
ASHRAE Std 183 Yük Hesaplamaları
Bu YouTube eğitimi; SketchUp, OpenStudio ve EnergyPlus araçlarını kullanarak, ASHRAE Standardı 183'e uygun biçimde bina ısıtma ve soğutma yükü hesaplamalarını gerçekleştirmeye yönelik, 42 adımdan oluşan eksiksiz bir iş akışını adım adım ele almaktadır. Eğitim; geometri oluşturma ve mahal tipi atamadan yüzey eşleştirmeye, gölgeleme ve termostat programlamaya, hatta IP birim sistemine göre yük raporları üretmek amacıyla EnergyPlus simülasyonunu çalıştırmaya kadar —tümünü ücretsiz ve açık kaynaklı yazılımlar aracılığıyla gerçekleştirerek— her şeyi kapsamaktadır.
Bizi Tanıyın
Bu YouTube videosunda, SketchUp ve OpenStudio eklentisi kullanarak bina geometrisi oluşturmak için gereken adımları ele alıyoruz. Daha sonra, ABD Enerji Bakanlığı'nın EnergyPlus simülasyon motoru aracılığıyla OpenStudio kullanılarak ASHRAE Standardı 183'e göre bina ısıtma ve soğutma yükleri hesaplanıyor.
Bu hesaplamalar için kullanılan tüm yazılımlar (SketchUp, OpenStudio ve EnergyPlus) açık kaynaklı ve ücretsiz olarak indirilebilir.
Açık Stüdyo Modelleme Adımları:
1. Sihirbazı kullanarak yeni bir OpenStudio Modeli (OSM) oluşturun.
2. Pencere → Tercihler → Genel'e gidin.
Otomatik Kaydetme zaman adımını istediğiniz gibi ayarlayın.
3. Uzantılar → OpenStudio → Tercihler'e gidin.
Birim Sistemini IP olarak ayarlayın.
4. Pencere → Model Bilgisi → Coğrafi Konum'a gidin.
Proje konumunu ekleyin.
5. Pencere → Tercihler → OpenGL'e gidin.
“Maksimum doku boyutunu kullan” seçeneğini işaretleyin.
(Modelin yavaşlamasına neden olursa daha sonra işaretini kaldırabilirsiniz.)
6. Uzantılar → OpenStudio Kullanıcı Komut Dosyaları → Şablon Oluşturucular →
Uzay Tipi ve Yapı Seti Sihirbazı'na gidin.
- Gerektiği gibi ek alan tipleri ekleyin
- “Yapı Seti Oluştur” seçeneğinin işaretini kaldırın
- “Bina Varsayılanlarını Ayarla” seçeneğinin işaretini kaldırın
7. Binanın tam bilinen boyutuna göre bir ölçekleme çizgisi çizin.
8. Dosya → İçe Aktar'a gidin
Proje yerleşim planını veya kat planını içe aktarın.
Modele sürükleyin ve ölçekleme çizgisini kullanarak ölçeklendirin.
Modeli henüz gerçek kuzeye döndürmeyin.
9. SketchUp çizim araçlarını kullanarak bina düzenini kat planı üzerine çizin.
Kat planı görüntüsünü seçin → Sağ tıklayın → Gerektiği gibi Gizle/Göster.
(İsteğe bağlı: Klavye kısayollarını özelleştirmek için Pencere → Tercihler → Kısayollar.)
10. Kat planı çizimi tamamlandıktan sonra, tüm kat planı çizgi öğelerini seçin
ve “Diyagramdan Alan Oluştur” düğmesine tıklayın.
11. Tek tek alanlara çift tıklayarak şunları yapabilirsiniz:
- Alan yüksekliğini düzenleme
- Tavan boşlukları veya ek özellikler ekleme
- Pencere ve kapı ekleme
12. Uzantılar → OpenStudio Kullanıcı Komut Dosyaları → Model Öğelerini Değiştir veya Ekle →
Alan Geometrisini Kesiştir seçeneğine gidin.
