software package [13] is available on the market, which 

JET 59 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building using a graphical user interface
 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building 
using a graphical user interface 
3 
    
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
deals with technical and financial energy efficiency analysis. After reviewing the literature, it 
was found that the proposed graphical user interface represents an innovative approach to 
evaluating the considered systems and user information. 
This paper consists of four sections. The first section provides an introduction to the research 
topic.  The  second  section  describes  the  methodology  of  production  and  consumption  of 
electricity, while the third section presents the results of the graphical user interface and the 
validation with measurements. The fourth and final section discusses the conclusions of the 
paper. 
 
2 METHODOLOGY 
The first subsection covers the basics of solar radiation, the calculation of solar radiation on the 
surface, and the necessary geometric connections between the Sun and the Earth. The second 
subsection deals with the calculation of the electricity required for the operation of the heat 
pump. 
 
2.1 Production of electricity – PV system 
The power density of solar radiation at the edge of the Earth's atmosphere and the Earth's 
average distance from the Sun is called the solar constant, which is approximately 1366 W/m
2
 
[14, 15]. Horizontal surfaces on Earth receive two types of solar radiation: direct solar radiation 
Ib,h,  which  does  not  experience  a  significant  change  in  direction  on  the  way  through  the 
atmosphere [2], and diffuse solar radiation Id,h, which results from the scattering of sunlight in 
the  atmosphere  [16].  The  greater  the  scatter,  the  smaller  the  direct  component  of  solar 
radiation and vice versa [16]. The sum of direct and diffuse solar radiation is the global solar 
radiation on the horizontal surface Ih and is given by (2.1) [2]. 
h d, h b, h
I I I    
(2.1) 
In  addition  to  global  solar  radiation,  an  arbitrarily  directed  surface  also  receives  reflected 
radiation Ir,c, which results from the reflection of global solar radiation from the environment 
[2]. The total radiation on any surface is thus the sum of direct, diffuse and reflected solar 
radiation on any surface expressed by (2.2) [2]. 
c r, c d, c b, c
I I I I     
(2.2) 
To calculate the solar radiation of an arbitrarily oriented surface at any location on Earth, it is 
necessary  to  understand  the  geometric  relationship  between  the  Earth  and  the  Sun  in  a 
selected period of time. The distance of the Earth from the Sun changes throughout the year. 
The Earth is closest to the Sun at the winter solstice (21 December) and furthest from the Sun at 
the  summer  solstice  (21  June).  At  that  time,  the  declination  takes  its  extreme  values, 
representing the angle between the conjunction of the centres of the Earth and the Sun and the 
plane of the Earth's equator. The declination for an individual day of the year is calculated 
according to (2.3) [6]. 

60 JET
JET Vol. 14 (2021)
Issue  2
Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek 4  Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek  JET Vol. 14 (2021) 
   Issue 2 
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 






  
 
365
284 360
sin 45 , 23
n
   (2.3) 
The apparent current height of the Sun in the sky is described by the solar altitude angle  α [1]. 
The solar altitude angle is the angle between direct sunlight and the horizontal surface of the 
Earth, calculated by (2.4) [4]. 
 h L L cos cos cos sin sin sin
1
    

  (2.4) 
The angle between the direct sunlight and the normal of the considered surface is called the 
incidence angle of the Sun i [5] and is calculated by (2.5) [7]. 











