Z:A |  Open BIM / Analizy i symulacje modeli BIM  |  arch. Paweł Przybyłowicz, arch. Michał Pierzchalski    
     
 
OGÓLNOPOLSKI MAGAZYN IZBY ARCHITEKTÓW RP / NAKŁAD KONTROLOWANY 15 000 EGZ.
 
   
 
 
 
Wyszukiwarka_Z:A  
  Reklama  
   
 
         
Zamów Z:A drukowany
| TECHNIKA W ARCHITEKTURZE |  PROMOCJA |
|_#62  ZA

 

 

Open BIM / Analizy
i symulacje modeli BIM

/// arch. Paweł Przybyłowicz, arch. Michał Pierzchalski /// artykuł online w całości

Dołącz na Fb


///
wersja
beta_2
serwisu
///

AKTUALNY NUMER

Zamów Z:A drukowany

Pobierz Z:A_free

> Zamów prenumeratę

WYDANIA ARCHIWALNE

> Czytaj wybrane artykuły

> Zamów Z:A_drukowany

> Szukaj w archiwum

> Pobierz Z:A_free (pdf)

> Forum Z:A /// skomentuj

> e-Newsletter Z:A

> Dopisz swój e-mail

Technologia BIM to doskonałe narzędzie wspomagające proces podejmowania decyzji projektowych. W drugim odcinku cyklu dotyczącego wykorzystywania cyfrowego modelu 3D przyjrzymy się wykonywaniu analiz i symulacji na przykładzie programu ArchiCAD.
       
Open BIM / Open BIM / Analizy i symulacje modeli BIM
       
       

Rozwój technologii BIM umożliwił modernizację tradycyjnego podejścia do procesu budowlanego i wdrożenie projektowania zintegrowanego. Polega ono na nieliniowym procesie projektowym z udziałem, od początku, wielu interesariuszy (oprócz architektów, np. inwestora, użytkownika budynku, projektantów branż, rzeczoznawców czy kosztorysanta). W takiej sytuacji ważne decyzje projektowe mogą być dyskutowane i podejmowane już na wstępnym etapie inwestycji. W tradycyjnym podejściu projekt tworzony przez architekta jest uzupełniany i weryfikowany przez innych uczestników (np. audytora energetycznego, projektanta instalacji czy konstrukcji) dopiero na późniejszym etapie prac. Może się zatem okazać, że przyjęte na wstępie założenia wymagają korekty, a aktualny poziom zaawansowania projektu utrudnia wprowadzenie niezbędnych zmian.

 

Dane BIM

Technologia BIM dostarcza wielu narzędzi pozwalających na tworzenie modelu budynku oraz analizowanie związanych z nim informacji i zarządzanie nimi. W kolejnych etapach precyzowane są nie tylko informacje o geometrii elementów budynku, ale również o ich właściwościach fizycznych i innych cechach niegeometrycznych. Dane te są gromadzone w programie ArchiCAD w parametrach Materiały budowlane, Struktury warstwowe oraz w systemie Właściwości (elementów budynku). Struktura Właściwości może być dowolnie modyfikowana i dostosowywana do rodzaju projektowanego obiektu. W podstawowych ustawieniach obejmuje ona między innymi:

  • dane przegród (np. współczynnik przenikania ciepła, poziom izolacyjności akustycznej),
  • dane opisujące wykorzystanie pomieszczeń (np. liczba użytkowników, wymagania komfortu użytkowania, przeznaczenie),
  • dane związane z ochroną przeciwpożarową (np. klasa odporności ogniowej, dymoszczelność),
  • dane konstrukcji (np. technologia wykonania, klasa betonu i stali),
  • informacje formalne (np. specyfikacje, osoby odpowiedzialne i role w projekcie).

 

Dane związane z modelem mogą być na wiele sposobów analizowane i wizualizowane. Opisane w poprzednim artykule (Z:A_#61, s. 084) Warianty graficzne pozwalają na skuteczną komunikację pomiędzy uczestnikami procesu inwestycyjnego. Ten sam model może być źródłem różnorodnych schematów generowanych automatycznie na podstawie reguł zawierających kryteria wyboru elementów uwzględniających opisywane powyżej Właściwości.

