Miestams siekiant mažinti anglies dioksido emisijas, pastatams keliami vis griežtesni energinio efektyvumo reikalavimai. Pastatai turi suvartoti kuo mažiau energijos, tačiau kartu išlikti patogūs ir komfortiški žmonėms. Ypač sudėtinga šiuos tikslus suderinti projektuojant nulinės energijos pastatus, kurie privalo pagaminti tiek pat energijos, kiek jos sunaudoja.
Daugelis šiuolaikinių projektavimo įrankių remiasi statinėmis simuliacijomis. Tokie modeliai neparodo, kaip realiuoju laiku kinta temperatūra, oro judėjimas ar žmonių komfortas, kai keičiami paties pastato sprendiniai. Dėl to architektai ir inžinieriai neretai turi priimti svarbius sprendimus neturėdami dinamiškų, greitai palyginamų duomenų.
Ši problema ypač ryški vertinant Task-Ambience Air Conditioning (TAAC) tipo kondicionavimo sistemas. Jos leidžia atskirai reguliuoti mikroklimatą darbo vietoje ir likusioje patalpos dalyje. Tinkamai pritaikius TAAC galima reikšmingai sumažinti energijos sąnaudas, tačiau iki šiol jų efektyvumą projektavimo etape buvo sudėtinga patikimai įvertinti.
Naujame tyrime mokslininkai sukūrė dirbtiniu intelektu paremtą skaitmeninį dvynį, kuris leidžia įvertinti energijos suvartojimą ir komfortą dar iki statybų pradžios. Sistema suteikia galimybę realiuoju laiku išbandyti skirtingas projektavimo ir kondicionavimo strategijas, todėl galimi trūkumai ar komforto problemos išryškėja gerokai anksčiau.
Projektui vadovauja profesorius Tengas iš Kanazavos universiteto, bendradarbiaudamas su mokslininku iš Fudžou universiteto. Jie sukūrė taisyklėmis paremtą simbolinį dirbtinio intelekto modelį VEEM-ZEB, skirtą nulinės energijos pastatams su TAAC sistemomis.
Skirtingai nuo įprastų sprendimų, modelis pastato nevertina kaip vienos klimatinės zonos. Jis atskirai analizuoja orą aplink darbo vietas ir bendrą patalpos orą. Taip vienu metu galima įvertinti energijos suvartojimą ir šiluminį komfortą pagal standartinius PMV ir PPD rodiklius, parodančius, kiek žmonės patalpose jaučiasi patogiai.
Rezultatai pateikiami virtualios realybės aplinkoje. Projektuotojai iš karto mato, kaip planavimo pakeitimai, žmonių skaičius ar sistemos nustatymai veikia energijos sąnaudas ir komforto lygį. Tai leidžia sprendimus grįsti ne prielaidomis, o aiškiai vizualizuotais duomenimis.
Sistema gali apskaičiuoti apie 48 tūkstančius skirtingų projektų variantų ir veikimo režimų. Tyrėjai vertino sezoninius pokyčius, skirtingą darbuotojų skaičių biuruose ir žmonių elgsenos ypatumus. Modelis patikimai padėjo nustatyti efektyvesnes ir komfortiškesnes konfigūracijas.
Pagrindinis šio sprendimo privalumas – TAAC sistemų vertinimas perkeltas iš eksploatacijos etapo į projektavimo stadiją. Architektai ir inžinieriai gali palyginti skirtingas vėsinimo strategijas dar prieš pradedant statybas, taip išvengiant brangių korekcijų vėlesniuose etapuose.
Trijų lygių skaitmeninio dvynio sistema sujungia aiškiai interpretuojamą taisyklėmis paremtą dirbtinio intelekto modelį ir virtualios realybės aplinką. Dėl to projektuotojai dirba su konkrečiais rodikliais, o ne vien abstrakčiomis simuliacijomis.
Užuot laukę, kol pastatas bus užbaigtas ir tik tuomet atlikę detalius skaičiavimus, specialistai gali iš karto matyti, kaip jų sprendimai paveiks energijos taupymą ir komfortą realiomis sąlygomis. Mokslininkai tikisi, kad šis įrankis taps kasdiene sprendimų paramos sistema kuriant nulinės energijos pastatus.
