Ēku enerģijas simulācija

Vikipēdijas lapa
Jump to navigation Jump to search

Ēkas enerģijas simulācijas, ko sauc arī par ēku enerģijas modelēšanu (BEM) (vai enerģijas modelēšanu kontekstā), ir dizaina rīks, kurš raksturo enerģijas plūsmas, kas saistītas ar ēku un prognozē to ietekmi uz komforta parametriem un energoefektivitātes prasībām, izmantojot matemātiskos modeļus.[1]

Izcelsme[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Tipisks ēku enerģijas modelis sastāv no datiem par vietējiem laikapstākļiem; ēkas ģeometriju; ēkas norobežojošo konstrukciju; iekšējām temperatūras izmaiņām dēļ insolācijas, cilvēkiem un energo patēriņa; apkures, ventilācijas un dzesēšanas (HVAC) sistēmu specifikācijām; darbības grafikiem un vadības stratēģijām. Ēkas enerģijas simulācijas tad izmanto matemātiskus modeļus, lai attēlotu ēkas sistēmu un to mijiedarbību, lai aprēķinātu siltuma slodzes, sistēmas pretreakcijas uz šīm slodzēm, un rezultējošo enerģijas patēriņu, kā arī dažādus tiem saistītus rādītājus, piemēram, pasažieru termisko komfortu, enerģijas izmantošanu un oglekļa dioksīda emisijas.[2]

Ēkas enerģijas simulāciju attīstība notiek, pateicoties akadēmisko, valdības un profesionālo organizāciju kopīgiem spēkiem. Attīstoties datoru tehnoloģijām 1960. gados, tās aizstāja manuālu siltumslodžu aprēķinu.[3] ASV, 1970 gadu enerģijas krīze pastiprināja šos centienus, jo, samazinoties enerģijas patēriņam ēkās, tas kļuva aktuāls iekšzemes politikas interesēs. Enerģētikas krīze arī uzsāka attīstību ASV ēkas enerģijas patēriņa standartiem, sākot ar ASHRAE 90-75. Federālās un valsts aģentūras, kā Enerģijas Pētniecības un Attīstības Pārvaldes (ERDA), kas tagad ir ASV Enerģētikas Departaments, ASV Aizsardzības Departamenta, Nacionālā Zinātnes Fonda un Kalifornijas Enerģijas Komisija sadarbojas ar valsts laboratorijām un universitātēm, lai izstrādātu ēkas enerģijas simulācijas aprēķinu programmas, kā, DOE-2 Ēku Slodžu Analīzes un Sistēmu Termodinamikas (BLAST), un Pārejas Sistēmas Simulācijas (TRNSYS).[4] Kopš 2001. gada, ASV federālās attīstības ēku enerģijas modelēšanas rīkiem rezultātā izveidojās jauna aprēķinu programma EnergyPlus, kura apvienoja BLAST un DOE-2 iespējas. Līdzīga attīstība ēku enerģijas modelēšanas simulācijas rīku izveidē ir vērojama Lielbritānijā, kur Lielbritānijas Inženierzinātņu un fizikas Zinātņu Pētniecības Padomes un Eiropas Komisijas Pētniecības un Attīstības programmas atbalstīja ESP-r izveidi Normatīvi un standarti turpina virzīt tirgus pieprasījumu, dēļ simulāciju programmatūras spēju sniegt attīstību uz rezultātiem. Kā rezultātā ir aizvien pieaugošs programmatūras klāsts ēku enerģijas simulācijām.

Pielietojums[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Ēku energoefektivitātes modeļi var tikt izstrādāti gan jaunām, gan jau esošajām ēkām. Visbiežākie pielietojumi ēku enerģijas modelēšanai ir:

  • Arhitektūras projektēšanā: lai kvantitatīvi salīdzinātu dizaina vai pārbūves iespējas, lai panāktu energoefektīvāku ēkas dizainu
  • HVAC Dizainā: lai aprēķinātu siltuma slodzes mehānisko iekārtu izmēru noteikšanai un palīdzēt izstrādāt un pārbaudīt sistēmu vadības stratēģijas
  • Būvniecības Izpildes Vērtējums: lai pierādīt uz rezultātiem balstītu atbilstību ar enerģijas normatīviem, zaļo sertifikāciju un finanšu stimuliem
  • Ēkas Sastāva Analīze: lai nodrošinātu enerģijas normatīvu un standartu izpildi, un plānotu liela mēroga energoefektivitātes programmas

Programmatūra[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Ir simtiem programmatūras rīku pieejami, kas simulē ēku energoefektivitāti būvniecības apakšsistēmām.

Aprēķinu programmatūra Interfeiss Bezmaksas
DOE-2[5][6] eQuest[7][8]
EnergyPro[9]
Autodesk Green Building Studio (GBS)[10]
EnergyPlus[11][12] IDF Editor[13]
DesignBuilder[14][15]
OpenStudio[16][17]
Simergy[18][19]
Diva for Rhinoceros 3D[20][21]
Ladybug Tools for Rhinoceros 3D[22][23]
Trane TRACE 700[24]
Autodesk Insight 360[25]
TRNSYS[26][27] TRNSYS
ApacheSim[28] Integrated Environmental Solutions (IES)-Virtual Environment (VE)[29]
Carrier Hourly Analysis Program (HAP)[30] Carrier HAP
Sefaira[31] Sefaira Architecture[32]
Sefaira Systems[33]
WUFI Passive[34] WUFI Passive
ESP-r[35] ESP-r

