Multidimensional building solutions Jan Dierckx Promotor: prof. Jan Moens Begeleider: Pieter Pauwels Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in de ingenieurswetenschappen: architectuur Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Pieter Uyttenhove Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur Academiejaar 2011-2012 Q I D L R O X E X J O F S P I Q E W A D K J Ü L P D R Q J F Z B L C N W Z D K D L F J I U Ö E I C H W E N M U L T I D I M E N S I K S Z L O L H G Q O Z N O C I P F N D S J R M C C N S O L U T I O N S N A I A D J W P R N M X Y M C J L S K W C K G P W Z Y Ä Q Y S Q R P U Y B N R W S D L E I Q Y V P U I R 2 0 1 2 W D J A N Q D I E R C K X D K E M X Ö J U Q G E N T ············· Word of thanks ············································ Q I D L R O X E X J O F S P I Q E W A D K J Ü L P D First of all, I would like to thank professor Jan Moens for the opportunity to write this master’s thesis, and for letting me find my own path in the research and develop- R Q J F Z B L C N W Z D K ment of a multidimensional building solution, both in Ghent and during my exchange semester in Aachen. D L F J I U Ö E I C H W E Secondly I especially want to thank Pieter Pauwels for his never ending enthousiasm and guidance. Without his help, this research would not have become what it is now. N M U L T I D I M E N S I Also special thanks go to Paulus Present for his advice, Tiberiu Budău for the program- ming afternoons in the Chocolate Company, Ilse De Bolster for the database advice and Andreas Dieckmann for the excellent Revit courses. K S Z L O L H G Q O Z N O Also thank you to Hanne, Evelyne and Lut for being extra sets of eyes on both the text C I P F N D S J R M C C N and the layout. Finally, I want to thank my family for standing the swearing when my computer froze, S O L U T I O N S N A I A and clearing the table or doing the dishes when I had no time. In particular a big thanks to my grandmother and her amazing home cooked meals. D J W P R N M X Y M C J L S K W C K G P W Z Y Ä Q Y The author gives permission to make this master’s thesis available for consultation and to copy parts of the dissertation for personal use. S Q R P U Y B N R W S D L In the case of any other use, the limitations of copyright have to be respected, in particular with regard to the obligation to state expressly the source when quoting E I Q Y V P U I R 2 0 1 2 results from this master’s thesis. W D J A N Q D I E R C K X The add-in code is available for personal consultation only, and cannot be copied or reused in other code without the explicit permission of the author. D K E M X Ö J U Q G E N T June 1st, 2012. MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS A ············· Preface ························································ Q I D L R O X E X J O F S “At present rate of use oil should run out in 41 years, gas in 61 and coal in 267 years.”(01) P I Q E W A D K J Ü L P D R Q J F Z B L C N W Z D K Because fuel reserves are decreasing and the energy demand rises exponentially, both clients and legislation demand more and more from the built environment. Houses and dwellings must meet higher comfort standards and consume less energy at the D L F J I U Ö E I C H W E same time. Although this seems like a paradox, constructing comfortable and energy efficient N M U L T I D I M E N S I buildings is possible. The complexity lies in the need for a change in design approach. Today, spatial experience, room planning and aesthetics are the main parameters for K S Z L O L H G Q O Z N O building design. Light, air and temperature are problems to solve later. For that reason, each large city piles up glass skyscrapers consuming massive amounts of energy. C I P F N D S J R M C C N Starting from the initial design process, parameters as sun exposure, ventilation and lighting must become as important as room planning and aesthetics. S O L U T I O N S N A I A The survey in this master’s thesis aims at developing concepts to assist the architect in taking these parameters into account during the design process, hoping to stimulate D J W P R N M X Y M C J L a new approach: performance-based building design. S K W C K G P W Z Y Ä Q Y S Q R P U Y B N R W S D L E I Q Y V P U I R 2 0 1 2 W D J A N Q D I E R C K X D K E M X Ö J U Q G E N T MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS C ············· Overview ···················································· Q I D L R O X E X J O F S P I Q E W A D K J Ü L P D Information ü title Multidimensional Building Solutions R Q J F Z B L C N W Z D K ü author Jan Dierckx ü supervisor prof. Jan Moens D L F J I U Ö E I C H W E ü mentor Pieter Pauwels ü department Architecture and construction technics N M U L T I D I M E N S I ü chairman prof. dr. Pieter Uyttenhove ü faculty Faculty of Engineering and Architecture K S Z L O L H G Q O Z N O ü academic year 2011-2012 C I P F N D S J R M C C N Summary S O L U T I O N S N A I A The survey in this master’s thesis tries to develop software solutions