Die heutige Sitzung befasst sich mit der Berechnung von Gebäudelasten gemäß ASHRAE-Standard 183 mit OpenStudio. Dieser Workflow setzt voraus, dass OpenStudio und die zugehörige SketchUp-Oberfläche bereits installiert sind. Die Installation erfolgt in der Regel automatisch und erfordert keine separate Einrichtung. Zunächst wird mithilfe des Assistenten ein neues OpenStudio-Modell (OSM) erstellt. Die OSM-Datei ist das native Dateiformat für OpenStudio-Modelle. In diesem Beispiel wird eine Bürogebäude-Vorlage mit dem ASHRAE 90.1–2010-Konstruktionssatz ausgewählt. Dadurch wird sichergestellt, dass Bauteile der Gebäudehülle wie Wände, Fenster, Türen und Dächer den ASHRAE 2010-Anforderungen entsprechen. Das Modell ist für die Klimazone 2A konfiguriert, wobei Raumtypen, Konstruktionssätze und Gebäudestandardeinstellungen angewendet werden. Nach der Modellerstellung werden die ersten Einstellungen konfiguriert, um die Stabilität und Benutzerfreundlichkeit des Modells zu verbessern. Das automatische Speicherintervall wird auf 15 Minuten eingestellt, um Datenverlust bei Softwareabstürzen während komplexer Modellierungen zu minimieren. Das Einheitensystem wird anschließend auf IP (Inch-Pound) für Projekte mit US-amerikanischen Einheiten eingestellt. Als Nächstes wird die Projektgeolokalisierung über das Fenster „Modellinformationen“ hinzugefügt. In diesem Beispiel wird der Standort auf Madera, Washington, USA, festgelegt, damit das Modell auf die entsprechenden Klimadaten zugreifen kann. Die OpenGL-Einstellung für die maximale Texturgröße ist ebenfalls aktiviert, um die Sichtbarkeit importierter Bilder wie Grundrisse zu verbessern. Dabei ist zu beachten, dass die Systemleistung je nach Hardware variieren kann. Der Workflow berücksichtigt anschließend die Raumtypanforderungen, die über die Standardbürovorlage hinausgehen. Während das Büro-Konstruktionsset die meisten Räume abdeckt, wird für dieses Projekt ein Laborraum benötigt. Um dies zu ermöglichen, wird der Assistent für Raumtypen und Konstruktionssets verwendet, um zusätzliche Raumtypen aus einer Krankenhausvorlage zu importieren, die Labordefinitionen enthält. In diesem Schritt werden nur Raumtypen importiert; es werden keine Konstruktionssets hinzugefügt und die Gebäudestandardeinstellungen nicht geändert. Dieser Ansatz erhält das ursprüngliche Büro-Konstruktionsset für die Gebäudehülle und ermöglicht gleichzeitig spezielle Klassifizierungen interner Räume. Die geometrische Modellierung in SketchUp beginnt mit der Festlegung des genauen Maßstabs. Eine Skalierungslinie wird anhand eines bekannten realen Maßes von 17,92 Metern (58 Fuß 8 Zoll) gezeichnet. Das Bild des Projektgrundrisses wird importiert, im Ursprung platziert und entsprechend der Skalierungslinie skaliert. Wichtig ist, das Modell in diesem Schritt mit der OpenStudio-Speicherfunktion und nicht mit dem Standard-Speicherbefehl von SketchUp zu speichern, da nur OpenStudio die OSM-Datei korrekt aktualisiert. Anschließend wird der Grundriss mit den SketchUp-Zeichenwerkzeugen nachgezeichnet. Dabei werden die Funktionen zum Ein- und Ausblenden häufig verwendet, um zu verhindern, dass das Bild die neu gezeichnete Geometrie verdeckt. Während des Nachzeichnens werden Referenzpunkte und ausgerichtete Kanten verwendet, um präzise Raumgrenzen und korrekte Verbindungen zwischen den Räumen sicherzustellen. Bei Zeichenfehlern werden Flächen und Kanten korrigiert, indem die Geometrie ausgewählt, gelöscht und bei Bedarf neu gezeichnet wird. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis alle Räume, einschließlich Büros, Labore und Lager- oder Garagenbereiche, vollständig zweidimensional definiert sind. Nach Abschluss des Nachzeichnens wird das Grundrissbild ausgeblendet, alle Linienelemente werden ausgewählt und die Funktion „Räume aus Diagramm erstellen“ wird verwendet, um die nachgezeichnete Geometrie in OpenStudio-Räume umzuwandeln. Damit ist die geometrische Grundstruktur für Lastberechnungen und die weitere Energiemodellierung eingerichtet. Nachdem der Grundriss nachgezeichnet wurde, wird mit der Schaltfläche „Räume aus Diagramm erstellen“ die Gebäudegeometrie generiert. OpenStudio fragt nun