Skatīt arī[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

  • Enerģijas modelēšana

Atsauces[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

  1. Clarke, J. A. (Joe A.). Energy simulation in building design (2nd izd.). Oxford : Butterworth-Heinemann, 2001. ISBN 0750650826. OCLC 46693334.
  2. Building performance simulation for design and operation. Abingdon, Oxon : Spon Press. 2011. ISBN 9780415474146. OCLC 244063540.
  3. «History of Building Energy Modeling - Bembook». bembook.ibpsa.us (angļu). Skatīts: 2017-11-09.
  4. Sukjoon, Oh, (2013-08-19) (en). Origins of Analysis Methods in Energy Simulation Programs Used for High Performance Commercial Buildings.
  5. Jeff Hirsch. «DOE2.com Home Page». www.doe2.com. Skatīts: 2017-11-07.
  6. Lokmanhekim, M., et al. (1979). "DOE-2: a new state-of-the-art computer program for the energy utilization analysis of buildings.". Lawrence Berkeley Lab Report CBC-8977.
  7. Jeff Hirsch. «eQUEST». doe2.com. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2017-11-03. Skatīts: 2017-11-07.
  8. Hirsch, James (2004). eQuest, the QUick Energy Simulation Tool.
  9. «EnergySoft – World Class Building Energy Analysis Software». www.energysoft.com (en-US). Skatīts: 2017-11-07.
  10. «Green Building Studio». gbs.autodesk.com. Skatīts: 2017-11-07.
  11. «EnergyPlus | EnergyPlus». energyplus.net (angļu). Skatīts: 2017-11-07.
  12. Crawley, Drury B.; Lawrie, Linda K.; Winkelmann, Frederick C.; Buhl, W.F.; Huang, Y.Joe; Pedersen, Curtis O.; Strand, Richard K.; Liesen, Richard J. et al. "EnergyPlus: creating a new-generation building energy simulation program" (en). Energy and Buildings 33 (4): 319–331. doi:10.1016/s0378-7788(00)00114-6.
  13. Big Ladder Software, LLC. «IDF Editor - Brief Introduction: Getting Started — EnergyPlus 8.3». bigladdersoftware.com (angļu). Skatīts: 2017-11-07.
  14. «DesignBuilder Software Ltd - Home». www.designbuilder.co.uk (en-gb). Arhivēts no oriģināla, laiks: 2017-10-20. Skatīts: 2017-11-07.
  15. Tindale, A (2005). "Designbuilder Software". Design-Builder Software Ltd.
  16. «OpenStudio | OpenStudio». www.openstudio.net (angļu). Skatīts: 2017-11-07.
  17. Guglielmetti, Rob, et al. (2011). "OpenStudio: An Open Source Integrated Analysis Platform". Proceedings of Building Simulation 2011: 12th Conference of International Building Performance Simulation Association: 442–449.
  18. «Digital Alchemy - Simergy». d-alchemy.com. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2017-11-08. Skatīts: 2017-11-07.
  19. See, Richard, et al. (2011). "Development of a User Interface for the EnergyPlus Whole Buiding Energy Simulation Program". Proceedings of Building Simulation 2011: 12th Conference of International Building Performance Simulation Association: 2919–2926.
  20. «Solemma LLC». solemma.net (angļu). Skatīts: 2017-11-09.
  21. Jakubiec, A, et al. (2011). "DIVA 2.0: Integrating Daylight and Thermal Simulations using Rhinoceros 3D, Daysim, and EnergyPlus". Proceedings of Building Simulation 2011: 12th Conference of International Building Performance Simulation Association: 2202–2209.
  22. «Ladybug Tools | Home Page». www.ladybug.tools. Skatīts: 2017-11-09.
  23. Roudsari, MS, et al. (2013). "Ladybug: A Parametric Environmental Plugin for Grasshopper to Help Designers Create an Environmentally-Conscious Design". Proceedings of BS2013: 13th Conference of International Building Performance Simulation Association: 3128–3135.
  24. Trane. «TRACE 700», 2017. Skatīts: 2017-11-07.
  25. «Insight - High performance and sustainable building design analysis». insight360.autodesk.com. Skatīts: 2017-11-16.
  26. e-Media Resources. «Welcome | TRNSYS : Transient System Simulation Tool». www.trnsys.com (angļu). Skatīts: 2017-11-07.
  27. Beckman, William A.; Broman, Lars; Fiksel, Alex; Klein, Sanford A.; Lindberg, Eva; Schuler, Mattias; Thornton, Jeff. "TRNSYS The most complete solar energy system modeling and simulation software" (en). Renewable Energy 5 (1-4): 486–488. doi:10.1016/0960-1481(94)90420-0.
  28. Integrated Environmental Solutions, Ltd. «APACHESIM», 2017. Skatīts: 2017-11-07.
  29. Integrated Environmental Solutions, Ltd. «VE 2017». www.iesve.com, 2017. Skatīts: 2017-11-07.
  30. «Hourly Analysis Program HVAC System Design Software | Carrier Building Solutions». Building Solutions (en-US). Skatīts: 2017-11-07.
  31. «Home». Sefaira (en-US). Skatīts: 2017-11-07.
  32. «Sefaira Architecture». Sefaira (en-US). Skatīts: 2017-11-07.
  33. «Sefaira Systems». Sefaira (en-US). Skatīts: 2017-11-07.
  34. «WUFI Passive: Passive House Institute U.S.». www.phius.org. Skatīts: 2017-11-07.
  35. «ESP-r | University of Strathclyde». www.strath.ac.uk (angļu). Skatīts: 2017-11-08.