Bygningssimulering

Gitt den økende kompleksiteten i energi- og miljøutfordringer som byggsektoren står overfor, ser vi at Bygningsimulering (Building Performance Simulation = BPS) er en effektiv metode for å støtte design og drift av høyytelsesbygninger, som nullenergi- eller nullutslippsbygg.

BPS kombinerer dynamisk energisimulering med beregningsorientert modellering, og trekker på fagområdene varme- og massetransport, termodynamikk, fluidmekanikk, belysning, bygningsteknologi, termisk og visuell komfort, numeriske metoder, miljøfag og menneskelig atferd.

BPS bidrar til å fremme innovasjon i utformingen av høyytelsesbygninger med hensyn til nye teknologiske muligheter og miljømessige begrensninger. Mulighetene i BPS-verktøyene kan uvides ved å kombinere dem med eksterne verktøy, som for eksempel optimeringsalgoritmer som kan automatisere den simuleringsbaserte optimiseringsprosessen og/eller livsløpsvurderings-programvare for BIM-baserte livsløpsvurderinger.

Kurset er organisert i to deler:

1. Generell del redegjør for generelle modelleringsutfordringer og energisimulering av en bygning, og dennes systemer som beskrevet over.
2. Spesiell del som består av to grener:

• Gren A Kalles "Solenergi design - modellering og simulering"". I denne grenen går vi i dybden av hvordan aktiv solenergiteknologi (for eksempel Building Integrated Photovoltaic BIPV- Building Applied Photovoltaic BAPV - Photovoltaic Shading Devices PVSDs), og passive strategier som dagslystilgang og relaterte parametere, statiske og dynamiske solskjermingsenheter, kan modelleres og simuleres innenfor konteksten av bygninger og deres omgivelser.
• Gren B kalles "Avansert HVAC-modellering" og omhandler avanserte emner innen temaene oppvarming, ventilasjon og air-conditioning (HVAC) og modellering av disse drøftes. Modellering av energisystemer blir introdusert og diskutert, inkludert fysisk-basert modellering. De forskjellige tilnærmingene til å beregne luftstrømmer i bygninger introduseres og sammenlignes (for eksempel standard rom-modell, sonemodeller og CFD).

Det vil bli lagt sterk vekt på bruk av et BPS-beregningsverktøy, men omfanget av dette kurset er ikke begrenset til trening på å bruke en gitt programvare. Studentene vil lære de grunnleggende forutsetningene for modellering og vil lære å bygge en serie stadig mer komplekse modeller som gjør det mulig å utforske viktige funksjoner og å forstå begrensninger i den aktuelle programvaren. Kurstemaene vil bli utviklet fra grunnleggende prinsipper og forutsetter kun begrenset kunnskap om datamaskiner og aktuell programvare.

Kunnskap: På slutten av semesteret, skal studentene: - forstå og kjenne de grunnleggende prinsippene i BPS, - begripe de teoretiske modellene som ligger til grunn BPS programvare, - administrere riktig de forutsetninger og begrensninger som ligger til grunn noen av modellene implementert i BPS programvare, og bruke BPS programvare i forskning, analyse og design. - være i stand til å illustrere bygningers energiytelse og identifisere de som påvirker designparametere, - være i stand til å sammenligne flere byggekonsepter og vurdere deres viktigste ytelsesfaktorer, - være i stand til å designe nye, avanserte og høy-ytelses bygningskonsepter som er egnet til å takle fremtidige utfordringer.

Ferdigheter: På slutten av semesteret, skal studentene: - kunne velge den mest egnede BPS-programvare på basis av simuleringsmål, - lage en bygningsenergimodell, ved å ta i bruk de mest passende modelleringsmetodene på bakgrunn av simuleringsmålene, - kontrollere påliteligheten av simuleringensutfallet, - vurdere (eller estimere) ytelsen til en bygning, - effektivt bruke simuleringsresultatene i løpet av design, ettermontering eller i drift av en bygning, -få "hands-on" erfaring på en BPS programvare.

Generell kompetanse: På slutten av semesteret, skal studentene ha: - en forståelse for bakgrunnen for bygningssimulering - en forståelse for krav om termisk og visuell komfort og inneklima, og om deres forhold til energibruken i bygninger - en forståelse for hvordan bygningsskallet og systemer oppfører seg under dynamiske forhold - en forståelse av å integrere passive tiltak og systemer for fornybar energiproduksjon i en bygningmodell.

Løringsmetoder og verktøy

• Forelesninger
• Øvinger
• Simuleringsbaserte workshops.

Obligatoriske arbeidskrav

• Øvinger