Implementace environmentálních aspektů stavebních materiálů do informačního managementu budov
Loading...
Date
Authors
Brandtner, Michal
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební
Abstract
Disertační práce se zabývá výzkumem a vývojem implementace environmentálních aspektů stavebních materiálů do informačního managementu budovy (BIM) s využitím me-todiky posouzení životního cyklu (LCA). Hlavním cílem práce je vyvinout metodiku im-plementace environmentálních aspektů stavebních materiálů do BIM. Vedlejším cílem di-sertační práce je vytvoření nového softwarového nástroje pro ověření nově vyvinuté metodi-ky. Nově vyvinutá metodika je rozdělena do čtyř fází. Jedná se o přípravu dat, přiřazení en-vironmentálních data setů a provedení analýzy LCA, nastavení materiálové charakteristiky a vygenerování celkového výpočtového protokolu v prostředí softwaru Envi4BIM a zpětný import dat do BIM modelu. Envi4BIM je analytický interoperabilní softwarový nástroj na cloudové bázi. Konkrétně se jedná o softwarovou webovou aplikaci. Softwarový nástroj En-vi4BIM umožňuje provedení výpočtu analýzy LCA a následnou implementaci environmen-tálních aspektů ve dvou variantách. V rámci první varianty je k výpočtu analýzy LCA využit software SimaPro PhD s následným převodem dat do tabulkového editoru. Druhá varianta využívá pro výpočet analýzy LCA softwarový nástroj Brightway2, který umožňuje výpočet provést v uživatelsky přívětivějším prostředí Envi4BIM. Jako zdroj dat vycházejících z analýzy LCA včetně dat EPD byla využita databáze ecoinvent. Převzatá data z databáze ecoinvent jsou přizpůsobena na globální lokalizaci, která je použitelná i pro Českou republi-ku. Byla využita data EPD typu od kolébky po bránu zahrnující ranou fázi návrhu budovy. Součástí práce je tabulka návrhových parametrů jednotlivých kategorií dopadu na životní prostředí pro možnost zpětného importu do BIM modelu. V rámci případové studie došlo k vygenerování celkového výpočtového protokolu, který obsahuje výsledná celková envi-ronmentální data pro objekt řešený v případové studii. Výsledná environmentální data z celkového výpočtového protokolu jsou zpětně importována do původního BIM modelu ve formátu IFC. Environmentální data lze využít v prostředí softwaru Autodesk Revit ale i v dalších softwarech s podporou formátu IFC. Data jsou připravena k dalšímu využití jako sdílené parametry jednotlivé prvků, ale také i jako souhrnné parametry celého projektu defi-nované jako Ekologické vlastnosti budovy. Parametry tvořící skupinu parametrů Ekologické vlastnosti budovy lze využít nejen pro stanovení celkové uhlíkové stopy budovy. Výsledná environmentální data z celkového výpočtového protokolu je možno v prostředí softwarového nástroje Envi4BIM také vygenerovat do tabulkového editoru pro uplatnění v multikriteriálních metodikách. Práce poskytuje softwarový nástroj, který reálně aplikuje obohacení BIM modelu o no-vé analyticky získané informace, vycházející z analýzy LCA. Provedením případové studie v rámci disertační práce byla ověřena funkčnost nově vytvořeného softwarového nástroje Envi4BIM, který plně respektuje navrženou metodiku implementace environmentálních aspektů stavebních materiálů do BIM. V rámci několika kroků ladění nástroje byla opakova-ně testována a následně prokázána funkčnost výpočtu analýzy LCA v prostředí softwarového nástroje Envi4BIM a ověřena navržená metodika a možnost přenosu dat mezi nástroji LCA a BIM. Závěry disertační práce popisují využití BIM modelu ve formátu IFC obohaceného o datové sady environmentálních charakteristik.
The doctoral thesis focuses on investigating and utilising the LCA approach to include environmental considerations of building materials in Building Information Management (BIM). The main objective of the thesis is to develop a methodology for the implementation of environmental aspects of building materials into BIM. One additional aim of the thesis is to create a novel software tool to validate the recently devised technique. The methodology that has been recently created is comprised of four distinct steps. The tasks involved in the Envi4BIM software environment include data preparation, assignment of environmental datasets, conducting LCA analysis, material characterization, and generating the overall calculation protocol. Additionally, the data is back-imported into the BIM model. Envi4BIM is a cloud-based, interoperable analytical software tool. Specifically, it is a web-based software application. The Envi4BIM facilitates the computation of LCA analysis and the subsequent integration of environmental factors in two different variants. The SimaPro PhD programme is utilised in the initial variant to compute the LCA analysis and subsequently transform the results into a spreadsheet. The second variant employs the Brightway2 software package for doing the Life Cycle Assessment (LCA) study, enabling the computation to be executed within the Envi4BIM environment, which is known for its user-friendly interface. The ecoinvent database was used as a source of data based on the LCA analysis including EPD data. The data extracted from the ecoinvent database has been modified to align with a global localization approach that can be applied to the Czech Republic as well. Cradle-to-gate EPD data covering the early design phase of the building was used. The work incorporates a comprehensive table of design parameters for each category of environmental impact, which can be imported back into the BIM model. The case study produced a comprehensive calculation report containing the resulting overall environmental data for the building addressed in the case study. The environmental data obtained from the comprehensive calculation report is subsequently imported into the original BIM model in the IFC format. The data are ready for further use as shared parameters of individual elements, but also as aggregated parameters of the whole project defined as Ecological Building Characteristics. The environmental data obtained data from the comprehensive calculation protocol can also be generated in the Envi4BIM software tool environment into a spreadsheet editor for application in multi-criteria methodologies. The doctoral thesis presents a software tool that effectively implements the enhancement of the BIM model by incorporating newly acquired analytical data derived from LCA study. The functionality of the newly built software tool Envi4BIM was evaluated by a case study conducted inside the thesis. This tool adheres to the recommended approach for incorporating environmental elements of building materials into BIM. The functionality of the LCA computation in the Envi4BIM software tool environment was extensively tested and shown over many debugging processes. Additionally, the proposed methodology and the feasibility of data transfer between the LCA and BIM tools were verified. The dissertation's findings elucidate the use of a BIM model in the IFC file format, which has been enhanced with datasets containing environmental characteristics.