nach grundlegenden Parametern wie Geschosshöhe und Anzahl der Geschosse. In diesem Beispiel werden eine Deckenhöhe von 2,74 m (9 Fuß) und ein einzelnes Geschoss ausgewählt. Anschließend erstellt die Software automatisch die Gebäuderäume. Sobald die Räume generiert sind, kann jeder Raum einzeln durch Doppelklicken bearbeitet werden. So können Höhen angepasst, Hohlräume hinzugefügt und architektonische Elemente wie Fenster und Türen eingefügt werden. Es ist wichtig, den Zielraum vor dem Hinzufügen von Fenstern oder Türen per Doppelklick anzuklicken. Andernfalls werden diese Elemente nicht dem Raum zugeordnet und bleiben im Modell unverbunden. Fenster und Türen werden mit den Zeichenwerkzeugen von SketchUp und unter Einhaltung bestimmter Konventionen, die OpenStudio erkennt, hinzugefügt. Fenster werden unabhängig von Kanten gezeichnet, während Türen an der Unterkante einer Wand beginnen müssen, damit OpenStudio sie korrekt als Türen erkennt. Für die Lastberechnungen sind in der Regel ungefähre Abmessungen ausreichend, da geringfügige Abweichungen nur minimale Auswirkungen auf die Ergebnisse haben. Wiederkehrende Elemente wie Fenster lassen sich effizient per Kopieren und Einfügen duplizieren, wobei sichergestellt wird, dass die gesamte Komponente – einschließlich Kanten und Flächen – ausgewählt wird. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis alle benötigten Fenster, Türen und Garagentore im Modell platziert sind. Sobald alle Öffnungen vorhanden sind, muss die Raumgeometrie verfeinert werden, um genaue Wärmetransferberechnungen zu ermöglichen. Ein Dach iEs wird ein neuer Raum, der als Dachboden dient, hinzugefügt. Dieser Dachboden wird erstellt, indem der Grundriss des Gebäudes nachgezeichnet und anschließend vertikal extrudiert wird, um die Dachgeometrie zu formen. Ausrichtungswerkzeuge und die Achsenfangfunktion sorgen für Symmetrie. Da die Auswahl der Dachgeometrie bei Überlappung mit anderen Räumen schwierig sein kann, kann das vorübergehende Ausblenden anderer Elemente während der Bearbeitung hilfreich sein. Nach Fertigstellung der Dachgeometrie wird das Modell für die Berechnung der Oberflächeninteraktion vorbereitet. Der nächste wichtige Schritt ist das Schneiden und Anpassen der Raumgeometrie. Zunächst wird die Funktion „Raumgeometrie schneiden“ auf das gesamte Modell angewendet. Dadurch werden Wandbegrenzungen von unteren Räumen auf angrenzende Oberflächen, wie z. B. Dachbodenböden oder -decken, projiziert. So kann OpenStudio zwischen inneren und äußeren Wärmeübertragungsflächen unterscheiden. Anschließend wird das Werkzeug „Oberflächenanpassung“ verwendet, um das gesamte Modell anzupassen. Vor der Anpassung können die Randbedingungen mit „Nach Randbedingung rendern“ überprüft werden. Diese Funktion kennzeichnet Oberflächen farblich, um anzuzeigen, ob sie außen, innen, sonnenexponiert oder windexponiert sind. Nach der Oberflächenanpassung werden Decken, Böden und Wände im Innenbereich korrekt identifiziert, was präzise Wärmeberechnungen ermöglicht. Nachdem die Geometrie finalisiert ist, werden die Raumattribute mithilfe des Werkzeugs „Attribute für ausgewählte Räume festlegen“ zugewiesen. Jeder Raum wird entsprechend dem Grundriss benannt und einem passenden Raumtyp zugeordnet, z. B. Büro, Labor, Flur, Toilette, Garage oder Dachbodenlager. Bausätze und Geschosse bleiben in dieser Phase unverändert. Sobald die Raumzuweisungen im OpenStudio Inspector überprüft wurden, werden Wärmezonen mithilfe des Skripts „Neue Wärmezone für Räume ohne Wärmezone hinzufügen“ hinzugefügt. Die Wärmezonen werden dann automatisch anhand der Raumnamen umbenannt, um die Identifizierung zu erleichtern. Schließlich können Räume bei Bedarf mithilfe desselben Attributdialogs gruppiert und zu gemeinsamen Wärmezonen zusammengefasst werden, sodass mehrere Räume – wie z. B. Büros und angrenzende Flure – von einer einzigen Wärmezone versorgt werden können. Nachdem Flur und Büro zu einer einzigen Wärmezone zusammengefasst wurden, wird die ursprüngliche Flur-Wärmezone nicht mehr benötigt und entfernt, um das Modell übersichtlich zu halten. In dieser Phase werden nicht benötigte Wärmezonen gelöscht und die