 



  
    
   
sin sin sin cos
cos sin cos cos sin cos cos cos cos
cos sin cos cos sin sin
cos
1
h
h L h L
L L
i   (2.5) 
As previously mentioned, the total solar radiation Ic as well as the solar irradiation Hc (expressed 
by (2.6)) received by any surface is the sum of direct, diffuse and reflected solar irradiation, 
taking into account the corresponding inclination factor for each radiation component (2.7), 
(2.8) and (2.9) [2]. 

h h r h d h b c
D B R D R B R H       (2.6) 
 sin
cos
b
i
R    (2.7) 
2
cos 1
d
 
 R   (2.8) 
 
2
cos 1
r
  
 R   (2.9) 
 
2.2 Consumption of electricity – heat pump 
The main goal of a building heating system is to provide internal thermal comfort [8]. The most 
popular heating devices or heat generators currently on the market are so‐called heat pumps, 
which use the temperature of the environment to produce heat for heating and are electricity 
operated. The electricity required for operation of a heat pump is calculated by (2.10) [9]. 
COP
Q
E
HP
HP
   (2.10) 
The indoor design temperature Ti = 20 °C was used to calculate the daily heat required for 
heating. The author in [9] assumes that this value is the same as the indoor design temperature 
for determining the annual heat required for heating residential buildings. The required daily 
heat QNH,n is calculated by (2.11). 
   
n s, n i, NH n v, n trans, n NH,
Q Q Q Q Q       
(2.11) 
Transmission heat losses occur due to the heat transfer through building structures [9]. Heat 
transfer through building structures occurs due to the temperature difference between indoor 

JET 61 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building using a graphical user interface
 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building 
using a graphical user interface 
5 
    
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
and outdoor air, with heat passing through three heat transfer mechanisms (convective heat 
transfer, conductive heat transfer, and radiation). Indoor heat is transferred to the inner surface 
of a building envelope by radiation and convection. Heat is transferred to the outer surface 
through the layers of building structures, and is then re‐transferred by radiation and convection 
to the surrounding air. Heat transfer by radiation and convection is combined and presented by 
internal  αi and external  αe convective heat transfer coefficient. The thermal transmittance of a 
building structure is expressed by (2.12) by considering all three heat transfer mechanisms [37, 
38]. 


 

n
j
d
U
1 e j
j
i
1 1
1
  
 
(2.12) 
According to [17], the external convective heat transfer coefficient  αe is 25 W/m
2
K for all heat 
flow  directions.  However,  the  internal  heat  transfer  coefficient  αi  is  7.69  W/m
2
K  in  the 
horizontal  direction  of  heat  flow,  10  W/m
2
K  in  the  upwards  direction  of  heat  flow,  and 
5.88 W/m
2
K in the downwards direction of heat flow. The coefficient of specific transmission 
heat losses of an entire building envelope is determined by (2.13). 
06 , 0
1
j
1
j j
'
t
 




n
j
n
j
A
A U
H   (2.13) 
The last term in (2.13) represents an increase in the thermal transmittance of the building 
envelope by 0.06 due to the influence of thermal bridges [9]. Transmission heat losses for a 
given day of the year are then calculated by (2.14). 
 t T T H Q
n e, i t n trans,
   
(2.14) 
The coefficient of specific transmission heat losses Ht is calculated by (2.15) [8, 9]. 
A H H  
'
t t
  (2.15) 
Ventilation heat losses for a given day of the year are calculated by (2.16). 
 t T T H Q
n e, i v n v,
   
(2.16) 
The coefficient of ventilation heat losses is calculated by (2.17). 
neto v
34 , 0 V k H      (2.17) 
The heat gains of internal sources Qi are due to the movement of people, the operation of 
devices, and lighting in the room. For residential buildings, the usable area of the building Au is 
simplified to 4 W/m
2
 [9]. Heat gains due to solar radiation on a given day Qs,n are calculated by 
(2.18). 
g A F F F H Q      
window f c s n c, n s,
 
(2.18) 
It was assumed that there is no shading of windows with external obstacles (shading factor 
Fs = 1) and that blinds are not in use during the heating period (blinds factor Fc = 1). The window 