13. Yüzey Eşleştirme düğmesine tıklayın → Tüm Modeli Eşleştir.
14. Bir alan seçin ve “Seçilen Alanlar İçin Özellikleri Ayarla” seçeneğine tıklayın.
Tüm alanlara alan tipleri atayın.
Gerekirse OpenStudio Denetleyicisini açın ve alanları istediğiniz gibi yeniden adlandırın.
15. Uzantılar → OpenStudio Kullanıcı Komut Dosyaları → Model Öğelerini Değiştir veya Ekle →
Isı Bölgesi Olmayan Alanlar İçin Yeni Isı Bölgesi Ekle seçeneğine gidin.
16. Alanları tek tek seçin ve proje kat planlarına göre yeniden adlandırın.
17. Uzantılar → OpenStudio Kullanıcı Komut Dosyaları → Model Öğelerini Değiştir veya Ekle →
Alan Adlarına Göre Termal Bölgeleri Yeniden Adlandır.
18. Alanları türlerine göre gruplar halinde seçin.
“Seçilen Alanlar İçin Nitelikleri Ayarla”ya tıklayın ve şunları atayın:
- Alan Türü
- Termostat Türü
(Burada birden fazla alanı tek bir termal bölgeye de birleştirebilirsiniz.)
19. Uzantılar → OpenStudio Kullanıcı Komut Dosyaları → Model Öğelerini Değiştir veya Ekle →
Kullanılmayan Termal Bölgeleri Kaldır.
20. Belirli pencereleri seçin → Uzantılar → OpenStudio Kullanıcı Komut Dosyaları → Model Öğelerini Değiştir veya Ekle → Projeksiyon Faktörüne Göre Çıkıntılar Ekle.
21. Dikey veya özel gölgelendirme için “Yeni Gölgelendirme Yüzey Grubu” düğmesine tıklayın.
22. Modeli gerçek kuzeyle hizalamak için döndürün.
23. Coğrafi konum kaybolduysa, referans yönünü korumak için yeniden ekleyin.
24. Bitişik gölgelendirme oluşturun (binalar, ağaçlar vb.):
- “Yeni Gölgelendirme Yüzey Grubu”na tıklayın
- Referans olarak coğrafi konum görüntüsünü kullanın
- Gölgelendirme yüzeylerini düzenlemeden önce gerekirse coğrafi konum görüntüsünün izini sürün
25. Pencere → Varsayılan Tepsi → Gölgeler'e gidin
Gölgeleri inceleyin ve simüle edin.
Hesaplama süresini azaltmak için gereksiz gölgelendirme yüzeylerini silin.
26. OpenStudio Denetleyicisini açın → OpenStudio Kaynaklarından Kullanılmayan Nesneleri Temizle.
“OS:Building”i seçin ve proje adını girin.
27. “OpenStudio'yu Başlat” düğmesine tıklayın.
28. Tercihler → Birimler'e gidin
Birimleri İngilizce (I-P) olarak ayarlayın.
29. Uygun Hava Durumu Dosyası ve Tasarım Günü dosyalarını seçin.
30. Programlar sekmesine gidin → Programlar
Egzoz fanları için bir Açma/Kapama programı oluşturun ve atayın.
31. Termal Bölgeler sekmesine gidin → HVAC Sistemleri Tüm bölgelere termostat programlarının uygulandığını doğrulayın. Uygun bölgelere egzoz fanları ekleyin.
32. Termal Bölgeler sekmesine gidin → Soğutma Boyutlandırma Parametreleri - Bölge Soğutma Besleme Hava Sıcaklığını 55°F olarak ayarlayın - Uygulanabilirse hava dağıtım etkinliğini ayarlayın
33. Isıtma Boyutlandırma Parametreleri için 32. Adımı tekrarlayın.
34. Ölçümler sekmesine gidin → Raporlama “BCL OpenStudio Sonuçları” ölçümünü Raporlama Ölçümlerine sürükleyin.
