今回は、カリフォルニア大学バークレー校の学生による水泳プールの最適設計に関する記事です。
エネルギー使用を最小限に抑えることは、持続可能な建物を設計および運用するための基礎であり、エネルギー問題への注意は、多くの場合、室内環境の質を大幅に改善することにつながります。 設計者にとって、コンピューターを使用したエネルギー分析ツールを使用することは、持続可能性評価のエネルギー基準を満たすためだけでなく、建物を正常に運用するためのノウハウを養うためにも重要です。 この大学院レベルのコースでは、建築コンポーネントおよび建築物全体の設計の性能を評価するために、学生が最先端のソフトウェア (単純なものから複雑なものまで) を実際に使用して、設計時のエネルギー性能を評価するための定量的および定性的な方法を提示します。
2019年春、Luisa Caldas 教授が教える必須の MArch コース Advanced Study of Energy and Environment (ARCH 240) では、大学院生インストラクターとして Haripriya Sathyanarayanan (建築科学、技術、持続可能性の博士課程の学生) がラボを担当し、 シミュレーションのクラスには38人の学生が在籍しています。 このプロジェクトは、サンフランシスコ近郊にある約 24,000 平方フィートのスイミング プールの設計でした。
学生は、地域の気候と敷地の状況を分析し、提案されたプログラムに基づいてスイミング プールを設計し、昼光シミュレーション、熱シミュレーション、建物コンポーネントの分析を含むエネルギー シミュレーションを実施して、エネルギーの最適化された設計に到達する必要がありました。 このコースで使用されたソフトウェアには、3D モデリング用の Rhinoceros(1)、気候およびサイト分析用の Climate Consultant(2) および DIVA(3) が含まれています。
DIVA は採光性能に使用され、COMFEN(4)は熱およびエネルギー性能に使用されました。 今回のこのコースでの CHAM との協力により、学生は初めて、コースで通常実行される手計算に加えて、Rhino ユーザー環境で CFD シミュレーションを使用して自然換気を研究するために RhinoCFD(5) を使用するオプションを利用できました。
学生グループは、DIVA と COMFEN を使用して、採光と熱性能の設計を最適化するために 2 か月間取り組みました。 彼らは、自然換気のためにプールの性能をさらに改善する必要がありました。 これには、自然換気に必要な開口面積、入口と出口の設計、占有レベルでの圧力と速度の理解が含まれていました。 彼らの研究の目的は、CFDに必要なトレーニングとリソースを考慮して、シミュレーションの実際の結果よりもプロセスを理解することでした。
学生は、実践的なRhinoCFDのシミュレーションを行い、経験則を含む自然換気設計の理論と CFDの結果と比較しました。 彼ら は最初に、計算領域、計算グリッド、シミュレーション パラメーターの設定、および収束、結果、解析の理解を含むシミュレーションの実行を含む、ソリッドとボイドの CFD シミュレーション用の単純化されたジオメトリを構築するプロセスを実行しました。
この経験は、学生にCFDの方法論、結果、および分析の理解を提供することに成功しました。これには、初期の設計に情報を提供するCFDシミュレーションの力を学ぶことも含まれます。 CFD シミュレーションがコースに含まれたのはこれが初めてでした。 この演習は、学生が操作可能な窓の要件を満たすために封筒の設計をさらに繰り返すのに役立ちました。
空間の14.8%が測定時間の60%以上で sCA 200lx 値を持っています
空間の18.4%で ASEが250時間を超えています
(1) Rhino 6 for Windows and Mac. https://www.rhino3d.com/. Accessed March 10, 2020.
(2) Energy Design Tools. http://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/. Accessed March 10, 2020.
(3) Solemma LLC. https://www.solemma.com/. Accessed March 10, 2020.
(4) COMFEN | Windows and Daylighting. https://windows.lbl.gov/software/comfen. Accessed March 10, 2020.
(5) RhinoCFD | Food4Rhino. https://www.food4rhino.com/app/rhinocfd. Accessed March 10, 2020.
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