Graphisoft EcoDesigner

Jedním z imperativů současné architektury je energetická výkonnost budovy – schopnost omezit množství energie, kterou budova spotřebuje za svůj životní cyklus. Výzkumy říkají, že z 80 % je energetická výkonnost ovlivněna architektem již ve fázi úvodní studie, pouze 20 % ovlivní specialisté při zpracování dalších stupňů projektu. Je tedy jasné, že architekt by měl mít nástroj, který mu umožní provést rychlou a spolehlivou analýzu a porovnat různé varianty návrhu.

Sofistikovaný software pro zpracování energetických modelů je k dispozici již více než dvě desetiletí. Vesměs se jedná o systémy, které vyžadují hlubokou znalost dané problematiky i vlastního software. Energetická analýza se dělá pouze jednou a to jako finalizace projektu. V této pozdní fázi slouží hlavně jako kontrolní nástroj pro potvrzení projektu, jen zřídka je využita pro jeho optimalizaci.

EcoDesigner je technicky API doplněk (zásuvný modul) ArchiCADu a už z toho vyplývá, že je striktně určen architektům a nikoli specialistům. EcoDesigner využívá archicadovskou virtuální budovu ke generování bilance energetických zisků a ztrát a dalších údajů a napomáhá tak zvolit optimální variantu. Energetické vyhodnocení budovy je stejně jednoduché jako vygenerování řezu či jakékoli perspektivy. Pro výpočty a analýzy přebírá EcoDesigner veškeré rozměry a kategorizaci konstrukcí z virtuální budovy. Celý proces výpočtu pak vyžaduje relativně málo dalších informací, které lze jednoduše prostřednictvím vyladěného uživatelského rozhraní doplnit.

Základní funkce

EcoDesigner provede automaticky analýzu geometrie archicadovského modelu, resp. konstrukcí relevantních pro energetický výpočet. Její výsledek vizualizuje barevným označením konstrukcí ve 2D výkresech i 3D modelu (obr. 1). Automaticky provedenou analýzu lze ručně upravit. Do programu je zabudováno propojení s on-line databází hydrometeorologických údajů (teplota, vlhkost, vítr, solární radiace) americké vládní organizace National Oceanic & Atmospheric Administration – CIRES Climate Diagnostics, která eviduje podrobné údaje o situaci v každém místě na Zemi od roku 2000. Údaje lze ovšem zadat i ručně. Obdobně pracuje program s charakteristikami materiálů, které jsou přebírány z archicadovské virtuální budovy a které lze ručně doplnit např. z katalogových listů. EcoDesigner má integrovaný kalkulátor U-hodnoty konstrukcí, využívá vestavěný VIPCore dynamický výpočtový engine. Výstupem jsou diagramy, grafy a tabulky obsahující informace jako jsou roční spotřeba energie, emise CO₂ a měsíční bilance energetických zisků a ztrát.

Běžný pracovní postup

Architekt/projektant vytvoří v ArchiCADu studii ve formě virtuální budovy. Když potřebuje z hlediska nároků na energii vyhodnotit pouze část objektu, označí ji nástrojem Ohraničení. EcoDesigner automaticky vybere části konstrukce relevantní pro energetické výpočty, ty následně zobrazí různými barvami v půdorysech i 3D podle jejich typu (příčky, plášť budovy, střechy, podlahy, ...). V případě, že automatické označení konstrukcí je třeba změnit, lze to provést ručně (obr. 2). Po potvrzení výběru jsou vyhodnoceny další údaje (jméno projektu, funkce, objemy, plochy, orientace, objem vytápěných prostor, ...), přičemž uživatel může data potřebná pro výpočet doplnit sám. Hlavní dialogové okno programu má 4 záložky:

Umístění a typologie

Viz obr. 3. Zeměpisné souřadnice projektu jsou převzaty z archicadovského dialogu Nastavit město odkud je převzata i orientace projektu. Charakteristiky prostředí (teplota, vlhkost, vítr, ...) se vztahují k těmto údajům. Dále se zde zadává zastínění budovy (vliv okolních objektů a vlastních zastiňovacích prvků), tepelné zisky (osoby, umělé osvětlení a další zařízení) a požadované vnitřní teploty v závislosti na funkci budovy. EcoDesigner pracuje s předdefinovanými profily objektů jako jsou kanceláře, bytové domy, nemocnice, školy, průmyslové stavby s volbou činnosti, atd.).

