Optymalizacja modeli symulacyjnych budynków pod kątem redukcji emisji CO₂
Wyzwanie
Celem jest tworzenie wysoce precyzyjnych symulacji energetycznych dla budynków mieszkalnych w maksymalnie krótkim czasie, bez konieczności ograniczania liczby testowanych scenariuszy.
Rozwiązanie
Współpraca Energy Systems Catapult z firmą Claytex zaowocowała stworzeniem kompleksowej biblioteki modeli budynków oraz komponentów systemów HVAC. Wykorzystanie wirtualnego stanowiska badawczego pozwoliło na optymalizację wydajności obliczeniowej, co umożliwiło równoległe przeprowadzanie wielu symulacji jednocześnie.
Wyniki
Skrócenie czasu symulacji o połowę, przy zachowaniu pełnej precyzji danych, pozwoliło na dwukrotne zwiększenie liczby przeprowadzanych analiz. Jednocześnie zastosowanie przetwarzania równoległego znacząco przyspieszyło ocenę i wdrażanie niskoemisyjnych rozwiązań grzewczych.
Energy Systems Catapult jest niezależną organizacją badawczo-technologiczną. Naszą misją jest przyspieszenie innowacji w zakresie energii zeroemisyjnej.
Założona w 2015 roku przez Energy Systems Catapult, powołana przez Innovate UK, stworzyła zespół ponad 250 specjalistów. Dysponują oni szerokimi kompetencjami w obszarach inżynierii, analiz konsumenckich, komercjalizacji, cyfryzacji oraz doradztwa strategicznego. Zespół korzysta z najnowocześniejszej infrastruktury badawczej, zaawansowanych narzędzi modelowania
Ocena wydajności niskoemisyjnych systemów grzewczych
Organizacja opracowała oprogramowanie Home Energy Dynamics, które symuluje zużycie energii w budynkach mieszkalnych i ocenia wydajność niskoemisyjnych systemów grzewczych. Choć rozwiązanie to zapewnia niezwykle precyzyjne prognozy, proces obliczeniowy był czasochłonny. Kluczowym wyzwaniem stało się więc skrócenie czasu symulacji przy jednoczesnym zachowaniu ich wysokiej dokładności.
Tworzenie kompleksowej biblioteki testowej HVAC
Stosując podejście typu bottom-up, Energy Systems Catapult nawiązał współpracę z firmą Claytex. Celem było stworzenie w ramach środowiska Home Energy Dynamics kompleksowej biblioteki modeli budynków oraz komponentów systemów HVAC. To wirtualne stanowisko badawcze pozwoliło na optymalizację ogólnej wydajności symulacyjnej. Aby uzyskać wymagane wyniki w krótkim czasie, testy z biblioteki są przeprowadzane w ramach symulacji równoległych.
Redukcja czasu symulacji o 50%
Dzięki współpracy skrócono czas symulacji o około 50%, zachowując przy tym pełną spójność i dokładność wyników. Pozwala to na przeprowadzenie dwukrotnie większej liczby analiz w tym samym czasie. Wykorzystanie narzędzia Claytex MultiRun umożliwiło zrównoleglenie obliczeń – przykładowo, w czasie potrzebnym wcześniej na jedną symulację, obecnie realizujemy ich aż dziesięć. W efekcie technologie redukujące emisję CO₂ w obszarze ogrzewania i chłodzenia budynków mogą być oceniane, wybierane i wdrażane znacznie szybciej niż dotychczas.