Advanced Sustainable Design Methods

Informatik in der Architektur Ergebnisse des Seminars

Advanced Sustainable Design Methods Februar 2011 Betreuung: Dipl.-Ing. Danny Lobos, Vertr.-Prof. Dr. Reinhard Koenig und Prof. Dr. Dirk Donath

Bauhaus-Universität Weimar, Professur Informatik in der Architektur, Belvederer Allee 1, 99421 Weimar Fon: +49/3643/584201, caad@architektur.uni-weimar.de, http://infar.architektur.uni-weimar.de

Danny Lobos, Reinhard Koenig und Dirk Donath Ergebnisse des Seminars Advanced Sustainable Design Methods, WS 2010/11 Weimar 2011

Bauhaus-Universität Weimar, Professur Informatik in der Architektur Belvederer Allee 1, 99421 Weimar http://infar.architektur.uni-weimar.de

Titelbild: Hauptgebäude, Geschwister-Scholl-Straße 8 © Bauhaus-Universität Weimar

Redaktionelle Anmerkung: Prof. Dr. Dirk Donath leitet die Professur Informatik in der Architektur an der Bauhaus-Universität Weimar. Dr. Reinhard König ist Vertretungsprofessor der Professur Informatik in der Architektur an der Bauhaus-Universität Weimar. Dipl-Ing Danny Lobos ist Promovend an der Professur Informatik in der Architektur an der Bauhaus-Universität Weimar.

Advanced Sustainable Design Methods

Bauhaus-Universit채t Weimar | Informatik in der Architektur

Advanced Sustainable Design Methods Danny Lobos1, Reinhard Koenig2 und Dirk Donath3 1

danny.lobos@uni-weimar.de, 2reinhard.koenig@uni-weimar.de, 3donath@uni-weimar.de

Abstract Im Rahmen des Seminars wird der architektonische Planungsprozess mittels verschiedenen Computersystemen beleuchtet. Die Auseinandersetzung fokussiert neben der Modellierung mit REVIT, die Simulation verschiedener Geb채udeeigenschaften anhand des Programms Ecotect. Das Ziel bei der Anwendung der Computerprogramme besteht darin, zu untersuchen, wo es w채hrend des Entwurfsprozesses Ansatzpunkte gibt, die Nachhaltigkeit von Geb채uden zu verbessern.

Es werden folgende Arbeitsphasen durchlaufen: 1. Advanced concepts of computer modelling under BIM paradigm.

2. Basic concepts of building performance computer simulations, theoretical cases.

3. Use of computer simulation to answer a specific enquiry about sustainable aspects.

4. Simulation and Evaluation paradigm exercises.

5. Final discussion and comparisons to other approaches.

ĚǀĂŶĐĞĚ ^ƵƐƚĂŝŶĂďůĞ ĞƐŝŐŶ DĞƚŚŽĚƐ ͮ ŝŐŝƚĂůĞ WůĂŶƵŶŐ ͮ t^ ϭϬͬϭϭ Dipl.-Ing. Danny Lobos, Vertr.-Prof. Dr.-Ing. Reinhard König 13.10.10 1 Introduction

Demo (Revit+Ecotect)

20.10.10

2

Sustainable design definitions Situation in EU and USA World Wide Sustainable Efforts

27.10.10

3

Buildings Envelopes Creation Overview of Methods / Overview of Software What is BIM

03.11.10

4

Revit 1_Mass Techniques

10.11.10

5

Revit 2_Conceptual Design

17.11.10

6

Revit 3_Mass to objects

24.11.10

7

Revit 4_Objects to Analysis

01.12.10

8

Ecotect 1_Creation of Zones/Analysis

08.12.10

9

Ecotect 2_Import Geometry (Rhino, Revit, SketchUp, Autocad, Archicad)

15.12.10

10

Ecotect 3_Solar Radiation

05.01.11

11

Feiern Feiern Ecotect 4_Specific Analysis (Thermal, Acoustic, Costs, Solar, Lighting, Visual, Impact (Cost, Consumption, Environment)

12.01.11

12

Aufgabe und übung: Envelope Design for ExpoStahl

19.01.11

13

Ende Aufgabe

22.12.10 29.12.10

ĚǀĂŶĐĞĚ ^ƵƐƚĂŝŶĂďůĞ ĞƐŝŐŶ DĞƚŚŽĚƐ ͮ ŝŐŝƚĂůĞ WůĂŶƵŶŐ ͮ t^ ϭϬͬϭϭ Dipl.-Ing. Danny Lobos, Vertr.-Prof. Dr.-Ing. Reinhard König

Final Task 1. Introduction Students may apply all the knowledge provided by the course in a practical case. They may propose a creative/sustainable envelope design for the new ExpoStahl building in the campus of the Bauhaus Uni-Weimar. The envelope must be done in Revit by using Mass Objects and then exported to Ecotect in two ways: DXF and GBxml.

From DXF one must get: • • • •

From GBxml:

Shadows & Overshadowing.

Air Flow & Ventilation.

External Solar Availability.

Lighting & Daylight Analysis.

• • • •

Thermal Performance.

Transmitted Solar Radiation.

Energy Demands.

Sustainability Indexing.

2. Consultations It can be done up to 21.01.2011, appointments of 30min by email to danny.lobos@uniweimar.de preferably on Wednesday 19.01.2011 in the morning (9-13Uhr).

3. Contents File 1.

Revit file 2.

Ecotect file

contents RVT model and final Layout 3 files: Ecotect, DXF ang GBxml

Named Nachname_01_Revit.rvt Nachname_02_Ecotect.zip/rar

3.

Images

JPGs and Screenshots from Ecotect (or others) used in the layout

Nachname_03_bilder01.jpg Nachname_03_bilder02.jpg

4.

Layout

PDF and JPG file from Revit Layout

Uzw…

Nachname_04_Layout_PDF.pdf Nachname_04_Layout_JPG.jpg

ZĞǀŝƚ >ĂLJŽƵƚ ŵƵƐƚ ƐŚŽǁ ŝŵĂŐĞƐ ĂŶĚ ďƌŝĞĨ ĞdžƉůĂŶĂƚŝŽŶƐ ;'ĞƌŵĂŶ͕ ŶŐůŝƐŚ Žƌ ^ƉĂŶŝƐŚͿ ŽĨ ƚŚĞ ĂŶĂůLJƐŝƐ ĚŽŶĞ͘ dŚĞ ŝŵĂŐĞƐ ŵƵƐƚ ƐŚŽǁ ƚŚĞ ĨŽůůŽǁŝŶŐƐ ĂŶĂůLJƐĞƐ ĂŶĚ ƚŝƚůĞƐ͗ 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Site and Orientation Shadows & Overshadowing.

Air Flow & Ventilation.

External Solar Availability.

Lighting & Daylight Analysis.

Thermal Performance.

Transmitted Solar Radiation.

Energy Demands.

Sustainability Indexing.

Some of the contents can be generated by using Revit Analysis tool or Vasari.

4. Delivery: Files must be uploaded using the BUW website system or by email to caad.dl@gmail.com (subject: BUW2011_nachname) up to 04.02.2011.

5. Evaluation File Revit file Ecotect file Images Layout

% 25% 25% 40% 10%

site + orientation and prevailing winds at the site

shadows and overshadowing + new shadows

external solar availability

daylight factor in % on the floor of level1

daylight level in lux on the floor of level1

monthly degree days

external reflected daylight in % on the floor of level1

environmental temperatures in rooms on level 1 atthe hottest day in year

hourly gains at the average hottest day in year adaptability index level 1 (index= 0.95)

average daily incident radiation on surfaces in wh/sqm floorplans 1:200

le ve l 0

le ve l 1

le ve l 2

cross section with void

ϬϮ͘ ^ŚĂĚŽǁƐ Θ KǀĞƌƐŚĂĚŽǁŝŶŐ

Ϭϭ͘ ^ŝƚĞ ĂŶĚ ŽƌŝĞŶƚĂƚŝŽŶ

3 A101

02.1.1 Diciembre OS

Planta baja

2

1 : 250

Alzado Sur

3

03.2 Vista aérea

03.5 Vista aérea

03.6 Superficie

02.2.2 Marzo S

02.2.3 Junio S

02.2.4 Septiembre S

02.3.2 Marzo OS

02.3.3 Junio S

02.3.4 Septiembre S

02.4.2 Marzo S

02.4.3 Junio

Para el análisis de las sombras y sobresombreado escogemos los equinocios de cada año, viendo así los momentos de maxima diferencia entre cada sombra.

La sombra sola su alargamiento maxima se produce en los meses de invierno, y la más corta en los meses del año

02.4.4 Septiembre

www.autodesk.com/revit

02.5.1 Seccion S

01.6 Render Sur

Ϭϯ͘ ŝƌ &ůŽǁ Θ sĞŶƚŝůĂƚŝŽŶ

03.1 Fachada

02.4.1 Septiembre S

1 : 250

02.3.1 Diciembre OS 01.5 Emplazamiento

02.1.4 Septiembre OS

Section 1

02.2.1 Diciembre S

01.4 Localizacion

02.1.3 Junio OS

Ϭϰ͘ džƚĞƌŶĂů ^ŽůĂƌ ǀĂŝůĂďŝůŝƚLJ

03.3 Vista aerea

03.7 Envolvente

En la disponilidad externa del sol analizamos por un lado la cantidad la cantidad del sol que podemos obtener en una grilla sobre el campus de la Bauhaus, y por otro lado en el analisis de la fachada obtenemos la cantidad de sol que obtiene la fachada sur en un día concreto, a una hora concreta

03.4 Sección

El análisis del viento, nos ofrece los datos obtenidos alrededor de la fachada de nuestro edificio. En las zonas laterales con más fuerza

04.1 Edificio con campues analisis solar

04.2 Fachada sur analisi cantidad solar recivida

No.

