Informacje o przestrzeniach w analitycznym modelu energetycznym

W analitycznym modelu energetycznym przestrzenie są odrębnymi objętościami (bryłami) powietrza, które tracą i zyskują ciepło.

Te zmiany ciepła są spowodowane wewnętrznymi procesami, np. użytkowanie, oświetlenie i wyposażenie HVAC, jak również wymiana ciepła z innymi przestrzeniami i ze środowiskiem zewnętrznym. Rolą przestrzeni jest dokładne wyłapywanie różnic w wymianie ciepła wewnątrz i na zewnętrz w całym budynku.

Przestrzenie można traktować podobnie do pomieszczeń w budynku. Często istnieje bezpośrednia współzależność między pomieszczeniami i przestrzeniami, jednak sytuacja nie zawsze wygląda tak prosto. Przykładowo, konieczne może być podzielenie dużych pomieszczeń (np. otwarty plan biura lub atrium) tak, aby procesy transferu ciepła był reprezentowane w dokładniejszy sposób.. To podejście jest określane jako wydzielanie stref termicznych, grupowanie lub blokowanie. Wszystkie te pojęcia odnoszą się do tworzenia osobnych przestrzeni w budynku w celu przeprowadzenia symulacji cieplnej.

Podział przestrzeni według poziomu i pomieszczenia

Aby zrozumieć tworzenie osobnych przestrzeni w budynku, należy rozważyć następujące serie ilustracji z wykorzystaniem prostego budynku teoretycznego.

Przekrój poprzeczny budynku koncepcyjnego
Przy założeniu, że przekrój pokazuje zarys budynku, ile powinno w nim powstać przestrzeni? Należy rozważyć następujące opcje.
Brak odrębnych przestrzeni
Jeśli budynek nie jest podzielony na odrębne przestrzenie, wszystkie uzyski i straty ciepła są skupione razem, tworząc pojedynczą przestrzeń. To ustawienie nie reprezentuje poprawnie fizycznych zjawisk zachodzących w budynku.

Załóżmy na przykład, że w pewnym momencie pojawia się duży ubytek ciepła od północnej strony dachu, a także duży uzysk ciepła od strony ściany południowej. Ta pojedyncza przestrzeń doświadcza tylko wypadkowej zysku i utraty ciepła. W rzeczywistości miejsca strat i zysku mogą wymagać lokalnego ogrzewania i chłodzenia.

W rezultacie wyniki symulacji zaniżałyby ilości rzeczywiste wymaganego ogrzewania i chłodzenia.

Odrębne przestrzenie w poziomie
Załóżmy, że budynek zostaje podzielony w poziomie.

To podejście stanowi udoskonalenie pojedynczej przestrzeni. Może być wystarczające w niektórych przypadkach, np. przestrzeń dachowa, która może nie mieć ogrzewania ani chłodzenia. Jednak podejście to wiąże się z tym samym problemem: symulacja energetyczna nie może oddzielić równocześnie zysków i strat ciepła w sposób dostateczny.

Odrębne przestrzenie według pomieszczeń.
Najbardziej oczywisty sposób organizowania przykładowego budynku to odrębne przestrzenie podzielone według pomieszczeń.

W tym przekroju budynek wygląda jakby był podzielony na przestrzenie wystarczające, aby symulacja energetyczna oddzielała równoczesny zysk i utratę ciepła. W rezultacie może ona bardziej skutecznie określić ilość energii wymaganej, aby zachować komfort w całym budynku.

Jednak niektóre z tych pomieszczeń mogą zawierać duże i zlokalizowane uzyski ciepła, np. systemy oświetlenia w teatrze. W tym przypadku Dystrybucja ciepła nie jest równomierna w całej przestrzeni. W tych sytuacjach można dążyć do dalszego podziału przestrzeni.

Dzielenie przestrzeni według głębokości i wysokości.

Poza tworzeniem odrębnych przestrzeni według pomieszczeń, można dodatkowo podzielić przestrzenie według głębokości, wysokości lub obu czynników. Te metody odpowiadają pewnym praktykom tworzenia analitycznych modeli energetycznych, które polegają np. na dzieleniu na strefy, bloki lub fragmenty.

Według pomieszczeń i głębokości (9 przestrzeni)
Tworzenie osobnych przestrzeni według głębokości jest powszechną praktyką. To podejście jest bardzo przydatne dla form koncepcyjnych, gdy układ wnętrz, pomieszczeń i stref nie został jeszcze zdefiniowany.

