Giới thiệu: Tại sao việc xây dựng năng lượng là vấn đề ngày nay nhiều hơn bao giờ hết

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, khi chính phủ thắt chặt mã năng lượng và người sở hữu yêu cầu các hóa đơn tiện ích thấp hơn, khả năng dự đoán ứng dụng năng lượng của tòa nhà trước khi nó được xây dựng trước khi nó được chuyển từ một “tách có thể có giá trị cốt lõi.

Phần mềm mô phỏng năng lượng là gì?

Phần mềm mô phỏng năng lượng là một công cụ dựa trên máy tính để mô phỏng năng lượng của một tòa nhà theo thời gian, dùng thuật toán để biểu thị nhiệt chuyển qua các bức tường, cửa sổ và mái nhà; chuyển động qua hệ thống thông gió; lấy từ người cư trú, ánh sáng và thiết bị; và hành vi của hệ thống cơ khí như máy lạnh, lò sưởi và máy bơm nhiệt. Phần mềm này cần dữ liệu khí hậu địa phương (máy tính, độ ẩm, bức xạ mặt trời, gió) cùng với các tính chất chi tiết, và các chương trình hoạt động để tạo ra những dự đoán năng lượng tiêu dùng trong giờ hoặc dưới giờ.

Các loại công cụ mô phỏng năng lượng

  • Động cơ mô phỏng xây dựng Whole ) (v. g., E. E.Plus, DOE-2) phân tích tất cả các dòng năng lượng chảy trong một mô hình riêng.
  • Công cụ chạy đa năng [CFC:1) (v. d., OpenFOM, ANSYS Fluent) mô hình luồng không khí và phân phối nhiệt độ chi tiết.
  • Mô phỏng ánh sáng và ánh sáng (v. d., Radiance, dayM) dự đoán mức độ sáng tự nhiên và năng lượng ánh sáng điện.
  • Cho phép tự động so sánh hàng ngàn biến thể thiết kế ) [v. d., Ladybug F., Thiết kế Xây dựng] cho phép so sánh hàng ngàn biến thể thiết kế.

Lựa chọn công cụ phụ thuộc vào giai đoạn dự án, cần sự chính xác và các câu hỏi cụ thể được hỏi. những nghiên cứu về công nghệ và định hướng thời gian đầu có thể sử dụng động cơ đơn giản, trong khi thiết kế kỹ lưỡng của HVAC thường đòi hỏi một động cơ như EcPlus, được hỗ trợ bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và hiệu quả chống lại dữ liệu thật.

Lợi ích chính của việc dùng mô phỏng trong việc thiết kế bền vững

1. Làm báp têm cho năng lượng hiệu quả

Mô phỏng cho phép các nhà thiết kế thử nghiệm các phong bì thay thế, các loại glazing, các thiết bị làm bóng, và độ dày cách điện tử trước khi cam kết với vật liệu. Ví dụ, một cuộc nghiên cứu về nhân vật liệu có thể cho thấy việc thêm bóng ngoài vào cửa sổ hướng nam giảm lượng làm mát xuống 30% so với nâng cấp lên gấp ba lần. Việc đưa ra quyết định dựa trên bằng chứng này đảm bảo rằng mỗi đô la tiêu dùng để tạo hiệu ứng tối đa.

Gia tăng sự an ủi và sức khỏe trong nhà

Bên cạnh năng lượng, mô phỏng mô phỏng mô phỏng nhiệt dự đoán số đo nhiệt độ như là số liệu được dự đoán có nghĩa là số lượng phiếu (PMV) và nhiệt độ hoạt động. họ cũng đánh giá hiệu quả thông gió, chất lượng khí trong nhà và mức độ nóng quá mức. trong một nghiên cứu, các tòa nhà mô phỏng chiến lược thông gió tự nhiên giảm 40% trong nhiều giờ, so với thiết kế mã-mum. điều này trực tiếp chuyển thành sự hài lòng và hiệu quả tốt hơn, cũng như sự bền bỉ trong khi có sóng nóng.

3 Giảm chi phí cho xe đạp

Mặc dù việc mô phỏng đòi hỏi đầu tư trước vào thời gian và phần mềm, nhưng nó luôn trả cho bản thân bằng cách tránh những thiết bị có kích thước quá lớn, khu vực băng giá không cần thiết, và những thay đổi hệ thống phút cuối. một phân tích của phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia cho thấy rằng việc tích hợp mô phỏng trong thiết kế giảm trung bình 23% chi phí năng lượng trong một mẫu của 60 dự án thương mại.

4 Gia tốc xanh lá cây tăng cường

Chương trình như LEED, BREEM, và tiêu chuẩn Xây dựng H2 thường đòi hỏi hoặc thưởng. Mô phỏng mô phỏng cung cấp tài liệu cần thiết như là công cụ phát hành năng lượng LEED (SBLD) - và có thể chứng minh tuân thủ với tiêu chuẩn ASHRAE 90.1 hoặc mã bảo tồn năng lượng quốc tế. Nhiều gói phần mềm hiện tạo ra báo cáo tự động, tiết kiệm giấy tờ thủ công bằng tay. Ví dụ, [FLT: 0].S. Xây dựng xanh [FT: 1] đề nghị một máy tính xách tay 8D v.A2 kết quả trực tiếp với giả lập trình mô phỏng kết quả.

