BIM Environmental Applications التطبيقات البيئية للـ BIM Episode No. 2 – The effectiveness of Thermal properties for energy simulation in Revit الحلقة رقم – 1تأثير الخواص الحرارية للمواد على إستهالك الطاقة باستخدام Revit تمهيد: في الحلقة األولى استعرضنا بشكل نظري أهمية دراسة الكتلة الحرارية وكيفية اإلستفادة من خواص المواد المستخدمة في األرضيات والجدران واألسقف لتخزين حرارة الشمس في أوقات النهار التي تفيض علينا فيه الشمس بأشعتها وحرارتها لالستفادة منها في أوقات الليل الباردة؛ وفي هذه الحلقة نستعرض بشكل عملي مثال على برنامج Revitلتوضيح طريقة تطبيق هذه النظريات واإلستفادة من أدوات الـ BIMفي توفير الوقت والجهد وتوفير رؤية واضحة مدعمة بالحسابات واألرقام تسهم في إتخاذ القرارات التصميمية. وقد حاولت في هذه الحلقة تجنب السرد الطويل للشرح النظري ولجأت مباشرة لشرح الخطوات العملية للتطبيق على برنامج الـ Revit؛ وجدير أن أذكر أن ما سيأتي شرحه في الصفحات التالية هو مثال توضيحي يعد جزء من موضوع تحليل أداء المباني وهو موضوع واسع وله أبعاد أخرى ال تقل أهمية عما سنتطرق إليه اليوم. نموذج الدراسة: المثال الذي بين أيدينا هو نموذج دراسي توفره شركة Autodeskفي دورتها األكاديمية عن تحليل أداء المباني (.)BPAC النموذج لمبنى مستشفى صغير ( )Health Centerمتوفر مع القوالب ( )Familiesالتي استخدمت في إنشاءه والتي يمكن من خالل أخذ خواصها الحرارية في اإلعتبار إجراء عمليات تحليل أداء المبنى أكثر دقة كما سيتضح في نهاية الشرح أثر ذلك على إستهالك الطاقة وما تشمله من إستهالك للكهرباء والتكاليف المترتبة عليها وأيضاً إنبعاثات ثاني أكسيد الكربون وغير ذلك من العوامل البيئية واإلقتصادية. إسم النموذجHealth Center :
أدوات BIMالمتعلقة بالدراسة : 1. Revit 2016 & 2017 )2. Autodesk Green Building Studio (Analysis Results & Compare
القوائم المستخدمة في برنامج :Revit )Modify: (Walls, Roof , Windows and Curtain Walls )Analyze: (Energy Analysis )Families: (Curtain Panels Edit Type
3. 4. 5. 6.
العوامل المستهدفة في المقارنة: تحتوي القوائم التي سنستخدمها على عدة عوامل ومتغيرات تخدم دراسة تحليل أداء المباني ،يهمنا منها لموضوعنا اليوم عامل إإلستفادة من الخواص الحرارية ) (Thermal Propertiesالمتعلقة بالمواد المكونة للواجهات الخارجية والسطح (جدران ،شبابيك ،حوائط زجاجية ،أبواب ،أسقف) وهو ما يعرف في الوسط الهندسي بغالف المبنى الخارجي ()Envelope طريقة العمل: في الحلقة السابقة تحدثنا بشكل نظري عن أهمية الخواص الحرارية للمواد المستخدمة في تنفيذ الواجهات والحوائط واألرضيات واألسقف؛ وكيف يمكن للمعماري بمعرفته لهذه الخواص أن يختار المواد األنسب في البناء؛ وألني أدعي أن الـ BIMلديه اإلمكانية لتسهيل هذا األمر على المهندس المعماري فسأسرد فيما يلي خطوات تنفيذية لعمل مقارنة بين محاكاة ألداء المبنى في حالتين أحدهما بإهمال الخواص الحرارية للمواد المستخدمة في اإلنشاء ؛ والحالة الثانية والتي هي موضوع الشرح سنقوم بتعليم الـ Revitكيف يمكنه عمل نفس المحاكاة ولكن عليه أن يأخذ في اإلعتبار الخواص الحرارية ( )Thermal Propertiesللمواد وسنعمل في هذا المثال فقط على المواد المستخدمة في أسطح المبنى الخارجية ( )Envelopeوتشمل سطح المبنى ()Roof والحوائط الخارجية ()Exterior Walls؛ وأيضاً الشبابيك ( )Windowsوالحوائط الزجاجية (.)Curtain Walls
➢ تابع خطوات العمل في الجداول التالية
▪
تمت اإلستفادة من ملفات الفيديو التعليمية لشركة Autodeskفي الدور األكاديمية BPAC؛ وتمت ترجمة شرح هذه الملفات واإلضافة عليها بما يخدم الموضوع( .ملفات الفيديو على الروابط التالية) https://youtu.be/zJzlKe7lgxg
https://www.youtube.com/watch?v=OHHYpZhh0CA ترجمة وإعداد:
مبادرة مهندس معماري /ياسـر أبو السعود تعريب هي مبادرة لترجمة األبحاث والمنشورات العلمية وما يتعلق بها إلى اللغة العربية بهدف إثراء المكتبة العربية والتيسير على الباحث العربي الوصول إلى المراجع التي يحتاج إليها في مشواره البحثي.
