Używamy cookies i podobnych technologii m.in. w celach: świadczenia usług, reklamy, statystyk. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki oznacza, że będą one umieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić te ustawienia. Szczegóły znajdziesz w Polityce Prywatności.

gbXML - formaty wymiany informacji energetycznych o budynku

06.11.2013

Transport danych za pośrednictwem gbXML bardzo ułatwia pracę projektanta planującego energooszczędne rozwiązania dla dużego obiektu o skomplikowanej architekturze.

Od czasów upowszechnienia się komputerów i oprogramowania inżynierskiego metody tworzenia projektów ulegają bardzo szybkim zmianom. Z biegiem czasu programy komputerowe stają się coraz bardziej skomplikowane i rozbudowywane. Obecnie wkraczamy w erę projektowania i tworzenia modeli trójwymiarowych. Na rynku jest bardzo dużo oprogramowania dla każdej z branż uczestniczącej w procesie tworzenia projektu. Niestety koordynacja prac pomiędzy projektantami różnych specjalizacji pozostawia sporo do życzenia. W wielu przypadkach współpraca sprowadza się do ręcznego przenoszenia informacji z jednego projektu do drugiego. Podczas pracy w takim systemie występują dwa podstawowe problemy. Pierwszy to czasochłonność ponownego wprowadzania informacji. Drugi to problem z zachowaniem aktualności projektów w przypadku zmian dokonanych w jednym z nich. Rezultatem takiej sytuacji jest ryzyko straty dużej ilości czasu (koszty) oraz występowania różnych wersji modeli u różnych projektantów.

 

Rys. 1 Fragment dokumentu w formacie gbXML – reprezentacja przegrody (archiwum autora)

 

Oczywiście jest wiele ścieżek, na których wymagana jest koordynacja pracy i umożliwienie metod wymiany danych oraz szybkiej i bezbłędnej współpracy. Jedną z nich jest ścieżka przebiegu dokumentów i danych na linii architekt–inżynier zajmujący się wyznaczeniem efektywności energetycznej budynku. Na podstawie tych potrzeb powstał format wymiany danych energetycznych o budynku Green Building XML w skrócie gbXML. Format gbXML służy do przenoszenia informacji o budynku pomiędzy programami CAD (np. Autodesk Revit, ArchiCad) a programami analitycznymi. Tym samym umożliwia zintegrowanie tworzonego modelu obiektu z oprogramowaniem służącym do analizy energetycznej budynku, przez co stanowi realizację idei BIM (ang. Building Information Modeling – modelowanie informacji o budynku). GbXML pozwala na optymalne tworzenie modeli obiektów przy jednoczesnej wymianie danych niezbędnych do analizy energochłonności, certyfikacji energetycznej, eksploatacji czy kosztów poniesionych w związku z recyklingiem elementów budynku. Wśród firm wspierających rozwój formatu są tacy potentaci, jak Autodesk, Bentley czy Graphisoft.

Oczywiście gbXML nie jest jedynym formatem mogącym przenieść informacje o budynku. Każdy z producentów oprogramowania pracuje na włas­nych autorskich formatach wymiany danych. Są one jednak formatami zamkniętymi – przeznaczonymi dla konkretnego programu komputerowego i niedostępnymi dla przeciętnego użytkownika. Z formatów umożliwiających wymianę danych można jeszcze wymienić bardzo uniwersalny i obszerny format IFC. Format IFC tak samo jak gbXML jest formatem otwartym. Jednak w kontekście pracy w obszarze energochłonności budynku zalety formatu IFC, takie jak uniwersalność i obszerność, stają się jego wadami. Dzieje się tak, ponieważ plik z danymi zawiera bardzo duże ilości zupełnie nieinteresujących (np. dla audytora energetycznego) danych, natomiast niezbędne dane nie są przedstawione w sposób wyczerpujący. W przeciwieństwie do IFC format gbXML jest pozbawiony tych wad. Stworzono go bowiem z zamysłem i z priorytetem przenoszenia informacji związanych z badaniem efektywności energetycznej budynku, co pozwoliło na dostosowanie go do potrzeb analizy energetycznej obiektów (np. dla audytora energetycznego).

