Тъй като градовете се стремят да намалят въглеродните емисии, сградите са под нарастващ натиск да използват по-малко енергия, като същевременно поддържат комфорта на живеещите в тях. При проектирането на сгради с нулево енергийно потребление този баланс е особено труден за постигане.
Повечето съвременни инструменти за проектиране разчитат на статични симулации, което означава, че не могат лесно да покажат как се променят топлината, въздушният поток и комфортът в помещенията с развитието на проекта на сградата. В резултат на това архитектите често трябва да вземат важни решения без ясна обратна връзка в реално време.
Това е съществен проблем за системите за климатизация Task-Ambience (TAAC). Тези системи контролират климата около отделните работни зони независимо от останалата част на помещението и е доказано, че спестяват енергия след внедряването си.
Досега обаче проектантите не разполагаха с лесен начин да тестват и сравняват тяхното въздействие още на етапа на проектиране на сградата.
AI моделът позволява ранни тестове за енергийна ефективност и комфорт
В ново проучване изследователи разработват цифров близнак, задвижван от AI, който позволява на архитектите и инженерите да тестват как ще се променят енергопотреблението и комфортът в помещенията, докато сградата все още е в етап на проектиране.
Вместо да разчита на статични симулации, системата позволява да се оценяват различни варианти на дизайн и климатизация в реално време, помагайки на екипите да откриват слабости в ефективността и потенциални проблеми с комфорта, съобщава Nanowerk.
Проектът е ръководен от професор Тенг от университета в Каназава в сътрудничество с учен от университета Фуджоу в Китай. Заедно те създават символичен AI модел, базиран на правила, наречен VEEM-ZEB, разработен специално за сгради с нулево енергийно потребление, които използват системи за климатизация тип task-ambience.
Цифровият близнак може да оцени както енергопотреблението, така и термичния комфорт на етапа на проектиране, като дава на проектантите по-ясна представа за това как сградата ще функционира в действителност, преди да бъде построена.
Вместо да третира сградата като една единствена климатична зона, моделът разделя климатизацията на две части: въздуха около отделните работни зони и въздуха в по-голямата част от помещението. Това позволява едновременно да се измерват комфортът и енергопотреблението, като се използват стандартните индикатори за комфорт PMV и PPD.
PMV (Predicted Mean Vote) показва средното усещане за топлина или студ в помещението, а PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) прогнозира процента хора, които вероятно ще се чувстват неудовлетворени от комфорта – дори когато PMV е 0 (идеално усещане за средната част от групата), винаги около 5 % от хората ще се чувстват дискомфортно, и този процент на недоволни се увеличава, колкото по-далеч от нулата е PMV.
Вграден VR изглед показва тези резултати на живо, така че дизайнерите могат веднага да видят как промените в разположението, заетостта или настройките влияят върху енергопотреблението и комфорта.
Системата може да изпълнява около 48 000 различни сценария за проектиране и експлоатация, използвайки стандартни параметри. Чрез тестване на сезонните промени, различен брой обитатели и поведението на хората в офисите, изследователите показват, че моделът може надеждно да идентифицира по-ефективни и комфортни конфигурации, предоставяйки на дизайнерите много по-ясна основа за избор на най-добрите енергоспестяващи опции.
Помага на архитектите да сравняват стратегиите за охлаждане в сгради с нулево енергийно потребление
Това, което отличава тази работа, е, че премества оценката на климатизацията на работната среда от фазата на експлоатация към фазата на проектиране. Вместо да чакат сградата да бъде построена и използвана, дизайнерите вече могат да тестват как ще се представят различните стратегии за охлаждане, докато плановете все още са в процес на разработване.
Системата използва трислоен цифров близнак, който комбинира ясна, базирана на правила изкуствена интелигентност с лесна за разбиране VR среда. Това позволява на архитектите и инженерите да сравняват директно настройките на климатизацията и стратегиите за контрол на ранен етап, като използват реални числа, а не предположения.
Вместо да разчитат на приблизителни оценки, направени след строителството, този подход позволява на дизайнерите да видят както енергийните спестявания, така и комфорта в помещенията, докато сградата все още е в етап на планиране. Като показва тези два фактора един до друг, моделът помага на екипите да разберат как техните дизайнерски решения ще повлияят на реалните резултати.
Изследователите очакват инструментът да се използва в ежедневната архитектурна практика като система за подпомагане на вземането на решения за сгради с нулево енергийно потребление, като помага на дизайнерите да правят по-интелигентни избори, които балансират комфорта с енергийната ефективност от самото начало.
Източник: InterestingEngineering