62 JET
JET Vol. 14 (2021)
Issue  2
Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek 6  Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek  JET Vol. 14 (2021) 
   Issue 2 
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
frame factor specifies the proportion of glazing on the entire window surface. In the event that 
the window frame factor is unknown, the value Ff = 0.7 is assumed after [9]. The efficiency of 
heat gains  ηNH by the monthly method is given by (2.19). 
1
m H,
m H,
m NH,
H
H
‐ 1
1



a
a


   (2.19) 
The ratio between heat gains and heat losses  γH,m is given by (2.20), where the parameter m 
represents the month of the year. 
m v, m trans,
m s, m i,
m H,
Q Q
Q Q


   
(2.20) 
The dimensionless parameter aH is given by (21). 
15
1
H

  a   (2.21) 
The time constant of  the building τ,  presented  in  (2.21) is given by (2.22)  according to a 
simplified method. 
v t
50
H H
V


   
(2.22) 
If the heat pump is also used for domestic water heating, the heat output of the heat pump is 
calculated by (2.23) according to the simplified calculation. 
w NH HP
Q Q Q     (2.23) 
The heat required to calculate the domestic hot water Qw presented in (2.23) is calculated by 
(2.24) [9], where the specific annual energy consumption for domestic hot water qw presented 
in (2.24) is 12 kWh/m
2
/year for single‐family houses [9]. 
u w
w
w
365
A d
q
Q    (2.24) 
 
3 RESULTS AND DISCUSSION 
3.1 Validation of electrical (PV system) and thermal model (heat pump) 
with measurements 
Validation of the electrical model or methodology for calculating the electricity production of 
the PV system was performed based on measurements on a real PV system in the vicinity of 
Krško, Slovenia. The PV system consists of six single‐crystal PV modules (72 PV cells) with an 
average selected efficiency of 15 %. The PV system is oriented to the south (aw = 0 °) at an 
inclination angle of  β = 30° with a total area of 6.75 m
2
. To confirm the electrical model of the 
graphical user interface, a comparison was made between the results of the electrical model 
and the measurements on the presented PV system (Figure 1). 

JET 63 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building using a graphical user interface
 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building 
using a graphical user interface 
7 
    
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
 
 
Figure 1: Validation of electrical model (production of electricity from PV system) with 
measurements. 
Figure 1 shows that there are minor deviations in February, March and October. Significant 
deviations can be observed in the summer months from 17‐26 %. The annual deviation between 
the  calculated  and  measured  electricity  production  is  12.72  %.  The  deviations  are  a 
consequence of measurement data of global and diffuse solar radiation, constant efficiency of 
the PV system, disregard for shading of surrounding buildings and that of degradation of the PV 
system, which occurs with the increase of the lifetime of the PV system. Validation of the 
thermal model or methodology for calculating the electricity consumption of the heat pump for 
heating the building was performed on the basis of measurements on a real residential building 
in the vicinity of Maribor, Slovenia. The residential building has a heating volume of 553.6 m
3
, 
using an air‐to‐water heat pump. To confirm the thermal model of the graphical user interface, 
a comparison was made between the thermal model results and the measurements on the 
presented residential building (Figure 2). 
 
Figure 2: Validation of thermal model (consumption of electricity by heat pump) with 
measurements. 
Figure 2 shows minor deviations in the summer months, when only domestic hot water is 
heated.  A  significant  deviation  can  be  seen  when  comparing  individual  months,  while  the 
annual deviation between the calculated and measured electricity consumption is only 2.25 %. 
The  deviations  are  due  to  the  simplification  of  the  calculation  of  electricity  consumption 
(neglect of heat losses of the heating system and hot water system) and the assumption of 
constant values of internal design temperature and a number of air exchanges (depending 
mainly on the living habits of residents). 
 

