建物の冷暖房負荷を短時間で検討する

2022-04-30

この記事ではLadybug Toolsを使った冷暖房負荷を短時間で検討する方法を紹介します。
(動作環境 Windows10 / Rhino7 / Ladybug Tools1.4.0 )

Index

スタディ例

Ladybug Toolsにはエネルギーシミュレーションを短時間で実行して、Rhino上で簡単にスタディできる便利な機能があります。

下の動画のように、窓面積比率をNumber Sliderで変えた際に解析結果も数秒で変わり、傾向を把握できます。
Ladybug Toolsでエネルギーシミュレーションを行う場合、OpenStudioを介して計算エンジンであるEnergyPlusで解析を行うのですが、今回使用したコンポーネントはそういったステップを省略した機能となっており、短時間で解析ができます。

こちらが使用したGrasshopperのスクリプトです。

シミュレーションモデルの作成

はじめに解析モデルのセットアップを行います。A-1~Cの順で行っている操作を補足しています。

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A-1. 室モデルの作成

Rhino上で作成した直方体をGeometry PipelineコンポーネントでGrasshopperに取り込み、HB Room from Solidコンポーネントで室モデルを作成します。

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A-2. 用途設定

こちらで室用途を設定します。今回はデフォルト設定内、OpenOffice用途を選択しました。用途を選択すると、用途に応じた室の人や照明などの内部負荷やスケジュールが設定できます。
※A-2の一連のコンポーネントを設定しなくても、デフォルト値で解析できます。

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B. 窓の作成

HB Apertures by Ratioコンポーネントで、南面の窓比率をNumber Sliderで変更できるモデルとしました。

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C. 庇の作成

HB Louver Shadesコンポーネントで庇の長さをNumber Sliderで変更できるモデルとしました。

窓面積の設定に関する補足

窓面積の設定は、壁面積に対して0.2、0.4、0.6、0.8の割合で可変させるために、Number SliderのExpressionで以下の設定を行いました。この設定により、Number Sliderが1だと0.2、2だと0.4…と出力されます。

エネルギーシミュレーション＋データのグラフ化

続いて、エネルギーシミュレーションの実行、データのグラフ化を行います。

STEP

A. エネルギーシミュレーションの実行

クイックスタディを行うために、HB Annual loadsコンポーネントを用いて解析の設定を行います。

※クイックスタディを目的としたコンポーネントのため、年間負荷計算を目的とした使用を推奨・計算誤差（最大5%）がある点、詳細な解析はHB Model to OSMコンポーネントの使用、といった注記があります。詳細についてはこちらに記載があります。

BooleanトグルをTrueにすると解析が回ります。Trueにした状態で、窓面積の設定を行ったNumber Sliderコンポーネントを変えると、再度解析が行われて結果が変わります。

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B. グラフ化

LB Monthly Chartを使って、月別のバーチャートを作成します。

Excelへのアウトプット

HB Annual Loadsコンポーネントは短時間で解析が行えて便利なのですが、計算結果が残りません。そこで、以下のコンポーネントを使ってExcelへ出力できます。

Write To Excel、Write OptionsコンポーネントはTT Toolboxプラグインを使用しています。プラグインはこちらから入手できます。

赤囲み部分以外は別途excelで用意しています。
窓面積の設定を行ったNumber Sliderの操作にあわせてexcelに数値が出力される仕様としています。

Write To Excel コンポーネント : BooleanトグルをTrueにするとexcelに出力できます。Dataインプットに接続したHB Annual Loadsコンポーネントのtotal_loadアウトプットの値がexcelに出力されます。
Write Optionsコンポーネント : こちらのコンポーネントで、用意したexcelのファイルパス設定、窓面積の設定を行ったNumber Sliderの入力にあわせて、値を書き出すためのexcel内の行列の位置を調整しています。