Các đặc điểm then chốt của công cụ mô phỏng năng lượng hiện đại

Những đặc điểm sau đây phân biệt những công cụ tiên tiến và máy tính đơn giản:

Ảnh hưởng trên thiết kế xây dựng bền vững: Ví dụ thực tế

Tác động môi trường và kinh tế của thiết kế mô phỏng được ghi nhận tốt. Trong một tòa nhà mạng số 0 ở Tây Bắc Thái Bình Dương, các kỹ sư sử dụng năng lượng Plus để mô phỏng máy lạnh bị động và làm mát tối, cắt giảm kích thước hệ thống cơ học bằng 45% và đạt được năng lượng hàng năm không hàng năm ở Singapore. Một dự án cư trú cao cấp khác được sử dụng để tối ưu hóa sự vận hành, giảm thời gian điều hòa khí xuống, giảm 60% trong khi giữ cho nhà thoải mái.

Mô phỏng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cải tạo các tòa nhà đã có. Một nghiên cứu về văn phòng bê tông năm 1970 ở Boston đã dùng mô phỏng để đánh giá 15 gói cải tạo, bao gồm phim cửa sổ, cách cách cách tân mái nhà, và nâng cấp HVAC. Sự kết hợp tối ưu - xác định qua hàng ngàn lần chạy đã được xác định sử dụng- giả lập đến 38% với sự trả lại 6.2 năm. Không có mô phỏng, chủ sở hữu sẽ chọn một nâng cấp cửa sổ ít hiệu quả hơn.

Đối với các nhà thiết kế nhằm xác định các chứng nhận như Nhà lưu động, mô phỏng là bắt buộc. Viện Gia Đình ứng xử đòi hỏi chỉ riêng PHPP (Guve House Planning Gói), công cụ này dựa vào các tính toán cân bằng năng lượng hàng tháng, đơn giản là mô phỏng. Kiến trúc là người chấp nhận mô phỏng đầy đủ năng lượng thường đạt được kết quả tốt hơn PHPP riêng, đặc biệt là đối với các chiến lược địa lý phức tạp hoặc mới nhất của HVAC.

Thử thách và giới hạn của việc mô phỏng năng lượng

Dù nó có giá trị nhưng mô phỏng không phải là viên đạn bạc.

  • Chất lượng [FLT: 0]: rác vào, thùng rác ra.
  • Chuyên gia người dùng: Đang vận hành động cơ tiên tiến như EcnPlus đòi hỏi đào tạo về chuyển nhiệt động lực học, và cú pháp xử lý phần mềm.
  • Nguồn tài nguyên tổng hợp:), hoặc mô phỏng theo giờ mỗi năm của một tòa nhà lớn có thể mất nhiều giờ để chạy, làm chậm thiết kế lặp lại.
  • Những chi tiết nhỏ, như nhiệt chảy vào ban công hoặc bị đánh sập từ các tòa nhà kế bên, thường bị bỏ qua, dẫn đến những dự đoán lạc quan.

Để giảm thiểu các vấn đề này, nhiều công ty hiện nay thuê những người mẫu năng lượng đặc biệt hoặc sử dụng dịch vụ mô phỏng dựa trên mây tương đương với chạy. Công cụ mã nguồn mở như [FLT: 0] [FLTPlus [FLT: 1] là miễn phí nhưng yêu cầu thiết lập quan trọng, trong khi các nền tảng thương mại cung cấp nhiều giao diện thân thiện hơn người dùng với chi phí cao hơn.

Treds: Al, Số Sinh đôi, và Mô phỏng thời gian thực

Những thuật toán học về máy có thể điều chỉnh mô phỏng dựa trên dữ liệu thiết lập thiết lập thiết bị cảm biến, tạo ra “hai cặp song sinh kỹ thuật luôn luôn cập nhật các dự đoán dựa trên thời tiết và nơi ở thực tế. Điều này cho phép người điều hành tối ưu hóa năng lượng trong thời gian thực, điều chỉnh vị trí hoặc thiết lập chương trình bảo trì.

Công cụ thiết kế mang tính hệ thống - như Autodesk Forma hay cove.ty - sử dụng mô phỏng kết hợp với AI để đề xuất hàng ngàn tùy chọn thiết kế bền vững trong phút, giảm chọn lên trên để bền vững và chi phí. Điều này làm giảm đáng kể giai đoạn thiết kế ban đầu. Hơn nữa, mô phỏng carbon toàn bộ cuộc sống, tính toán từ các vật liệu chứa carbon cùng với năng lượng hoạt động, đang trở thành tiêu chuẩn trong các gói phần mềm hàng đầu tiên.

Kết luận

Nó trao quyền cho các kiến trúc sư và kỹ sư để định lượng các cuộc trao đổi, giảm năng lượng tiêu thụ, khí thải thấp, và cung cấp những không gian tiện nghi đáp ứng các tiêu chuẩn xanh nghiêm ngặt. khi mô phỏng trở nên nhanh hơn, thông minh hơn, và tích hợp hơn với các công cụ thiết kế, vai trò của nó trong việc hình thành môi trường cho một tương lai ít carbon sẽ chỉ mở rộng. việc tiếp nhận những công cụ này không chỉ là một lợi thế cạnh tranh - đó là trách nhiệm đối với hành tinh và thế hệ tương lai.