64 JET
JET Vol. 14 (2021)
Issue  2
Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek 8  Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek  JET Vol. 14 (2021) 
   Issue 2 
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
3.2 Presentation of graphical user interface 
The created graphical user interface is divided into four tabs. The first tab presents the data 
entry for calculating solar radiation and electricity production of the PV system (Figure 3). The 
user has the option of choosing between eleven locations across Slovenia, which are evenly 
spaced. Based on the choice of location, relevant meteorological data are determined, namely, 
a multi‐year average of half‐hour power density measurements of global and diffuse solar 
radiation [3], and average daily temperature summarised after a typical meteorological year. 
The average daily temperature is also used in the calculation of building heat losses. The choice 
of location also prescribes the corresponding latitude L, used to calculate the solar altitude 
angle  α (2.5) and the angle of incidence of the Sun's rays i (2.6). 
 
 
Figure 3: First tab ‘Photovoltaic system – production of electricity‘ 
The second tab represents the data entry for calculating the heat consumption of the heat 
pump. The second tab is divided into six sub‐tabs for more detailed analysis. In the first sub‐tab, 
shown in Figure 4, a simple or difficult data entry can be selected. 
 

JET 65 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building using a graphical user interface
 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building 
using a graphical user interface 
9 
    
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
 
Figure 4: Second tab ‘Heat pump – consumption of electricity‘ 
Simple data entry is intended for buildings of simple geometric shape without an attic or with 
an unheated attic. Thus, the outer envelope of a building approaches the shape of a square, and 
the one‐dimensional dimensions of a building can determine a building's gross heated volume 
and usable area. The required user entries are the length and width of the building, the height 
of the floor, and the number of floors. The difficult data entry is intended for buildings of 
complex  shapes,  which  may  also  have  an  attic.  In  this  case,  the  user  must  know  the 
multidimensional dimensions of the building and determine the gross heated volume, usable 
area and areas of individual elements of the external envelope of the building. The calculation 
with difficult data entry is more accurate but requires better knowledge of the building. The 
‘Heating' sub‐tab allows the selection of heat pump type, the outlet water temperature, and 
whether the heat pump includes domestic hot water heating. The ‘Heat pump type' drop‐down 
list  offers  air‐to‐water,  water‐to‐water,  and  brine‐to‐water  options.  In  the  ‘Outlet  water 
temperature' drop‐down list, the user selects between 35 °C and 55 °C, which corresponds to 
the type of heaters in the building. The type of heat pump and the outlet water temperature 
are necessary data for determining the heating number of the coefficient of performance (COP). 
The  sub‐tabs  ‘Outer  walls',  ‘Ceiling/roof'  and  ‘Floor'  (shown  in  Figure  5)  are  intended  to 
determine  the  composition  of  individual  elements  of  a  building's  exterior  envelope.  The 
composition  of  the  outer  envelope  is  determined  by  the  choice  of  materials  and  their 
thicknesses. Materials are divided into seven categories: walls, mortars, stone and earth, fillers, 
concretes, thermal insulators, and cladding.  
 

66 JET
JET Vol. 14 (2021)
Issue  2
Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek
10  Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek  JET Vol. 14 (2021) 
   Issue 2 
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
 
Figure 5: Sub‐tab ‘Outer walls’ 
The ‘Windows' sub‐tab (shown in Figure 6) allows entry of thermal transmittance of  windows, 
the solar energy transmittance of glass g, a window area, and their orientation. 
 
 
Figure 6: Sub‐tab ‘Windows’ 
The  ‘Results'  tab  (Figure  7)  shows  the  calculated  produced  and  consumed  electricity  on  a 
monthly and annual basis, while the ‘Results – detailed' tab (Figure 8) shows some additional 
calculated quantities. 

