Журнал «Светотехника» №6 2025

Дата публикации 19/12/2025
Страница 31-37

Вычислительная база для оптимизации дневного освещения фасадов с двойной обшивкой в учебных зданиях: пример средиземноморского климата «Светотехника», 2025, №6

Авторы статьи:

Мустафа Серхан Юнлютюрк (Mustafa Serhan Ünlütürk), Зехра Тугче Казанасмаз (Zehra Tuğçe Kazanasmaz), Берк Экиджи (Berk Ekici), Тюркан Гёксал Озбалта (Türkan Göksal Ozbalta)

Мустафа Серхан Юнлютюрк (Mustafa Serhan Ünlütürk), аспирант архитектурного факультета Измирского технологического института. В 2020 году он получил степень магистра на архитектурном факультете Университета Балыкесир. С 2020 года он преподаёт на кафедре архитектуры в Университете Балыкесир, Турция. Темы его исследований – энергоэффективность, архитектурное освещение и оптимизация

Зехра Тугче Казанасмаз (Zehra Tuğçe Kazanasmaz), профессор, получила степень доктора философии в области строительных наук в Ближневосточном техническом университете (METU). Она имеет 24‑летний академический опыт в области архитектурного освещения, строительной физики и энергоэффективного проектирования. В настоящее время она является профессором кафедры архитектуры Измирского технологического института в Турции

Берк Экиджи (Berk Ekici), ассистент. Профессор, доктор философии в области проектной информатики в Делфтском техническом университете. Он имеет 14‑летний академический опыт в области вычислительного проектирования, машинного обучения, оптимизации и моделирования производительности зданий. В настоящее время он является ассистентом. Профессор, доктор архитектуры Измирского технологического института, Турция

Тюркан Гёксал Озбалта (Türkan Göksal Ozbalta), профессор, получила степень доктора философии в области архитектуры в Дортмунтском университете. Она имеет 33‑летний академический опыт в области теплового комфорта, воздухонепроницаемости, строительной физики и энергоэффективного проектирования. В настоящее время она является профессором, доктором технических наук на кафедре гражданского строительства в Университете. Эге, Турция

Аннотация

Фасады, как компонент здания, напрямую влияют на комфортные условия в помещении. Различные фасадные системы были разработаны не только для обеспечения теплового и визуального комфорта, но и для повышения энергоэффективности, использования естественного освещения и естественной вентиляции. Проектировщики рассматривают системы двойного остекления фасадов (DSF) в учебных зданиях для улучшения вышеупомянутых эксплуатационных характеристик. В последних работах рассматривается фиксированная глубина помещения для предлагаемых параметрических моделей DSF с учётом фундаментальных версий хорошо известных алгоритмов оптимизации. Поскольку в учебных зданиях требуется различная глубина помещений в зависимости от назначения здания, оптимальная эффективность дневного света может быть достигнута не при одинаковом зазоре между полостями с использованием только одного известного решения. В этом исследовании предлагается вычислительная платформа для решения этой проблемы в DSFs для учебных зданий. В этом контексте в исследовании предлагается параметрическое образовательное пространство с системой DSF и оптимизированными семью параметрами проектирования, включая двенадцать сценариев глубины помещения, с использованием трёх алгоритмов объективной оптимизации. В исследовании предлагаются оптимизированные сценарии проектирования для пространственной автономии от дневного света (sDA) и ежегодного воздействия солнечного света (ASE) в регионе между 35°-40° северной широты средиземноморского типа климата CSA. Хотя в предыдущих работах часто использовался генетический алгоритм (GA) для решения задач проектирования DSF, результаты показали, что GA не подходит для работы с sDA и ASE. Результаты показали, что одного отверстия недостаточно для обеспечения оптимальных sDA и ASE в учебных зданиях с системами DSF глубиной помещения более 7 м.

