title: BIM to BEM Transformation Workflows: A Case Study Comparing Different IFC-Based Approaches
Creators: name: Spielhaupter, Oliver
Publisher: name: TU Wien
Year: 2021
Subjects: subject: Building Energy Modelling (BEM)
subject: Building Information Modelling (BIM)
subject: Dynamische Gebäudesimulation
subject: Industry Foundation Classes (IFC)
subject: Modelltransformation
subject: Building Energy Modeling (BEM)
subject: Building Information Modeling (BIM)
subject: Industry Foundation Classes (IFC)
subject: Model Transformation

description: In der aktuellen Methodik der Gebäudeplanungs-Fachleuten wird die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit BIM (Building Information Modelling)-Prozessen als Stand der Technik angesehen.In der Regel ist keine Informationstransformationsroutine von BIM zu BEM (Building Energy Modelling) implementiert. Dies hat zur Folge, dass Ingenieure, die BEM betreiben, mit einem umständlichen, fehleranfälligen, zeit- und kostenintensiven manuellen Datentransferprozess konfrontiert sind.Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Überblick über einige verfügbare halbautomatische Ansätze zur Informationstransformation von einem in BIM standardmäßig genutzten Datenformat, IFC, zu einer Gebäudesimulationsumgebung, EnergyPlus, durchgeführt.Es wird eine Fallstudie für zwei ausgewählte Informationstransformationsabläufe durchgeführt. Die Fallstudie basiert auf einem Gebäude, das detailliert mit BIM-Methoden in einer BIM-Umgebung in ArchiCAD und Revit modelliert wird.Diese Gebäudemodelle werden anschließend in das Datenaustauschformat IFC exportiert. Beide IFC-Dateien werden anschließend über einen Transformationsprozess in ein EnergyPlus Input Data File (IDF) umgewandelt. Die IFC-Datei, die auf dem ArchiCAD-Modell basiert, wird über Python-Skripte unter Verwendung verschiedener Bibliotheken transformiert. Die IFC-Datei, die auf dem Revit-Modell basiert, wird über den Übersetzer OsmSerializer, der in den IFC-Dateiserver BIMserver integriert ist, transformiert.Die Qualität und Gültigkeit der resultierenden Geometrie und der semantischen Daten werden analysiert. Zusätzlich werden die Simulationsergebnisse miteinander und mit einem Basisfallmodell verglichen, das manuell mit SketchUp und dem OpenStudio-Plug-in erstellt wurde. Abschließend werden die Nutzbarkeit und Vergleichbarkeit der Simulationsergebnisse bewertet, um den aktuellen Entwicklungsstand der beiden gewählten Workflows aufzuzeigen.Die Ergebnisse der Studie zeigen folgende Aspekte auf: (i) Probleme und Einschränkungen bei der Erstellung von BIM-Modellen für die Nutzung von BEM; (ii) Probleme bei der Transformation von Geometrie- und semantischen Daten von IFC zu IDF mit den beiden gewählten Workflows; (iii) Abweichungen der Simulationsergebnisse. Die Ergebnisse der Studie zeigen jedoch, dass es Möglichkeiten gibt, den Gesamtprozess von BIM-basierten BEM zu verbessern, indem Teile der beiden evaluierten Workflows, z. B. die automatische Gebäudekonstruktions- und die Materialtransformation, verwendet werden.
description: In the current methodologies amongst AEC (Architecture-Engineering-Construction)-professionals, interdisciplinary collaboration with BIM (Building Information Modelling) processes is considered as state of the art. Regularly, no common information transformation routine from BIM to BEM (Building Energy Modelling) can be observed. As a result, engineers doing BEM are confronted with a cumbersome, error-prone, time- and cost-intensive manual data transfer process.In the scope of this thesis a review of some available semi-automated approaches for information transformation from a common data format and structure used in BIM, namely Industry Foundation Classes (IFC), to a state-of-the-art building simulation environment, namely EnergyPlus, is performed.Thereby, a case study is conducted for two chosen workflows. The case study is based on an artificial building project modelled based on BIM-methodologies in detail in the BIM-authoring tools ArchiCAD and Revit. These building models are afterwards exported to the commonly used data exchange format IFC. Each of the IFC files is afterwards transformed via one unique transformation process to an EnergyPlus Input Data File (IDF). The IFC file based on the ArchiCAD model is transformed via Python scripts using several libraries. The IFC file based on the Revit model is transformed via the serializer OsmSerializer integrated in the IFC file server BIMserver.The quality and validity of the resulting geometry and semantic data are analysed. Additionally, the simulation results are collated to each other and a base case model, which is manually created via SketchUp and the OpenStudio plug-in. Concluding the validity and comparability of the simulation results are evaluated to indicate the current state of development of the two chosen workflows.The results of the study show the following aspects (i) issues and restrictions concerning the creation of BIM-models for the use of BEM; (ii) issues concerning the transformation of geometry and semantic data from IFC to IDF with the two chosen workflows; (iii) deviations of the simulation results. However, the results show that there are possibilities to enhance the overall workflow of BIM-based BEM by using parts of the two evaluated workflows, e.g., automatic building construction and material transformation.