to assist the architect in taking more then the mere spatial parameters into account using design and construction packages, and this already in early design stages. D J W P R N M X Y M C J L To explore the difficulties in creating and using multidimensional building solutions, this research implements heat transfer calculation and analysis S K W C K G P W Z Y Ä Q Y in Autodesk Revit Architecture 2012. The resulting add-in panel calculates U-values of each building component. It also supports total heat transfer, heating cost and K-level calculation and evaluation. S Q R P U Y B N R W S D L The Autodesk Revit Architecture add-in shows a practical example of a multidi- mensional building solution and proves that analysis during constructing and E I Q Y V P U I R 2 0 1 2 designing becomes possible. This evaluation capabilities have a surplus value to the user, which is the first step towards performance-based building design. W D J A N Q D I E R C K X Keywords D K E M X Ö J U Q G E N T performance-based, multidimensional, add-in, Revit, heat transfer MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS E energy impact immediately during drawing, instead of Multidimensional Building Solutions calculating it when the project is finished. ············· Extended abstract English ··························· Several performance specifications have to be taken into account. Three of them are U-value or the conductivity of the material, the Q-value which is the heat transfer of an object, Jan Dierckx and finally the K-level which compares the insultation degree of a building to a guideline. Supervisor: Jan Moens IV. ADD-IN DEVELOPMENT Abstract: This research examines the difficulties in creating A multidimensional building solution can directly combine The add-in is created in Microsoft Visual Studio extended and using multidimensinoal building solutions. Therefore it more than one performance specification in the evaluation and with the Autodesk Revit API to enable access to Revit implements and evaluates an add-in allowing heat transfer adjustment process. Because these comparisons happen under functions and objects. The result is a custom Revit Ribbon calculation and analysis in Autodesk Revit Architecture. the hood of the program, the impact of a change can be where each button of the Graphical User Interface (GUI) Keywords: performance-based design, add-in, Revit, evaluated instantly. Therefore, a multidimensional building drives functions. multidimensional, heat transfer solution should combine modelling fluency with database Revit GUI (cid:68)(cid:258)(cid:349)(cid:374)(cid:3)(cid:38)(cid:437)(cid:374)(cid:272)(cid:415)(cid:381)(cid:374)(cid:400) functionality and an analysis toolset. I. PERFORMANCE-BASED DESIGN (cid:62)(cid:381)(cid:258)(cid:282)(cid:3)(cid:68)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:396)(cid:349)(cid:258)(cid:367)(cid:400) (cid:62)(cid:381)(cid:258)(cid:282)(cid:68)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:396)(cid:349)(cid:258)(cid:367) Today, the classical process of designing a building has to A package incorporating all specifications is both be expanded from user requirements to meet performance impossible and unnecessary complex. Adding extra Change Materials (cid:4)(cid:282)(cid:282)(cid:68)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:396)(cid:349)(cid:258)(cid:367) Figure 5: U-value feedback shows directly in the building model by standards (luminance, solar transmission, heat and cool load) functionality to existing software and combing existing means of coloured tags. too. These are demanded by clients because they want packages can be a worthy alternative. (cid:94)(cid:286)(cid:427)(cid:374)(cid:336)(cid:400) (cid:94)(cid:286)(cid:427)(cid:374)(cid:336)(cid:400) comfort for little money, and by legislation requiring more To see if this is possible and if it adds value to the user, one The add-in also supports detailed feedback of the and more energy efficiency from the building. Today, those performance specification, heat transfer, was added to one (cid:75)(cid:271)(cid:361)(cid:286)(cid:272)(cid:410)(cid:3)(cid:87)(cid:396)(cid:381)(cid:393)(cid:286)(cid:396)(cid:415)(cid:286)(cid:400) (cid:24)(cid:286)(cid:302)(cid:374)(cid:286)(cid:4)(cid:282)(cid:361)(cid:258)(cid:272)(cid:286)(cid:374)(cid:272)(cid:455) calculations, using U-value Info, Q-value Info or K-level requirements are often forced upon the design resulting in a Building Information Modelling (BIM) package, Autodesk Info. final product that does not meet the specifications. Revit Architecture. (cid:24)(cid:286)(cid:302)(cid:374)(cid:286)(cid:3)(cid:4)(cid:104)(cid:94) (cid:24)(cid:286)(cid:302)(cid:374)(cid:286)(cid:4)(cid:104)(cid:94) The performance-based design concept [1] bases the (cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381)(cid:62)(cid:258)(cid:455)(cid:286)(cid:396)(cid:286)(cid:282)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) building design on a set of performance requirements, which II. AUTODESK REVIT ARCHITECTURE 2012 (cid:104)(cid:882)(cid:448)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:3)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) (cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381)(cid:28)(cid:367)(cid:286)(cid:373)(cid:286)(cid:374)(cid:410)(cid:3)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) (cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381)(cid:28)(cid:367)(cid:286)(cid:373)(cid:286)(cid:374)(cid:410)(cid:69)(cid:381)(cid:116)(cid:349)(cid:374)(cid:336)(cid:3)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) are values that have to be met using certain parameters. The Autodesk Revit Architecture [2] is one of the market leaders (cid:18)(cid:258)(cid:367)(cid:272)(cid:437)(cid:367)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:4)(cid:367)(cid:367) lighting system, for example, must produce enough light for a in BIM software. The program allows building elements out Calculate (cid:18)(cid:258)(cid:367)(cid:272)(cid:437)(cid:367)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:89)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:38)(cid:349)(cid:454)(cid:286)(cid:282)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:4)(cid:448)(cid:336)(cid:122)(cid:286)(cid:258)(cid:396) CalculateKLevel comfortable work environment. Those requirements are of different components, each with specific material (cid:24)(cid:286)(cid:302)(cid:374)(cid:286)(cid:3)(cid:115)(cid:381)(cid:367)(cid:437)(cid:373)(cid:286) (cid:24)(cid:286)(cid:302)(cid:374)(cid:286)(cid:115)(cid:75)(cid:62) evaluated on the basis of performance specifications of the parameters assigned. This information is automatically whole building or a building element. These are measured or translated in plan, section, view and a 3D representation. Q-value Info (cid:18)(cid:258)(cid:367)(cid:272)(cid:437)(cid:367)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:89)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:89)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) calculated scientific units, giving an unbiased opinion about a Because the program allows creating own materials and requirement. For example, enough light in a work components and has an extensive Application Programming K-level Info (cid:18)(cid:258)(cid:367)(cid:272)(cid:437)(cid:367)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:60)(cid:62)(cid:286)(cid:448)(cid:286)(cid:367)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:60)(cid:62)(cid:286)(cid:448)(cid:286)(cid:367)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) environment means a minimum luminance of 500 lux. The Interface (API); it allows developers to extend the program’s concept and thus the performance specifications are functionality. (cid:94)(cid:346)(cid:381)(cid:449)(cid:876)(cid:44)(cid:349)(cid:282)(cid:286) (cid:94)(cid:346)(cid:381)(cid:449)(cid:44)(cid:349)(cid:282)(cid:286) recursively adapted to meet the performance requirements (cid:44)(cid:286)(cid:367)(cid:393)(cid:286)(cid:396)(cid:3)(cid:38)(cid:437)(cid:374)(cid:272)(cid:415)(cid:381)(cid:374)(cid:400) until an optimal building solution is found. Converter Select Get TextIO Tagger (cid:104)(cid:393)(cid:282)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:396) Figure 6: Detailed heat loss and heating cost information. Figure 3: Functionality overview of the add-in. The Revit GUI The workflow of the add-in is evaluated by testing it on two buttons call functions. real projects. Load Materials and Change Materials allow the user to V. CONCLUSION make and manage a multidimensional material library. This The Autodesk Revit add-in shows a practical example of a extends the Revit library with extra parameters as the lambda- value. multidimensional building solution and proves that adding but Figure 1: The performance-based design concept: evaluating and one parameter, translated into a few performance Object Properties and Define Adjacent Unheated Spaces adjusting the performance specifications to the performance specifications, already has an impact. Analysis whilst (AUS) lets the user easily add necessary properties to the requirements, resulting in an integrated building solution. model elements. They can be excluded, set to interior or their constructing and designing becomes possible and has a Figure 2: Autodesk Revit Architecture surplus value to the user. This is the first step towards Because the performance-based design concept is a adjacency can be changed. Define Volume assists the user to performance-based building design. Of course, the toolset of complex course of actions with recurring comparisons and easily define the enclosed volume of the building. This III. HEAT TRANSFER the add-in can always be extended and bringing the widget to adjustments, it is impossible to complete by hand. Therefore, information is used to calculate the Q-value and the K-level. the designer, architect and engineer have a wide toolset of Heat transfer [3] is an interesting parameter to be added to a When the user hits Calculate, all heat transfer information the user for evaluation is key in making it a multidimensional applications available helping them to link performance modelling program, because it is a material property which is enumerated and this is shown both in the Ribbon and on the addition to Autodesk Revit. does not change over time (as e.g. price or construction model. specifications to requirements. duration does) but at the same time allows broad calculations. REFERENCES But most programs today focus on one performance specification, resulting in the need to combine different The results are interesting to estimate the energy use of the [1] SPEKKINK D., Performance-based Design of Buildings Final Domain building, which is also required by legislation today. Report, Amsterdam, 2005 packages. Consequently, a change in one program results in [2] more information and 30-day trial are available at Implementing this parameter in the designing process allows the need to incorporate this change through in all the other http://usa.autodesk.com/revit/architectural-design-software/ the architect to model a house and to analyse and evaluate the packages, making the design concept a complex network [3] WTCB, Transmissie referentie document, Belgisch Staatsblad, 08.12.2010 almost impossible to unravel. Figure 4: Feedback about Q-value and K-level in the Revit Ribbon. F MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS G mogelijkheid om reeds in de ontwerpfase een indruk te krijgen Multidimensionale Ontwerpsoftware van de energieprestatie van het gebouw, en dit niet pas ············· Extended abstract Dutch ····························· achteraf te berekenen wanneer het project reeds voltooid is. Jan Dierckx IV. ONWIKKELING VAN DE ADD-IN De add-in wordt geprogrammeerd in Microsoft Visual Studio, uitgebreid met de Autodesk Revit API die toegang Promotor: Jan Moens verleent tot functies en objecten uit Revit. Het resultaat is een aangepast tabblad in Revit waar elke knop van de Abstract: Deze masterproef onderzoekt de moeilijkheden in de Een multidimensionale ontwerpsoftware kan onmiddellijk gebruikersinterface een functie aanstuurt. ontwikkeling en het gebruik van multidimensionale meerdere prestatie-eigenschappen combineren in dit ontwerpsoftware. Er wordt een add-in voor Autodesk Revit beoordelings- en aanpassingsproces. Omdat de vergelijkingen Revit GUI (cid:68)(cid:258)(cid:349)(cid:374)(cid:3)(cid:38)(cid:437)(cid:374)(cid:272)(cid:415)(cid:381)(cid:374)(cid:400) Architecture geïmplementeerd en geëvalueerd die de berekening onder de moterkap van het programma gebeuren, kan de en evaluatie van warmtetransmissie toelaat in het programma. impact van een verandering direct geëvalueerd worden. (cid:62)(cid:381)(cid:258)(cid:282)(cid:3)(cid:68)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:396)(cid:349)(cid:258)(cid:367)(cid:400) (cid:62)(cid:381)(cid:258)(cid:282)(cid:68)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:396)(cid:349)(cid:258)(cid:367) Keywords: performance-based design, add-in, Revit, multidimensionaal, warmtetransmissie Een softwarepakket dat alle prestatie-eigenschappen Change Materials (cid:4)(cid:282)(cid:282)(cid:68)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:396)(cid:349)(cid:258)(cid:367) incorporeert is zowel onmogelijk als onnodig complex. Extra I. PERFORMANCE-BASED DESIGN functionaliteit aan bestaande software toevoegen kan een (cid:94)(cid:286)(cid:427)(cid:374)(cid:336)(cid:400) (cid:94)(cid:286)(cid:427)(cid:374)(cid:336)(cid:400) Vandaag de dag moet het klassieke ontwerpproces van een interessant alternatief zijn. (cid:75)(cid:271)(cid:361)(cid:286)(cid:272)(cid:410)(cid:3)(cid:87)(cid:396)(cid:381)(cid:393)(cid:286)(cid:396)(cid:415)(cid:286)(cid:400) (cid:24)(cid:286)(cid:302)(cid:374)(cid:286)(cid:4)(cid:282)(cid:361)(cid:258)(cid:272)(cid:286)(cid:374)(cid:272)(cid:455) Figuur 5: Informatie over de U-waarde van de bouwelementen wordt gebouw uitgebreid worden van gebruikerseisen om ook aan de Om te oordelen of dit mogelijk is en het meerwaarde biedt rechtstreeks op het model getoond dmv. gekleurde labels. prestatieregelgeving (licht, zontoetreding, verwarmings- en voor de gebruiker, voegt deze masterproef één prestatie- (cid:24)(cid:286)(cid:302)(cid:374)(cid:286)(cid:3)(cid:4)(cid:104)(cid:94) (cid:24)(cid:286)(cid:302)(cid:374)(cid:286)(cid:4)(cid:104)(cid:94) koellast) te voldoen. Dit wordt verwacht van zowel de eigenschap (warmteoverdracht) toe aan één bestaand Building De add-in kan ook gedetailleerde informatie over de bouwheer die meer comfort voor minder geld wil, als van de Information Modelling (BIM) pakket, Autodesk Revit (cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381)(cid:62)(cid:258)(cid:455)(cid:286)(cid:396)(cid:286)(cid:282)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) (cid:104)(cid:882)(cid:448)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:3)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) (cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381)(cid:28)(cid:367)(cid:286)(cid:373)(cid:286)(cid:374)(cid:410)(cid:3)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) warmteoverdrachtsberekeningen tonen met U-value Info, Q- overheid die steeds meer energie-efficiëntie van het gebouw Architecture (cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381)(cid:28)(cid:367)(cid:286)(cid:373)(cid:286)(cid:374)(cid:410)(cid:69)(cid:381)(cid:116)(cid:349)(cid:374)(cid:336)(cid:3)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) value Info of K-level Info. verwacht. (cid:18)(cid:258)(cid:367)(cid:272)(cid:437)(cid:367)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:104)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:4)(cid:367)(cid:367) Calculate (cid:18)(cid:258)(cid:367)(cid:272)(cid:437)(cid:367)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:89)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:38)(cid:349)(cid:454)(cid:286)(cid:282)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:4)(cid:448)(cid:336)(cid:122)(cid:286)(cid:258)(cid:396) Het performance-based design concept [1] baseert het II. AUTODESK REVIT ARCHITECTURE 2012 CalculateKLevel gebouwontwerp op een reeks prestatie-eisen. Dit zijn waardes Autodesk Revit Architecture [2] is één van de marktleiders (cid:24)(cid:286)(cid:302)(cid:374)(cid:286)(cid:3)(cid:115)(cid:381)(cid:367)(cid:437)(cid:373)(cid:286) (cid:24)(cid:286)(cid:302)(cid:374)(cid:286)(cid:115)(cid:75)(cid:62) van bepaalde parameters waaraan moet worden voldaan. De in BIM-software. Het programma laat toe om verlichting in het gebouw moet bijvoorbeeld voldoende licht gebouwelementen uit verschillende componenten op te Q-value Info (cid:18)(cid:258)(cid:367)(cid:272)(cid:437)(cid:367)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:89)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:89)(cid:115)(cid:258)(cid:367)(cid:437)(cid:286)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) produceren voor een aangename werkomgeving. Deze bouwen, elk met hun specifieke materiaalparameters en prestatievereisten worden beoordeeld aan de hand van eigenschappen. Deze informatie wordt automatisch omgezet K-level Info (cid:18)(cid:258)(cid:367)(cid:272)(cid:437)(cid:367)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:60)(cid:62)(cid:286)(cid:448)(cid:286)(cid:367)(cid:3)(cid:1085)(cid:3)(cid:60)(cid:62)(cid:286)(cid:448)(cid:286)(cid:367)(cid:47)(cid:374)(cid:296)(cid:381) prestatie-eigenschappen van het gebouw of een element ervan. in plan, doorsnede, aanzicht en een 3D-voorstelling van het Deze worden gemeten of berekend en zijn SI-eenheden die gebouw. Omdat het programma toelaat om eigen materialen (cid:94)(cid:346)(cid:381)(cid:449)(cid:876)(cid:44)(cid:349)(cid:282)(cid:286) (cid:94)(cid:346)(cid:381)(cid:449)(cid:44)(cid:349)(cid:282)(cid:286) (cid:44)(cid:286)(cid:367)(cid:393)(cid:286)(cid:396)(cid:3)(cid:38)(cid:437)(cid:374)(cid:272)(cid:415)(cid:381)(cid:374)(cid:400) een ondubbelzinnig waardeoordeel aan een vereiste koppelen. en componenten te ontwerpen en omdat het over een Voldoende licht in een werkomgeving wil bijvoorbeeld uitgebreide Application Programming Interface (API) Converter Select Get zeggen dat een minimale luminantie van 500 lux vereist is. beschikt, kunnen ontwikkelaars de functionaliteit van het Het concept en dus ook de prestatie-eigenschappen worden programma uitbreiden. TextIO Tagger (cid:104)(cid:393)(cid:282)(cid:258)(cid:410)(cid:286)(cid:396) recursief aangepast om aan de prestatie-eisen te voldoen tot een optimale oplossing gevonden is. Figuur 3: Overzicht van de functionaliteit van de add-in. De extra knoppen in de Revit gebruikersinterface sturen functies aan. Figuur 6: Informatiegrafiek over warmteverlies en verwarmingskost. Load Materials en Change Materials laten de gebruiker een multidimensionale materiaalbibliotheek maken en Om de workflow van de add-in te beoordelen en te beheren, die de standaardbibliotheek uitbreidt met extra verbeteren, werd deze ook getest op twee reële parameters, zoals bijvoorbeeld de lambda-waarde. woonprojecten. Object Properties en Define Adjacent Unheated Spaces (AUS) geven de gebruiker de mogelijkheid om eenvoudig V. CONCLUSIE vereiste eigenschappen voor de berekening van de Q-waarde De Autodesk Revit add-in test en toont een praktisch Figuur 1: Het performance-based design concept evalueert en past de prestatie-eigenschappen recursief aan om aan de prestatie-eisen te en het K-peil aan de elementen van het model toe te voegen. voorbeeld van een multidimensionale ontwerpsoftware en voldoen, tot een optimale oplossing gevonden is. Gebouwelementen kunnen uitgesloten worden of de bewijst de impact van slechts één parameter, vertaald in een eigenschappen van bv. aangrenzendheid aangepast. Define paar prestatie-eigenschapen. Analyse tijdens het ontwerpen Omdat het performance-based design concept een complexe Volume helpt de gebruiker om snel het omsloten volume van wordt mogelijk en biedt een meerwaarde aan de gebruiker. Dit Figuur 2: Autodesk Revit Architecture reeks van recursieve vergelijkingen en aanpassingen is, gaat het gebouw te definiëren. is een eerste stap richting performance-based gebouwontwerp. dit niet zomaar met de hand. Daarom hebben de ontwerper, Als de gebruiker Calculate aanklikt, wordt de Uiteraard moet de functionaliteit van het programma verder architect en ingenieur een breed scala aan programma’s ter III. WARMTEOVERDRACHT warmteoverdracht berekend en zowel op het model als in de uitgebreid worden, en moet de add-in uitvoerig getest worden beschikking om de prestatie-eigenschappen aan de -eisen te Warmteoverdracht [3] is een interessante parameter om aan gebruikersinterface weergegeven. door de gebruiker om er een volwaardige multidimensionale koppelen. een ontwerppakket toe te voegen omdat het enerzijds een toevoeging aan Revit van te maken. Toch leggen vandaag de meeste programma’s de focus op materiaaleigenschap is die niet door de tijd heen verandert (in één prestatie-eigenschap waardoor er altijd met verschillende tegenstelling tot kost of bouwtijd). Anderzijds vereist ze ook BRONVERWIJZINGEN applicaties gewerkt moet worden. Maar een wijziging in het uitgebreide berekeningen. De resultaten zijn interessant om [1] SPEKKINK D., Performance-based Design of Buildings Final Domain ene programma veroorzaakt aanpassingen in alle andere een indruk te krijgen van het energieverbuik van het gebouw, Report, Amsterdam, 2005 programma’s en resulteert in een moeilijk te ontwarren wat vandaag de dag ook bij wet verplicht is. De implementatie [2] Zie http://usa.autodesk.com/revit/architectural-design-software/ ontwerpconcept. van deze parameter in het ontwerpproces geeft de architect de Figuur 4: Informatie over de Q-waarde en het K-peil in de [3] WTCB, Transmissie referentie document, Belgisch Staatsblad, 08.12.2010 gebruikersinterface van Revit. H MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS I ············· Summary of the parts ································· Q I D L R O X E X J O F S P I Q E W A D K J Ü L P D ü Part A : Performance-based design 001-027 What is performance-based design and what are the advantages? How can multidimensional building solutions help the performance- R Q J F Z B L C N W Z D K based design concept, and which software and research is available today? D L F J I U Ö E I C H W E ü Part B : Understanding Revit 028-039 How does Autodesk Revit Architecture 2012 operate, and how can it be extended to become a multidimensional building solution? N M U L T I D I M E N S I ü Part C : About Heat Transfer 040-057 What is heat transfer and how is it calculated? Which heat loss K S Z L O L H G Q O Z N O demands are there today for buildings in Flanders? ü Part D : Developing the add-in 058-087 C I P F N D S J R M C C N This part combines the two previous parts and researches how to implement an Autodesk Revit add-in to make the program support heat transfer analysis. S O L U T I O N S N A I A ü Part E : Using the add-in 088-113 This part explains how the add-in works and how its functionality D J W P R N M X Y M C J L can be used for heat transfer analysis and evaluation. ü Part F : Evaluating the add-in 114-133 S K W C K G P W Z Y Ä Q Y This part testcases the add-in on two real housing projects. ü Part G : The next step 134-139 S Q R P U Y B N R W S D L Finally, the last part concludes if the add-in is succesful and which functionality could be added in the future. It also forms an opinion E I Q Y V P U I R 2 0 1 2 about the importance of multidimensional building solutions and performance-based design in the building practice. W D J A N Q D I E R C K X D K E M X Ö J U Q G E N T MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS K ············· Table of contents ········································ Q I D L R O X E X J O F S Word of thanks ......................................................................................................A P I Q E W A D K J Ü L P D Preface ................................................................................................................. C Overview ...............................................................................................................E R Q J F Z B L C N W Z D K Extended abstract English .......................................................................................F Extended abstract Dutch .......................................................................................H D L F J I U Ö E I C H W E Summary of the parts ........................................................................................... K Table of contents .................................................................................................M A. Performance-based design .............................................................................001 N M U L T I D I M E N S I 01. About ..................................................................................................................001 01.01. The classical design concept ....................................................................001 K S Z L O L H G Q O Z N O 01.02. Updating the classical design concept .....................................................002 01.03. The performance-based design concept .................................................002 C I P F N D S J R M C C N 01.04. 30 Saint Mary Axe ....................................................................................004 01.05. Multidimensional building solutions .......................................................006 02. The Hamburger model .......................................................................................007 S O L U T I O N S N A I A 03. Software comparison..........................................................................................010 03.01. Autodesk AutoCAD Architecture ..............................................................011 D J W P R N M X Y M C J L 03.02. Trimble SketchUp .....................................................................................012 03.03. McNeel Rhinoceros ..................................................................................013 S K W C K G P W Z Y Ä Q Y 03.04. Autodesk Project Vasari ...........................................................................014 03.05. Autodesk Ecotect Analysis .......................................................................015 03.06. Autodesk 3ds Max Design ........................................................................016 S Q R P U Y B N R W S D L 03.07. Graphisoft ArchiCAD ................................................................................017 03.08. Autodesk Revit Architecture ....................................................................018 E I Q Y V P U I R 2 0 1 2 03.09. Conclusion ...............................................................................................019 04. Previous research ...............................................................................................020 W D J A N Q D I E R C K X 04.01. A project-estimation tool for the design process .....................................021 04.02. Virtual Building reviewed to the practice ................................................022 04.03. An energy-analysis plug-in to Google SketchUp ......................................023 D K E M X Ö J U Q G E N T 04.04. OpenStudio for Sketchup .........................................................................024 MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS M 04.05. Environmental Analysis for Rhino ............................................................025 02.04. Calculation of a homogeneous object .....................................................044 04.06. Conclusion ...............................................................................................026 02.05. Calculation of a heterogeneous object ....................................................045 05. Linking theory to practice ..................................................................................027 03. Q-value ...............................................................................................................049 B. Understanding Revit .......................................................................................029 03.01. Total heat loss coefficient ........................................................................049 01. The user interface ...............................................................................................029 03.02. Construction nodes ..................................................................................049 02. The basics ...........................................................................................................030 03.03. Transmission loss .....................................................................................050 02.01. Categories ................................................................................................030 03.03.a. walls adjacent to exterior .............................................................................050 02.02. Parameters ...............................................................................................031 03.03.b. walls in direct contact with solid ground ......................................................050 02.03. Families and Types ...................................................................................032 03.03.c. walls adjacent to unheated spaces ...............................................................051 02.04. Type versus Instance ................................................................................033 03.03.d. floors adjacent to unheated spaces ..............................................................052 03. The Revit API and Visual Studio ..........................................................................035 03.03.e. floors in direct contact with solid ground .....................................................052 03.01. The Revit Platform API .............................................................................035 03.03.f. roofs, doors and windows ..............................................................................052 03.02. Microsoft Visual Studio ............................................................................035 03.04. Ventilation loss .........................................................................................053 04. Programming 101 ...............................................................................................036 03.05. Infiltration loss .........................................................................................053 04.01. Objects .....................................................................................................036 03.06. Total heat loss (Q-value) ..........................................................................054 04.01.a. The building stones .......................................................................................036 03.06.a. instantaneous Q-value ..................................................................................054 04.01.b. Revit Objects .................................................................................................036 03.06.b. Q-value for an average year ..........................................................................054 04.02. Functions .................................................................................................037 03.07. Heating cost .............................................................................................055 04.03. Operators .................................................................................................038 04. K-level .................................................................................................................056 04.04. Extra syntax ..............................................................................................038 04.01. About the K-level .....................................................................................056 04.04.a. if, else if and else ...........................................................................................038 04.02. Calculating the K-level..............................................................................056 04.04.b. for-loop .........................................................................................................039 D. Developing the add-in ....................................................................................059 04.04.c. do-while-loop ................................................................................................039 01. From theory to practice ......................................................................................059 04.05. Classes .....................................................................................................039 02. Materials and parameters ..................................................................................061 C. About Heat Transfer .......................................................................................041 03. Calculate U-value ................................................................................................062 01. Lambda-value .....................................................................................................041 03.01. CalculateUValueLayered ..........................................................................062 02. U-value ...............................................................................................................042 03.01.a. getting the parameters from the model .......................................................062 02.01. Units .........................................................................................................042 03.01.b. implementation ............................................................................................063 02.01.a. thermal resistance ........................................................................................042 03.02. CalculateUValueElement ..........................................................................064 02.01.b. heat transfer coefficient ...............................................................................042 03.02.a. getting the parameters from the model .......................................................064 02.02. Requirements in Flanders ........................................................................043 03.02.b. direct U-value ...............................................................................................065 02.03. Thermal transition resistance at the surfaces ..........................................043 03.02.c. implementation .............................................................................................065 N MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS MULTIDIMENSIONAL BUILDING SOLUTIONS O