35. Simülasyonu çalıştırın.
36. Model dizinine gidin. Oluşturulan HTML sonuç dosyasını bir web tarayıcısında açın.
Kayıt ve referans için yazdırın veya PDF olarak kaydedin.
**IP BİRİMLERİNDE ENERGYPLUS SONUÇLARI**
37. Ölçümler sekmesine gidin → “BCL'de Ölçüm Bul” seçeneğine tıklayın.
38. “IP Birimleri”ni arayın.
39. “Çıktı Tablosunu IP Birimlerine Ayarla” başlıklı ölçümü indirin.
40. BCL penceresini kapatın.
41. İndirilen ölçümü EnergyPlus Ölçümleri bölümüne sürükleyin.
42. Sonuçları IP birimlerinde görüntülemek için simülasyonu yeniden çalıştırın.
OpenStudio Modelleme ve Simülasyon Süreci Adım Adım
Bu bölümde, SketchUp ve OpenStudio kullanarak bina yükü hesaplamalarını gerçekleştirmenin tüm iş akışı açıklanmaktadır.
Bugünkü oturumumuz, OpenStudio kullanarak ASHRAE Standardı 183'e uygun olarak bina yükü hesaplamalarının yapılmasına odaklanmaktadır. Bu iş akışı, OpenStudio'nun ve genellikle otomatik olarak kurulan ve ayrı bir kurulum gerektirmeyen SketchUp arayüzünün zaten kurulu olduğunu varsaymaktadır. İşlem, sihirbaz kullanılarak yeni bir OpenStudio Modeli (OSM) oluşturularak başlar. OSM dosyası, OpenStudio modelleri için yerel dosya formatıdır. Bu örnekte, ASHRAE 90.1–2010 yapı setini kullanan bir ofis binası şablonu seçilmiştir; bu, duvarlar, pencereler, kapılar ve çatılar gibi dış cephe bileşenlerinin ASHRAE 2010 gereksinimlerine uygun olmasını sağlar. Model, iklim bölgesi 2A için yapılandırılmış olup, alan tipleri, yapı setleri ve bina varsayılanları uygulanmıştır. Model oluşturulduktan sonra, model kararlılığını ve kullanılabilirliğini iyileştirmek için başlangıç tercihleri yapılandırılır. Karmaşık modelleme sırasında yazılım çökmeleri durumunda veri kaybını en aza indirmek için otomatik kaydetme aralığı genellikle 15 dakika olarak ayarlanır. Daha sonra, ABD geleneksel birimlerini kullanan projeler için birim sistemi IP (inç-pound) olarak ayarlanır. Ardından, Model Bilgisi penceresi aracılığıyla proje Coğrafi Konumu eklenir; bu örnekte, konum Madera, Washington, Amerika Birleşik Devletleri olarak ayarlanmıştır ve bu sayede model uygun iklim verilerine referans verebilir. Ayrıca, donanım kapasitesine bağlı olarak sistem performansının değişebileceği göz önünde bulundurularak, kat planları gibi içe aktarılan görüntülerin görünürlüğünü iyileştirmek için maksimum doku boyutu için OpenGL ayarı da etkinleştirilir. İş akışı daha sonra temel ofis şablonunun ötesindeki alan tipi gereksinimlerini ele alır. Ofis yapı seti çoğu alanı kapsarken, bu proje için bir laboratuvar alanı gereklidir. Bunu karşılamak için, laboratuvar tanımlarını içeren bir hastane şablonundan ek alan tiplerini içe aktarmak üzere Alan Tipi ve Yapı Seti Sihirbazı kullanılır. Bu adımda yalnızca alan tipleri içe aktarılır; hiçbir yapı seti eklenmez ve bina varsayılanları değiştirilmez. Bu yaklaşım, özel iç mekan sınıflandırmalarına izin verirken, dış cephe elemanları için orijinal ofis yapı setini korur. Geometrik modelleme, SketchUp'ta doğru ölçek oluşturularak başlar. 58 fit 8 inçlik bilinen gerçek dünya boyutuna göre bir ölçek çizgisi çizilir. Daha sonra proje kat planı görüntüsü içe aktarılır, orijine yerleştirilir ve ölçek çizgisine uyacak şekilde ölçeklendirilir. Bu aşamada, OSM dosyasını doğru şekilde güncelleyen tek işlem OpenStudio kaydetme işlemi olduğundan, modeli standart SketchUp kaydetme komutu yerine OpenStudio Kaydet düğmesini kullanarak kaydetmek çok önemlidir. Daha sonra kat planı, SketchUp çizim araçları kullanılarak, görüntünün yeni çizilen geometriyi gizlemesini önlemek için sık sık gizleme ve gösterme işlevleri kullanılarak izlenir. Çizim devam ederken, doğru oda sınırlarını ve mekanlar arasındaki uygun bağlantıyı sağlamak için referans noktaları ve hizalanmış kenarlar kullanılır. Çizim hataları oluştuğunda, yüzeyler ve kenarlar, geometri seçilerek ve silinerek ve gerektiği gibi yeniden çizilerek düzeltilir. Bu işlem, ofis alanları, laboratuvar odaları ve depolama veya garaj alanları da dahil olmak üzere tüm mekanlar iki boyutlu uzayda tamamen tanımlanana kadar devam eder. Çizim tamamlandıktan sonra, kat planı görüntüsü gizlenir, tüm çizgi elemanları seçilir ve "Diyagramdan Mekan Oluştur" işlevi, çizilen geometriyi OpenStudio mekanlarına dönüştürmek için kullanılır; bu da yük hesaplamaları ve daha ileri enerji modellemesi için ilk geometrik kurulumu tamamlar. Kat planı çizildikten sonra, bina geometrisini oluşturmak için "Diyagramdan Mekan Oluştur" düğmesi kullanılır. Bu aşamada, OpenStudio, kat yüksekliği ve kat sayısı gibi temel parametreler için bilgi ister. Bu örnekte, dokuz fitlik bir tavan yüksekliği ve tek bir kat seçilir ve ardından yazılım otomatik olarak bina mekanlarını oluşturur. Mekanlar oluşturulduktan sonra, her mekan çift tıklanarak ayrı ayrı düzenlenebilir. Bu özellik, kullanıcının yükseklikleri değiştirmesine, tavan boşlukları eklemesine ve pencere ve kapı gibi mimari öğeler eklemesine olanak tanır. Pencere veya kapı eklemeden önce hedef alana çift tıklamak çok önemlidir; aksi takdirde, bu öğeler alanla ilişkilendirilmez ve modelde bağlantısız kalır. SketchUp çizim araçları aracılığıyla, OpenStudio'nun kuralların belirli çerçeveleri ve ayrıntıları. Pencerelerin kenarlarından ayrı olarak çizilirken, OpenStudio'nun onları doğru bir şekilde kapı olarak tanımlaması için duvarın alt kısmına başlamalıdır. Yaklaşık boyutlar genellikle yük programlamaları için yeterlidir, çünkü küçük boyut farklılıklarının sonuçları üzerinde minimum etkisi vardır. Pencereler gibi tekrarlayan öğeler, kopyala ve yapıştırma yöntemiyle verimli bir şekilde çoğaltılabilir ve böylece tüm cihazın (kenarlar ve yüzeyler dahil) kullanılması sağlanır. Bu işlem, model boyunca gerekli tüm işlemler, kapılar ve garaj kapılarına yerleştirilene kadar devam eder. Açıklıklar sunulduktan sonra, alan geometrisinin iyileştirilmesi için doğru ısı transfer programlamalarını desteklemelidir. Çatı, tavan arası görevi gören yeni bir alan oluşturularak eklenir. Bu tavan arası alanı, bina tabanına izin vererek çatı