[학위논문]건축기계설비 모델링 모듈화 및 에너지 모델 변환을 위한 프레임워크 개발을 위한 기본 연구 Preliminary Study to Develop a Framework for Modular Modeling of Building HVAC Systems and Model Transformation to Building Energy Model원문보기
한국의 건축기계설비는 BIM이 활성화되지 않는 국내 제도와 에너지 시뮬레이션 프로그램마다 독특한 입력 변수와 요구되는 모델링 숙련도 등의 이유로 BIM 기반 데이터 정보 또는 에너지 모델 기반 데이터 정보로 표현되거나 정의되는 사례가 적었다.
본 연구는 건물의 용도에 따라 적용되는 건축 기계 설비를 데이터 모델로 표현하고 에너지 모델로의 ...
한국의 건축기계설비는 BIM이 활성화되지 않는 국내 제도와 에너지 시뮬레이션 프로그램마다 독특한 입력 변수와 요구되는 모델링 숙련도 등의 이유로 BIM 기반 데이터 정보 또는 에너지 모델 기반 데이터 정보로 표현되거나 정의되는 사례가 적었다.
본 연구는 건물의 용도에 따라 적용되는 건축 기계 설비를 데이터 모델로 표현하고 에너지 모델로의 데이터 변환프레임워크를 제안하고자 하였다. 모델링 언어는 UML을 사용하였고 에너지 시뮬레이션 툴은 EnergyPlus로 정하였다. 연구 범위는 프로그램 개발의 단계 중 설계까지다. 건축기계설비에 대한 전반적인 이해를 위해 주거, 업무, 복합시설의 HVAC 시스템 모델링 방법을 케이스 스터디 하였는데, 그 중 주거시설인 아파트와 기숙사의 HVAC 시스템을 3가지 모델링 모듈화인 Conceptual UML, System UML 그리고 E+ Schema로 표현하였고 각 모델 사이의 데이터 매핑을 나타내었다.
본 연구의 결론으로 동일한 HVAC 시스템을 적용하는 건물도 규모에 따라서 분배방식이 달라지기 때문에 System UML과 E+ Schema의 모습과 매핑 방식의 차이를 확인하였다. 또한 Conceptual UML에서 System UML로 변환될 때 공간 개념이 존 개념으로 확장되면서 장비와 연관되는 존의 분포는 난방, 냉방, 급탕, 환기 존마다 다양함을 발견하였다. 이것은 System UML에서 정의한 존이 에너지 모델링을 수행하는 과정에서 가장 작은 단위의 조닝을 채택해 분해되었거나 층마다 연속되는 평면이 승수 기능으로 병합되었기 때문으로 판단된다.
본 연구에서 제시한 모델 변환 프레임워크는 건축가 또는 일반 사용자와 설비 엔지니어를 사용자로 대상하였다. 프레임워크 사용의 의의는 사용자가 건물정보와 HVAC 결정 사항을 가지고 건물과 HVAC의 관계를 정의해주면 부하계산과 인증을 받기 위한 에너지 성능 평가용 모델을 자동 생성한다는 것이다. 이것은 실시설계 전 건물에너지 인증을 받기 위해 소요되는 모델링 시간과 비용 및 노력을 줄이는데 기여한다.
한국의 건축기계설비는 BIM이 활성화되지 않는 국내 제도와 에너지 시뮬레이션 프로그램마다 독특한 입력 변수와 요구되는 모델링 숙련도 등의 이유로 BIM 기반 데이터 정보 또는 에너지 모델 기반 데이터 정보로 표현되거나 정의되는 사례가 적었다.
본 연구는 건물의 용도에 따라 적용되는 건축 기계 설비를 데이터 모델로 표현하고 에너지 모델로의 데이터 변환 프레임워크를 제안하고자 하였다. 모델링 언어는 UML을 사용하였고 에너지 시뮬레이션 툴은 EnergyPlus로 정하였다. 연구 범위는 프로그램 개발의 단계 중 설계까지다. 건축기계설비에 대한 전반적인 이해를 위해 주거, 업무, 복합시설의 HVAC 시스템 모델링 방법을 케이스 스터디 하였는데, 그 중 주거시설인 아파트와 기숙사의 HVAC 시스템을 3가지 모델링 모듈화인 Conceptual UML, System UML 그리고 E+ Schema로 표현하였고 각 모델 사이의 데이터 매핑을 나타내었다.
본 연구의 결론으로 동일한 HVAC 시스템을 적용하는 건물도 규모에 따라서 분배방식이 달라지기 때문에 System UML과 E+ Schema의 모습과 매핑 방식의 차이를 확인하였다. 또한 Conceptual UML에서 System UML로 변환될 때 공간 개념이 존 개념으로 확장되면서 장비와 연관되는 존의 분포는 난방, 냉방, 급탕, 환기 존마다 다양함을 발견하였다. 이것은 System UML에서 정의한 존이 에너지 모델링을 수행하는 과정에서 가장 작은 단위의 조닝을 채택해 분해되었거나 층마다 연속되는 평면이 승수 기능으로 병합되었기 때문으로 판단된다.
본 연구에서 제시한 모델 변환 프레임워크는 건축가 또는 일반 사용자와 설비 엔지니어를 사용자로 대상하였다. 프레임워크 사용의 의의는 사용자가 건물정보와 HVAC 결정 사항을 가지고 건물과 HVAC의 관계를 정의해주면 부하계산과 인증을 받기 위한 에너지 성능 평가용 모델을 자동 생성한다는 것이다. 이것은 실시설계 전 건물에너지 인증을 받기 위해 소요되는 모델링 시간과 비용 및 노력을 줄이는데 기여한다.
Korean Building mechanical systems have been not many modeling cases of BIM-based data or energy model-based data because of the unique input variables and required modeling skills in each energy simulation program.
This paper presents the building mechanical system according to the purpose...
Korean Building mechanical systems have been not many modeling cases of BIM-based data or energy model-based data because of the unique input variables and required modeling skills in each energy simulation program.
This paper presents the building mechanical system according to the purpose of the building as a data model to use of a Unified Modeling Language(UML) and proposes a transformation framework to energy model appropriate for EnergyPlus. Case studies have been carried out to understand Korea HVAC systems in general and also methods of implementing as energy models. Among them, the HVAC system of an apartment and a dormitory is expressed in three modeling modularizations: Conceptual UML, System UML and E+ Schema. And the data transformation framework between these three models is demonstrated.
The conclusion of this study is that there are differences in the appearance of System UML and E+ Schema depending on the size of the building, and there are differences in the mapping method. In addition, It is confirmed that the zone in System UML varies in generalization depending on heating, cooling, hot water supply, and ventilation. This is because the decomposition of the zones defined by System UML by adopting zoning of the smallest units in the process of performing energy modeling, or the consecutive planes for each layer were merged into a multiplier.
The model transformation framework presented in this study targeted architects or general users and facility engineers as users. The use of the framework automatically creates a model for energy performance evaluation when the user defines the relationship between the building informations and HVAC system. This contributes to reducing the modeling time, cost, and effort required to obtain building energy certification prior to implementation design.
Korean Building mechanical systems have been not many modeling cases of BIM-based data or energy model-based data because of the unique input variables and required modeling skills in each energy simulation program.
This paper presents the building mechanical system according to the purpose of the building as a data model to use of a Unified Modeling Language(UML) and proposes a transformation framework to energy model appropriate for EnergyPlus. Case studies have been carried out to understand Korea HVAC systems in general and also methods of implementing as energy models. Among them, the HVAC system of an apartment and a dormitory is expressed in three modeling modularizations: Conceptual UML, System UML and E+ Schema. And the data transformation framework between these three models is demonstrated.
The conclusion of this study is that there are differences in the appearance of System UML and E+ Schema depending on the size of the building, and there are differences in the mapping method. In addition, It is confirmed that the zone in System UML varies in generalization depending on heating, cooling, hot water supply, and ventilation. This is because the decomposition of the zones defined by System UML by adopting zoning of the smallest units in the process of performing energy modeling, or the consecutive planes for each layer were merged into a multiplier.
The model transformation framework presented in this study targeted architects or general users and facility engineers as users. The use of the framework automatically creates a model for energy performance evaluation when the user defines the relationship between the building informations and HVAC system. This contributes to reducing the modeling time, cost, and effort required to obtain building energy certification prior to implementation design.
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