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TEMPI E COSTI
Interoperabilit e BIM per la sostenibilitPochi edifici, una
volta realizzati, raggiungono le prestazioni di efficienza
energetica stabilite e individuarea priori le criticit che possono
causare il fallimento prestazionale non semplice. Tra queste, lo
scambio delle informazioni mediante software incompatibili che
rendono necessaria la traslazione dei dati da un formato a un
altro. quindi necessario comprendere i vantaggi e le criticit
dell'utilizzo di software che scrivono, estraggono e scambiano dati
in ambiente integrato o interoperabile
Testo di Davide DellOro
Le deficienze prestazionali,
in termini di efficienza
energetica, si ramificano
in una serie di contingenze
che variano tra lacune
progettuali, difetti costruttivi,
malfunzionamenti
impiantistici, alterazioni
manutentive ecc.
Sotto il profilo dellindoor comfort e del
risparmioenergetico,pochi edifici,una volta realizzati,
raggiun-gono le prestazioni stabilite durante la fase di design.In
letteratura, infatti,diversi studi testimoniano come,sulla base di
monitoraggi in opera, non sia atipicoche interventi di nuova
costruzione o di retrofitmanchino di conseguire gli attesi risparmi
energe-tici.Un esempio rappresentativo lo studio compiutodal
National Renewable Energy Laboratory(NREL), per conto del Governo
degli Stati Uniti,su sei edifici ritenuti esemplari dal punto di
vistaenergetico [1].Queste costruzioni, progettate per essere low
energyo, addirittura, net-zero energy performance, sono
statemonitorate per un intero anno.Lindagine ha dimo-strato come,
nonostante laccortezza impiegata du-rante i processi di
progettazione, commissioning e rea-
lizzazione, ognuno dei sei edifici offra una presta-zione
energetica al di sotto delle aspettative, con-sumando, in alcuni
casi, addirittura il 38% in pi diquanto atteso.Tuttavia,
individuare aprioristicamente le criticitche possono causare il
fallimento prestazionale non semplice, soprattutto alla luce
dellelevata fram-mentariet dellindustria costruttiva. Queste
defi-cienze, infatti, si ramificano in una serie di contin-genze
che variano tra lacune progettuali, difetti
co-struttivi,malfunzionamenti impiantistici, alterazionimanutentive
ecc. [2]. Questo articolo si concentrer,nello specifico, sulla
difficolt di progettisti e costrut-tori di prendere decisioni
informate, cio di po-ter verificare in breve tempo le ripercussioni
delledecisioni prese sul sistema edificio, in relazione al
li-mitato livello di interoperabilit (Riquadro 1) nel-lindustria
delle costruzioni.
Sono note le difficolt
di progettisti e costruttori
nel prendere decisioni
informate, cio di poter
verificare in breve tempo
le ripercussioni delle
decisioni prese sul sistema
edificio, in relazione
al limitato livello
di interoperabilit
nellindustria
delle costruzioni
Un concreto e tangibile esempio di questo pro-blema il processo
di stima economica degli in-terventi. In generale, i progettisti
programmanomomenti di valutazione economica sia intermediche alla
fine di ogni fase progettuale, e, media-mente, sono necessarie due
o tre settimane perchcostruttori e specialisti determinino questa
stima.In questi periodi di attesa del feedback economico,in cui gli
studi di progettazione inevitabilmentecontinuano a lavorare sul
design delledificio, il ri-schio di prendere decisioni che spingono
il pro-getto fuori budget alto, proprio a causa dellas-senza di un
ambiente pienamente interoperabile.Infatti, nelle procedure
aziendali e nelle metodo-logie tecniche correnti, il sapere
caratterizzato daun alto potenziale di uso e di riuso durante il
ci-clo di vita degli edifici viene spesso depauperato operso a
causa di discontinuit nel flusso di infor-mazioni sia entro che
attraverso le successive fasidi sviluppo progettuale, dando origine
a ritardi,inattendibilit e scarsa accuratezza nella computa-zione
dei risultati.