Ϭϱ͘ >ŝŐŚƚŝŶŐ Θ ĂLJůŝŐŚƚ ŶĂůŝƐLJƐ

05.1 Análisis Luz diaria

05.3 Componete del cielo

05.2 Factor solar diario

05.5 Factor solar diario

Ϭϳ͘ dƌĂŶƐŵŝƚƚĞĚ ƐŽůĂƌ ƌĂĚŝĂƚŝŽŶ

07.1 Radiación incidente Total

06.1 Capas

06.2 Horario laboral

06.3 Horario festivo

07.2 Radiación incidente total

Ϭϵ͘ ^ƵƐƚĂŝŶĂďŝůŝƚLJ /ŶĚĞdžŝŶŐ 06.4 Día más brillante

06.5 Día más brillante

06.6 Día más frío

06.7 Día más frío

06.8 Día más cálido

06.9 Día más cálido

06.10 Ganancia Solar

06.11 Desconfort mensual

ht hŶŝǀĞƌƐŝƚLJ

Ϭϴ͘ ŶĞƌŐLJ ĞŵĂŶĚ

09.1 Plasmación energetica

08.1 Sistema combinado

08.4 Calefacción

08.2 Refrigeración

09.2 Coste de fabricación

09.3 Costes de Mantenimiento

09.5 Mantenimiento energético

Digitale Planung Sustainable Design Methods

09.4 Energia de mantenimiento

El indice de sostenibilidad surge apartir de adjudicar tanto valores constructivos, como valores enérgicos para calcurar, en función de su proporción en el edificio, nos define en que grado economico, o medioambiental influye.

08.3 Air condition

Para la demanda energética, podemos obtener que cantidad de energia requiere nuestro edificio para mantener actidad calefación, aire acondicionado. Estos valores cambia segun la estación del año, aunque en mi caso nose si los datos interacturaon de manera correcta

Date

Ϭϲ͘ dŚĞƌŵĂů WĞƌĨŽŵĂŶĐĞ En la radiación solar transmitida al edificio obtenemos un diagrama que define la cantidad de radiacion solar que recibe el edificio. Los valores más altos aparecen en cubierta, debido a su inclinacion.

05.4 Reflexion externa

Analizamos el comportamiento del sol en contacto con el edificio y la transmision luminica de elementos como el cielo

Description

06.12 Ganacia fabricación

06.13 Ganancia inter-zonal

06.14 Ganancia pasiva

Numero de matricula

103020

Situación academica

Erasmus

Profesor

Daniel Lobos

Alumno

Rodrigo Ruiz

06.15 Ganacia solar directa

La representación termica ofrece datos sobre temperatura y confort termico en el interior del edificio.

09.6 Gas vivienda ecologica

A101 06.16 Ganancia ventilacion

06.17 Ganancia solar

Scale

1 : 250

04/02/2011 3:47:35

1

02.1.2 Marzo Os

roof UP

roof

10375

10375

Level 3

1

Level 3

6925

Level 1

6925

1 : 100 Level 2 Level 2

3475 UP

DN

3475 Room

Room

1

2

Level 1 Level 1

0

0

2

Level 2

10

1 : 100

Section 2 1 : 100

9

3D View 2_1 1:1

Site and Orientation

Room 4

1 : 100

8

xternal Solar Availability

DN

Section 1

Room 3

3

Level 3 1 : 100

Energy Demands 6

South 1 : 200

4

East 1 : 200

Transmitted Solar Radiation coldest day peek 5

North 1 : 200

7

West 1 : 200

Shadows & Overshadowing Ventilation levels

Transmitted Solar Radiation hottest day peek

Transmitted Solar Radiation year

Lighting & Daylight Analysis

Air Flow

Sustainability Indexing

Greenhouse Gas - All Components Model: Date: Feb 04 17:51:14 2011 COST GREENHOUSE EMBODIED MAINTEN. MAINTEN. ELEMENT (€) GAS(kg) ENERGY(Wh) ENERGY(Wh) COST(€) ------------------------- ----------- ----------- --------Void 0.00 0.000 0 0 0.00 Roof 4870.44 92.657 0 0 0.00 Floor 0.00 156.984 0 0 0.00 Wall 0.00 83.453 0 0 0.00 Window 0.00 762.386 0 0 0.00 Door 0.00 0.781 0 0 0.00 ------------------------- ----------- ----------- --------TOTAL 4870.44 1096.261 0 0 0.00

Bauhaus-Universität Weimar

Sustainable Design Methods

RUI LIMA 103055

Advanced Sustainable Design Methods | Digitale Planung | WS 10/11

Dipl.-Ing. Danny Lobos, Vertr.-Prof. Dr.-Ing. Reinhard Kรถnig Masterprogramm Architektur

Final Presentation | Mittwoch | 16.02 | 09.30 bis 10Uhr | Blaue Pool [cube]

Danny Lobos

Reinhard Kรถnig

Martin Dembski Jens Groenwald Preanka Hasan

Christian Liebe Rui Lima

Elba Meneses Sara Morante

Marta Madrona

Pablo Morales

Frank Peisert Rodrigo Ruiz

Afonso Tigre

Max Wasserkampf

Neo Solar Power Corporation / J.J. Pan & Partners // J. J. Pan & Partners, Architects & Planners (JJPP) // Hsinchu Science Park, Taiwรกn, 2009