W najnowszej wersji programu ArchiCAD 22 informacje zawarte we Właściwościach
(elementów) mogą być przetwarzane na podstawie wyrażeń logicznych lub obliczeń. Umożliwia to ich dowolną analizę i prezentację w nowych ujęciach, automatyczne przygotowanie przedmiarów i kosztorysów, testowanie spełnienia określonych warunków (np. czy wybrane elementy mają zdefiniowane odpowiednie parametry, czy powierzchnia okien w pomieszczeniu odpowiada wymaganiom lub czy spełniono oczekiwania inwestora w zakresie wielkości pomieszczeń).

Zawarte w modelu informacje mogą być użyte do przygotowania automatycznej dokumentacji i współdzielone w całym procesie realizacji inwestycji w oparciu o standardy Open BIM i format IFC. Pozwala to architektom na przekazywanie tych informacji do pozostałych projektantów lub inwestora w celu weryfikacji założeń i podejmowanych decyzji projektowych. W zależności od potrzeb, ustawienia translatorów IFC pozwalają na wybranie zakresu eksportowanych danych. Przy wykorzystaniu formatu IFC model wraz z informacjami może być analizowany i oceniany w innych narzędziach BIM takich jak np. Solibri Model Checker – program do automatycznej kontroli jakości i poprawności modeli BIM.

 

Programowanie wizualne

Wiele zagadnień projektowych można skutecznie analizować i symulować przy użyciu dodatku Grasshopper – ArchiCAD Live Connection, który umożliwia wykorzystanie narzędzi programowania wizualnego do tworzenia i modyfikowania elementów modelu oraz przetwarzania informacji przy pomocy dowolnych algorytmów i funkcji. Dodatek dostarcza komponenty BIM identyczne z tymi stosowanymi w programie ArchiCAD oraz narzędzia do dekonstrukcji istniejącego modelu i wykorzystania informacji o geometrii lub cechach elementów do analiz lub symulacji.

Elementy budynku mogą być tworzone na podstawie zaawansowanych algorytmów, co pozwala na włączenie do procesu projektowania automatycznej optymalizacji, wykorzystanie zjawisk fizycznych, modelowanie i przygotowanie do fabrykacji złożonych elementów budynku lub generatywne poszukiwanie formy, np. na podstawie losowych wartości. Przy pomocy połączenia z programem ArchiCAD użytkownicy programu Grasshopper mogą korzystać z zalet środowiska BIM i współpracować z projektantami branżowymi w oparciu o standardy Open BIM.

 

Oszacowanie energetyczne

Szczególnym przykładem możliwości wsparcia procesu projektowania w programie ArchiCAD jest zastosowanie systemu Oszacowanie energetyczne. Wykorzystujące dynamiczną technologię symulacji energetycznej budynku Oszacowanie energetyczne pozwala projektantom monitorować i kontrolować parametry mające wpływ na wydajność energetyczną budynku. Proces ten może odbywać się na wszystkich etapach projektu, pozwalając architektowi podejmować świadome decyzje dotyczące formy lub struktury budynku. Na [rys. 1] przedstawiony został przykładowy fragment raportu Oszacowania energetycznego.

 

Bazą do analizy zagadnień energetycznych jest model 3D tworzony w trakcie projektowania i uzupełniony o dodatkowe informacje dotyczące poszczególnych elementów, np. właściwości fizyczne Materiałów budowlanychStrukturach warstwowych przegród, tj. gęstość, ciepło właściwe, współczynnik przewodzenia ciepła. Moduł Oszacowanie energetyczne pozwala na zdefiniowanie pozostałych parametrów niezbędnych do przeprowadzenia symulacji, takich jak np. charakterystyka klimatu, podział na bloki termiczne, sposób użytkowania pomieszczeń, instalacje wykorzystywane w budynku lub specyficzne parametry przegród i otworów w budynku.

W trakcie projektowania na bieżąco można śledzić zachodzące zmiany efektywności energetycznej i oddziaływania budynku na otoczenie. W obliczeniach uwzględniane są takie zagadnienia jak nasłonecznienie, budynki sąsiednie, geometria elewacji, co pozwala np. na wprowadzanie odpowiednich rozwiązań w celu ograniczania przegrzewania budynku w okresach ciepłych. W odróżnieniu od innych prostych narzędzi stosowanych do obliczania charakterystyki energetycznej, Oszacowanie energetyczne uwzględnia dokładną geometrię budynku i otoczenia – głębokość osadzenia okien, zewnętrzną strukturę budynku, np. zadaszenia, budynki sąsiednie, a także drzewa [rys. 2]. Uwzględnienie np. zjawiska opadania liści umożliwia obliczenie dodatkowych zysków słonecznych poprzez częściową penetrację promieni słonecznych do wnętrza budynku zimą.

