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Ziel der Arbeit/Fragestellung
Ein Teil des AEGIR-Projekts zielt darauf ab, einen digitalen, nachhaltigen Rahmen zu entwickeln, der die Einführung umfassender Sanierungen fördert und nahezu energieneutrale Gebäude ermöglicht. Zu diesem Zweck arbeitet das Fraunhofer ISE an einem Python-basierten Programm, das automatisch optimale Routen für fassadenintegrierte Lüftungskanäle findet.
Methode der Herangehensweise
Diese Studie beschreibt eine Methodik, die Routing-Algorithmen identifiziert, eine Zielfunktion in Bezug auf Routing-Entscheidungen definiert und den Routing-Bereich durch manuelles Verlegen von Rohrleitungen verfeinert. Anschließend werden Einschränkungen verwendet, um einen Routing- und genetischen Algorithmus zur Optimierung zu implementieren.
Inhalt des Vortrags
Dieser Beitrag bietet zunächst einen Überblick über die Demonstrationsgebäude des AEGIR- Projekts und die dafür manuell entworfenen Routing-Optionen. Basierend auf diesen manuellen Entwürfen folgt eine Zusammenfassung der wichtigsten Merkmale der Start- und Endpunkt- domänen sowie der Pfadsuchdomäne und der jeweiligen Einschränkungen für diese Domänen. Es wird eine Untersuchung mehrerer Routing-Algorithmen bereitgestellt, darunter Dijkstra, Maze, Moore Neighbourhood, Scape Routing, A*, MA* und IDA*, wobei der Schwerpunkt auf dem A*- Algorithmus liegt, da er sich für diesen Anwendungsfall besonders eignet. Das Ziel der Pfad- optimierung umfasst drei Hauptdimensionen: Energieeffizienz, Lebenszykluskosten und Investitionskosten. Der Bericht priorisiert jedoch die Minimierung von Druckverlusten zur Verbesserung der Energieeffizienz und erkennt deren erheblichen Einfluss auf die Gesamt- betriebsleistung an. Um dies zu erreichen, optimiert die Studie auch die Codeeffizienz, indem sie einen genetischen Algorithmus für die Start- und Endpunktdomänen implementiert, um den wichtigsten Teil der Such-domäne abzudecken. Unsere entwickelte Methodik integriert sowohl den A*- als auch den genetischen Algorithmus, um den fassadenintegrierten Rohrleitungs- designprozess mit automatisch generierter und optimierter Routenführung zu unterstützen. Durch die Nutzung dieser Algorithmen zielt die Studie darauf ab, einen robusten Rahmen für ein effizientes Rohrleitungsdesign bereitzustellen, das die Komplexität von Gebäudeumgebungen berücksichtigt und gleichzeitig den Schwerpunkt auf Energieeffizienz und Kosteneffizienz legt.
Ergebnisse und Beurteilung
Das entwickelte Framework reproduziert effektiv unsere Designerfahrungen für fassaden- integrierte Rohrleitungen im Demonstrationsgebäude. Es ermöglicht die Reproduktion manueller Routing-Designs und reduziert die Designzeit für optimierte Rohrleitungsrouten erheblich.
Schlussfolgerungen
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das entwickelte Framework die Reproduktion unserer Erfahrungen mit fassadenintegrierten Rohrleitungsdesigns verbessert und die Designzeit verkürzt. Zukünftige Verbesserungen umfassen die Einbeziehung von Einschränkungen für verschiedene Topologien und die Implementierung von Import-/Exportfunktionen für *.ifc-Modelle.
For further information please contact Sven Auerswald at: sven.auerswald@ise.fraunhofer.de