Artykuł dotyczy rezultatów zastosowania metodologii BIM w wielobranżowym projekcie budynku energooszczędnego. Model architektoniczny z elementami konstrukcji został zaimportowany do programu DDS-CAD, gdzie uwzględniono obliczenia instalacji wentylacyjnej i grzewczej. W projekcie wykorzystano takie oprogramowanie jak: Archicad , DDS-CAD i Tekla Structures. Do współpracy międzybranżowej wykorzystywano program Tekla BIMsight. Projekt powstał dzięki firmom zlokalizowanym w BIM klastrze ( Vostok Design, Pracownia IC, M.A.D. Engineers) i został zaprezentowany na konferencji BIM DAY 2014 w Pradze.
Celem wdrożenia oprogramowania instalacyjnego przystosowanego do procesu BIM jest dążenie do użytecznego wykorzystania modelu budynku zapisanego w formacie IFC. Format ten jest bowiem niezwykle przydatny w procesie standaryzacji obiegu informacji w procesie budowlanym.
W przypadku omawianego projektu inwestor był zainteresowany domem energooszczędnym. Zaprojektowano parterowy budynek z bloczków ceramicznych, z poddaszem użytkowym i garażem w bryle budynku. Ponieważ w polskich przepisach budowlanych nie zdefiniowano pojęcia „budynek energooszczędny”- zwyczajowo terminem tym określany jest budynek, którego sezonowe zapotrzebowanie na ciepło jest znacznie niższe, niż ustalają to obowiązujące przepisy. Obecnie maksymalna wartość wskaźnika EP określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie budynku na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej to 120 [kWh/(m2 · rok)]. W wyniku przeprowadzonej analizy cieplnej została osiągnięta wartość 2, 5 raza niższa tj. na poziomie 47,93 [kWh/(m2 · rok)].
Najważniejsze rozwiązania, które miały wpływ na ten wynik to zastosowanie izolacji cieplnej ścian zewnętrznych o grubości 25 cm, izolacji podłogi na gruncie o grubości 20 cm, stolarki okiennej trój-szybowej o współczynniku przenikania U=0,7 W/m2K], wyeliminowanie mostków termicznych. Rozwiązania instalacyjne rzutujące na wartość EP to zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła (rekuperatorem z przeciwprądowym wymiennikiem) o teoretycznej sprawności ponad 90% , powietrznego gruntowego wymiennika ciepła o długości ok 65 mb ułożonego w formie meandrycznej w gruncie. Ponadto zaprojektowano kondensacyjny kocioł gazowy o sprawności ok. 107 % w odniesieniu do wartości opałowej górnej (wykorzystujący ciepło kondensacji spalin) w połączeniu z ogrzewaniem podłogowym.
Analiza strat ciepła, jako element modelowania informacji o budynku jest z powodzeniem przeprowadzana za pomocą oprogramowania 2D, w którym model trójwymiarowego budynku istnieje wyłącznie w naszej wyobraźni. Oprócz modelowania 3D funkcja, na którą czekają projektanci wykorzystujący np. DDS-CAD to automatyczny poprawny odczyt współczynnika cieplnego przegród budowlanych z zaimportowanego modelu w pliku IFC. Uzyskane w ten sposób obciążenie cieplne budynku byłoby od razu wykorzystane do obliczeń hydraulicznych i doboru grzejników.
Obecnie zarówno architekt jak i projektant powielają swoją pracę polegającą na obliczeniach współczynników przenikania ciepła przegród budowlanych w odrębnych programach kalkulacyjnych.
Obliczenia zapotrzebowania na powietrze wykonywane są prawidłowo, o ile w modelu architektonicznym zdefiniowano przestrzenie o poprawnej kubaturze. Bardzo ważne jest, aby każda kondygnacja była modelowana osobno. Niedopuszczalne jest rysowanie ścian zewnętrznych na tej samej kondygnacji. Po imporcie IFC widać wtedy wszystkie przegrody wyłącznie na parterze. Na osobnej warstwie powinien znaleźć się także dach.
Pomocne w obliczeniach byłoby też stworzenie dodatkowej kondygnacji – poddasze nieużytkowe. Trzeba pamiętać także o docięciu przestrzeni (poddasze), gdyż miały one błędny kształt prostopadłościanów.
Wczytując plik IFC z określonymi w ten sposób ścianami otrzymamy błędną wielkość przestrzeni, a w konsekwencji nieprawidłową krotność wymian powietrza.
Poważnym problemem jest niemożność importu z pliku IFC grubości ścian zewnętrznych, które na podglądzie 3D są widoczne w DDS, ale już na rzutach nie. Powoduje to niepoprawne obliczenia obciążenia cieplnego dla budynku.
Modelowanie instalacji wentylacyjnej w trójwymiarze pozwoliło wykryć miejsce kolizji z elementemi konstrukcyjnymi i za pomocą Tekli BIMsight wysłać informację wraz ze zdjęciem i opisem do konstruktora.
Użyteczną funkcją byłoby możliwość rysowania instalacji wprost wewnątrz modelu, nie zaś na rzutach.
Podsumowując:
1. W odniesieniu do definicji BIM musimy pamiętać, że model musi posiadać użyteczne informacje na temat jego struktury. Dzięki temu uczestnicy procesu projektowego mają szybki dostęp do interesujących ich danych.
2. Tworzenie budynku energooszczędnego wpisuje się w koncepcję BIM z uwagi na potrzebę precyzyjnej jego analizy już w fazie koncepcji.
3. Dostrzegam jednak problemy translacji IFC, który musi być doskonalony, aby spełniał wymagania projektantów.
4. Kluczowy cel BIM jest jego wykorzystanie przez specjalistów w zakresie zarządzania obiektami.
Katarzyna Knap-Miśniakiewicz
www.pracownia-ic.pl
