Новини
Graphisoft
EcoDesigner обзор в AECBytes
22.02.2010Разработен от Graphisoft, EcoDesigner е инструмент, който позволява да бъде направен бърз анализ на енергийната ефективност на модела на сградата в средата на ArchiCAD. Той е относително нов продукт, пуснат в ход по време на годишния конгрес на AIA през 2009, успоредно с 12-ата версия на ArchiCAD.
В сърцевината на EcoDesigner е VIPCorecalculation engine, развит от шведската компания Strusoft. Това е същият инструмент, използван в аналитичната програма VIP-Energy на Strusoft и е сертифициран в съответствие с признати аналитични стандарти, като ANSI/ASHRAE BESTEST Standard 140-2001.
Като специалист по технологиите и като архитект, силно вълнуващ се от енергийната ефективност и рационалното ползване на ресурсите, определено съм заинтересован от изпробването на EcoDesigner.
В някои случаи той е представен като „Светия Граал" на архитектурния софтуер, поради способността му да извършва цялостни анализи във вътрешността на BIM модела.
Преди време бях писал за различни методи за трансфер на данни между BIM приложения и програми за анализ и най-често срещаните трудности при това.
Връзките между ArchiCAD и EcoDesigner са непрекъснати, интуитивният интерфейс прави възможно бързо и лесно включването на настройки за материалите и оперативни данни за сградата с цел да се анализира енергийната ефективност на проекта.
Анализът на резултатите е представен във вид на стегнат, кратък и ясен отчет, което осигурява ясна представа за съответните за сградата емисии въглероден диоксид и енергийна консумация.
Би трябвало да се има предвид, че EcoDesigner не е предвиден като детайлен инструмент за анализ. Той се осланя на стойности по подразбиране, за да ускори изчислителния процес. Неговият интерфейс е ориентиран към по-студените климатични условия, докато мощните опции за регулиране на програмата изглежда остават до голяма степен неоползотворени.
Предстои да се запознаем отблизо със софтуера, следвайки посочената в ръководството последователност:
1. Създаване на модел
2. Автоматичен анализ на модела
3. Определяне на местоположението и Функционалността
4. Преглед на структурите и модела
5. Въвеждане на допълнителни изчисления - отвори, MEP системи и енергия
6. Оценка
Нека разгледаме всяка от тези стъпки в детайли.
СЪЗДАВАНЕ НА МОДЕЛ
Очевидно се нуждаем от някакъв проект на сграда, преди да започнем работа с EcoDesigner. Примерът, който използвам тук - вижте фигура 1- е актуален проект от нашия офис - луксозна къща, с местоположение Перт , Западна Австралия. Този модел е детайлно разработен, тъй като можете да ползвате EcoDesigner, чак когато започнете да оформяте фасадата и всякакъв вид значими за ефективността вътрешни структури.
Фигура1. Модел на проекта, ползван за тестването на EcoDesigner.
Друга важна точка при създаването на модела е методологията, която използвате за създаването на вашия ArchiCAD модел.
С цел да се осигурят точни резултати от енергийния анализ, геометричните инструменти трябва да бъдат използвани по тяхното предназначение ( например Wall Tool за стени, Slab Tool за плочи и т.н.); щриховките трябва да са приложени последователно към строителните елементи и структурите трябва да бъдат класифицирани като вътрешни или външни (например плочите, които могат да бъдат и вътрешни, и външни, трябва да се отделят като два отделни обекта.
Ако същността на проекта ви изисква употребата на стандартните геометрични инструменти по необичаен начин, може да се наложи да създадете опростен модел за целите на EcoDesigner.
АВТОМАТИЧЕН АНАЛИЗ НА МОДЕЛА
EcoDesigner може да бъде извикан от менюто Design > Design Extras. EcoDesigner изпълнява предварителни анализи на геометрията на сградата, след което се появява следния диалогов прозорец:
Фигура 2. Диалогвият прозорец Model Analysis
Това е стегнато резюме на елементите, които EcoDesigner е способен да идентифицира автоматично. По-късно вие ще имате възможността да прегледате детайлно модела и да въведете корекции и промени, ако е необходимо.
