BIM and Building Performance Modeling Integration, in Minimizing the Annual Energy Demand of Typical Cypriot Dwellings

Abstract

ABSTRACT: The significance of energy conservation cannot be overstated. Besides, in hot and humid climate conditions annual energy demands is comparatively higher due to air conditioning usage for cooling the living spaces. Total annual energy consumption adds up to nearly 50% of the total energy consumption in Cyprus where thermal insulation is not applied to most dwellings’ external envelopes. In the current study, the integration of Building Information Modeling (BIM) and Building Performance Modeling was carried out in order to identify measures to minimize annual energy consumption in a Cypriot single family detached house. For the modeling process two prominent BIM programs namely, Autodesk Revit and Autodesk Ecotect were used. Furthermore, P1-P2 mathematical method and Net Present Value were used for optimization and comparison purposes. As a result, the best combination of conventional construction materials used in Cyprus from energy consumption point of view was proposed. Additionally, in order to improve thermal performance of residences, applying 1.6cm high density Rockwool as the outside insulation layer of roof, using double glazed windows and using solid core doors found to be the most effective and economic measures taking which leads to 8654 Turkish Lira saving in 30 years horizon (July 2012 Prices and rates). In addition, by taking the aforementioned measures, thermal comfort will be increased by 41%. Besides, the sensitivity analysis divulged the intense dependency of net saving as the result of improving thermal performance of dwellings, on the interest rate, material price and electricity tariff changes. A rise in insulation material’s price as well as interest rate increased the payback period while the trend was different for electricity tariff. Additionally, the effect of low quality construction implementation was studied by altering the air change rate in the simulation program. The impact found noticeable, accounting for up to 2300 kWh increase in electricity consumption if the project is poorly implemented. Similarly, increasing the glazing size led to a surge in annual energy demand, as if the fenestration area enlarged to 60%, neutralizes the effect of improving thermal performance of a 20%-glazed residential unit.

Keywords: BIM, building performance modeling, Autodesk Revit, Autodesk Ecotect, Cypriot typical houses, annual energy consumption.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ÖZ: Enerji tasarrufu konusu yeterince önemsenmemektedir. Özellikle sıcak ve nemli hava koşullarında yaşam alanlarında soğutma amaçlı ihtiyaç duyulan enerji miktarı oldukça yüksektir. Kıbrıs’ta yıllık toplam enerji tüketiminin yaklaşık %50’si dış kabukta ısı izolasyonu uygulanmayan evlerde meydana gelmektedir. Bu çalışmada normal bir Kıbrıs evi ele alınarak yıllık enerji tüketimini en aza indirmek amacı ile Bina Bilgi Modellemesi (BIM) ve Bina Performans Modellemesi tekniği uygulanmıştır. Modelleme işlemi için Autodesk Revit ve Autodesk Ecotect bilgisayar programları kullanılmıştır. Ayrıca, optimizasyon ve karşılaştırmalar yapmak amacı ile P1–P2 matematik metodu ve “bugünkü net değer” hesabı kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde enerji tüketimini en aza indirme amacı ile, Kıbrıs’ta ev yapımında kullanılabilecek en uygun yapı malzemeleri önerilmiştir. Ayrıca evlerin ısı izlasyonu performansını artırmak amacı ile çatıda taş yünü kaplaması, pencerelerin çift cam yapılması ve kapıların dolu kapı olması enerji harcamalarında tasarrufa sebep olmasından dolayı 30 yıl içerisinde yaklaşık 8,654 TL tasarruf sağlamaktadır. Ayrıca ısı konforunda %41’lik bir artış sağlamaktadır. Yapılan “hassasiyet analizi” neticesinde, evlerde ısı izolasyonu performansının en çok malzeme fiyatlarına, para faizine ve elektrik tarifesine bağlı olduğu ortaya çıkmıştır. İzolasyon malzemesi ve faiz oranlarının artması geri ödeme periodunu artırmakta iken elektirk tarifeleri artışında bu eğilim farklıdır. Ayrıca, hava değişim simulasyonu uygulanarak düşük kaliteli inşaat uygulamalarının elekrik tüketimi üzerindeki etkisi de çalışılmıştır. Bu çalışmaların sonucunda düşük kaliteli proje uygulamalarında yıllık elektrik enerjisi harcamasında 2300 kWH artış gözlemlenmiştir. Evlerdeki kapı ve pencere açıklıklarının bina enerji performansı üzerine olan etkileri de araştırılmıştır. Elde edilen verilere gore, binalardaki bu tip açıklıklar %20 oranından %60 oranına çıkarılması halinde, binanın enerji tasarrufundaki tüm kazanımları ortadan kalkmaktadır.

Anahtar kelimeler: BIM, bina performans modellemesi, Autodesk Revit, Autodesk Ecotect, Kıbrıs'ın geleneksel evleri, yıllık enerji tüketimin.