Список использованной литературы

1. Blanco, J. M., Arriaga, P., Rojí, E., Cuadrado, J. Investigating the thermal behaviour of double-skin perforated sheet façades: Part a: Model characterization and validation procedure. Building and Environment, 2014. V 82, pp 50–62.
2. Safer, N., Woloszyn, M., Roux, J.J. Three-dimensional simulation with a cfd tool of the airflow phenomena in single floor double-skin facade equipped with a venetian blind. Solar Energy, 2005. V 79 (2), PP 193–203.
3. Ghaffarianhoseini, A. Ghaffarianhoseini, A., Berardi, U. Tookey, J., Li, D. H. W., Kariminia, S. Exploring the advantages and challenges of double-skin façades (Dsfs). Renewable And Sustainable Energy Reviews, 2016. V 60, pp 1052–1065.
4. WELL, Daylight Modeling, https://standard.wellcertified.com/light/daylight-modeling; 2024 (accessed on 3 April 2024). 5. BREEAM, Daylight 4a/c, https://climatestudiodocs.com/docs/daylightBREEAM4a.html; 2024 (accessed on 3 April 2024).
6. Gass S.I. Making Decisions with Precision, Business Week October 30, 2000. https://www.bloomberg.com/news/articles/2000–10–29/making-decisions-with-precision; 2024 (accessed on 3 April 2024).
7. Winston, W.L. Operations research: applications and algorithms. International Thomson Publishing, Belmont, CA., 2003. V 4.
8. Shameri, M. A., Alghoul, M. A., Elayeb, O., Zain, M. F. M., Alrubaih, M. S., Amir, H., Sopian, K. Daylighting characteristics of existing double-skin façade office buildings. Energy and Buildings, 2013. V 59, pp 279–286.
9. Ghonimi, I. Assessing Daylight performance of single vs. double skin facade in educational buildings: A comparative analysis of two case studies. Journal of Sustainable Development, 2017. V 10 (3), pp 133–142.
10. Saad, M. M., Araji, M.T. Optimization of double skin façades with integrated renewable energy source in cold climates. In ASHRAE Topical Conference Proceedings (pp. 366–373). American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers, Inc., 2020.
11. Alakavuk, A. P. D.E. Energy and daylight performance analysis of double skin façade systems in hot arid climate: a case study in Kano, Nigeria. Engineering On Energy Materials, 2020. V 97.
12. Dewi, O. C., Rahmasari, K., Hanjani, T. A., Ismoyo, A. D., Dugar, A.M. Window-to-wall ratio as a mode of daylight optimization for an educational building with opaque double-skin façade. Journal of Sustainable Architecture and Civil Engineering, 2022. V 30 (1), pp 142–152.
13. Lorenzo, V., Hendarti, R., Mariana, Y. Double skin facade effect on optimizing daylighting in SOHO apartment south Jakarta. In AIP Conference Proceedings, 2023. V 2594 (1), AIP Publishing.
14. Wolpert, D. H., & Macready, W.G. No free lunch theorems for optimization. IEEE transactions on evolutionary computation, 2002. V 1(1), pp 67–82.
15. Goharian, A., Daneshjoo, K., Yeganeh, M. Standardisation of methodology for optimising the well aperture as device (reflector) for light-wells; a novel approach using Honeybee & Ladybug plug-ins. Energy Reports, 2022. V 8, pp 3096–3114.
16. Lm, I. Approved method: IES spatial Daylight autonomy (sDA) and annual sunlight exposure (ASE), 2013. Illum Eng Soc https//www.ies.org/product/ies-spatial-daylightautonomy-sda-and-annual-sunlight-exposurease.
17. Kremelberg, D. Pearson’sr, chi-square, t-test, and ANOVA. Practical statistics: A quick and easy guide to IBM® SPSS® statistics, STATA, and other statistical software, 2011. 119–204.
18. Opossum. Food4rhino. https://www.food4rhino. com/en/app/opossum-optimizationsolver-surrogate-models; 2024 (accessed on 6 April 2024).
19. Rutten, D. Galapagos: On the logic and limitations of generic solvers. Architectural Design, 2013. V 83 (2), pp 132–135.
20. Wolpert, D. H., Macready, W.G. No free lunch theorems for optimization. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 1997. V 1 (1), pp 67–82.
21. Coit, D. W., Smith, A.E. Penalty guidedgenetic search for reliability design optimization. Computers & Industrial Engineering, 1996. V 30 (4), pp 895–904.
22. Vatin, N., Murgul, V., Penić, M. Double skin facades in energy efficient design, Applied Mechanics and Materials, 2014. V 680, pp 534–538.
23. Ekici, B., Cubukcuoglu, C., Turrin, M., & Sariyildiz, I.S. Performative computational architecture using swarm and evolutionary optimization: A review. Building and environment, 2019. V 147, pp 356–371.

Ключевые слова

Выберите вариант доступа к этой статье

Купить

Рекомендуемые статьи

Экспериментальная проверка достоверности различных моделей определения энергоэффективности ОУ в общественных зданиях. Журнал «Светотехника» №3 (2019).

Обеспечение визуального комфорта и повышение качества обзора в помещениях с различным остеклением «Светотехника», 2023, №4

Оптимизация солнцезащитных устройств и повышение энергоэффективности искусственного освещения учебного здания. Журнал «Светотехника» №4 (2016)

Смотреть все статьи