geometrisini oluşturmak için dikey olarak uzatarak çizilir. Simetriyi korumak için hizalama araçları ve eksenel yakalama kullanılır. Çatı geometrisi diğer alanlarla çakıştığında seçilmesi zorlanmasından, düzenleme sırasında diğer elemanlar geçici olarak gizlenmeye yardımcı olabilir. Çatı geometrisi kesinleştikten sonra, model yüzeylerinin işlenmesii için hazırlanmaları sağlanır. Bir sonraki kritik adım, mekan geometrisinin kesişmesi ve eşleştirilmesidir. İlk olarak, "Mekan Geometrisini Kesiştir" işlevi tüm modele uygulanır. Bu işlem, alt mekanlardaki duvar sınırlarını, tavan arası zeminleri veya tavanları gibi bitişik yüzeylere yansıtarak OpenStudio'nun iç ve dış ısı transfer yüzeyleri arasında ayrım yapabilmesini sağlar. Ardından, tüm modeli eşleştirmek için "Yüzey Eşleştirme" aracı kullanılır. Eşleştirmeden önce, yüzeylerin dış, iç, güneşe maruz kalan veya rüzgara maruz kalan olup olmadığını göstermek için renk kodlaması yapan "Sınır Koşuluna Göre Oluştur" aracı kullanılarak sınır koşulları incelenebilir. Yüzey eşleştirmesinden sonra, iç tavanlar, zeminler ve duvarlar doğru şekilde tanımlanır ve doğru termal hesaplamalar yapılmasını sağlar. Geometri tamamlandıktan sonra, "Seçilen Mekanlar İçin Nitelikleri Ayarla" aracı kullanılarak mekan nitelikleri atanır. Her mekan, kat planına göre adlandırılır ve ofis, laboratuvar, koridor, tuvalet, garaj veya çatı katı deposu gibi uygun bir mekan türü atanır. Bu aşamada yapı setleri ve bina katları değişmeden kalır. OpenStudio Denetleyicisinde alan atamaları doğrulandıktan sonra, "Termal Bölgesi Olmayan Alanlar İçin Yeni Termal Bölge Ekle" komut dosyası kullanılarak termal bölgeler eklenir. Termal bölgeler daha sonra alan adlarına göre otomatik olarak yeniden adlandırılır, bu da tanımlanmalarını kolaylaştırır. Son olarak, aynı öznitelik iletişim kutusu kullanılarak alanlar gerektiği gibi gruplandırılabilir ve paylaşılan termal bölgeler halinde birleştirilebilir; bu da ofisler ve bitişik koridorlar gibi birden fazla alanın tek bir termal bölge tarafından hizmet görmesini sağlar. Koridor ve ofis tek bir termal bölge birleştirildikten sonra, orijinal koridor termal bölgesi kullanılmaz hale gelir ve modelin temiz kalması için kaldırılır. Bu aşamada, bölgenin termal bölgesi silinir ve pencere gölgelendirme seçenekleri seçilir. OpenStudio, projeksiyon faktörüne göre parçacıkları seçmek için bir komut dosyası sağlar; Bu komut dosyası, önce pencereleri seçildikten sonra Komut Kullanıcı Dosyaları menüsünden çalıştırılarak uygulanabilir. Varsayılan özellikler hızlı bir şekilde eklenebilse de, bu örnek bunun yerine yeni bir gölgelendirme yüzey grubunu oluşturduğu özel gölgelendirmeyi göstermektedir. Bina biriminin parçalanması, parçacıklarılı bir çatıyı temsil etmek üzere iki fit ötelenmiş basit bir çevre parçaları modellenir. Devam etmeden önce ilerlemeyi korumak için model yeni bir sürüm olarak sunulur. Ayrıca güneş ışığına maruz kalmanın doğru şekilde gösterilmesi için model gerçek kuzeyle hizalanacak