 

Rys. 2 Wizualizacja pomieszczenia wygenerowana na podstawie pliku gbXML [8]

 

Historia gbXML zaczęła się w 1999 r., kiedy firma Green Building Studio, Inc. rozpoczęła opracowywanie formatu. Prace były finansowane przez the California Energy Commission PIER Program, Pacific Gas and Electric and Green Building Studio. Kolejny krok w pracach wykonany był już w 2000 r., kiedy to światło dzienne ujrzała pierwsza wersja formatu. W 2002 r. w celu upowszechnienia formatu powstała strona internetowa gbXML.org zawierająca wszystkie niezbędne informacje dla osób tworzących oprogramowanie i korzystających z formatu. W 2009 r. powstało konsorcjum firm programistycznych używających formatu gbXML. W tym samym roku powstała organizacja non profit Open Green Building XML Schema, Inc., zajmująca się rozwojem formatu bXML. W 2012 r. opublikowano naj-nowszą wersję formatu o numerze 5.01.

 

Rys. 3 Wizualizacja budynku wygenerowana na podstawie pliku gbXML [8]

 

GbXML jest dokumentem stworzonym w języku XML, a przedrostek gb, jak już wspomniano, określa konkretny format i pochodzi od słów Green Building, rozumiany jako budynek niskoenergetyczny. Sam XML (ang. Extensible Markup Language) jest uniwersalnym i rozszerzalnym językiem znaczników. Innymi słowy tekst wewnątrz dokumentu wzbogacony jest o znaczniki informujące o jego cechach. Do rodziny języków znaczników należy też między innymi język HTML będący podstawą współczesnych stron internetowych. Siłą języka XML jest jego elastyczność. Praktycznie każda osoba może zdefiniować własny schemat. Tworząc dokumentację do schematu, staje się praktycznie dostępny dla każdego możliwego odbiorcy (osoby bądź programu) pragnącego czerpać informacje z dokumentu. Powstało wiele schematów i formatów opartych na XML. Przesądziła o tym forma, w jakiej może być przechowywany – dokumenty w języku XML to zwykłe dokumenty tekstowe (otwierane np. przez program notepad firmy Microsoft). Dzięki powyższym faktom format ten jest niesamowicie elastyczny i otwarty dla wszystkich. Można go przedstawić w formie elektronicznej, w miejscach gdzie wymagane jest dostarczenie elektronicznej wersji projektu, np. w przetargach publicznych, gdzie zazwyczaj dostarczane są projekty w formacie PDF. Niestety operowanie na tym formacie polega na ponownym ręcznym wprowadzeniu informacji do naszych projektów. Tymczasem gdyby projektant (np. architekt) dostarczył plik w formacie gbXML, istniałaby możliwość automatycznego odczytania z niego danych i znaczącego skrócenia czasu tworzenia np. certyfikatu energetycznego.

Poniższy przykład obrazuje w najprostszy możliwy sposób wygląd formatu danych:

 

<okno>

<wysokość>1 m</wysokość >

<szerokość>0,5 m</szerokość>

</okno>

 

W przykładzie podany został wpis okna (najbardziej uproszczony, jaki można by sobie wyobrazić w formacie XML). W naszym przypadku okno charakteryzuje się tylko i wyłącznie dwoma parametrami, tj. wysokością i szerokością. Wartości tych parametrów dla opisywanego okna wynoszą odpowiednio 1 m i 0,5 m.

