Miestams siekiant mažinti anglies dioksido emisijas, pastatams keliami vis griežtesni energinio efektyvumo reikalavimai. Jie turi suvartoti kuo mažiau energijos, tačiau kartu išlikti patogūs ir komfortiški žmonėms. Ypač sudėtinga tai įgyvendinti projektuojant nulinės energijos pastatus, kurie turi pagaminti tiek pat energijos, kiek jos sunaudoja.
Dauguma šiuolaikinių projektavimo įrankių remiasi statinėmis simuliacijomis. Tokie modeliai neparodo, kaip realiuoju laiku kinta temperatūra, oro judėjimas ar žmonių komfortas, kai keičiamas pats pastato projektas. Dėl to architektai ir inžinieriai dažnai priversti priimti svarbius sprendimus neturėdami dinamiškų duomenų.
Ši problema ypač aktuali kalbant apie Task-Ambience Air Conditioning (TAAC) tipo kondicionavimo sistemas. Jos leidžia atskirai reguliuoti mikroklimatą darbo vietoje ir likusioje patalpos dalyje. Tinkamai pritaikytos tokios sistemos gali reikšmingai sumažinti energijos sąnaudas, tačiau iki šiol jų efektyvumą buvo sunku patikimai įvertinti projektavimo etape.
Naujame tyrime mokslininkai sukūrė dirbtiniu intelektu paremtą skaitmeninį dvynį, leidžiantį įvertinti energijos suvartojimą ir komfortą dar iki statybų pradžios. Sistema suteikia galimybę realiuoju laiku testuoti skirtingas projektavimo ir kondicionavimo strategijas. Taip galimi trūkumai ar komforto problemos išryškėja daug 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.
Modelis nevertina pastato kaip vienos klimatinės zonos. Jis atskirai analizuoja orą aplink darbo vietas ir bendrą patalpos orą. Tokiu būdu galima vienu metu įvertinti energijos suvartojimą ir šiluminį komfortą pagal standartinius PMV ir PPD rodiklius, kurie parodo, 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 vizualizuotais duomenimis.
Sistema gali apskaičiuoti apie 48 tūkstančius skirtingų projektų variantų ir veikimo režimų. Tyrėjai analizavo sezoninius pokyčius, skirtingą darbuotojų skaičių biuruose bei žmonių elgesio ypatumus. Modelis patikimai nustatė efektyvesnes ir komfortiškesnes konfigūracijas.
Pagrindinis sprendimo privalumas – TAAC sistemų vertinimas perkeltas iš eksploatacijos etapo į projektavimo stadiją. Architektai gali palyginti skirtingas vėsinimo strategijas dar prieš pradedant statybas. Tai padeda išvengti brangių korekcijų vėlesniuose etapuose.
Trijų lygių skaitmeninio dvynio sistema sujungia aiškiai interpretuojamą taisyklėmis paremtą DI modelį ir virtualios realybės aplinką. Dėl to projektuotojai dirba su realiais rodikliais, o ne su abstrakčiomis simuliacijomis.
Užuot laukę, kol pastatas bus užbaigtas ir tik tuomet atlikę 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.
