Dirbtinis intelektas keičia architektūrą: pastatai projektuojami taip, kaip anksčiau buvo neįmanoma

Dauguma šiandien naudojamų projektavimo priemonių remiasi statinėmis simuliacijomis. Tai reiškia, kad jos negali lengvai parodyti, kaip keičiantis pastato projektui kinta šilumos srautai, oro judėjimas ir vidaus mikroklimatas. Dėl to architektai dažnai priversti priimti svarbius sprendimus neturėdami aiškaus, realiu laiku gaunamo grįžtamojo ryšio.

Ši problema ypač ryški taikant darbo zonų ir aplinkos oro kondicionavimo sistemas (angl. Task-Ambience Air Conditioning, TAAC). Tokios sistemos leidžia atskirai valdyti mikroklimatą konkrečiose darbo vietose, nepriklausomai nuo likusios patalpos oro. Jos yra žinomos kaip energiją taupantis sprendimas, tačiau iki šiol projektuotojai neturėjo paprasto būdo įvertinti ir palyginti jų poveikį dar pastato planavimo etape.

Dirbtinio intelekto modelis ankstyvam energijos vartojimo ir komforto vertinimui

Naujo tyrimo metu sukurta dirbtiniu intelektu paremta skaitmeninė dvynė, leidžianti architektams ir inžinieriams įvertinti, kaip kinta energijos suvartojimas ir vidaus patalpų komfortas dar projektavimo stadijoje. Užuot rėmusis vien statinėmis simuliacijomis, ši sistema suteikia galimybę realiu laiku įvertinti skirtingus projektinius ir oro kondicionavimo sprendinius, padedant anksti pastebėti neefektyvumą ir komforto problemas, apie tai praneša „Nanowerk“.

Projektui vadovavo profesorius Tengas iš „Kanazawa University“, bendradarbiaudamas su mokslininku iš „Fushou University“ Kinijoje. Kartu jie sukūrė taisyklėmis grįstą simbolinį dirbtinio intelekto modelį „VEEM-ZEB“, skirtą beveik nulinės energijos pastatams su darbo zonų ir aplinkos oro kondicionavimu. Ši skaitmeninė dvynė gali projektuojant įvertinti tiek energijos suvartojimą, tiek šiluminį komfortą, suteikdama planuotojams aiškesnį vaizdą, kaip pastatas veiks dar jam nepastatytam.

Vietoje to, kad pastatas būtų vertinamas kaip viena vientisa klimato zona, modelis oro kondicionavimo sistemą suskaido į dvi dalis: orą aplink konkrečias darbo vietas ir orą platesnėje patalpos erdvėje. Tai leidžia vienu metu matuoti komfortą ir energijos suvartojimą, naudojant standartinius PMV ir PPD komforto rodiklius. Integruota virtualiosios realybės (VR) aplinka tiesiogiai atvaizduoja rezultatus, todėl projektuotojai iš karto mato, kaip išdėstymo, užimtumo ar nustatymų pokyčiai veikia energijos vartojimą ir patalpų komfortą.

Sistema gali išanalizuoti apie 48 000 skirtingų projektavimo ir eksploatavimo scenarijų, naudodama standartinius parametrus. Išnagrinėję sezoninius pokyčius, skirtingą žmonių skaičių patalpose ir jų elgseną biuruose, tyrėjai parodė, kad modelis patikimai nustato efektyvesnes ir komfortiškesnes konfigūracijas. Taip projektuotojai gauna kur kas tvirtesnį pagrindą renkantis energiją taupančius sprendinius.

Pagalba architektams lyginant vėsinimo strategijas beveik nulinės energijos pastatuose

Išskirtinė šio darbo vertė ta, kad darbo zonų ir aplinkos oro kondicionavimo sistemų vertinimas perkeliamas iš eksploatacijos etapo į projektavimo etapą. Vietoje laukimo, kol pastatas bus pastatytas ir pradėtas naudoti, projektuotojai dabar gali išbandyti, kaip skirtingos vėsinimo strategijos veiks dar rengiant brėžinius.

Sistema remiasi trijų sluoksnių skaitmenine dvynė, kuri sujungia aiškiai apibrėžtą, taisyklėmis grįstą dirbtinį intelektą su lengvai suprantama VR aplinka. Tai leidžia architektams ir inžinieriams ankstyvame etape tiesiogiai palyginti skirtingas oro kondicionavimo konfigūracijas ir valdymo strategijas, remiantis realiais skaičiavimais, o ne prielaidomis.

Vietoje to, kad būtų pasikliaujama tik apytikriais vertinimais po statybų, šis metodas suteikia galimybę matyti ir energijos taupymo potencialą, ir vidaus komfortą jau planavimo metu. Pateikiant šiuos du veiksnius greta, modelis padeda komandoms geriau suprasti, kaip projektiniai sprendimai paveiks pastato veikimą realiomis sąlygomis.

Tyrėjai tikisi, kad ši priemonė taps kasdieniu architektų darbo įrankiu – sprendimų priėmimo pagalbos sistema projektuojant beveik nulinės energijos pastatus. Ji leis nuo pat pradžių priimti labiau pagrįstus sprendimus, derinant patogumą žmonėms ir energinį efektyvumą.