 

Przykład wykorzystania systemu
Oszacowanie energetyczne

Wpływ mostków cieplnych na charakterystykę energetyczną budynku jest ważnym zagadnieniem w projektowaniu budynków energooszczędnych i pasywnych. Analiza może być wykonana w programie ArchiCAD na podstawie modelu BIM w dodatku EcoDesigner Star. Ograniczanie wpływu mostków cieplnych można osiągać prostymi metodami projektowymi, co ilustruje przykład zaprezentowany na [rys. 3]. W pierwszym wariancie attyka jest murowana z cegły pełnej lub bloczków wapienno-piaskowych. Od zewnętrznej strony attyka jest ocieplona tą samą grubością styropianu co reszta ściany, natomiast od wewnętrznej strony styropianem λ=0,031 W/mK o grubości 4 cm. Takie rozwiązanie w pierwszej chwili może wydawać się wystarczająco dobre. Okazuje się jednak, że wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ mostka termicznego wynosi 0,08 W/mK dla wymiarowania zewnętrznego.

 

Aby zminimalizować wpływ takiego mostka, ocieplono ściankę attykową od góry dodatkową warstwą styropianu λ=0,031 W/mK o grubości 6 cm oraz zwiększono grubość styropianu λ=0,031 W/mK od strony dachu do 6 cm. Dodatkowo zastosowano „przekładkę” termiczną poprzez wymurowanie fragmentu ściany attykowej z bloczków z betonu komórkowego λ=0,1 W/mK. Dzięki tym działaniom osiągnięto wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ wynoszącą -0,028 W/mK dla wymiarowania zewnętrznego.

Jak duża jest to różnica? Jeśli założymy, że nasz budynek ma wymiary 14 x 9 m, to długość mostka cieplnego wyniesie ok. 46 m. Różnica między tymi dwoma rozwiązaniami ocieplenia ścianki attykowej dla budynku w rejonie Warszawy wynosi ok. 439 kWh energii cieplnej rocznie. Przy założeniu, że budynek jest parterowy i ma 120 m2 powierzchni użytkowej, rozwiązanie standardowe wiąże się z zapotrzebowaniem większym o 3,66 kWh/(m2 rok). Dla przypomnienia budynki pasywne powinny całościowo osiągnąć zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji maksymalnie 15 kWh/(m2 rok).

 

***

Korzystając ze zintegrowanego środowiska BIM programu ArchiCAD, można wykonywać wybrane analizy i symulacje na dowolnym etapie projektowania. Ułatwia to weryfikację założeń początkowych, podejmowanie decyzji projektowych, przygotowanie dokumentacji i komunikację ze wszystkimi uczestnikami procesu realizacji inwestycji, a w efekcie minimalizuje koszty wynikające z konieczności naprawiania błędów. Koniec artykułu

 


Pisaliśmy o tym w Z:A
> Open BIM / Współpraca i koordynacja międzybranżowa, Z:A_#61, s. 084

 

> napisz do autora: pawel@bimteam.pl
> napisz do autora: mpierzchalski@kape.gov.pl

 

 
  Forum Z:A /// skomentuj artykuł
     
Polecamy lekturę Z:A_#62
Zamów Z:A drukowany



Zamów Z:A drukowany

Pobierz Z:A_free


Zapraszamy do pobierania wydanych dotychczas numerów
Zawodu:Architekt w wersji PDF

 

> polecamy: artykuły on-line

> strona główna Z:A

 
Polecamy w Z:A
Młodzi architekci
w Europie: kondycja
i przyszłość zawodu

arch. Jola Starzak,
arch. Dawid Strębicki, architekci IARP

DOŚWIADCZENIA
Obszar Oddziaływania Obiektu / refleksje przed godziną „zero”
arch. Piotr Gadomski, architekt IARP
PRAWO
Konkursy: ziemia obiecana czy droga donikąd?
arch. Krzysztof A. Nowak

IZBA ARCHITEKTÓW
Sztuka aikido
arch. Wojciech Gwizdak, architekt IARP
FELIETON
Anioł najbardziej przykuwa moją uwagę / czyli polski gust architektoniczny...
autor: Błażej Prośniewski, redakcja: Bartosz Wokan
ARCH_I_KULTURA

 

 

 
 
 
 
    Copyright © 2004-2018 Izba Architektów RP. Wszelkie prawa zastrzeżone.  |  Zarządzanie serwisem i custom publishing: Oria Media.