Analysis of the interoperability between autodesk revit and energyplus for thermal simulations in buildings

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThe Autodesk Revit software has been increasingly used in architecture due to the advantages brought about by the incorporation of BIM technology, which combines all the information representing a real building into a single virtual model. However, its capabilities have not yet been fully explored, such as in building simulations, for which Revit lacks detailed thermal analytical features. Thus, this study aims to examine the reliability of the interoperability between Autodesk Revit 2016 and EnergyPlus 8.4.0 by using Revit models for thermal simulations in EnergyPlus, one of the most commonly used tools for this purpose. The methodology consists of case studies targeting building models based on Case 600, from ASHRAE Standard 140, and Casa Eficiente Project, located in the city of Florianópolis, Brazil. The digital models of both buildings were produced in Revit with different modelling processes (conceptual mass or building elements with rooms or spaces) and software settings. All of these BIM models were exported in IFC, gbXML and IDF file formats and later converted through the use of additional tools in order to be opened in EnergyPlus. Such files were compared with the reference model of each building produced directly in EnergyPlus, using SketchUp containing the plug-in Legacy OpenStudio, in order to check for any distortions occurring in the process of data transfer when performing model exports and conversions. This comparison was based on parameters defined for geometry, simulation settings (materials thermal properties, building use and occupation etc.) and simulation results containing outputs of monthly internal temperatures for the thermal zones of each model. The results showed variations and similarities among the different types of modelling, export processes, and file formats used, revealing that distortions in data transfer become larger the more complex the building model is. This study points out conceptual mass models from gbXML files regardless of the export mode out of Revit as a viable alternative to be used in conjunction with EnergyPlus, as they preserve the geometrical accuracy of the building, even as some Revit default settings may be transferred over, thus failing to reflect some of the aspects of the real built environment. However, it was found that Revit models in general are not recommended for these types of exports due to the resulting rework needed for correcting files. It was concluded that the interoperability between Autodesk Revit and EnergyPlus is not perfect, as their combined use allows for data transfers that make possible the thermal simulation of buildings, however, in this exchange there are distortions in the exported geometries and lack of the necessary data for correct simulation in all exported models.O programa computacional Autodesk Revit tem seu uso crescente na prática de projetos de arquitetura devido às vantagens pela incorporação da tecnologia BIM, a qual reúne todas as informações que representam uma edificação real em um único modelo virtual. Contudo suas capacidades ainda não são totalmente exploradas, inclusive no âmbito de simulação computacional de edificações no qual o programa carece de ferramentas para análises térmicas detalhadas do ambiente construído. Portanto, este estudo objetivou analisar o grau de confiabilidade da interoperabilidade entre os programas Autodesk Revit 2016 e EnergyPlus 8.4.0, para verificar o uso de modelos digitais de edificações criados no Revit em simulações térmicas realizadas na ferramenta EnergyPlus, uma das mais difundidas para este fim. A metodologia consistiu em estudos de caso com modelos de edificações baseados no Case 600, da norma ASHRAE Standard 140, e no Projeto Casa Eficiente, localizado em Florianópolis. Os modelos digitais de ambas as edificações foram produzidos no Revit com diferentes processos de modelagem (massas conceituais ou elementos de construção com ambientes ou espaços inseridos) e configurações do programa. Todos estes modelos BIM foram exportados nos formatos de arquivo IFC, gbXML e IDF e posteriormente convertidos para a extensão suportada pelo EnergyPlus, com o auxílio de ferramentas adicionais, para serem abertos no programa. Tais arquivos foram comparados com o modelo de referência de cada edificação produzido diretamente no EnergyPlus, por meio do programa SketchUp com o plug-in Legacy OpenStudio, para verificar as distorções na transferência das informações quando foi realizada a exportação e conversão dos modelos. Esta comparação foi feita com base em parâmetros definidos para as geometrias, configurações de simulação (propriedades térmicas dos materiais, padrões de uso e ocupação, entre outros) e resultados das simulações com valores de saída para as temperaturas internas mensais das zonas térmicas de cada modelo. Os resultados demonstraram variações e similaridades entre os tipos de modelagem, de processo de exportação e de formato de arquivo utilizado, cujas distorções na transferência dos dados são maiores quanto mais complexo for o modelo da edificação. A pesquisa apontou que os modelos de massas conceituais provenientes de arquivos gbXML, independentemente do modo de exportação a partir do Revit, configuraram-se como alternativa mais viável para utilização no EnergyPlus, por se manterem mais próximos à geometria da edificação, ainda que sejam transferidas configurações padrão do Revit que podem não retratar a realidade do ambiente construído. Porém, foi verificado que, de maneira geral, os modelos digitais do Autodesk Revit não são recomendados para esse tipo de exportação devido ao retrabalho diante da necessidade de correções nos arquivos. Concluiu-se que não é perfeita a interoperabilidade entre os programas computacionais Autodesk Revit e EnergyPlus, pois existe a possibilidade de transferência de informações para simulações térmicas de edificações, entretanto nesta troca há distorções nas geometrias e falta de dados necessários para a correta execução da simulação em todos os modelos exportados