JET 67 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building using a graphical user interface  
Determination of produced and consumed electricity of a residential building 
using a graphical user interface 
11 
    
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
 
Figure 7: Third tab ‘Results – produced and consumed electricity‘ 
 
 
Figure 8: Fourth tab ‘Results detailed – energy efficiency rating’ 
The tab ‘Results – detailed' (Figure 8) shows the monthly and annual values of the following 
calculated  values:  produced  electricity,  transmission  heat  losses,  ventilation  heat  losses, 
internal heat gain, solar heat gain, required heat for heating of domestic water, required heat 
for heating of the building, and required electricity for heat pump operation. Below the table, 
the  calculated  thermal  transmittances  of  each  element  of  the  building  envelope  and  the 

68 JET
JET Vol. 14 (2021)
Issue  2
Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek 12  Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek  JET Vol. 14 (2021) 
   Issue 2 
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
coefficient  of  specific  transmission  losses  are  displayed.  Additionally,  the  annual  required 
energy for heating of building per unit of heated area is calculated and shown, based on which 
the energy efficiency rating is determined. The criterion for determining the energy efficiency 
rating is determined based on [37]. In addition, the corresponding letter of the energy efficiency 
rating of the building is displayed, with the pointer showing the appropriate place on the colour 
scale of the energy classes. 
 
4 CONCLUSION 
This  paper  presents  a  graphical  user  interface  for  calculating  electricity  produced  by  a 
photovoltaic system and electricity consumed by a heat pump. The aim of the paper is to create 
an accurate tool to analyse the current and future technical view of residential buildings with a 
user‐friendly and straightforward designed graphical user interface. Required meteorological 
data was obtained by the Environmental Agency of Slovenia, while other data were summarised 
according to technical guidelines for energy efficiency in buildings. The discussed methodology 
for the calculation of produced and consumed electricity was validated with measurements on a 
real  system.  In  addition,  it  is  essential  to  highlight  the  minimum  deviations  between  the 
methodology results and measurements, which ranged from 2.25 % (for consumed electricity) 
to 12.72 % (for produced electricity). 
 
References 
[1]  K. Jazayeri, S. Uysal, M. Jazayeri: MATLAB/simulink based simulation of solar incidence 
angle and the sun's position in the sky with respect to observation points on the Earth, 
International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), p.p. 
173‐177, 2013 
[2]  D. Y. Goswami, F. Kreith, J. F. Kreider: Principles of solar engineering, 2nd edition, New 
York: Taylor & Francis Group, 2000 
[3]  Available: https://www.meteo.si/met/sl/archive/. [11.10.2021] 
[4]  S. Wang: In‐Plane Solar Irradiance Calculation for Various Type of PV Arrays, IEEE 46th 
Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), p.p. 1,645‐1,648, 2019 
[5]  S. K. Jha, S. Roy, V. K. Singh, D. P. Mishra: Sun's Position Tracking by Solar Angles Using 
MATLAB, International Conference on Renewable Energy Integration into Smart Grids: A 
Multidisciplinary Approach to Technology Modelling and Simulation (ICREISG), p.p. 5‐9, 
2020 
[6]  Y. Dong, L. Xu, M. Lu, M. Ding, B. Wu: Design optimization of photovoltaic (PV) array 
optimum  tilt,  China  International  Conference  on  Electricity  Distribution  (CICED),  p.p. 
1,028‐1,032, 2014 
[7]  D. Lenardič: Photovoltaic systems: handbook: building blocks, planning, installation and 
maintenance, 2nd edition, Ljubljana: Agencija Poti, 2012 
[8]  Rules on the Efficient Use of Energy in Buildings. Official Gazette of the Republic of 
Slovenia, no.52, p. 7,840, 2010 

JET 69 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building using a graphical user interface
 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building 
using a graphical user interface 
13 
    
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
[9]  Ministry of the Environment and Spatial Planning of the Republic of Slovenia. Technical 
Guidelines for Construction TSG‐1‐004: 2010 Energy efficiency (22 June 2010). Available: 
http://www.arhiv.mop.gov.si/fileadmin/mop.gov.si/pageuploads/zakonodaja/prostor/gr
aditev/TSG‐01‐004_2010.pdf. [11.10.2021] 
[10]  A. S. Mohd Nordin, A. F. M. Nor: Development of a Graphical User Interface (GUI) 
Platform for Sizing a Grid‐Connected Photovoltaic (PV) System, Evolution in Electrical and 
Electronic Engineering, vol.1, no.1, p.p. 15‐24, 2020 
[11]  S. Ç. Bektaş, R. Çakmak, İ. H. Altaş: Design of a MATLAB GUI for Day Ahead Forecasting 
of  PV  Panel  Power,  Innovations  in  Intelligent  Systems  and  Applications  Conference 
(ASYU), p.p. 1‐5, 2019 
[12]  Available: https://www.knaufinsulation.si/program‐ki‐energija‐2017. [11.10.2021] 
[13]  Available:https://www.nrcan.gc.ca/maps‐tools‐and‐publications/tools/modelling‐
tools/retscreen/7465. [11.10.2021] 
[14]  H. Zirin, K. Lang: Sun: Physical properties (4 February 2021). Encyclopedia Britannica. 
Available: https://www.britannica.com/place/Sun. [11.10.2021] 
[15]  H.  Zirin,  K.  Lang:  Solar  constant.  (24.8.2012).  Encyclopedia  Britannica.  Available: 
https://www.britannica.com/science/solar‐constant. [11.10.2021] 
[16]  D. Kastelec, J. Rakovec, K. Zakšek: Solar energy in Slovenia, Ljubljana: ZRC Publishing 
House, ZRC SAZU, 2007 
[17]  M.  Z.  Degefa,  M.  Lehtonen,  K.  Nixon,  M.  McCulloch:  A  high  resolution  model  of 
residential internal heat gain – The subtle interdependencies among residential end uses, 
IEEE Innovative Smart Grid Technologies ‐ Asia (ISGT ASIA), p.p. 1‐6, 2015 
 
Nomenclature 
(Symbols)  (Symbol meaning) 
A  the area of the outer envelope of a building 
aH  dimensionless parameter 
Au  usable area of building 
Awindow  window area 
Bh  direct solar irradiation on horizontal surface 
d  layer thickness of the building structure 
Dh  diffuse solar irradiation on horizontal surface 
dw  the number of days of hot water supply in a given period 
EHP  required electricity for the operation of the heat pump 
Fc  blinds factor 
Ff  frame factor 
 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building 
using a graphical user interface 
13 
    
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
[9]  Ministry of the Environment and Spatial Planning of the Republic of Slovenia. Technical 
Guidelines for Construction TSG‐1‐004: 2010 Energy efficiency (22 June 2010). Available: 
http://www.arhiv.mop.gov.si/fileadmin/mop.gov.si/pageuploads/zakonodaja/prostor/gr
aditev/TSG‐01‐004_2010.pdf. [11.10.2021] 
[10]  A. S. Mohd Nordin, A. F. M. Nor: Development of a Graphical User Interface (GUI) 
Platform for Sizing a Grid‐Connected Photovoltaic (PV) System, Evolution in Electrical and 
Electronic Engineering, vol.1, no.1, p.p. 15‐24, 2020 
[11]  S. Ç. Bektaş, R. Çakmak, İ. H. Altaş: Design of a MATLAB GUI for Day Ahead Forecasting 
of  PV  Panel  Power,  Innovations  in  Intelligent  Systems  and  Applications  Conference 
(ASYU), p.p. 1‐5, 2019 
[12]  Available: https://www.knaufinsulation.si/program‐ki‐energija‐2017. [11.10.2021] 
[13]  Available:https://www.nrcan.gc.ca/maps‐tools‐and‐publications/tools/modelling‐
tools/retscreen/7465. [11.10.2021] 
[14]  H. Zirin, K. Lang: Sun: Physical properties (4 February 2021). Encyclopedia Britannica. 
Available: https://www.britannica.com/place/Sun. [11.10.2021] 
[15]  H.  Zirin,  K.  Lang:  Solar  constant.  (24.8.2012).  Encyclopedia  Britannica.  Available: 
https://www.britannica.com/science/solar‐constant. [11.10.2021] 
[16]  D. Kastelec, J. Rakovec, K. Zakšek: Solar energy in Slovenia, Ljubljana: ZRC Publishing 
House, ZRC SAZU, 2007 
[17]  M.  Z.  Degefa,  M.  Lehtonen,  K.  Nixon,  M.  McCulloch:  A  high  resolution  model  of 
residential internal heat gain – The subtle interdependencies among residential end uses, 
IEEE Innovative Smart Grid Technologies ‐ Asia (ISGT ASIA), p.p. 1‐6, 2015 
 