Konstrukce

Charakteristiky konstrukcí relevantní pro výpočet vycházejí z analýzy modelu a program je setřídí podle jejich orientace, typu objektu a Typu výplní resp. Sendvičových konstrukcí. Charakteristiky použitých materiálů lze přiřadit každé konstrukci právě prostřednictvím nastavení Typů výplni sendvičových konstrukcí a vestavěného U-kalkulátoru. Statické U-hodnoty konstrukcí, jež jsou součástí obálky budovy, jsou upraveny dle vlivu případných tepelných mostů a kalkulátor je zobrazuje.

Konstrukce & výplně otvorů

Nutné tepelně izolační vlastnosti (procento zasklených ploch, U koeficient, ...) dveří, oken a dalších výplní lze převzít z vestavěných katalogových listů jednotlivých prvků nebo zadat ručně. Dále je nutno zadat způsob zastínění. Kalkulátor U-hodnoty zjednodušeným algoritmem počítá průměrný koeficient přenosu tepla. EcoDesigner pracuje s přesným dynamickým výpočtem, který testuje prostup tepla obálkou budovy každou hodinu během roku.

TZB systém a energie

Viz obr. 4. Pro výpočet bilance tepelných zisků a ztrát je nutné zadat další údaje o TZ systému budovy (vzduchotechnika, solární panely, tepelné čerpadlo, ...). Zadává se rovněž způsob větrání, informace o rekuperačním přenosu energie vzduch/vzduch, charakteristiky tepelných čerpadel, solární panely, zdroj teplé vody, teplotní limity, způsob chlazení. Po případném dalším zadání místně platných hodnot (např. měna), EcoDesigner odhadne CO₂ emise a náklady na energii.

Výpočet & výsledky

Jakmile jsou zadána všechna potřebná data, EcoDesigner spustí StruSoft VIPCore Calculation Engine, který provede dynamickou analýzu zisků/ztrát energie. Výsledky výpočtu jsou generovány do XML formátu. EcoDesigner zobrazí tyto výsledky ve formě tabulek a grafů. V záhlaví dokumentů se zobrazují základní údaje, jako jsou jméno projektu, zeměpisné souřadnice resp. název obce, typ aktivity, celková vytápěná plocha, celkový vytápěný prostor tak, jak byly zadány uživatelem v úvodním dialogovém okně po spuštění EcoDesigneru. Dalšími údaji jsou U koeficient budovy, diagram CO₂ ročních emisí budovy, měsíční bilance energetických zisků a ztrát celková a rozdělená podle funkce (vytápění a jiné) a zdroje (plyn, nafta, uhlí, elektřina, ...). Údaje jsou graficky uspořádány po měsících, horní oblast grafu zobrazuje emise, spodní oblast zisky energie. Všechny dokumenty lze vytisknout či uložit ve formátu PDF.

Technické parametry

EcoDesigner je Doplněk (add-on) pro ArchiCAD 12 a ArchiCAD STE 2009. Program je k dispozici pro obě platformy Windows (Windows XP a Vista) a MacOS (MacIntel s Mac OSX 10.4 a vyšší). Nároky na hardware jsou stejné jako pro ArchiCAD 12

Licence & ceny

Komerční licence EcoDesigner je chráněna stejným WIBU hardwarovým klíčem jako ArchiCAD. Ten je nutné po zakoupení programu aktualizovat stejně jako při upgradu ArchiCAD. Licence pro studenty pracuje v prostředí studentské verze ArchiCADu. Výstupy z ní jsou označeny vodoznakem. Studentská licence EcoDesigner je zdarma ke stažení ze stejných stránek jako studentská verze ArchiCADu eduregistration.graphisoft.com/. EcoDesigner pro uživatele ArchiCADu se SupportPackem: 4900Kč + DPH, pro uživatele ArchiCADu bez SupportPacku: 14600 Kč + DPH.