Analisi di interoperabilità tra modelli BIM e ambienti di simulazione energetica: studio dello standard IFC per la progettazione impiantistica

This thesis aims to analyze in detail the process that from BIM modeling leads to the energy analysis, highlighting its potential, advantages and criticalities from the point of view of validating the results and interoperability between the software considered. The study focuses mainly on the theme of plant design and aims to analyze which data and information, useful for the energy sector, can be transmitted from a BIM authoring program to an energy simulation environment. Disciplinary and operational aspects relating to the areas of interest were collected in an initial analysis. In a first study, the characteristics of energy simulation and diagnosis were sought, the difference between simulation in stationary, semi-stationary and dynamic regime was then investigated, with particular attention to the reference regulatory framework. In the second chapter, was dealt with the issue of plants, which are essential for drawing up an accurate analysis in an energy audit environment. In particular, the heating system was studied: how it generates, distributes and transfers heat, its components and the sizing of the entire system. The next chapter focuses on the evaluation of the software that are currently used for energy analysis, focusing on the differences between these and their main advantages and disadvantages in terms of interoperability. In particular, the EC700-Calculation of energy performance of buildings program was analyzed, and its dialogue with Autodesk Revit, through the two possible applicable methodologies: export via IFC and use of the EC770-Integrated Design for Revit plug-in. The fourth chapter presents a literature analysis on the main formats used by energy simulation software: IFC and gbXML. By presenting the characteristics of each of the two standards, in the second part of the chapter the properties that IFC, the reference format for the report, must possess in order to be suitable for import into an energy analysis software. Therefore, the study continues with the chapter dedicated to experimentation, which condenses the knowledge acquired in the previous chapters, in the application of the methodology to a real case study. The characteristics of the IFC format are defined for the creation of a standard useful for exporting a file for an energy simulation environment. An energy diagnosis is then carried out to observe which data entered in the BIM authoring software are recognized by EC700 and allow to speed up the use of the program. In the chapter, a comparison was also made between the results obtained by importing the IFC into EC700 and those obtained using the EC770 plug-in. In the last paragraph, we wanted to compare the degree of interoperability between BIM models modeled in Revit and exported to IFC and different energy analysis software. It was then investigated which parameters and IFC properties were able to recognize TerMus and Termolog. In the concluding chapter, the results obtained and the consequent observations that lead to the final considerations. By analyzing the information that EC700 recognizes, a series of data relating to the systems was collected that the energy simulation program could extrapolate directly from modeling programs such as Revit, making their dialogue more effective and extending the concept of interoperability also to the plant engineering theme.

La presente tesi ha come obiettivo quello di analizzare nel dettaglio il processo che dalla modellazione BIM porta all’analisi energetica del modello BEM, mettendone in risalto le potenzialità, i vantaggi e le criticità dal punto di vista della validazione dei risultati e dell’interoperabilità tra i software considerati. Lo studio si focalizza prevalentemente sulla tematica della progettazione impiantistica e si ripromette di analizzare quali dati e informazioni, utili all’ambito energetico, possano essere trasmessi da un programma di BIM authoring ad un ambiente per la simulazione energetica. Nell’elaborato si è svolta un’iniziale analisi sullo stato dell’arte in cui sono stati raccolti aspetti disciplinari e operativi relativi agli ambiti di interesse. In un primo studio si sono ricercate le caratteristiche proprie di simulazione e diagnosi energetica. È stata poi approfondita la differenza tra simulazione in regime stazionario, semi-stazionario e dinamico, con particolare attenzione al quadro normativo di riferimento. Nel secondo capitolo, si è trattata la tematica degli impianti, fondamentali per redigere un’analisi accurata in un ambiente di audit energetico. In particolare si è studiato l’impianto di riscaldamento: come questo genera, distribuisce e trasferisce il calore, i suoi componenti e il dimensionamento dell’intero sistema. Il capitolo successivo ha come focus la valutazione dei software che attualmente vengono utilizzati per le analisi energetiche, ponendo l’attenzione sulle differenze tra questi e i loro principali vantaggi e svantaggi in termini di interoperabilità. In particolare è stato analizzato il programma EC700, ed il suo grado di dialogo con Autodesk Revit, attraverso le due possibili metodologie applicabili: esportazione tramite IFC e utilizzo del plug-in EC770. Nel quarto capitolo è presentata un’analisi di letteratura sui principali formati utilizzati dai software per la simulazione energetica: IFC e gbXML. Presentando le caratteristiche proprie di ognuno dei due standard, nella seconda parte del capitolo si sono individuate le proprietà che l’IFC, formato di riferimento per l’elaborato, deve possedere per essere adatto all’importazione in un software per l’analisi energetica. Lo studio prosegue, dunque, con il capitolo dedicato alla sperimentazione, che condensa le conoscenze acquisite nei capitoli precedenti, nell’applicazione della metodologia individuata ad un caso studio reale. Qui vengono definite le caratteristiche proprie del formato IFC per la creazione di uno standard utile all’esportazione di un file in un ambiente di simulazione energetica. Viene quindi effettuata una diagnosi energetica per osservare quali dati inseriti nel software di BIM authoring vengono riconosciuti da EC700 e permettono di velocizzare l’utilizzo del programma. Nel capitolo in questione si è svolto anche un confronto tra i risultati ottenuti dall’importazione in EC700 del file IFC e quelli conseguiti utilizzando il plug-in EC770: sono stati riconosciuti vantaggi e svantaggi delle due modalità operative e dei parametri legati al procedimento applicato. Nell’ultimo paragrafo si è poi voluto paragonare il grado di interoperabilità tra modelli BIM modellati in Revit ed esportati in IFC e diversi software per l’analisi energetica. Sono quindi stati indagati quali parametri e proprietà del formato aperto in questione riuscissero a riconoscere TerMus e Termolog. Nel capitolo conclusivo sono poi stati analizzati i risultati ottenuti e le conseguenti osservazioni che conducono l’elaborato alle considerazioni finali. Analizzando le informazioni che EC700 riconosce, si sono raccolti una serie di dati relativi agli impianti che il programma di simulazione energetica potrebbe estrapolare direttamente da programmi di modellazione, rendendo più efficace il loro dialogo e permettendo così di estendere il concetto di interoperabilità anche alla tematica impiantistica.