Nomenclature 
(Symbols)  (Symbol meaning) 
A  the area of the outer envelope of a building 
aH  dimensionless parameter 
Au  usable area of building 
Awindow  window area 
Bh  direct solar irradiation on horizontal surface 
d  layer thickness of the building structure 
Dh  diffuse solar irradiation on horizontal surface 
dw  the number of days of hot water supply in a given period 
EHP  required electricity for the operation of the heat pump 
Fc  blinds factor 
Ff  frame factor 

70 JET
JET Vol. 14 (2021)
Issue  2
Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek 14  Eva Simonič, Iztok Brinovar, Sebastijan Seme, Klemen Sredenšek  JET Vol. 14 (2021) 
   Issue 2 
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
Fs  shading factor 
g  solar radiation transmittance factor 
h  hour angle 
Hc  total solar irradiation on observed surface 
Hc,n  total solar irradiation of observed surface for the selected day of the year 
Ht  coefficient of transmission heat losses 
Ht’  coefficient of specific transmission heat losses 
Hv  coefficient of ventilation heat losses 
i  incidence angle of the sun 
Ib,c  power density of direct solar radiation on an inclined surface 
Ib,h  power density of direct solar radiation on a horizontal surface 
Ic  power density of total solar radiation on an inclined surface 
Id,c  power density of diffuse solar radiation on an inclined surface 
Id,h  power density of diffuse solar radiation on a horizontal surface 
Ih  power density of global solar radiation on a horizontal surface 
Ir,c  power density of reflected solar radiation on an inclined surface 
k  number of air exchanges 
L  latitude 
m  consecutive month of the year 
n  consecutive day of the year 
ƞNH  efficiency of heat gains 
ƞNH,m  efficiency of heat gains for the selected month of the year 
QHP  heat produced for heating 
Qi  heat gains from internal sources 
Qi,m  heat gains from internal sources for the selected month of the year 
Qi,n  heat gains from internal sources for the selected day of the year 
QNH  heat required to heat the building 
QNH,n  heat required to heat the building for the selected day of the year 
Qs,m  heat gains due to solar radiation for the selected month of the year 
Qs,n  heat gains due to solar radiation for the selected day of the year 
Qtrans,m  transmission heat losses for the selected month of the year 
Qtrans,n  transmission heat losses for the selected day of the year 

JET 71 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building using a graphical user interface
 
Determination of produced and consumed electricity of a residential building 
using a graphical user interface 
15 
    
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 
Qv,m  ventilation heat losses for the selected month of the year 
Qv,n  ventilation heat losses for the selected day of the year 
Qw  heat required to heat hot water 
qw  specific annual energy use for hot water 
Rb  inclination factor for direct solar irradiation 
Rd  inclination factor for diffuse solar irradiation 
Rr  inclination factor for reflected solar irradiation 
t  time period 
Te,n  average daily outdoor temperature for the selected day of the year 
Ti  indoor design temperature 
U  thermal transmittance 
V  gross heated volume of the building 
Vneto  net heated volume of the building 
α solar altitude angle 
αe  external convective heat transfer coefficient 
αi  internal convective heat transfer coefficient 
β inclination angle 
γ azimuth angle 
γH,m 
the ratio between heat gains and heat losses for the selected 
month of the year 
δ declination angle 
λ thermal conductivity 
ρ reflection factor 
τ the time constant of the building