 

Rys. 4 Fragment dokumentu w formacie gbXML – reprezentacja strefy

 

Na rys. 1 zaprezentowany został fragment z dokumentu gbXML. Dokument ten został otwarty w programie Notepade++ (darmowe narzędzie do przeglądania i edycji plików tekstowych z funkcją kolorowania składniami dokumentu). W przytoczonym fragmencie wyświetlony jest wpis dla pojedynczej przegrody – sufitu (atrybut surfaceType = „Ceiling”). Przegroda ta posiada konstrukcję o nazwie ASHIF5 (atrybut constructionIdRef = „ASHIF5”), jest to odniesienie do miejsca w dokumencie, w którym taka konstrukcja (warstwy i współczynniki fizyczne) została zdefiniowana. W kolejnych wierszach jest określona nazwa przegrody T-14-14-I-C-398 (<name>T-14-14-I-C-398</name>). Następnie określone są pomieszczenia po obu stronach przegrody. W naszym przypadku sufit umieszczony jest w obrębie jednego pomieszczenia, tj. sp-14-Workshop_I. Atrybut spaceIdRef stanowi odniesienie do miejsca, w którym zdefiniowane jest dane pomieszczenie (w tym miejscu określone są m.in. temperatury i inne niezbędne dane fizyczne). W kolejnych wierszach opisana jest geometria danej przegrody oraz odniesienia do obiektów z plików CAD.

Na rys. 2 zostało zaprezentowane pomieszczenie wygenerowane w programie Autodesk Revit 2013. Na rysunku wyraźnie widać oddzielone kolorami ściany, stropy, drzwi itp., wszystkie te elementy powstały na podstawie osobnych wpisów w pliku gbXML. Oczywiście format posiada całkiem pokaźną grupę rozpoznawanych typów przegród. Składają się na nią: ściany wewnętrzne (= „InteriorWall”), ściany zewnętrzne (surfaceType = „ExteriorWall”), dachy (surfaceType = „Roof”), podłogi wewnętrzne (surfaceType = „InteriorFloor”), przegrody nieprzypisane do pomieszczeń (surfaceType = „Shade”), ściany przy gruncie (surfaceType = „UndergroundWall”), podłogi w gruncie (surfaceType = „UndergroundSlab”), sufity  (surfaceType = „Ceiling”), wirtualne przegrody logicznie oddzielające pomieszczenia, innymi słowy takie miejsca, które stanowią podział pomieszczenia, ale nie ma w nich fizycznej przegrody (surfaceType = „Ait”), sufity stykające się z gruntem (surfaceType = „UndergroundCeiling”), stropy nad przejazdem (surfaceType = „RaisedFloor”), podłogi na gruncie (surfaceType = „SlabOnGrade”) oraz kilka innych.

 

Rys. 5 Fragment dokumentu w formacie gbXML – reprezentacja pomieszczenia (archiwum autora)

 

Łącząc wszystkie przegrody i pomieszczenia, otrzymujemy kompletny model budynku wprowadzony do pliku gbXML, co zostało pokazane na rys. 3.

Podsumowując,można w skrócie powiedzieć, że gbXML jest otwartym formatem zawierającym zarówno geometrię, jak i informacje energetyczne dotyczące budynku. Powyżej omówiona została reprezentacja danych geometrycznych.

Nie mniej ważną kwestią są metody umieszczania i odczytywania danych energetycznych budynku niezbędne w aspekcie analizy efektywności budynków niskoenergetycznych. Na potrzeby zaprezentowania możliwości formatu wprowadzone zostały rys. 4 i 5. Na rysunkach tych przedstawiony jest fragment wpisu dotyczący strefy (pojęcie strefy jest tożsame z rozumieniem jej przez normę PN-EN 13790:2009 Energetyczne właściwości użytkowe budynków – Obliczanie zużycia energii do ogrzewania i chłodzenia) oraz pomieszczenia (space można przetłumaczyć jako przestrzeń lub w naszym przypadku pomieszczenie).

Rysunek 4 przedstawia wpis strefy zawierający informację o jej nazwie (<Name>8</Name>) oraz wewnętrznym identyfikatorze (atrybut id = „zone-8”). Oprócz tego strefa posiada także informacje o projektowanych temperaturach podczas chłodzenia i grzania wraz z uwzględnieniem jednostek.

Na rys. 5 przedstawiono natomiast opis pomieszczenia. Pomieszczenie w formacie gbXML posiada bardzo dużą ilość parametrów i atrybutów.