Unindagine economica commissionata dal Na-tional Institute for
Standards and Technology(NIST) degli Stati Uniti stima che la
mancanza diinteroperabilit nellintera industria delle costru-zioni
americana per lanno 2002 ha causato deglisprechi addirittura di
15,8 miliardi di dollari [3],con perdite di 2,6 miliardi nelle fase
di progetta-zione e ingegnerizzazione del progetto, di 4,1
mi-liardi in quella costruttiva, e di ben 9,1 miliardi du-rante le
fasi operative e manutentive.Tra le pi diffuse inefficienze di
interoperabilit,per esempio, si possono annoverare lo scambiodelle
informazioni attraverso sistemi totalmente oparzialmente cartacei,
lutilizzo di software incom-patibili che rendono necessaria la
traslazione deidati da un formato a un altro con probabile
mani-polazione dei contenuti, la reimmissione manualedegli stessi
dati in pi formati digitali o cartacei,disegni as built mancanti e
non aggiornati alle ul-time modifiche in corso dopera ecc.In questi
ultimi anni, proprio per far fronte a talenecessit e, al contempo,
migliorare la qualit dei
In accordo con la ISO/IEC 2382-01, Information Technology
Vocabulary, Fundamental Terms, per interoperabilit si inten-
de la capacit di comunicare, eseguire programmi, o trasferi-
re dati tra varie unit funzionali in un modo tale che
allutente
richiesto possedere poca o addirittura nessuna conoscenza
delle caratteristiche proprie di queste unit. In termini di
software, il termine interoperabilit descrive la capacit di
dif-
ferenti programmi di scambiare dati mediante un set comune
di procedure, di leggere e scrivere sullo stesso file e usare
gli
stessi protocolli.
Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Interoperability
RIQUADRO 1
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Per migliorare la qualit
dei processi progettuali,
costruttivi e gestionali
si assistito
a una progressiva diffusione
nellindustria costruttiva
della tecnologia dei
Building Information
Models (BIM) e di
applicazioni software usate
in modo collaborativo
processi progettuali, costruttivi e gestionali, si as-sistito a
una progressiva diffusione nellindustriacostruttiva della
tecnologia dei Building Informa-tion Models (BIM) e di applicazioni
usate in modocollaborativo. Lidea alla base di questa nuova
tec-nologia che ogni edificio, in un qualsiasi istantetemporale del
ciclo di vita, possa essere rappresen-tato attraverso un insieme di
dati fondamentali,suddivisi in aree multidisciplinari, che lo
descri-vono in maniera unica e non interpretabile [4].Tali modelli
di dati, inoltre, sono condivisibili epossono essere scambiati
senza cuciture tra le ap-plicazioni mission critical del processo
edilizio, cioin modo automatico e senza alcun intervento o
ul-teriore manipolazione da parte dellutenza [5].
Si consideri, per esempio, il seguente caso. Nellavista
architettonica di un edificio, un qualsiasi ele-mento tecnico, come
un muro, rappresentato inun file CAx come un insieme di linee e
coordi-nate geometriche ed compito dellutente, sullabase di
assodate convenzioni, associare a tale sche-matizzazione grafica il
reale significato. Inoltre,informazioni di tipo non geometrico,
come peresempio le specifiche delle stratigrafie della pa-rete
oppure le propriet termiche dei materiali,possono essere inserite
nel file come oggetti ditesto che, tuttavia, risultano slegati e
disgiunti dal-linsieme di linee a cui fanno riferimento.In un BIM,
invece, il muro unentit univoca-mente identificata che contiene
informazionimultidisciplinari e che si relaziona dinamicamentecon
altre entit. Il muro, infatti, un oggetto checontiene dati
geometrici (superfici, vertici, al-tezza, spessore, aree ecc.),
materici (stratigrafie,materiali ecc.), fisico-tecnici
(trasmittanze ecc.),grafici (schematizzazione per visualizzazione
in
2-D a video o per la stampa, spessori ecc.) e nelmomento in cui
queste propriet vengono mo-dificate, tali modifiche si ripercuotono
in diversamisura anche su tutti gli oggetti a esso
relazionati.Facendo un esempio pratico, la variazione
dellalocalizzazione spaziale del muro condizioner au-tomaticamente
anche la posizione delle finestre,dei solai e di tutti gli altri
oggetti a esso associati.Nellindustria costruttiva questi software
in gradodi popolare e gestire tali tipologie di dati sononoti come
applicazioni object-oriented.In generale, le informazioni contenute
in un mo-dello di dati sono stoccate secondo regole e con-venzioni
ben precise, che non sono peculiari soloallapplicazione che popola
il modello, ma ven-gono anche riconosciute e condivise da altri
tar-get software.Al momento, considerata la molte-plicit delle
discipline coinvolte nella definizionedi un edificio nel suo intero
ciclo di vita, non esi-ste alcuna applicazione in grado di scrivere
inte-ramente un BIM, ma esistono diversi softwarespecialistici che
sono capaci di salvare viste par-ticolari del modello di dati, come
per esempioquella architettonica o dei delivery systems.La
scrittura, estrazione e scambio di dati tra lediverse applicazioni
pu avvenire generalmentein due modi: in ambiente integrato oppure
in-teroperabile.
