תוכנות אנרגיה ובנייה ירוקה חינמיות — EnergyPlus, THERM, Radiance ומה שסביבם
בדיקת ביצועי אנרגיה של מבנה — עומסי קירור וחימום, נוחות תרמית, אור טבעי, גשרים תרמיים — היא בדיוק התחום שבו התוכנות החינמיות הן המנועים שמתחת לתוכנות המסחריות. EnergyPlus, THERM ו-Radiance מפותחים בכספי ממשלת ארה"ב, ורוב הכלים בתשלום בשוק הם ממשקים סביבם.
הנה השרשרת המלאה, לפי סדר שבו באמת עובדים.
מנוע הסימולציה האנרגטית
1. EnergyPlus
מנוע הסימולציה של משרד האנרגיה האמריקאי: מאזן אנרגיה בצעדי זמן תת-שעתיים, מעטפת, מערכות מיזוג, אוורור, תאורה, אכלוס, מסה תרמית ומזג אוויר שנתי. זהו התקן דה-פקטו לחישובי צריכה שנתית ולעמידה בתקנים.
מה שחסר: הקלט הוא קובץ IDF טקסטואלי. בלי ממשק מעליו העבודה כמעט בלתי אפשרית — וזה בדיוק מה שהסעיף הבא פותר.
2. OpenStudio
סביבת העבודה שמעל EnergyPlus: מודל גיאומטרי, ספריות מערכות ובנייה, ניהול תרחישים ותוצאות, ו-SDK שמאפשר לכתוב "מדדים" (measures) שמשנים את המודל אוטומטית. זה מה שהופך את EnergyPlus מכלי מחקר לכלי עבודה.
EnergyPlus
US Department of Energy
סימולציית אנרגיה שנתית לבניינים — מעטפת, מיזוג, נוחות תרמית ותאורה. המנוע של DOE.
להורדה מאתר היצרןOpenStudio
National Renewable Energy Laboratory
סביבת עבודה גרפית מעל EnergyPlus — גיאומטריה, מערכות והשוואת חלופות.
להורדה מאתר היצרןמעטפת: זכוכית וגשרים תרמיים
3. THERM
ניתוח דו-ממדי של העברת חום בחתך — פרופיל חלון, חיבור קיר-תקרה, קצה מרפסת. זה הכלי שמראה בדיוק היכן נוצר גשר תרמי וכמה הוא עולה, עם שדה טמפרטורות צבעוני שאפשר לצרף לדוח.
4. WINDOW
מחשב את ערכי U, SHGC והעברת אור של הרכב זיגוג שלם — שכבות, ציפויים, גז ומרווח. עובד יחד עם THERM: WINDOW לזיגוג, THERM לפרופיל, והתוצאה נכנסת ל-EnergyPlus.
THERM
Lawrence Berkeley National Laboratory
ניתוח מעבר חום דו-ממדי בחתכי מעטפת — גשרים קרים, ערך U ובדיקת עיבוי.
להורדה מאתר היצרןWINDOW
Lawrence Berkeley National Laboratory
חישוב ערך U, מקדם הצללה והעברת אור למערכות זיגוג, עם מסד נתוני זכוכיות.
להורדה מאתר היצרןאור טבעי וסנוור
5. Radiance
מנוע חישוב האור המדויק ביותר שקיים, ובוודאי החינמי היחיד ברמה הזאת. מחשב הארה, זוהר וסנוור על בסיס פיזיקלי, כולל שמיים דינמיים לאורך השנה. כמעט כל ניתוח אור טבעי מקצועי — גם זה שנעשה בתוכנה מסחרית — מריץ Radiance מתחת.
Radiance
Lawrence Berkeley National Laboratory
סימולציית תאורה טבעית ומלאכותית מדויקת פיזיקלית — הבסיס לחישובי אור בתקני בנייה ירוקה.
להורדה מאתר היצרןאוורור, זרימת אוויר ואיכות אוויר פנים
6. CONTAM
מודל רשת-חללים לזרימת אוויר בין חדרים: חדירת אוויר, לחצי ארובה, פיזור מזהמים ועשן, ולחצים במערכות. הכלי הנכון לשאלות של אוורור טבעי ושל בקרת עשן, שם ש-CFD מלא הוא מוגזם.
כשכן צריך CFD מלא — למשל זרימה סביב מבנה או נוחות רוח במפלס הולכי הרגל — הכלים נמצאים בקטגוריית CFD.
CONTAM
NIST
זרימת אוויר ופיזור מזהמים בתוך מבנה — אוורור, לחצים, עשן ו-CO2.
להורדה מאתר היצרןאנרגיה מתחדשת
7. OpenFAST
של NREL: סימולציה אווירו-אלסטית מלאה של טורבינת רוח — אווירודינמיקה, דינמיקה מבנית, בקרה, ולמכונות ימיות גם הידרודינמיקה ועגינה. כלי הייחוס לחישובי עומסים באנרגיית רוח.
OpenFAST
National Renewable Energy Laboratory
סימולציה מצומדת של טורבינות רוח — אווירודינמיקה, מבנה, בקרה והידרודינמיקה.
להורדה מאתר היצרןאיך זה מצטרף לזרימת עבודה
הסדר המעשי: בונים גיאומטריה ומערכות ב-OpenStudio; מחשבים את הזיגוג ב-WINDOW ואת הפרופילים ב-THERM ומזינים את הערכים פנימה; מריצים את השנה ב-EnergyPlus; בודקים אור טבעי ב-Radiance; ובודקים אוורור וזרימת אוויר ב-CONTAM. כל השרשרת חינמית ומתועדת.
שתי הערות שחשוב לומר מראש: קובץ מזג האוויר קובע את התוצאה — ודאו שאתם משתמשים בקובץ של התחנה הקרובה ביותר ולא בברירת מחדל אמריקאית. והתקנים בתוך הכלים אינם התקן הישראלי; המנוע נכון, דרישות הסף מקומיות.
עוד בתחום: אדריכלות ובנייה · הנדסה סביבתית.