W formacie uwzględnione są również tzw. metody obsługi, czyli informacje o przyjętych założeniach dotyczących parametrów funkcjonowania różnych typów budynków, na których opiera się koncepcyjna analiza energetyczna. Na przykład wprowadzona wartość Central Heating Radiators informuje, że strefa posiada centralne ogrzewanie realizowane za pomocą grzejników, a wartość Radiant Cooled Ceilings informuje o tym, iż w strefie występuje sufit chłodzący.

Celem artykułu jest przybliżenie metod wymiany informacji o właściwościach energetycznych budynku. Szczegółowo omawiany standard powstał co prawda w USA, jednak możliwości jego wykorzystywania szybko przyszły do Polski wraz z popularnym wśród inżynierów oprogramowaniem, tj. Revit firmy Autodesk (eksport do gbXML jest jedną z funkcji), ArchiCAD firmy Graphisoft (powstał specjalny dodatek eksportujący do pliku gbXML) czy gModeller dla SketchUp firmy Google. Obecnie  można zauważyć dynamiczny rozwój formatu również w naszym kraju – powstaje oprogramowanie wykorzystujące format gbXML. Omawiany format jest jednym z najlepszych standardów wymiany informacji energetycznych o budynku obecnych na rynku. Do najpopularniejszych polskich programów obsługujących omawiany format należą programy Audytor OZC firmy Sankom (eksport danych z programu Revit na potrzeby obliczania charakterystyki energetycznej oraz obciążenia cieplnego) oraz EXPERT Certyfikat Energetyczny + firmy Robobat Polska (eksport danych z programu Revit na potrzeby obliczania charakterystyki energetycznej).

Zaostrzenie wymagań dotyczących energochłonności budynków w Polsce powoduje konieczność przewidywania przez projektanta rozwiązań jak najbardziej energooszczędnych daleko przed wybudowaniem obiektu. W przypadku dużych budynków o skomplikowanej architekturze oraz wielu rozważanych koncepcjach architektonicznych transport danych za pośrednictwem gbXML jest najkorzystniejszym i najszybszym rozwiązaniem, które można w takich przypadkach polecać. Wymogiem korzystania z formatu jest konieczność posiadania programu mającego możliwość eksportu, np. Revit. Koszt tych programów powoduje, że w Polsce posiadaczami tego typu oprogramowania są głównie firmy, które realizują duże projekty. Firmy te również znają korzyści wynikające z tego formatu. Wraz z ros-nącą w Polsce popularnością projektowania obiektowego BIM i stopniowym wypieraniem modelowania najprostszymi nieparametryzowanymi elementami CAD niewątpliwie wzrośnie liczba użytkowników formatu gbXML.

 

mgr inż. Anna Zastawna-Rumin

Politechnika Krakowska

Wydział Inżynierii Lądowej

 

Literatura

1. C. Eastman, P. Teicholz, R. Sacks, K. Liston, BIM Handbook: a guide to building information modeling for owners, managers, designers, engineers, and contractors, Wyd. John Wiley & Sons, 2008.

2. B. Dong, K.P. Lam, Y.C. Huang, G.M. Dobbs, Comparative study of the IFC and gbXML informational infrastructures for data exchange in computational design support environments, IBPSA Conference Proceedings Building Simulation 2007.

3. S. Jones, SmartMarket Report, Building Information Modeling Transfomrating Design and Construction to Achieve Greater Industry Productivity, Wyd. McGraw-Hill Profesional, 2009.

4. E. Krygiel, P. Read, J. Vandezande, Mastering Autodesk Revit Architecture 2011, Wyd. Wiley Publishing, Inc., 2010.

6. E. Wing, Autodesk Revit Architecture 2011: No Experience Required, Wyd. Sybex, 2010.

7. Materiały firm Autodesk i Robobat.

8. Dokumentacja programu Revit.

www.piib.org.pl

www.kreatorbudownictwaroku.pl

www.izbudujemy.pl

Kanał na YouTube