The doctoral thesis focuses on investigating and utilising the LCA approach to include environmental considerations of building materials in Building Information Management (BIM). The main objective of the thesis is to develop a methodology for the implementation of environmental aspects of building materials into BIM. One additional aim of the thesis is to create a novel software tool to validate the recently devised technique. The methodology that has been recently created is comprised of four distinct steps. The tasks involved in the Envi4BIM software environment include data preparation, assignment of environmental datasets, conducting LCA analysis, material characterization, and generating the overall calculation protocol. Additionally, the data is back-imported into the BIM model. Envi4BIM is a cloud-based, interoperable analytical software tool. Specifically, it is a web-based software application. The Envi4BIM facilitates the computation of LCA analysis and the subsequent integration of environmental factors in two different variants. The SimaPro PhD programme is utilised in the initial variant to compute the LCA analysis and subsequently transform the results into a spreadsheet. The second variant employs the Brightway2 software package for doing the Life Cycle Assessment (LCA) study, enabling the computation to be executed within the Envi4BIM environment, which is known for its user-friendly interface. The ecoinvent database was used as a source of data based on the LCA analysis including EPD data. The data extracted from the ecoinvent database has been modified to align with a global localization approach that can be applied to the Czech Republic as well. Cradle-to-gate EPD data covering the early design phase of the building was used. The work incorporates a comprehensive table of design parameters for each category of environmental impact, which can be imported back into the BIM model. The case study produced a comprehensive calculation report containing the resulting overall environmental data for the building addressed in the case study. The environmental data obtained from the comprehensive calculation report is subsequently imported into the original BIM model in the IFC format. The data are ready for further use as shared parameters of individual elements, but also as aggregated parameters of the whole project defined as Ecological Building Characteristics. The environmental data obtained data from the comprehensive calculation protocol can also be generated in the Envi4BIM software tool environment into a spreadsheet editor for application in multi-criteria methodologies. The doctoral thesis presents a software tool that effectively implements the enhancement of the BIM model by incorporating newly acquired analytical data derived from LCA study. The functionality of the newly built software tool Envi4BIM was evaluated by a case study conducted inside the thesis. This tool adheres to the recommended approach for incorporating environmental elements of building materials into BIM. The functionality of the LCA computation in the Envi4BIM software tool environment was extensively tested and shown over many debugging processes. Additionally, the proposed methodology and the feasibility of data transfer between the LCA and BIM tools were verified. The dissertation's findings elucidate the use of a BIM model in the IFC file format, which has been enhanced with datasets containing environmental characteristics.
Description
Keywords
Environmentální aspekty, dopady na životní prostředí, životní prostředí, udržitelná vý-stavba, životní cyklus stavby, metoda LCA, analýza LCA, environmentální prohlášení o produktu, EPD, kategorie dopadu, potenciál globálního oteplování, GWP, uhlíková stopa budovy, raná fáze návrhu budovy, digitalizace stavebnictví, stavebnictví 4.0, informační management budovy, BIM, aktivní BIM přístup, IFC, zpětný import dat, nD BIM model, datový standard, softwarový nástroj, Autodesk Revit, SimaPro, ecoinvent, C#, Brightway2, Python., Environmental aspects, environmental impacts, environmental, sustainable construc-tion, life cycle of construction, LCA method, LCA analysis, environmental product declara-tion, EPD, impact category, global warming potential, GWP, building carbon footprint, ear-ly stage of building design, digital construction, construction 4.0, building information management, BIM, active BIM approach, IFC, data back import, nD BIM model, data standard, software tool, Autodesk Revit, SimaPro, ecoinvent, C#, Brightway2, Python.
Citation
BRANDTNER, M. Implementace environmentálních aspektů stavebních materiálů do informačního managementu budov [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Pozemní stavby
Comittee
Date of acceptance
2024-10-09
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení