Az épületinformációs modellezés használata az utóbbi években új lehetőségként merült fel az épületek fenntartható értékelésének kidolgozása és javítása érdekében, ezért a hangsúlyt ebben a lapszámban az épületinformációs modellezésre és annak életciklus-értékeléssel való integrálására helyeztem. Ez az összefoglaló elsősorban a BIM-ben rejlő lehetőségeket tárja fel az életciklus-értékelés információinak tárházaként, továbbá azt is, hogy ezeket az információkat hogyan lehet felhasználni a jövőben a környezeti, energetikai és gazdasági elemzésekhez.
Az épületinformációs modellezés (Building InformationModeling, BIM) az épületek tervezési és építési folyamatainak átfogó, digitális modellek segítségével történő szimulálását és optimalizálását jelenti. Az elmúlt 15 évre visszamenőleg áttekintve a rendelkezésre álló kutatásokat és nemzetközi szakirodalmakat, elmondhatjuk azt, hogya BIM fogalmának bevezetése alapvetően Charles Eastman professzortól származik (Eastman, C., Teicholz, P., Sacks, R., &Liston, K.: BIM Handbook: A guide to building information modeling for owners, managers, designers, engineers and contractors, 2008). Latiffi és munkatársai 2013-igfolyamatosan tanulmányozták a számítógépes programok alapján kifejlesztett BIM definíciók fejlesztését (Latiffi, A. A., Mohd, S., Kasim, N., &Fathi, M. S.: Building informationmodeling (BIM) application in MalaysianAsian Journal of Civil Engineering 13 constructionindustry. International Journal of ConstructionEngineering and Management, 2(4A), 1–6, 2013). Gerrish munkatársaival 2017-ben a BIM-et a következőképpen definiálta: „az épülettervezés fejlesztése és működtetése során keletkező holisztikus információk kezelésének és terjesztésének szisztematikus folyamata” (Gerrish, T., Ruikar, K., Cook, M., Johnson, M., Phillip, M., &Lowry, C.: BIM applicationto building energy performance visualisation and management: Challenges and potential. Energy and Buildings, 144, 218–228, 2017).
A CEN/TC 442 „Épületinformációs modellezés (BIM)” műszaki bizottság sokéves munkája 2020-ban egy olyan mérföldkőhöz érkezett, amelynek keretében megjelent az első európai szabvány, amit később több európai és nemzetközi szabvány követett:
- EN 17412-1:2020: BIM. Az információszükséglet szintje. Fogalmak és alapelvek.
- EN 17473:2020: BIM. A létesítmények életciklusa során használt építési elemek adatsablonjai. Az építési termékekről szóló rendelet (CPR) szerinti harmonizált műszaki előírásokon alapuló adatsablonok.
- EN 17549-1:2020:BIM. Az EN ISO 16739-1:2018 szabványon alapuló információs struktúra építési objektumok adatsablonjainak és adatlapjainak cseréjéhez. 1. rész: Adatsablonok és konfigurált építési objektumok.
- ISO/IEC 17549-1:2022: Információs technológia. A felhasználói felülettel kapcsolatos követelmények és javaslatok a menünavigáció keretrendszerére vonatkozóan.
Az épületinformációs modellezés egy létesítmény fizikai és funkcionális tulajdonságainak digitális leképezése. Segítségével egy olyan közös, megosztott információforrás jön létre a létesítményről, amely megbízható alapot jelent a döntéshozatalhoz alétesítmény teljes életciklusa során. Jól alkalmazható a különböző építési fázisokban, mint például a programozási, a tervezési, az építés előtti, az építési, a fejlesztési, az üzemeltetési, valamint az építés utáni és a karbantartási szakaszokban. A BIM az egyetlen adattár, amely teljes projektadatokkal rendelkezik, és ezeket az adatokat a létesítménykezelők a későbbi felhasználás céljából hasznosíthatják az üzemeltetés és a létesítményfenntartás során is, amelynek előnyei elsősorban az alábbiak:
- Továbbfejlesztett modellalapú költségbecslés. Költséghatékonyság.
- Hibák csökkentése a naprakész információk rendelkezésre állása kapcsán.
- Fokozott építési termelékenység.
- Globális versenyképesség növelése.
- Építési tevékenységek hatékonyabb ellenőrzése.
- Életciklus-információk tárháza.
- Hatékony csapatmunka feltételeinek megvalósítása.
Tekintettel arra, hogy napjainkban egyre gyakrabban alkalmaznak integrált, hárommodulos keretrendszert (életciklus-értékelés, BIM és életciklus költségbecslés-LCCintegrálása) az épületekkörnyezeti hatásainak felmérése, illetve az energetikai tervezés érdekében, részletes szakirodalmi kutatásokat és elemzéseket végeztem az életciklus-értékelés (Life CycleAssessment, LCA) és épületinformációs modellezés integrálására vonatkozóan. Az építési projektek tervezése során alapvetően már a korai tervezési fázisokban lehetőséget teremthetünk az LCAés a BIM hatékony integrálására. Ennek érdekében azonban elengedhetetlen ismernünk az LCA lépéseit is. A Nemzetközi Szabványügyi Szervezet az ISO 14000 szabványsorozat keretében határozza meg az életciklus-értékelés alkalmazásának elveit, céljait, és rendelkezik a hatásvizsgálatról, illetve minősítésről. Az ISO 14040:2006 és ISO 14044:2006 szabványok szerint történő életciklus-értékelés négy lépést tartalmaz (lásd 1. ábra).
Egy épületre vonatkozó életciklus-értékelés kapcsán célszerű minden alap- és segédanyagot, illetve energiaáramot figyelembe vennünk minden egyes életciklusszakaszban, és ajánlatos különös figyelmet fordítanunk az életciklus-vége szakaszra. Mivel a felhasznált építőanyagok helyes megválasztása és azok életciklusa nagymértékben befolyásolja az épület teljes életciklusát, ezért a különböző életciklus szakaszokban fontos meghatároznunk és kiszámolnunk az egyes környezeti hatáskategóriák egymáshoz viszonyított mértékét is. Ma már számos fejlett országban olyan normákat, törvényeket és szabványokat fogadtak el, amelyek meghatározzák egy ország épületeinek életciklusát a tervezéstől a hulladékká válásig. Az épületekre vonatkozó LCA módszertan megfelel az EN 15804 szabvány EPD technológiai moduljainak. A BIM-alapú tervezés és az életciklus-értékelés gyakorlatban történő bevezetése óta a BIM és az LCA eszközeinek széles skáláját fejlesztették ki, amelyek mindegyike különböző lépéseket támogat a BIM és LCA alapú tervezési folyamatokban. Az LCA-BIM integráció főbb elemei a következők:
- LCA szoftver. Szoftvereszköz az életciklus-értékeléshez. A szoftver rendelkezhet általános, professzionális és kiegészítő adatbázisokkal. Az életciklus-elemzéshez célszerű ismernünk az egyes termékek környezetvédelmi terméknyilatkozatát is (EPDk). Amennyiben az LCA adatbázis az EPD-kel együtt áll rendelkezésre, pontosabb az LCA-BIM integráció.
- BIM objektumok. A BIM objektumok olyan építési termékek digitális ábrázolásai, amelyeket a BIM modellek felépítéséhez használunk. A BIM objektumok lehetnek általánosak (pl. generikus falazatfal) vagy olyan gyártó által biztosíthatók, amely magában foglalhatja az összes termék- és gyártóspecifikus paramétert. A BIM objektum különböző paraméterekre vonatkozó információkat tartalmaz. Az LCA-adatok meghatározott paramétereken keresztül társíthatók egy BIM objektumhoz.
- Natív BIM szoftver. Szoftvereszköz egy épület 3D-s modellezéséhez további információk hozzárendelésével a modell elemeihez.
- LCA plugin. Az LCA plugin egy olyan szoftverösszetevő, amely egy meglévő számítógépes szoftverben (pl. natív BIM modellező szoftverben) fut, és funkciókat ad hozzá ehhez a szoftverhez, amelyet kifejezetten az LCA támogatására terveztek.
- Az IFC (Industry Foundation Classes) egy nyílt fájlformátum, amely megkönnyíti a BIM modellek cseréjét a különböző gyártók szoftvereszközei között.
- BIM-megjelenítő. Olyan szoftvereszköz, amely lehetővé teszi a BIM modell ellenőrzését. A BIM-megjelenítő nem támogatja a (geometriai) BIM modell létrehozását vagy módosítását.
A BIM és LCA integrációja alapján két fő stratégiát különböztethetünk meg, amikor a BIM modellből származó építési adatokat az LCA elemzésbe integráljuk. Az első esetben a geometriai és esetleg anyaggal kapcsolatos információkat a BIM modellből kinyerjük egy mennyiségjegyzék (Bill of Quantities, BOQ) formájában, majd az információk alapján az LCA számításokat LCA szoftverrel végezzük (lásd2. ábra).
A második esetben specifikus LCA adatokat adunk hozzá a BIM modellhez, bizonyos paraméterek használatával. Az LCA számítás így a BIM szoftveren belül történik. A második csoportba azok a módszerek tartoznak, amikor az LCA-adatok hozzáadhatók a BIM-modellhez meghatározott paraméterek használatával (ilyen például az Archicad 19 szoftverhez a OneClick LCA). Ennek rendkívüli előnye, hogyha például egy irodaépület felújítására van szükség, és ha az adott BIM modell már tartalmazza az LCA/LCC információkat, akkor a létesítménykezelőknek csak frissíteniük szükséges a modellt az új elemekkel, és gyorsan új elemzést kell futtatniuk.
2. ábra: LCA és BIM integrációja (gyakori stratégia) (forrás: saját ábra)Jelenleg az LCA-BIM integrációnak több szintje létezik a kezdetleges, félig manuális módszertől egészen a BIM programokhoz csatolt szoftveres elemzésig. Nehézséget alapvetően a programok közötti átjárhatóság okoz, mivel két vagy több szoftver között az adatcsere-folyamat akkor teljesíti az átjárhatóság fogalmát, ha az (a felhasználási célokat figyelembe véve) adatvesztés nélkül történik. Az LCA-BIM integráció különböző szintjei tervezhetők a BIM modell-alapú mennyiségjegyzék (BOQ)exporttól a natív LCA-szoftverbe történő importálásig és a valós idejű LCA számításig.Egy épület BIM-ben történő tervezéséhez és az LCAelvégzéséhez az alábbi lépések szükségesek:
- Modellezés – a BIM modell felépítése: az épület geometriáját számos információval feltöltve tartalmazza.
- Mennyiségek kimutatása (BOQ), anyagjegyzék beállítása: a BIM-modell alapján elkészíthető az elemek és/vagy anyagok listája a megfelelő mennyiségekkel.
- LCAprofilok létrehozása: az épületben használt különböző anyagok és termékek környezeti hatásainak számszerűsítése.
- LCA profilok hozzárendelése: a BIM modellből kinyert anyagmennyiségeket össze kell kapcsolni a megfelelő LCA-profilokkal. Egy életciklus-leltár a bemenet és kimenet közötti anyagmérlegen alapul, ezért fontos az, hogy össze tudjuk kapcsolni egy termékrendszer minden elemét az anyagáramláson keresztül.
- Környezeti hatások számítása:életciklus-értékeléselvégzése az anyagmennyiséghez hozzárendelt LCAadatok és a szoftveres LCAmódszertan szerint. Legfontosabb környezeti tényezők: az energiafelhasználás, a logisztika és közlekedés, valamint a hulladékkeletkezés.Hatáskategóriánként kategória-mutatószámot szükséges választanunk, és vizsgálnunk kell a leltáreredményeket (csoportosítás: globális, kontinentális, regionális és lokális hatás). A környezeti hatáskategóriákat súlyoznunk szükséges annak érdekében, hogy azonos mértékegységben kaphassuk meg azokat (lásd3. ábra).
- Vizualizáció és elemzés: LCA eredményeinek megjelenítése és elemzése.
3. ábra: LCA folyamat súlyozási modellje
Az épületinformációs modellezés az építőipar és az épületüzemeltetés egyik legígéretesebb fejlesztése, ami teljesen átalakíthatja a globális építőipart, és aminek hatékony alkalmazása egyre szélesebb körű elfogadáshoz vezethet majd a jövőben. Azonban, az LCA-BIM integrációs modellezés kapcsán fontos felhívnom a figyelmet az egyes termékek környezetvédelmi terméknyilatkozatában (EPD-ben) szereplő adataira. Mivel egy EPD lehet országspecifikus és lehet reprezentatív, ezért a BIM modellezés kapcsán el kell kerülnünk a különböző EPD-programokból származó EPD-információk használatát egyetlen BIM modellen belül. Ugyancsak kritikus pontot jelenthet egy BIM modellben, a BIM-objektumokhoz kapcsolódó környezeti adatok ellenőrizhetősége is. Előfordulhat az, hogy az EPD-ből származó adatok egy adott méretű termékre érvényesek, de elveszíthetik érvényességüket akkor, amikor az objektum méretezése folyamatban van. Nagyon valószínű az is, hogy az EPD-adatok nem lesznek elérhetők az épület minden anyagára vagy összetevőjére vonatkozóan. Annak érdekében, hogy a BIM környezetében megfelelő LCA-értékelést lehessen végezni, általános objektumokkal rendelkező adatbázisokra van szükségünk, beleértve az általános LCA-t is.
(A cikk eredetileg a Zöld Ipar Magazin 2023. áprilisi számában jelent meg nyomtatásban.)
További hírek a kategóriából
