Енергетска оптимизација параметарски моделираних фасада

Abstract

Истраживање испитује енергетска својства параметарски моделираних фасада пословних објеката за климатске услове Београда. Изглед фасаде је дефинисан на основу алгоритма, креираног у софтверу за „визуелно програмирање― (visual programming) „Дајнамо― (Dynamo). Информације из овог алгоритма користи софтвер „Рефинери― (Refinery), како би испитао решења са променљивим вредностима величине и дистрибуције отвора на фасади, за унапред дефинисане функције циља (везане за количину директне дневне светлости), употребом метахеуристичког оптимизацијског метода – „генетског алгоритма― (genetic algorithm). На основу валоризације резултата, одабира се најефикасније решење, које се додатно унапређује увођењем сенила, чију променљиву дужину одређује још једна оптимизација употребом генетског алгоритма, за сличне функције циља. Резултати свих оптимизација се користе за креирање седам хипотетичких модела са реалним карактеристикама, у „БИМ― (BIM) софтверу „Ревит― (Revit). Сви модели се финално тестирају преко интернет платформе која врши енергетске симулације - „Грин Билдинг Студио― (Green Building Studio) и упоређују се добијени резултати. Главни задатак је изналажење енергетски најоптималнијег решења изгледа фасаде пословног објекта за београдске климатске услове. Методолошки поступак обухвата оптимизацију фасаде употребом генетског алгоритма, креирање хипотетичких модела пословних објеката, нумеричку симулацију њихових енергетских перформанси, компаративну анализу добијених резултата и рангирање предложених решења према енергетским својствима.

This paper examines the energy properties of parametrically modeled facades of office buildings in Belgrade climate conditions. The design of the facade was defined by the algorithm created in Dynamo, a visual programming software. Pieces of information from this algorithm are being used by Project Refinery, so it can analyzes solutions with variable size and distribution of the openings on the facade, for predefined fitness functions (direct sunlight illumination), using metaheuristic optimization method - genetic algorithm. Examining the results, the most efficient solution was chosen and improved with the implementation of the shades, wich variable length was defined by another optimization using a genetic algorithm, for the similar fitness functions. The results from all of the optimizations were used to create seven hypothetical models with real-life characteristics, in BIM software Revit. All models were tested in the cloud-based platform Green Building Studio for energy simulations, and the results were compared. The main task was to find the most optimal solution for the design of the facade for the office building in Belgrade climate conditions. The methodology contains an optimization of the facade using genetic algorithm, creation of the hypothetical models, numerical simulation of their energy performance, analysis of the results and ranking of the solutions by their energy properties.