In ambiente integrato, il formato del modellodi dati chiuso e
privato, e conseguentemente utilizzabile solo da particolari
applicazioni, pre-via autorizzazione e riconoscimento. Un esem-pio
di applicazioni integrate rappresentato daIES , un set di
softwarecostituito da una interfaccia comune e da un sin-golo
modello di dati condiviso.
ModelIT modellazione geometrica;
ApacheCalc calcolo dei carichi termici endogeni
delledificio;
ApacheSim simulazione termica;
MacroFlo ventilazione naturale;
Apache HVAC modellazione di componenti base di HVAC;
SunCast calcolo e visualizzazione degli ombreggiamenti;
MicroFlo computazione fluidodinamica;
FlucsPro/Radiance simulazione luminosa;
DEFT ottimizzatore del modello;
LifeCycle Life-Cycle Cost Analysis;
Simulex simulazione dellevacuazione degli edifici.
AMBIENTE INTEGRATOPer esempio, un ambiente integrato include le
seguenti applicazioni multidisciplinari [6]:
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In ambiente interoperabile, invece, il modello didati aperto:
qualsiasi applicazione pu parteci-pare al processo di mappatura dei
BIM e, di con-seguenza, tali software diventano
automaticamenteinteroperabili con ogni applicazione coinvoltanella
medesima mappatura.Nel 1995 stata fondata lInternational
Alliancefor Interoperability (IAI) con lo scopo di creare edi
promuovere la definizione di modelli di datigratuitamente
accessibili, modulari ed estensibili,battezzati Industry Foundation
Classes (IFC). Loscambio delle informazioni in formato IFC
(lul-timo formato rilasciato IFC2x3) pu avveniresia tramite servizi
web, se il BIM risiede su un IFCmodel server, oppure attraverso lo
scambio fisicodei file, nel cui caso indispensabile che ilsoftware
ricevente sia fornito di uninterfacciacompatibile con la
particolare versione IFC im-portata.In base a quanto riportato in
letteratura, lo scam-bio di dati in ambiente interoperabile pu
avve-nire in maniera diretta o indiretta [4].Viene definita diretta
quando un software do-tato di uninterfaccia che permette
limportazionee la successiva scrittura in formato IFC, mentre
considerata indiretta sia quando un particolaretarget software usa
unapplicazione intermedia di-rettamente interoperabile, sia nel
caso in cui lap-plicazione stessa dotata di uninterfaccia IFCnon di
ultima generazione e, di conseguenza, deveessere accoppiata ad
altre tools per popolare com-pletamente un BIM.Tra i software per
la definizione della vista archi-tettonica, per esempio,ArchiCAD 10
di Graphi-soft e Revit 9.1 di Autodesk sono due
applicazionidirettamente interoperabili in quanto entrambe
possono importare, scrivere ed esportare un BIMin formato IFC
2x3 senza intermediari, contra-riamente a SketchUp di @Last
Software che, nonessendo dotato di uninterfaccia IFC,
utilizzaunapplicazione plug-in per scrivere i suoi outputin
ArchiCAD 8.1 di Graphisoft.
