Progettazione BIM e analisi energetiche

In Italia si parla sempre più di BIM come la via per l’ottimizzazione della progettazione architettonica in tutte le sue sfaccettature e procedure: di analisi, di sviluppo e di verifica.
BIM (Building Information Modeling) è infatti un metodo per la pianificazione, la realizzazione e la gestione delle fasi evolutive di un edificio tramite l’aiuto di software BIM oriented compatibili IFC denominati BIM Authoring Tool:

• Pianificazione in quanto il modello informativo di un edificio BIM è, come suggerisce il nome stesso, una rappresentazione informatica di un edificio reale che consente maggiore efficienza e competitività, con conseguente riduzione di errori, costi e maggiore interoperabilità tra le varie discipline coinvolte;
• Realizzazione in quanto il BIM non è altro che un metodo di progettazione collaborativo che consente di sintetizzare in un unico modello informatico tutte le informazioni necessarie alle varie fasi progettuali;
• Gestione in quanto il modello BIM è facilmente utilizzabile ed interpretabile da tutti gli attori coinvolti, dal professionista all’impresa, passando dal committente i quali posso accedere, in linea teorica, a qualsiasi informazione di ogni elemento del progetto.

Il modello BIM, insieme allo standard IFC (Industry Foundation Class), consente l’interoperabilità dei dati tra i vari ambiti applicativi del progetto tramite la creazione di un modello del sistema edificio/impianto semplificato, indipendente dal modello originale e costituito prevalentemente da dati relativi alla definizione geometrica originale. IFC nasce come iniziativa nel 1994 con l’intento di sviluppare un set di classi a supporto dello sviluppo integrato delle applicazioni grazie a dodici imprese americane che successivamente aprirono lo standard rendendolo pubblico e consentendo, di fatto, la nascita di una associazione no-profit denominata, appunto, IFC.
IFC si sviluppa pertanto con lo scopo di consentire la raccolta dei dati di tutte le fasi che riguardano l’intero ciclo di vita di un edificio, dalla progettazione alla gestione e manutenzione, passando dalla costruzione.
Sebbene lo standard fornisce un formidabile strumento per aumentare controllo e producibilità nella fasi progettuali, risulta ancora poco adattabile rispetto ad alcune analisi particolari a cui l’edificio oggi non può prescindere dall’esser sottoposto, come l’analisi energetica. Questo è principalmente dovuto alla natura stessa dei dati contenuti nello standard IFC che, come già detto, sono di tipo prevalentemente geometrico, importanti ma non completi ai fini dell’analisi energetica che, invece, richiede specifici dati termo-fisici delle strutture di cui è costituito, dati relativi al clima in cui è localizzato, dati relativi alle prestazioni delle varie componenti impiantistiche necessarie per il corretto funzionamento e il confort abitativo del nostro edificio/impianto. Possiamo affermare che il principale problema della modellizzazione ai fini energetici è quello di una modellazione qualitativa, oltre che quantitativa, pertanto il modello IFC attuale risulta non completamente adeguato a tale scopo, come invece tentano di fare i modelli specifici denominali BPS (Building Performance Simulation) di cui non esiste tuttavia uno standard generale, ma tanti diversi approcci frutto delle specifiche esigenze software.

Riassumiamo brevemente le principali criticità nella modellazione relative alle performance energetiche degli edifici attraverso il binomio BIM/IFC:

• Modellazione appropriata: i modelli per l’analisi energetica necessitano di definizioni appropriate di tipo semantico e qualitativo, come la definizione di zone termiche che estendono il concetto di semplice geometria ridotta alle dimensioni e forme dei singoli locali, o come la definizione di attributi specifici di natura termo-fisica, che caratterizzano le prestazioni termiche dell’involucro e dell’impianto;
• Integrazione con dati non BIM-oriented, come ad esempio i dati di tipo climatico quali temperature esterne orarie, medie mensili, giornaliere, umidità, direzione del vento ed altre specifiche informazioni necessarie per caratterizzare le caratteristiche climatiche della località;
• Informazioni specifiche per la definizione dei confini di molte delle entità progettuali: nell’ottica di una analisi energetica non si può infatti prescindere dal conoscere l’esposizione di ogni elemento trasparente e opaco utilizzato. È fondamentale sapere se una parete confina con l’esterno ed in tal caso è importante conoscere l’esatto orientamento, oppure se confina con un locale non riscaldato o con uno riscaldato. Tutto ciò assume un significato determinante per la corretta valutazione delle prestazioni energetiche e, pertanto, non si può prescindere dal considerare queste informazioni nel modello.

Appare evidente che le principali carenze del modello IFC nell’ambito della simulazione energetica siano proprio relative a quei dati che conferiscono un significato termo-fisico all’oggetto modellato, oltre che alla mancata presenza di tutti quei dati al contorno di tipo climatico imprescindibili per una valutazione energetica.

LA SOLUZIONE DEFINITIVA

ARCHLine.XP consente di importare qualsiasi file IFC e, quindi, anche file generati da altri BIM Authoring (ad esempio Revit®, Archicad®, AllPlan®, ecc.), visualizzarne e analizzarne il modello 3D ed effettuare tutte le elaborazioni sul modello architettonico. Già in questa fase è possibile definire le informazioni utili per il calcolo energetico, quali: l’impostazione delle zone termiche, il riconoscimento delle esposizioni e dei locali, grazie alla potente funzione RoomBook, l’inserimento dei parametri termo-fisici delle strutture e tutto il necessario per la completa definizione dell’involucro.

Figura 1 – Caratterizzazione parametri termofisici e integrazione con archivi di Namirial Termo

La vera e propria analisi energetica viene, quindi, effettuata da Namirial Termo che, operando in sinergia con il BIM Authoring, è in grado di leggere il modello creato e consentire di effettuare le valutazioni prestazionali e le eventuali simulazioni. È possibile, quindi, completare le informazioni sui dati climatici e quelle impiantistiche, analizzare le prestazioni dell’involucro, valutando ad esempio la formazione di condensa, calcolare i fabbisogni energetici, verificare la rispondenza ai requisiti di legge, produrre gli attestati di prestazione energetica e, quindi, realizzare vere e proprie diagnosi energetiche complete. Il collegamento tra ARCHLine.XP e Namirial Termo avviene in tempo reale, ciò vuole che dire che è possibile sempre individuare graficamente, all’interno del modello architettonico, qualsiasi oggetto di cui si stia effettuando l’analisi all’interno di Termo. I due software operano, dunque, in modo sincronizzato real time e ciò è fondamentale per avere una visione completa del lavoro in ogni momento. In alternativa, tuttavia, è anche possibile slegare le due fasi e ciò si traduce nella possibilità per un soggetto di occuparsi della progettazione architettonica e per un altro soggetto di condurre l’analisi energetica. Questo può essere molto vantaggioso per gestire efficacemente e rapidamente progetti di una certa complessità e rientra appieno nell’ottica collaborativa caratteristica della progettazione BIM. La sincronizzazione delle due fasi, infine, può avvenire in qualsiasi momento e in maniera automatica, in tal modo, il soggetto responsabile della progettazione può acquisire nuovamente il quadro completo del lavoro effettuato.

Figura 2 – Interazione real time

Figura 3 – Esempio di analisi dell’involucro, verifiche termoigrometriche

L’uso del formato standard IFC, la possibilità di integrarvi le informazioni tipiche dell’analisi energetica e le potenzialità di due software profondamente integrati, quali ARCHLine.XP e Namirial Termo, consentono di fare gli ormai indispensabili passi avanti nell’ambito della progettazione energetica, sfruttando in tal modo efficacemente i vantaggi e le innovazioni offerte dalla progettazione BIM.