ОПРЕДЕЛЯНЕ НА МЕСТОПОЛОЖЕНИЕТО И ФУНКЦИОНАЛНОСТТА
Основният прозорец на EcoDesigner, показан на фигура 3, е изграден от четири списъка- Location & Function (местоположение и функция), Structures (Структури/ Елементи), Openings (Отвори) и MEP Systems & Energy (MEP системи и Енергия).
Списъкът Location & Function позволява да конфигурирате общите параметри на проекта, като местоположение и ориентация на сградата.
Опцията Grade level to project zero поставя етажното ниво на сградата в отношение към заобикалящия терен; а опциите WindProtection и Surroundings могат да се използват за оформяне на контекстуалната околна среда. Всички тези настройки ще окажат влияние над цялостните резултати от енергийния анализ.
Бутонът Façade Shadings отваря диалоговата кутия , показана на фигура 4. Вместо да изчислява, тук EcoDesigner прави някои генерални предположения за засенчванията на сградата.
Предимството тук е,че времето за изчисляване е значително редуцирано, обаче имайки предвид , че позицията на слънцето се променя през деня и през годината, тази скорост е за сметка на потенциално по-точни резултати.
Фигура 4. Диалоговата кутия Façade Shadings
Втората колона на списъка Location and Function, показан на фигура 3, определя профила на обитаване на сградата - това определя температурата и нужното отопление през целия ден.
Сградите с множествена функционалност могат да бъдат дефинирани чрез натискане на бутона More functions (допълнителни функции).
Тук, определяйки профил на сградата, след анализиране и определяне на желаната температурата и нужното отопление, ще бъдат предложени стойности, адекватни на нуждите на сгради от различен функционален тип.
ПРЕГЛЕД НА СТРУКТУРИТЕ И МОДЕЛА
Списъкът Structures от диалоговия прозорец на EcoDesigner, показан на фигура 5, е може би, най-важният, тъй като тук имаме възможност за преглед на резултатите от анализа на модела, които бяха направени автоматично. Когато натиснете бутона Model Review от този списък, EcoDesigner превключва към тримерен преглед на модела, след което разпределя различните елементи/структури/ към една от следните категории: Покриви, Външни стени, Подове и настилки, Основни стени, Основни етажи и Вътрешни структури.
Цветовете са базирани на настройките от палитрата Markup Tools, както е показано на фигура 6.
Фигура 5. Списъкът Structures на диалоговия прозорец EcoDesigner.
Фигура 6. Автоматична класификация на различните структури на сградата, направени от EcoDesigner.
Както се вижда на фигура 6, EcoDesigner е свършил сравнително добра работа при определянето на различните строителни елементи. Само че няколко елемента бяха маркирани погрешно, особено където стени и плочи са използвани за очертаване на външни структури като паваж, градински линии и парапети.
Използвайки палитрата Model Review на EcoDesigner тези елементи могат да бъдат ръчно поправени, за да се премахнат неточностите в анализа. Ръчно поправеният модел е показан на фигура 7.
Фигура 7. Ръчно корегираният модел с правилната класификация на всички елементи.
Елементите, които не участват в анализа, са оставени каквито са и не са маркирани с цвят посредством палитрата Model Review на EcoDesigner. Например, в този проект, нивото на полусутерена ще бъде необусловено пространство.
Забележете как покривите са дефинирани посредством инструментите на EcoDesigner - покривите са по същество всякакви хоризонтални структури, които изграждат покривката на сградата. Например в горния ляв ъгъл на сградата от фигура 7, подът на полу-заградената тераса е определен като покрив (оцветен в лилаво).
В този пример въпросният елемент може да бъде както под на терасата, така и покрив на пространството отдолу.
Връщайки се обратно в прозореца на EcoDesigner, структурите, които съставят корпуса на сградата, трябва да бъдат дефинирани от гледна точка на техните топлинни характеристики.
Базирани на настройките на щриховките, използвани в модела, EcoDesigner предлага списък на различните типове материали, използвани в скелета на сградата. Те по-нататък се изброяват отново, на базата на тяхната ориентация, както е показано на фигура 8.
Фигура 8. Различните елементи, които съставят сградата, описани според тяхната ориентация.
В този момент става видимо, че е полезно да поставим щриховките последователно, докато изграждаме нашия модел. Не само, защото е добра практика, докато работим в ArchiCAD небрежно, но също така това означава, че горният списък на елементите ще бъде значително по-кратък, като по този начин ще изисква по-малко време да определим топлинните настройки за всеки от структурните елементи на сградата.
При пропуск, повечето от структурните елементи ще бъдат неопределени, като ще бъдат означени от жълт триъгълник, както е показано на фигура 8. За да назначите топлинни настройки, изберете желаната поредица и натиснете бутона под колоната U-Value. Това действие отваря диалоговата кутия U-value Calculator, показана на фигура 9.
Фигура 9. Задаване на U-стойности на елементите на сградата.
Тук можете да въведете топлинни стойности на структурите, базирани на щриховките, ползвани за определяне на съставните структури в модела. В този пример стената се състои от два 90 - милиметрови външни пласта тухлена зидария, разделени от 50-милиметрова кухина(много популярен метод на стрителство в Западна Австралия).
Трите топлинни настройки, които EcoDesigner изисква са: thermal conductivity (топлопроводимост), density(плътност) и heat capacity (топлинен капацитет). Ако разполагате с тези стойности, те могат да бъдат въведени ръчно. Алтернативно EcoDesigner осигурява обширна база данни за материалите, от която да избирате подходящите стойности, както е показано на фигура 10.
Фигура 10. Избор на топлинни настройки от каталог с материали за изчисление на U-стойността на композитните структурни елементи.
EcoDesigner запазва термалните настройки с определените щриховки в ArchiCAD модела, както е показано на фигура 11, така че тази информация може да бъде използвана отново за други структурни елементи на сградата.
Фигура 11. Назначените термални настройки се съхраняват за бъдеща употреба.
След като веднъж сте определили топлинните настройки за всяка от щриховките, които определят композитната структура, EcoDesigner изчислява U-стойността (или реципрочната R-стойност) . Ако тази стойност не съвпада с очакваните от вас резултати, можете да регулирате стойностите за External/Internal Heat Transfer Coefficient( Коефициент на/Външния/Вътрешния топлинен трансфер) и Thermal Bridge Effect (Ефект на топлинното запълване) ръчно(виж фигура 12).
Фигура 12. U-стойността (или R-стойността) изчислена за всеки елемент.
След като сте определили топлинните стойности за всеки от структурните елементи, има още няколко неща, които трябва да бъдат оформени в списъка Structures. За всеки пункт в списъка се избира характеристика на повърхността от падащ списък ( виж фигура 13).
На дъното на този списък можете да определите какъв тип топлинно съхранение (топлинн натрупване) съответства на вътрешните структури, както и изолирането на подземните структури. Можете също да проверите дали подовото пространство и обема на сградата съответстват на реалното пространство на вашата сграда.
Ако има значителни несъответствия , може да се наложи да попълните отново списъка Model Review, за да видите, дали не са пропуснати някои структури. Ако разликите са минимални, може да поправите пространството и обема ръчно. EcoDesigner използва зададените тук стойности в изчисленията си, а не изчислява директно от геометричния модел.
Фигура 13.
ВЪВЕЖДАНЕ НА ДОПЪЛНИТЕЛНИ ИЗЧИСЛЕНИЯ
Списъкът Openings (Отвори) е подобен по разположение на списъка Structures - таблица показва всички отвори на базата на ориентацията, където можете да уточните работните стойности за всяка група врати и прозорци (виж фигура 14).
Изискваните стойности включват засенчване, процент на осветеност, R-стойност, Обща слънчева трансмисия (позната още като коефициент на придобитата слънчева топлина) и инфилтрация на ползвания стъклопакет. Отново EcoDesigner предоставя детайлна библиотека със стойности за различните типове отвори, както е показано на фигура 15.
Интересно е да забележим обаче, че предварително зададените стойности са подходящи за по-хладен климат - например всички изброени в списъка типове прозорци, предполагат за минимален стандарт двоен стъклопакет .
Фигура 14. Определяне на настройки за отвори в структурите, които ще се отразят на енергийната ефективност.
Фигура 15. Избиране на стойности за отворите, ако се налага.
Последният списък е MEP Systems & Energy - тук можете да определите основна информация за отоплението, охлаждането, вентилационните и енергийните системи във вашата сграда (виж фигура 16).
Бутонът Energy sources and costs позволява да въведете по- детайлна информация относно достъпните типове енергия и съответните цени (електричество, газ, въглища и пр.), докато Exportto VIP-Energy дава възможност да съхраните анализираните данни за по- нататъчни анализи, използвайки софтуера VIP-Energy .
Фигура 16. Определяне на настройки за MEP системата и въвеждане на енергийни източници и цени.
За тази резиденция с площ 600 кв.м. ми отне около 20 минути да въведа всички данни и бяха нужни само леки корекции на модела, за да оправя някои несъответствия, възникнали по време на етапа Model Review.
За разлика от някои програми за анализ, които изискват трудни и скучни въвеждания на данни и настройки, това изглежда разумно количество време, благодарение на начина, по който EcoDesigner групира типовете елементите според общите настройки и ориентация.
ИЗЧИСЛЕНИЕ
След като веднъж нужната информация е въведена, бутонът Start Evaluation (започни изчисление) слага началото на процеса на изчисляване и създава доклад на стойностите (виж фигура 17).
За този модел изчислението отне само няколко секунди. Запомнете, че изчисленията извършени от VIP-Energy engine не са геометрично базирани и използват общи стойности, което позволява значителното съкращаване на времето за изчисления.
Фигура 17. Доклад за енергийните стойности, създаден от EcoDesigner , отнасящ се за примерният модел
Информацията, която се съдържа в доклада е ясна и представена в чист, стегнат формат. Използваните термини са обяснени в ръководството на EcoDesigner. Ключовата за проекта информация е сумирана в горната част на доклада, следвана от класифициране на консумацията на енергия по източници.
Следва изчисление за приблизителното количество на отделения въглероден диоксид, посочен като броя хектари тропически гори, нужни да компенсират емисиите въглерд за година. В доклада е включена и диаграма на месечния енергиен баланс, която разпределя изходящата срещу постъпващата енергия с цел да се поддържа топлинно равновесие през годината.
В нашия случай, можете да видите, че инсталацонната система за охлаждане е особено важна от Януари до Март - това са най- горещите месеци в годината в Перт, Западна Австралия. Тези резултати от енергийния баланс също подсказват за това,че в настоящята форма, сградата не се справя добре през по-топлите месеци, давайки висок разход за механично охлаждане.
Какво означават тези резултати? Това до голяма степен зависи от търсените постижения по отношение на енергийната ефективност и регулацията на сградата според местоположението на проекта.
Въпреки това изчислението на емисиите въглероден диоксид, представени графично (както е показано на фигура 18) е най- добрата илюстрация на актуалното ниво на енергийна ефективност за тази сграда. За да компенсираме емисиите от тази сграда площта тропически гори, нужни за поемането им, ще се равнява на площта на 8 тенис корта.
Фигура 18. Графично изображение на количеството въглероден диоксид, отделен от сградата.
Докато тези начални резултати не се явяват много обещаващи, тук е мястото, където ползата от аналитичен инструмент, какъвто е EcoDesigner, става очевидна.
Тъй като ние имаме подобрена и стойностна проверка на резултатите за действието на сградата в ранните етапи на проекта и поради отличната интеграция между ArchiCAD и EcoDesigner, става лесно да започнем да манипулираме модела, за да видим какво можем да подобрим по отношение ефективността на проекта.
Например смяната на конструкцията на външните стени и материала на изолационните панели, както и избора на стъклопакет с по-високи изолационни характеристики, дава резултат, изявяващ се в редуцирането на въглеродния диоксид от 40 до 28 тона - тоест намаляваме емисиите на сградата с два тенис корта тропически гори (виж фигура 19).
Това подобрение е потвърдено, ако погледнете скалата в полето Monthly Energy Balance (месечен енергиен баланс) - върховите стойности са значително намалени.
Фигура 19. Поправеният изчислителен доклад, след нанесените промени с цел повишаване на енергиймната ефективност.
Допълнителни подобрения могат да се постигнат чрез манипулиране на енергийната консумация на сградата. Определяйки природен газ за основен отоплителен ресурс (както е показано на фигура 20), намаляваме вредните емисии с още 6 тона на година, „губейки" още два корта.
За охлаждането, в случай, че сме заменили механичното с натурално, ще се отнеме още един тенис корт. Разбира се, ефективността на сградата при естествено охлаждане трябва да бъде изчислена самостоятелно.
Фигура 20. Увеличаване на процента на природен газ като енергиен източник, за да се намали количеството но отделения въглероден диоксид.
