Energiasimuloinnin parametrisointi ja rakennuksen energiatehokkaan suunnitteluratkaisun tuottamisen, analysoinnin ja päätöksenteon kehitysperusteet
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2013
Department
Major/Subject
LVI-tekniikka
Mcode
Ene-58
Degree programme
Language
fi
Pages
(7) + 112 s. + liitt. 18
Series
Abstract
The target of the development of building energy simulation should be changing its use from a verifying tool to a design support tool that is able to produce alternative energy-efficient design solutions. This involves development of the energy simulation itself but most of all development of the whole energy simulation environment and the integration of the process and the supporting tools and methods. This will make it possible to enhance the current working culture but also to adapt and develop new ways of working in the building design process. The most used methods to produce alternative building design solutions are the interactive decision making process that utilizes a decision maker to control the process and multi-objective optimization that utilizes algorithms for the same purpose. In this thesis the interactive decision making process has been chosen as the basis of the development. The process can be divided into three parts: parametrization, simulation and result analysis. The process utilizes sensitivity and uncertainty analysis to produce information for the decision making and an interactive visualization environment to present the results. The sensitivity analysis method to be used in the process is based on regression and with respect to that a simple random sampling method can be utilized to produce a representative and comprehensive sampling for both the sensitivity analysis and the result analysis. All the results are presented in an interactive visualization environment where the decision maker is provided with information on the design solutions with respect to the key performance indicators and the considered variables. The environment consists of multiple integrated and interactive visualizations. By demonstrating the developed process and its features with a simplified demo-project it was possible to establish the functionality of the process and the need for further development. The alternative building design solutions are produced by defining the considered variables. The selection and definition of the variables depends strongly on the targets and the location and type of the building. For this reason the variables discussed in this work are selected on the basis of technical limitations and possibilities of the considered energy simulation software. The perspective of the whole process is energy efficiency and also the selection of the key performance indicators is based on the same perspective. This perspective is also a major challenge for the process because the decision making and the process control -that is done by limiting the solution space is very problematic without the essential cost-related key performance indicators.Tärkein rakennusten energiasimuloinnin kehityskohde on sen käyttötarkoituksen kehittäminen suunnitelmien tarkastamisesta sekä määräystenmukaisuuden ja tavoitteiden toteutumisen varmistamisesta aidoksi suunnitteluprosessia tukevaksi ja vaihtoehtoisia suunnitteluratkaisuja tuottavaksi työkaluksi. Siihen liittyy olennaisena osana itse energiasimuloinnin kehittämistä, mutta ennen kaikkea simulointia tukevien sovellusten, prosessien ja menetelmien sekä niiden integroinnin kehittämistä. Tämä mahdollistaa nykyisen toimintakulttuurin tehostamisen sekä aivan uudenlaisten toimintatapojen soveltamisen ja kehittämisen rakennusten suunnittelussa. Rakennusten suunnitteluratkaisujen tuottamisessa yleisimmin käytetyt menetelmät ovat interaktiivinen paatoksentekoprosessi sekä optimointialgoritmeja hyödyntävä monitavoiteoptimointi. Tässä diplomityössä valittiin kehitystyön pohjaksi interaktiivinen päätöksentekoprosessi. Prosessissa tuotetaan valittavien muuttujien määrittelyillä vaihtoehtoisia suunnitteluratkaisuja, joille suoritetaan energiasimulointi. Simuloinnin tulokset analysoidaan ja sen perusteella tehdään päätöksiä prosessin ohjauksesta. Prosessi hyödyntää herkkyys- ja epävarmuusanalyyseja päätöksentekoa tukevan informaation tuottamisessa ja päätöksentekijää tulosten analysoinnissa, päätöksenteossa ja prosessin ohjaamisessa. Prosessissa käytettäväksi herkkyysanalyysimenetelmäksi voitiin valita regressioon perustuva menetelmä ja siihen liittyen voitiin todeta yksinkertaisen satunnaisen otannan olevan riittävä tuottamaan hyvin ratkaisujoukkoa kuvaavan ja kattavan otoksen herkkyysanalyysia ja tulosten analysointia varten. Tulosten analysointi toteutettiin interaktiivisella visualisointiympäristöllä, jossa päätöksentekijä saa tietoa suunnitteluratkaisuista, niiden suorituskykymittareiden arvoista sekä niihin liittyvistä muuttujista useilla erilaisilla integroiduilla ja interaktiivisilla visualisoinneilla. Prosessin ja siihen liittyvien menetelmien sekä visualisointien käyttöä demonstroimalla voitiin todeta sekä prosessin toimivuus että lisäkehitystarpeita. Suunnitteluratkaisuja tuotetaan määrittämällä energiasimuloinnin muuttujat. Tässä työssä voitiin todeta, että muuttujien määrittäminen on tehtävä aina tapauskohtaisesti, koska muuttujien merkittävyys riippuu mm. suunniteltavan rakennuksen sijainnista, rakennustyypistä ja asetetuista tavoitteista. Tästä syystä käytettävien muuttujien lähtökohtina ovat olleet pääasiassa ohjelmistotekniset rajoitukset ja mahdollisuudet. Suunnitteluratkaisujen tarkastelun lähtökohtana on ollut ainoastaan energiatehokkuus, jonka kuvaaminen on ollut käytettävien suorituskykymittareiden valinnan perusteena. Tämä lähtökohta on myös prosessin suurin haaste, sillä päätöksenteko ja prosessin ohjaukseen liittyvä suunnitteluratkaisujoukon rajaus ilman päätöksenteossa erittäin oleellisia kustannuksia kuvaavia mittareita on hyvin ongelmallista.Description
Supervisor
Sirén, KaiThesis advisor
Laine, TuomasKeywords
energy simulation, energiasimulointi, building design, rakennuksen suunnitteluratkaisu, parametrization, parametrisointi, sensitivity analysis, herkkyysanalyysi, uncertainty analysis, epävarmuusanalyysi, result visualization, tulosten visualisointi, decision making, päätöksenteko, key performance indicators, suorituskykymittarit, cloud computing, pilvilaskenta, ,