The BIM approach : a combined analysis on costs and energy savings of a project

Buildings sector plays a central role in facing the problem of global energy consumptions. Therefore, effective design measures need to be taken to ensure an efficient usage and management of a new structure, starting from the early stages of construction. The challenging task for the designers is to reduce energy demands, while keeping high quality of the indoor environment. The correct application of BIM technology can be a valid solution for this challenge. This study proposes a methodological framework that enables decision-makers to resolve conflicts between thermal comfort, energy demand and lifecycle costs. A realistic case of study is analysed to validate the proposed method, adopting different solutions for walls, roof, floor, windows, window-to-wall-ratios and geographical locations. Revit Building Models are created on the basis of all the possible combinations between these elements, correctly reporting their thermal properties and construction costs, consulting price lists and quotations. The 96 obtained models are then uploaded to Green Building Studio to carry out energy analysis, providing an estimation of consumptions and related annual costs. By calculating the total cost of each model, as the sum of construction, energy and maintenance costs, it is possible to compute an “investment ratio” that takes into account the interaction between costs and consumptions of the different design alternatives, allowing the evaluation of the building elements with the greatest impact with respect to this analysis, in function of a variable lifecycle. The results obtained for the proposed method confirm the validity of such approach based on BIM technology. In fact, designers are able to make accurate choices already in the early stages of the project that will lead to the optimization of future energy consumption and related total costs, according to different design alternatives.

Il settore dell'edilizia svolge un ruolo centrale nell'affrontare il problema dei consumi energetici globali. Pertanto, è necessario adottare misure di progettazione efficaci per garantire un uso e una gestione efficiente di una nuova struttura, a partire dalle prime fasi di costruzione. La sfida richiesta ai progettisti è quella di ridurre la domanda di energia, mantenendo al contempo un'elevata qualità degli ambienti interni. La corretta applicazione della tecnologia BIM può essere una soluzione valida per questo problema. Questo studio propone un quadro metodologico che consente ai professionisti di risolvere i conflitti tra comfort termico, richiesta energetica e costi durante il ciclo di vita. Un caso di studio realistico viene analizzato per convalidare il metodo proposto, adottando diverse soluzioni per pareti, tetto, pavimento, finestre, "window-to-wall-ratio" e località geografiche. Vengono creati modelli dell'edificio su Revit sulla base di tutte le possibili combinazioni tra questi elementi, riportando correttamente le loro proprietà termiche e i costi di costruzione, consultando prezzari e preventivi. I 96 modelli ottenuti vengono poi caricati su Green Building Studio per effettuare l'analisi energetica, fornendo una stima dei consumi e dei relativi costi annui. Calcolando il costo totale di ogni modello, come somma dei costi di costruzione, energetici e di manutenzione, è possibile calcolare un "rapporto di investimento" che tiene conto dell'interazione tra costi e consumi delle diverse alternative progettuali, consentendo la valutazione degli elementi edilizi di maggior impatto rispetto a tale analisi, in funzione di un ciclo di vita variabile. I risultati ottenuti con il metodo proposto confermano la validità di tale approccio basato sulla tecnologia BIM. Infatti, i progettisti sono in grado di effettuare scelte accurate già nelle prime fasi del progetto che porteranno all'ottimizzazione dei consumi energetici futuri e dei relativi costi totali, in funzione delle diverse alternative progettuali.