Comparison between semi-automated building energy simulation processes using BIM-generated gbXML and IFC formats in EnergyPlus

Abstract

Building Information Modeling (BIM) wurde in Architektur, Ingenieurswesen und Konstruktionsindustrie eingeführt, um die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Disziplinen voranzutreiben und den ganzheitlichen Arbeitsablauf von Bauprojekten zu vereinfachen. Durch richtiges Modellieren mittels Building Information Modeling (BIM) wird durch den verlässlichen Datenexport der Aufbau von Gebäudesimulationen wesentlich erleichtert. Unter den exaktesten Simulationswerkzeugen befindet sich EnergyPlus, welches Energieverbrauch und Wärmebedürfnisse von Gebäuden kalkuliert. Die enorme Vielfalt an möglichen Input Variablen erlaubt sehr exakte und realitätsnahe Ergebnisse. Gegenwärtig wird der Informationsaustausch zwischen dem BIM Autorenwerkzeug und EnergyPlus möglich gemacht, indem die Gebäudegeometrie für den Simulationsinput in einen halb automatischen Prozess extrahiert und übersetzt wird. Hierfür werden zwei Datenformate verwendet: 1) gbXML (Green Building XML) und 2) IFC (buildingSMART, vorher: AIA). Es haben jedoch beide Formate einzigartige Datenstrukturen, welche die Gebäudegeometrie unterschiedlich bearbeiten. Das Ziel dieser Masterarbeit ist, mit dem Schwerpunkt auf Simulationen der Energieeffizienz und Ablauf des Datentransfers, den Nutzen von gbXML und IFC im Prozess von Gebäudensimulationen mit EnergyPlus zu evaluieren und zu vergleichen.

Building Information Modeling (BIM) has been introduced to the Architecture, Engineering, Construction (AEC) industry to promote collaboration between various disciplines and to facilitate integrated workflow of building projects. In that sense BIM also potentially assists the process of Building Performance Simulations (BPS) by maintaining a reliable data repository for building geometry parameters. Among the most precise whole building simulation tools is EnergyPlus that provides thorough energy analysis, thermal load calculations and also requires careful building data input for successful simulation. Currently, information exchange between the BIM authoring tool and EnergyPlus is possible by extracting and translating building geometry for simulation input in a semi-automated process using two data formats: 1) gbXML (Green Building XML) or 2) IFC (buildingSMART, former AIA). However, the two formats have unique data structures, which retrieve building geometry differently. With focus on thermal energy simulations and data exchange workflows this paper aims to evaluate and compare the use of gbXML and IFC into the process of BPS with EnergyPlus.