Energia Design Szintézis – Az Energia Design módszertan kiterjesztése algoritmikus geometria generáló és predikciós modellek felhasználásával

Abstract

Az energiaellátás bizonytalansága, az alacsony energiahatékonyság és a komfortteljesítmény, valamint az építőipar által okozott negatív környezeti és éghajlati hatások következtében a fenntartható épületek a kutatás egyik legjobban vizsgált területévé váltak. Mivel maga a tervezési technika felelős a megépítendő épület teljesítményéért, különös figyelmet fordítunk az épületenergetikai tervezés optimalizálására, mint az elmúlt két évtized döntő területére. Számos tanulmány a HVAC rendszer, az üzemeltetés és a vezérlés optimalizálására összpontosít, amelyet különféle passzív tervezési stratégiák további vizsgálata egészít ki, különös tekintettel a burok fő tervezési változóira, például a fal-ablak arányra, a tájolásra, az anyagokra és a szerkezetekre [1], valamint az árnyékolásra [2]. Épületfizikával kapcsolatos szempontok szerint az épület alakja is elengedhetetlenül fontos, mivel meghatározó hatással bír az energiateljesítményre. Az épületgeometriát a tervoptimalizálási keretrendszerbe integráló tudományos munkák többsége azonban csak térszervezést dolgoz ki energiaoptimalizálás nélkül, vagy több burkolat paramétert számol (pl. A falak és az ablakok termodinamikai és fotometriai tulajdonságai), párosítva az egyszerűsített térgeometriák hosszának, mélységének, magasságának vagy oldalarányának alapvető változóival. Számos áttekintő tanulmány rendszerezi az energiahatékony épülettervezési kutatást az optimalizálási algoritmusok, az építési területek, a tervezési változók, történeti fejlődése szempontjából, valamint az algoritmus-rendszer teljesítményének és a szoftver keretrendszerének elemzését. Jelenleg nincs áttekintő elemzés az épületgeometria mint tervezési változó rendszer besorolásáról, szerepéről és korszerű teljesítményéről az épületenergia-tervezés optimalizálásában. Megállapítható, hogy az épületgeometria egy ígéretes tervezési változók csoportját foglalja magában az optimalizálási folyamatban, azonban vannak hiányosságok a teljes épületgeometriai rendszerek átfogó, szisztematikus energiával és komforttal kapcsolatos generálásában, ezért további kutatásokra van szükség. Értekezésemben az ily módon kimutatott problémákra első lépésként egy létező módszertan továbbfejlesztésére teszek javaslatot, mely abban nyilvánul meg, hogy az Energia Design vizsgálandó épület eseteinek számát több nagyságrenddel megnövelem és szimulációs folyamatokat kiváltom egy gyorsabb, helyettesítő módszerrel. Így megteremtem a feltételeit többcélú optimalizációs algoritmusok alkalmazására és egy későbbi öntanuló folyamat elindítására, mely tökéletesíteni fogja remélhetőleg eddigi megfigyeléseinket. A különböző építészeti szabályok és további szimulációs illetve kiértékelési módszerekhez, érzékenységvizsgálatokhoz kapcsolódó peremfeltételek meghatározása lehetővé teszi, hogy az adott feltételeknek megfelelő körülmények között megtaláljuk a garantáltan optimális épület esetet, eseteket.