[論文レビュー] Green Scale Research Tool for Multi-Criteria and Multi-Metric Energy Analysis Performed During the Architectural Design Process

Holly Ferguson, Aimee Buccellato+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 26, 2016

Building Energy and Comfort Optimization参考文献 9被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、初期建築設計プロセスに統合された、マルチクリテリア・マルチメトリクスなエネルギー分析フレームワークであるGreen Scale Research Toolを紹介する。既存のAECOソフトウェアの限界を克服し、高度なモデリングを用いてライフタイムエネルギー消費と運用エネルギー使用の包括的でリアルタイムの評価を可能にし、コンセプチュアルデザイン段階における設計意思決定と環境影響評価の質を向上させる。

ABSTRACT

Prevailing computational tools available to and used by architecture and engineering professionals purport to gather and present thorough and accurate perspectives of the environmental impacts associated with their contributions to the built environment. The presented research of building modeling and analysis software used by the Architecture, Engineering, Construction, and Operations (AECO) industry reveals that many of the most heavily relied-upon industry tools are isolated in functionality, utilize incomplete models and data, and are disruptive to normative design and building optimization workflows. This paper describes the current models and tools, their primary functions and limitations, and presents our concurrent research to develop more advanced models to assess lifetime building energy consumption alongside operating energy use. A series of case studies describes the current state-of-the-art in tools and building energy analysis followed by the research models and novel design and analysis Tool that the Green Scale Research Group has developed in response. A fundamental goal of this effort is to increase the use and efficacy of building impact studies conducted by architects, engineers, and building owners and operators during the building design process.

研究の動機と目的

• AECO業界で使用されている既存の建物エネルギー分析ツールの断片化と機能的隔離を是正すること。
• 現在のツールの限界、すなわち不完全なデータモデル、ライフサイクル統合の欠如、標準設計ワークフローの乱れを克服すること。
• 初期建築設計段階において包括的なエネルギーおよび環境影響評価を支援する統合的で設計統合型のツールを開発すること。
• 建築家、エンジニア、施設運営者による建物影響評価の導入と効果を高めること。
• 単一の分析フレームワーク内で運用段階およびライフサイクル段階の両方におけるエネルギー性能のマルチメトリクス評価を可能にすること。

提案手法

• Green Scale Research Toolは、マルチクリテリアおよびマルチメトリクスなエネルギー分析を建築設計プロセスに直接統合し、ワークフローの乱れを最小限に抑える。
• 高度な計算モデルを用いて、複数の環境影響カテゴリーにわたる運用エネルギー使用とライフタイムエネルギー消費を評価する。
• 既存の設計ソフトウェアと相互運用可能であるように設計されており、コンセプト設計およびスケーマティック設計段階でのリアルタイムフィードバックを可能にする。
• 最先端の建物エネルギーモデリングツールの状況を評価し、提案されたフレームワークを検証するために、複数の事例研究が実施された。
• 研究チームは、初期段階の設計を対象としたライフサイクルアセスメント（LCA）の原則と動的エネルギーモデリングを統合する画期的な分析フレームワークを開発した。
• エネルギー性能に関する複数のメトリクスと基準における視覚的および定量的フィードバックを提供することで、マルチオブジェクティブ最適化を支援する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 既存の建物エネルギー分析ツールは、定着したワークフローを損なわずに、どのようにして初期建築設計プロセスにより効果的に統合できるか。
• RQ2 現在のAECOソフトウェアが、ライフタイムエネルギー消費と環境影響をモデリングするうえで直面する主な制約要因は何か。
• RQ3 統合的でマルチメトリクスなエネルギー分析ツールは、コンセプトデザイン段階における環境影響評価の正確性と使いやすさをどの程度向上できるか。
• RQ4 マルチクリテリアおよびマルチメトリクスフィードバックの統合は、初期段階の建物開発における設計意思決定にどのように影響するか。
• RQ5 運用段階およびライフサイクル段階の両方において、より効果的で包括的なエネルギー性能評価を実現するための設計およびモデリング戦略は何か。

主な発見

• Green Scale Research Toolは、マルチクリテリアおよびマルチメトリクスなエネルギー分析を建築設計プロセスに成功裏に統合し、ワークフローの乱れを軽減した。
• 事例研究では、運用エネルギー使用とライフタイムエネルギー消費の両面について、リアルタイムかつ包括的なフィードバックが可能であることが示された。
• 単一メトリクス分析に起因する孤立化の限界を克服し、複数の環境影響カテゴリーにわたる同時評価を可能にした。
• 建築家およびエンジニアは、初期設計段階における包括的でタイムリーなエネルギー性能データの可用性のおかげで、意思決定能力が向上したと報告した。
• 研究フレームワークは、コンセプトデザイン段階でよりアクセス可能で実行可能な形で影響評価を促進する可能性を強く示している。
• ツールの設計は、既存の設計ソフトウェアとの相互運用性を支援しており、実世界のAECOワークフローにおける実用的適用性を高めている。