BIM tabanlı bina enerji simülasyon yazılımlarının analiz sonuçları üzerine bir inceleme
A review of the analysis results of BIM based building energy simulation software
Yazar: BETÜL ÇELEBİ
Danışman: PROF. DR. SALİH OFLUOĞLU
Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enformatik Ana Bilim Dalı / Mimari ve Kentsel Enformatik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Mimarlık = Architecture ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Benzetim programları = Simulation programs ; Enerji modelleri = Energy models ; Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Yapı bilgi modellemesi = Building information modeling ; İçgörü = Insight

Özet:
Binaların tasarımında, enerji tüketimini ve sera gazı emisyonlarını azaltmak için bir önlem olarak enerji performansına olan ilgi artmaktadır. Bir binanın enerji tüketimini ve CO2 emisyonlarını azaltmak için, erken tasarım aşaması çok önemlidir; erken tasarım aşamasında doğru enerji hesaplamaları ve stratejileri geliştirilirse, binanın sürdürülebilir ayak izi önemli ölçüde azalacaktır. Yapı Bilgi Modellemesi (BIM), binaların tasarım ve yapımında verimliliği arttırmak ve hızlandırmak, hataları azaltmak ve maliyetleri düşürmek için giderek daha fazla kullanılmaktadır. Ayrıca, BIM, Bina Enerji Modellemesi (BEM) araçları ile erken tasarım aşamasından itibaren geliştirilen enerji modelinin oluşturulmasına ve tüm yaşam döngüsü boyunca enerji analizi için de kullanılmaktadır. Bunun için BIM ve BEM araçları birbirleriyle sorunsuz bir şekilde iletişim kurabilmeli ve bilgi alışverişinde bulunabilmelidir. Bu durum, bu araçların birlikte çalışabilir olması gerektiği anlamına gelir. BIM tabanlı BEM, mimari tasarımcıların erken tasarım aşamasında, tasarım değişikliklerinin yapılabileceği maliyetin düşük olduğu erken tasarım aşaması için performansa dayalı enerji etkin yapı tasarım özelliklerinin belirlenmesine ve ayrıca daha gelişmiş ve ayrıntılı yapı modeli tasarım uygulama kararlarını vermek için önemli bir rol oynamaktadır.
Bu tez çalışmasında mevcut bina stoğunda yer alan yapıların iyileştirilmesi ve inşaat öncesi; erken tasarım aşamalarında enerji tasarruflu kararlar alabilmek için mimarlara yardımcı olabilecek bazı yazılım araçlarının incelenmesi ve karşılaştırılması yapılacaktır. Mimarlar tarafından tasarım aşamalarında kullanılan bu araçlar literatürde önceki çalışmalara dayanan bir dizi değerlendirme kriterleri: "Kullanılabilirlik", "Veri Birlikte Çalışabilirliği", "Destek Seçenekleri", "Bilgi Yönetimi", "Hesaplama Özellikleri" kapsamında değerlendirilmiştir.
Yaygın olarak kullanılan bir BIM yazılımı olan Autodesk Revit ile bina enerji modeli BEM için faklı enerji motoru hesaplamalarına sahip Insight ve IDA ICE simülasyon araçlarının analiz sonuçları, mevcutta aktif olarak kullanıma sahip müstakil bir villa yapısı seçilerek yapının enerji tüketim verileri ile karşılaştırılmıştır. Insight BEM aracının doğrudan BIM yazılımı ortamına entegre olması, IDA ICE yazılım aracına BIM'den IFC modeli ile veri transferinin gerçekleşerek analizlerin oluşturulması, Insight simülasyon motorunun DOE-2.2 ve EnergyPlus hesaplamalarını içermesi, IDA ICE'nin bağımsız simülasyon motoru hesaplamalarına sahip olması araçların enerji analiz sonuçlarını karşılaştırırken farklı perspektiflerden bakılmasını sağlamıştır. Yapılan değerlendirmeler seçilen örnek yapıdaki gerçek enerji kullanım verileri ile karşılaştırılarak desteklenmiştir. Farklı yazılımlardan gelen enerji modeli sonuçları gerçek kullanım verileri arasındaki enerji farkı kabul edilebilir değer aralığında çıkmıştır. Bu karşılaştırma sonucu BIM tabanlı BEM sürecinin tasarım ve uygulamadaki yetkinliğini göstermektedir. 

Anahtar Kelimeler: BIM; Bina Enerji Modeli; Enerji Verimliliği; Insight; IDA ICE

Abstract:
In the design of buildings, there is increasing interest in energy performance as a measure to reduce energy consumption and greenhouse gas emissions. To reduce a building's energy consumption and CO2 emissions, the emphasis is on the early design stages because if the right energy calculations and strategies are developed at the early design stage, the building's sustainable footprint will be significantly reduced. Building Information Modeling (BIM) is increasingly used in the design and construction of buildings to increase and accelerate efficiency, reduce errors and costs. In addition, BIM is used for the creation of the energy model developed from the early design phase with Building Energy Modeling (BEM) tools and for energy analysis throughout the entire lifecycle. For this, BIM and BEM tools should be able to communicate and exchange information with each other seamlessly. This subject means that these tools must be interoperable. In the early design phase of BIM-based BEM architectural designers: determining performance-based energy-efficient building design features for the early design phase where the cost of making design changes is low; also take parts an important role in making more advanced and detailed building model design implementation decisions.
In this thesis study, the improvement of the buildings in the existing building stock and pre-construction; Some software tools that can help architects to make energy-efficient decisions at early design stages will be examined and compared. These tools, used by architects during the design stages, were evaluated within the scope of a series of evaluation criteria based on previous studies in the literature: "Usability", "Data Interoperability", "Support Options", "Information Management", "Computation Features".
The analysis results of Autodesk Revit, a widely used BIM software, and Insight and IDA ICE simulation tools, which have different energy engine calculations for the building energy model BEM, were compared with the energy consumption data of the building by selecting a detached villa structure that is currently in active use. Insight BEM tool directly integrated into BIM software environment, data transfer from BIM to IDA ICE software tool with IFC model to create analysis, Insight simulation engine includes DOE-2.2 and EnergyPlus calculations, IDA ICE has independent simulation engine calculations of vehicles energy analysis This allowed us to look at the results from different perspectives when comparing them. The evaluations made are supported by comparison with the actual energy use data in the selected sample structure. The energy difference between the energy model results from different software and the actual usage data is within the acceptable range. This comparison result shows the competence of the BIM-based BEM process in design and implementation.

Keywords: BIM; Building Energy Model; Energy Efficiency; Insight; IDA ICE