Optionen für die Fensterbeschattung festgelegt. OpenStudio bietet ein Skript zum Hinzufügen von Dachüberständen anhand des Projektionsfaktors. Dieses kann angewendet werden, indem zunächst die Fenster ausgewählt und anschließend das Skript über das Menü „Benutzerskripte“ ausgeführt wird. Obwohl sich Standard-Dachüberstände schnell hinzufügen lassen, zeigt dieses Beispiel stattdessen die benutzerdefinierte Verschattung durch die Erstellung einer neuen Verschattungsflächengruppe. Um den Gebäudegrundriss wird ein einfacher, um 60 cm versetzter Dachüberstand modelliert, der ein überhängendes Dach darstellt. Das Modell wird als neue Version gespeichert, um den Fortschritt vor dem Fortfahren zu sichern. Anschließend wird das Modell nach Norden ausgerichtet, damit die Sonneneinstrahlung korrekt berechnet wird. Gegebenenfalls muss die Geoposition gelöscht und neu eingefügt werden, um die Ausrichtungsreferenzen wiederherzustellen. Mithilfe des Drehen-Werkzeugs wird das gesamte Modell basierend auf den Gegebenheiten vor Ort um 60 Grad gedreht. Nach der Ausrichtung können mithilfe neuer Verschattungsflächengruppen weitere Verschattungsobjekte wie angrenzende Gebäude oder Bäume erstellt werden. Diese umgebenden Objekte sind wichtig, um die Verschattungseffekte am Morgen und Nachmittag zu erfassen. Zur Visualisierung des Verschattungsverhaltens wird das Schatten-Werkzeug verwendet, mit dem Schattenmuster nach Datum und Uhrzeit untersucht werden können. Überflüssige Verschattungsflächen können gelöscht werden, um die Berechnungszeit von EnergyPlus zu verkürzen. Nachdem Geometrie und Verschattung fertiggestellt sind, wird das Modell durch Entfernen nicht benötigter Objekte im OpenStudio Inspector bereinigt. Dadurch werden ungenutzte Raumtypen, Zeitpläne und zuvor importierte Vorlagen, wie z. B. ungenutzte Krankenhaus-Zeitpläne, entfernt. Anschließend wird das Gebäude benannt und als neue Version gespeichert. Damit ist der SketchUp-Teil der Modellierung abgeschlossen, und der Workflow wird mithilfe der Schaltfläche „OpenStudio starten“ in die OpenStudio-Anwendung übertragen. In OpenStudio werden die Geräteeinstellungen (IP oder SI, je nach Bedarf) bestätigt und die entsprechenden Wetterdateien (.epw) und Auslegungstagsdateien (.ddy) ausgewählt. Auslegungstagsdateien sind besonders wichtig für die Lastberechnungen, da sie die maximalen Heiz- und Kühlbedingungen bestimmen. Anschließend werden die Zeitpläne konfiguriert, beginnend mit einem einfachen Ein/Aus-Zeitplan für den Abluftventilator. Dieser Zeitplan wird dem Abluftventilator im WC-Bereich im Reiter „Thermische Zonen“ zugewiesen. Im nächsten Schritt werden Thermostat-Zeitpläne hinzugefügt, indem standardisierte Heiz- und Kühlsollwerte – z. B. für kleine Büros – auf alle thermischen Zonen angewendet werden. Die Dimensionierungsparameter für Kühlung und Heizung werden überprüft, die Zulufttemperaturen angepasst (z. B. 13 °C für Kühlung und 32 °C für Heizung) und die Effektivität der Luftverteilung gemäß den ASHRAE-Richtlinien für Lüftung eingestellt. Diese Parameter werden einheitlich in allen Zonen angewendet, und das Modell wird vor der Simulation gespeichert. Abschließend werden Berichtsfunktionen aus der Gebäudekomponentenbibliothek (BCL) hinzugefügt, einschließlich der OpenStudio-Ergebnisse.Die Simulation wird ausgeführt und die Ergebnisse in den generierten HTML-Berichten ausgewertet. Die Berechnung der maximalen Luftlasten für jede Zone erfolgt mithilfe der Option „Ideale Luftlasten“, wodurch konservative Dimensionierungswerte ermittelt werden. Alternativ können für die Dimensionierung der gesamten Gebäudeausrüstung Zonengeräte wie z. B. PTACs hinzugefügt und die Simulationen erneut ausgeführt werden, um Empfehlungen für die Geräteauswahl zu generieren. Die Ergebnisse lassen sich als PDF oder HTML exportieren. Für detailliertere Diagnosen können zudem EnergyPlus-Berichte eingesehen werden. Falls die EnergyPlus-Ausgabe in IP-Einheiten benötigt wird, wird die Berichtsoption „Ausgabetabelle auf IP-Einheiten einstellen“ angewendet und die Simulation erneut ausgeführt. Damit ist der Workflow für die Lastberechnung mit SketchUp und OpenStudio abgeschlossen.