)Revit Energy Analysis with Thermal Properties (Walls الصورة التوضيحية
خطوات العمل في هذا المثال سنقوم بعمل تحليل للطاقة المستهلكة من خالل تأثرها بالخواص الحرارية لمواد البناء .سنقوم بتحليل أداء نموذج مستشفى صغير باسم ()Healt Center توفره شركة Autodeskللدراسة .سوف نشرح الطريقة خطوة بخطوة لتجهيز الـ Modelلعملية الـ Energy Analysisباستخدام الـ Thermal Propertiesوكيفية تطبيقها والتعديل عليها.
Open Analyze Tab
إفتح قائمة Analyzeفي ال ribbon
في اإلصدارات السابقة لـ Revit 2016عليك أن تتأكد من تشغيل .Building Elements
خطوة العمل Introduction
Revit 2016 & 2017
من خالل تشغيل B.E.سيجعل الـ Revitيستخدم خواص مكونات المبنى أثناء التحليل
Enable Building Elements Mode
Old Revit Ver.
من قائمة Energy Analysisإختر Energy Settings
Access Energy Settings
إختر نوع المبنى ()Hospital or Healthcare ثم حدد الموقع ()Las Vegas حدد أقرب محطة أرصاد الجوية ()59380
Set Building Type to Healthcare/ &Hospital Location
يمكنك إعادة المحاولة فيما بعد بإختيار موقع مختلف لها خصائص مناخية مختلفة؛ وال تنسى مقارنة النتائج
تأكد من تشغيل ()Include Thermal Properties إختيار هذه الخاصية سوف تجعل نموذج تحليل الطاقة يستخدم الخواص الحرارية للمواد المستخدمة في بناء نموذج الـ Revit
في حالة عدم توفر خواص حرارية ( Thermal )Propertiesللمواد فإن Revitسوف يفترض خواصها من القائمة ()Conceptual Construction
Enable Thermal Properties
Go over Conceptual Constructions
ال نحتاج لعمل أية تغيرات في هذه الخصائص ،ولكن من الجيد معرفة موقع بيانات اإلفتراضات المرجعية.
كل مانحتاجه اآلن هو تشغيل ()Energy Settings ثم سننتقل إلى نموذج الـ Revit
Close Energy Settings
عند عمل تحليل األداء من خالل ( Conceptual )Constructionsبدون ( )Building Elementsفإن Revitيفترض أن كل الحوائط لها نفس الخواص.
Wall Assumptions
اآلن عند الضغط على أي حائط ( )Wallنجد أن هناك أنواع مختلفة من الحوائط مستخدمة في النموذج ،كل منها له خواص مكوناته وخواصه الحرارية المختلفة.
إضغط على أي حائط في منطقة بهو للمبنى (األحمر). إضغط ( ،)Edit Typeستفتح نافذة (.)Type Properties تجد في هذه النافذة بعض المعلومات الجيدة ،على سبيل المثال ،ستجد سماكة الحائط وأيضا ً خواصه الحرارية التي ستؤخذ في الحسبان في عملية تحليل األداء. على سبيل المثال:
))R-Value = 54BTU and U-Value = 0.0184 BTU اآلن أغلق كل النوافذ التي تم فتحها.