ASHRAE 90.1 załącznik G (LEED) Modelowanie zużycia energii cieplnej zawiera zasady tworzenia bloków, które wymagają osobnych przestrzeni według orientacji i głębokość obwodu. Poniższy rzut, na przykład, jest podzielony na przestrzenie według głębokości, zgodnie z wytycznymi ASHRAE.

Aby użyć tej techniki w programie Revit, w oknie dialogowym Ustawienia energii, użyj opcji Podział strefy obwodu i Głębokość strefy obwodu.

Według pomieszczeń i wysokości (9 przestrzeni)
Tworzenie osobnych przestrzeni według wysokości jest mniej powszechną praktyką. Jest ona jednak przydatna do symulacji wysokich pomieszczeń otwartych, takich jak atria, gdzie użytkownicy będą prawdopodobnie przebywali na dole przestrzeni.

Podejście może także uwzględnić efekt stratyfikacji od podpodłogowych systemów rozprowadzania powietrza po bardziej precyzyjne uzyski i straty, jak na przykładzie oświetlenia w teatrze.

Wiele pomieszczeń na przestrzeń

Podczas tworzenia osobnych przestrzeni, można użyć mniej przestrzeni niż liczba pomieszczeń. Metoda ta może być nazywana tworzeniem stref, blokowaniem lub wydzielaniem.

Można połączyć kilka pomieszczeń w jedną przestrzeń, jeśli mają one taką samą orientację, głębokość i funkcje. Przykładowo, na następujących ilustracjach przedstawiono szereg małych pomieszczeń przy tej samej ścianie zewnętrznej budynku. Można użyć oddzielnych przestrzeni dla każdego pomieszczenia (po lewej), lub połączyć pomieszczenia w jedną przestrzeń (po prawej).

3 przestrzenie dla 3 pomieszczeń 1 przestrzeń dla 3 pomieszczeń

To podejście może być wydajne pod względem obliczeniowym. Kwestia ta jest jednak coraz mniej istotna ze względu na lepszą automatyzację tworzenia przestrzeni, w połączeniu z symulacją w chmurze.

Przestrzenie międzystropowe

Podobne względy należy wziąć pod uwagę odnośnie przestrzeni międzystropowych nad pomieszczeniami. Modeluj przestrzenie międzystropowe jako odrębne przestrzenie, gdy mają dużą wysokość lub gdy są one używane dla celów doprowadzania i odprowadzania. Decyzja ta jest częścią szczegółowego projektowania systemów HVAC.

Połącz przestrzeń międzystropową z przestrzenią. Użyj osobnej przestrzeni dla przestrzeni międzystropowej.

Wycięcia pionowe

Istnieje możliwość użycia kilku różnych podejść do uwzględnienia przestrzeni pionowych w analitycznym modelu energetycznym.

Połączenie pionowe z jedną z pozostałych przestrzeni.
Użycie osobnych przestrzeń dla przestrzeni pionowych.
Pominięcie przestrzeni pionowych.

Powierzchnia przestrzeni

Powierzchnia przestrzeni to powierzchnia podłogi danej przestrzeni. Odnosi się ona do powierzchni, na której pojawiają się uzyski ciepła wewnętrznego i zużycie energii (z powodu użytkowania, oświetlenia i sprzętu).

Ponieważ te procesy są często określane według powierzchni podłogi, dokładność powierzchni przestrzeni jest ważna, zwłaszcza na wczesnych etapach projektowania. Powierzchnia przestrzeni jest jednak wartością względną, szczególnie w przypadku licznych powiązanych założenia (takich jak zestawienia operacyjne), które określają rzeczywiste zużycie energii.

Objętość przestrzeni

Jeśli przestrzeń jest dokładną bryłą powietrza, która doświadcza ubytków i uzysków ciepła, wówczas objętość przestrzeni odzwierciedla ilość powietrza w tej przestrzeni.

Objętość przestrzeni jest zwykle definiowana jako kształt powietrza. Jednak mechanizm symulacji energetycznej nie uwzględnia rzeczywistego kształtu. Zamiast tego objętość przestrzeni to, po prostu, odrębną masą powietrza.

Z powodu małej gęstości i określonej pojemności cieplnej powietrza, symulacja energetyczna zwykle nie jest wrażliwa na różnice objętości przestrzeni. W związku z tym objętości przestrzeni nie trzeba definiować bardzo dokładnie, aby uzyskać prawidłowe wyniki analizy energetycznej.