Ако електричеството, нужно на сградата се доставя главно от слънчевата енергия, замърсяването от сградата става почти нищожно - тропически гори с площ, равняваща се само на половин тенис корт ще са нужни, за да компенсират емисиите. (Разбира се, слънчевите панели са скъпи, така че подобренията в ефективността на сградата трябва първо да бъдат предварително обмислени.)
На този етап това, което ще е наистина полезно, е ако разделът за слънчевите панели може да бъде използван за определяне на площта на необходимите панели, в случай, че се планира сградата сама да произвежда електричество. За съжаление тази секция може да определя стойности за отоплението, топлата вода и нужния свеж въздух.
Както може да се види, с няколко прости приспособявания на модела и оперативните параметри на сградата, е възможно драматично подобряване на енергийната ефективност на сградата. С допълнителни манипулации върху модела, могат да бъдат постигнати значителни редукции на емисиите.
АНАЛИЗ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ
За архитекти, търсещи печалби и бърз удар, ползвайки свойствата на околната среда през ранните етапи на проекта, EcoDesigner е ценен проектантски инструмент, особено когато се ползва като част от итеративния процес на проектиране.
Непрекъснатата интеграция с ArchiCAD и скоростта , с която EcoDesigner е в състояние да произвежда резултати по изпълнението на проекта, ви дава възможност да откривате различни оперативни параметри, за да откриете как да бъде реално оптимизиран проекта.
Разбира се, важно е да се отбележи, че EcoDesigner не е замислен да бъде обстоятелствен аналитичен инструмент - неговите резултати са базирани основно на стойности по подразбиране или предположения.
Например EcoDesigner не изчислява прецизно засенчванията върху фасадата, като вместо това разчита на една от трите си подразбиращи се стойности - plain, average или complex . EcoDesigner в никакъв случай не е планиран като алтернатива на по-високотехничните програми, каквито са IES, DesignBuilder или Ecotect Analysis.
Фактът, че първоначалните данни за производителността от EcoDesigner могат да бъдат експортирани във VIP-Energy за по- нататъчни анализи е тестамент, че продуктът е замислен като допълнителен аналитичен инструмент.
Базиран на изчислителния метод VIP-Energy, който произлиза от Швеция, една минимална критика е, че EcoDesigner изглежда леко поляризиран към изчисляване на енергийната ефективност в по-хладни климатични условия.
Например , когато определяме енергийните източници и цени, опциите са дадени за отопление, но не и за охлаждане, докато системи като възвръщане на топлината на въздуха и изсмукване на топлината не са особено релевантни за умерени и пустинни климатични условия. Докато софтуера е все още податлив на анализиране, ще бъде полезно, ако интерфейсът бъде реструктуриран лекичко, за да се отстрани тази явна слабост.
Може би най- голямата критика спрямо EcoDesigner, е не към софтуера, такъв, какъвто е, а по отношение на огромния му неразкрит потенциал за настройка според нуждите. Като допълнение към PDF ръководството, което се праща с EcoDesigner, Миклош Свед ( Продуктов мениджър на Graphisoft) е написал напредничаво упътване , което предоставя детайлна информация за настройването на EcoDesigner и как да определяме задачите при моделирането.
(Този документ може да свалите тук.). Използвайки подразбиращото се XML форматиране, потребителите лесно могат да създават настройки за времето, работните профили и данни за строителните материали, използвани от EcoDesigner, както е показано на фигура 21. Би било много по-полезно, ако този документ беше включен в продукта, вместо потребителите сами да го теглят от Интернет.
Фигура 21. Възможността да настройваме EcoDesigner, използвайки XML текст.
Обобщено, EcoDesigner е замислен като бърз, концептуален аналитичен инструмент, той е ценен уред, който би трябвало да бъде взет под внимание като задължителен за всички потребители на ArchiCAD , които са сериозни по отношение на енергийно ефективното проектиране.
С някои минимални промени по интерфейса и по - голямо осъзнаване и подобряване на опциите за настройване според конкретните нужди на проекта, EcoDesigner притежава потенциала да се превърне в неразделна част на BIM работния процес за потребителите на ArchiCAD.
ЗА АВТОРА
Сид Ту е архитект и директор на architecture.collective, практика, която е насочена към екологичното и енергийно ефективно проектиране. Синът му Александър се роди миналата година и семейството се чувства прекрасно.
« Назад