Accessing a wall’s thermal properties
اآلن إختر أي حائط في المبنى الرئيسي (الرمادي القاتم) إضغط بالزر األيمن للماوس ( )Right clickوإختر من القائمة (.)select all instances in the project ثانية ،إضغط ( ،)Edit Typeستفتح نافذة ( Type .)Properties ستجد نفس الخواص الحرارية للحائط الذي تم إختياره تقريبا ً ( ،)R-Value = 54BTUسنقوم بتغييرها... الحظ أن الخواص الحرارية باللون الرمادي مما يعني عدم إمكتنية تعديلها هنا. قبل أن تقوم بتعديل البيانات ،إضغط ( )duplicateلضمان حفظ الـ ( )Familyاألصلية بخواصها. على يمين ( )Structureإضغط (.)Edit في هذه النافذة تجد المكونات الحقيقية للحائط كطبقات متتالية بحيث الطبقة األولي تشير إلى الخارج والطبقة األخيرة تشير إلى داخل الحائط. إضغط ( )Previewإلظهار الرسم التوضيحي للطبقات (مكونات الحائط). كل طبقة تم تعيين المادة الخاصة بها في العمود ()Material المجاور للعمود (.)Function عند الضغط على المادة لطبقة من الطبقات ستظهر نافذة (.)Material Browser مستخدمي الـ Revitمعتادين على هذه النافذة . تستطيع من خالل هذه النافذة رؤية كل خواص مادة هذه الطبقة التي إخترتها. ستجد شريط ( )Thermalعلى اليمين والذي يحتوي على الخواص الحرارية ( )thermal propertiesالتي نراها بلون خفيف تحت قائمة ( )Energy Analysisالمشار إليها سابقاً. هذه الخواص قابلة للتعديل ولكن ينصح بعمل ()duplicate قبل عمل التعديالت للحفاظ على المادة األصلية بخواصها. أغلق ()Material Browser
Changing a wall’s thermal properties
سنقوم بتغيير مكونات هذا الحائط. قبل ذلك ،الحظ في األعلى )Resistance (R) =57( :و ( )Thermal Mass = 15.5تم حسابها بناءاً على الخواص الحرارية لكل طبقة وسمكها. الحظ تغيرها عند عمل أي تغيير في الطبقات. إختر صف الطبقة األولى ( [ ) Finish1]4واحذفه باستخدام أمر (.)Delete الحظ تغير الخواص الحرارية أعاله. سنقوم اآلن بإضافة طبقة جديدة. إضغط ( ،)Insertإستخدم ( )Up & Downلوضع الطبقة الجديدة في ترتيبها رقم ( 1أعلى القائمة). للطبقة الجديدة إختر ( [ ) Finish1]4من القائمة المنسدلة. إفتح ثانية ( )Material Browserالختيار المادة لهذه الطبقة .واختر مادة ( )EIFS, Exterior Insulationثم اضغط (.)OK حدد سمك الطبقة (” )3في العمود (.)Thickness الحظ .الزيادة في ( )Resistance (R) =75والنقص في (.)Thermal Mass = 1.6 إضغط ( ، )OKلغلق نافذة (.)Edit Assembly الحظ تغير الخواص الحرارية في نافذة ( Type )Properties إضغط ( )OKلتطبيق التعديالت التي أجريتها.
Changing a wall’s construction
Summary of changes
بنفس الخطوات السابقة يمكن تعديل خواص الحوائط الداخلية واألسطح و األرضيات واألسقف ،بالتالي ستؤثر على نتائج تحليل أداء الطاقة ،فاآلن قد علمنا الـ Revitكيف يقوم بعمل ذلك . األمر يختلف مع الشبابيك؛ وسنشرح في الجدول التالي طريقة تعديل خواص الشبابيك والحوائط الزجاجية.
Revit 2016 & 2017
اآلن يمكنك تشغيل محاكاة أداء الطاقة للتعرف على أثر الخواص الحرارية على إستهالك المبنى للطاقة وسنقارن في النهاية نتائج التحليل بإستخدام ( ) Thermal Propertiesمع باألداء اإلفتراضي بدونها. من قائمة ()Energy Analysis إضغط ()Run Energy Simulation إختر ()Create the Energy Analytical Model
تابع ،قم بإختيار إسم للمشروع وإسم لهذه المحاكاة ألداء الطاقة. سنعود للنتيجة في النهاية.............
Old Revit Ver.
Select Run Energy Simulation Create Energy Analytical Model
Create New Project / Run Name
)Revit Energy Analysis with Thermal Properties (Windows خطوات العمل نبدأ العمل على طريقة تغيير الخواص الحرارية ( Thermal )Propertiesللزجاج (شبابيك ،حوائط زجاجية ،وخالفه).
في النموذج الذي بين أيدينا ( )Health Centerلدينا نوعين من الزجاج :
الصورة التوضيحية
خطوة العمل Introduction
Glazing overview
.1شبابيك ()Windows .2حوائط زجاجية ()Curtain walls
في هذا النموذج كل الشبابيك لها نفس النوع لذا فسيكون تغييرها سهل إختر أحد الشبابيك ثم اضغط على الزر األيمن للماوس ( ، )Right Clickثم إختر ()all instances in project كما فعلنا سابقا ً مع الحوائط ،إضغط ( )Edit Typeلفتح نافذة ()Type Properties تذكر( ، )duplicateثم أنظر ()Analytical Properties أمام ( )Analytical Constructionستجد قائمة منسدلة تحتوي على الكثير من الخواص الحرارية يمكن تطبيقها على الشبابيك الزجاجية إختر ()Low-E double glazing SC=0.2 الحظ أن البيانات في الخانات األخرى (باللون الرمادي الخفيف) قد تغيرت. إضغط ( )Okلحفظ التغييرات ،ثم أغلق()Type Properties اآلن كل الشبابيك في النوذج أصبح لها الخواص الجديدة التي تم إختيارها( .إختر أي شباك في النموذج وتأكد من ذلك).
Accessing glazing thermal properties
اآلن سنقوم بتغيير خواص الزجاج للحوائط الزجاجية ()Curtain walls
Changing Curtain Panel Glazing
الطريقة التي تم عمل الـ ( )Curtain wallsفي Revitتمت بإستخدام قوالب مسبقة ( )familiesمختلفة. سنقوم بتغيير القالب ( )glazing panelمن الـ (.)families في قائمة ( )Project Browserإذهب إلى األسفل حتى (.)Families menu إبحث عن ( ،)Curtain Panelsإضغط على عالمة ()+ إلظهار القائمة الفرعية تحت (.)System Panel الحظ وجود عدة أنواع من الـ ( ، )panelsتم إستخدامها في الـ ( )Curtain wallsفي هذا النموذج. إختر واحدة من الـ ( )panelsوقم بعمل (.)Duplicate وغير إسمها إلى ()Glazed LowE في ( )Analytical Constructionإختر من القائمة المنسدلة ( )Low- E double glazing SC=0.2كما فعلت سابقا ً مع الشبابيك. بهذا قد قمنا بعمل ( )Curtain wallجديدة لها خواص حرارية جديدة ،ولكننا لم نطبقها بعد على كل الـ ( Curtain )wallsفي النموذج. لتطبيق هذه الخواص على كل الـ ( )Curtain wallsإختر أحدها ثم إضغط على ( )Edit Typeثم قم بتغيير الـ ( )Curtain Panelإلى ( )Glazed LowEإختر ()OK وأغلق النافذة (.)Edit Type إذا كان هناك الـ ( )Curtain Panelمن ( )familyفإن الـ ( )Glazed LowEلن يتم تطبيقها عليها إال إذا قمنا بنفس الخطوات السابقة للـ ( )familyاألخرى. األن لدينا ( )Revitمتعلم يستطيع إستخدام الخواص الحرارية ( )Thermal propertiesفي تحليل أداء الطاقة. بنفس الخطوات السابقة يمكن تغيير خواص الشبابيك واألبواب. نحن جاهزون اآلن لتحليل أداء المبنى.
Summary of changes
Create New Project / Run Name
من قائمة ()Energy Analysis إضغط ()Run Energy Simulation قم بإختيار إسم للمشروع وإسم لهذه المحاكاة ألداء الطاقة ()HealthCenter_TP_LowE
Run is complete
تستغرق عملية التحيليل حوالي 3دقائق
اآلن يمكنك مشاهدة النتائج بالضغط على ( & Result )Compare
أخيراً في نافذة ( ،)Result & Compareفي الجزء األيسر يظهر عمليات المحاكاة التي تمت في حاالت مختلفة كما فعلنا أعاله.
اآلن يمكنك مقارنة تحليل أداء المبنى قبل إستخدام الخواص الحرارية للمواد وبعد إستخدامها.
إختر المحاكاة األخيرة التي (.)HealthCenter_TP_LowE
بعملها
إضغط على زر ( )Ctrlفي لوحة المفاتيح مع إختيار أحد المحاكاة التي تم عملها بدون إستخدام خاصية (.)Include Thermal Properties
إختر ( )Compareمن الشريط العلوي.
قمت
View Results
Analysis Comparison
Energy Analysis Report Report Created at 28-12-2016, 11:46:33 AM
Simulation Run Name
HealthCenter_Cool Roof
HealthCenter_TP_LowE
Energy Analysis Report Report Created at 28-12-2016, 11:46:33 AM
HealthCenter_Cool Roof
HealthCenter_TP_LowE
Energy Analysis Report Report Created at 28-12-2016, 11:46:33 AM
HealthCenter_Cool Roof
HealthCenter_TP_LowE
Energy Analysis Report Report Created at 28-12-2016, 11:46:33 AM
HealthCenter_TP_LowE
HealthCenter_Cool Roof
ترجمة مبادرة مهندس معماري /ياسـر أبو السعود تعريب هي مبادرة لترجمة األبحاث والمنشورات العلمية وما يتعلق بها إلى اللغة العربية بهدف إثراء المكتبة العربية والتيسير على الباحث العربي الوصول إلى المراجع التي يحتاج إليها في مشواره البحثي.