şekilde genişletilir. Yönlendirme referanslarını geri takmak için birimin temizlenmesi ve yeniden eklenmesi mümkündür. Döndürme aracı kullanılarak, tüm model saha koşullarına bağlı olarak 60 derece döndürülür. Hizalandıktan sonra, yeni gölgelendirme yüzeyleri parçalar halindeki yapılar veya ağaçlar gibi ek gölgelendirme nesneleri oluşturulabilir. Bu çevredeki nesneler, sabah ve genel olarak bir sonraki güneşin gölgelenmemesi için önemlidir. Gölgeleme davranışını görselleştirmek için, gölge desenlerinin tarihine ve saate göre incelenmesine olanak sağlayan Gölgeler aracı kullanılır. Gereksiz gölgeleme yüzeyleri silinerek EnergyPlus programlama süresi azaltılabilir. Geometri ve gölgelendirme tamamlandıktan sonra, model OpenStudio Denetleyicisi aracılığıyla kullanılmayan nesneler temizlenerek arındırılır. Bu işlem, daha önce içe aktarılan kullanılmayan alan tiplerini, programları ve şablonları (örneğin, kullanılmayan hastane programları) kaldırır. Bina daha sonra adlandırılır ve yeni bir sürüm olarak kaydedilir. Bu noktada, modellemenin SketchUp kısmı tamamlanır ve iş akışı OpenStudio uygulamasına "OpenStudio'yu Başlat" düğmesi kullanılarak geçiş yapar. OpenStudio içinde, ünite tercihleri onaylanır (gerektiği gibi IP veya SI) ve uygun hava durumu (.epw) ve tasarım günü (.ddy) dosyaları seçilir. Tasarım günü dosyaları, özellikle yük hesaplamaları için önemlidir, çünkü bunlar en yüksek ısıtma ve soğutma koşullarını belirler. Daha sonra, basit bir açma/kapama egzoz fanı programıyla başlayarak programlar yapılandırılır. Bu program, Termal Bölgeler sekmesinde tuvalet egzoz fanına atanır. Ardından, tüm termal bölgelere standartlaştırılmış ısıtma ve soğutma ayar noktası programları (örneğin, küçük ofis programları) uygulanarak termostat programları eklenir. Soğutma ve ısıtma boyutlandırma parametreleri gözden geçirilir; besleme havası sıcaklıkları ayarlanır (örneğin, soğutma için 55°F ve ısıtma için 90°F) ve hava dağıtım etkinliği ASHRAE havalandırma kılavuzuna göre belirlenir. Bu parametreler bölgeler arasında tutarlı bir şekilde uygulanır ve model simülasyondan önce kaydedilir. Son olarak, OpenStudio Sonuçları ölçütü de dahil olmak üzere Bina Bileşen Kütüphanesi'nden (BCL) raporlama ölçütleri eklenir. Simülasyon çalıştırılır ve sonuçlar oluşturulan HTML raporları aracılığıyla incelenir. Her bölge için en kötü durumdaki tepe yüklerini hesaplamak ve muhafazakar boyutlandırma değerleri sağlamak için İdeal Hava Yükleri etkinleştirilir. Tüm bina ekipman boyutlandırması için, PTAC'ler gibi bölge ekipmanları eklenebilir ve ekipman seçimi çıktıları oluşturmak için simülasyonlar yeniden çalıştırılabilir. Sonuçlar PDF veya HTML olarak dışa aktarılabilir ve daha ayrıntılı teşhisler için EnergyPlus raporları da incelenebilir. IP birimi EnergyPlus çıktısı gerekiyorsa, "Çıktı Tablosunu IP Birimlerine Ayarla" raporlama ölçütü uygulanır ve simülasyon yeniden çalıştırılır. Bu, SketchUp ve OpenStudio kullanarak yük hesaplamaları gerçekleştirme iş akışını tamamlar.