In letteratura possibile trovare diverse pubblica-zioni che
testimoniano, mediante esperienze pro-gettuali, la validit di
ricorrere a soluzioni inte-grate e interoperabili per ridurre tempi
e costi delprocesso edilizio. La trasmissione automatica o
se-miautomatica delle informazioni, e in particolarmodo della
geometria, permette, di fatto, di ri-durre drasticamente i periodi
di preparazione de-gli input delle applicazioni a valle (in alcuni
casifino all80% del tempo generalmente impiegato),e di ridurre al
minimo indispensabile i momentidi verifica delle informazioni.A tal
proposito, in-fatti, sono disponibili nel mercato alcune tools,come
ad esempio Solibri Model Checker (SMC),che attraverso lapplicazione
di predeterminate re-gole verificano la coerenza delle
informazioni.Questa nuova generazione di software
presentaindubbiamente opportunit di lavorare in modopi efficiente e
di migliorare la qualit del pro-cesso edilizio e dei manufatti
prodotti.A livelloteorico, il potenziale di queste nuove
tecnologiedi impattare drasticamente sul processo proget-tuale,
costruttivo e gestionale enorme.Tuttavia,problemi come linerzia
degli utenti ad abbando-nare consuete procedure progettuali e a
pensarein maniera diversa, oppure la mancanza di sup-porto tecnico,
fungono tuttora da barriere allim-piego continuativo su larga scala
dei BuildingInformation Models.
1.Torcellini P.A., Deru M., Griffith B., Long
N., Pless S., Judkoff R., Crawley D.B., Lessons
Learned from Field Evaluation of Six High-Perfor-
mance Buildings, Proceedings of the 2004
ACEEE Summer Study on Energy Efficiency
in Buildings,American Council for an Energy-
Efficient Economy,Washington DC, pp. 3325-
3337.
2. Mills E., Friedman H., Powell T., Bourassa
N., Claridge D., Haasl T., Piette M.A., The cost-
effectiveness of commercial-buildings commissioning,
Lawrence Berkeley National Laboratory,
Berkeley, 2004, LBNL 56637.
http://eetd.lbl.gov/emills/PUBS/Cx-Costs-
Benefits.html
3. Gallaher M.P., OConnor A.C., Dettbarn
J.L., Gilday L.T., Cost analysis of inadequate inter-
operability in the u.s. capital facilities industry,
Technical Report NIST GCR 04-867, Na-
tional Institute of Standards and Technology,
2004.
4. Bazjanac V., Model based cost and energy per-
formance estimation during schematic design, Pro-
ceedings of the CIB W78s 22nd International
Conference on Information Technology in
Construction, Dresden, 2005,
http://itc.scix.net
5. National Building Information Standard,Version
1.0 Part 1: Overview, Principles and Methodolo-
gies, National Institute of Building Science,
2007.
6. Crawley D., Hand W., Kummert M., Griffith
B., Contrasting the capabilities of building energy
performance simulation programs, verison 1.0,
Lawrence Berkeley National Laboratory,
Berkeley, 2005.
7. http://www.iai-na.org
Revit 9.1 di Autodesk vista architettonica; ArchiCAD 10 di
Graphisoft vista termica; BS Pro Com Server di Olof Granlund OY e
IFCtoIDF di LBNL preparazione degli input per la simulazione
energetica; EnergyPlus del U.S. Department of Energy (DOE)
simulazione energetica; SMIET del LBNL collocazione nel BIM dei
link dove sono salvati gli output dei modelli energetici; iLINK di
TOCOMAM computo metrico; Constructor ed Estimator di Graphisoft
computo metrico estimativo; Solibri Model Checker verifica di
coerenza delle informazioni stoccate nel BIM.
AMBIENTE INTEROPERABILEUna tipica collaborazione di tools per la
stima economica ed energetica dei progetti in ambiente
interoperabile,
cos come proposta da Bazjanac [4], potrebbe essere:
