Ottimizzazione dei workflow e degli strumenti BIM per la valutazione della sostenibilità

Grazie all’esperienza consolidata e alla continua ricerca, incluso la formazione di OPSHub, Open Project è riuscito ad affinare processi cross-disciplinari di progettazione sostenibile.

In questo articolo si presenta il processo di standardizzazione della progettazione BIM e l’ottimizzazione del flusso di lavoro per tradurre, con rapidità ed accuratezza, dati progettuali in modelli ambientali. Questo permette di ottenere rapido feedback rispetto alla sostenibilità di decisioni progettuali sin dalle fasi concettuali e di minimizzare l’impatto ambientale degli edifici lungo l’intero ciclo di vita.

Il metodo BIM oggi secondo Open Project

Attuare la progettazione integrata con il metodo BIM, modellando in 3D e attribuendo set di informazioni ad oggetti intelligenti, obbliga i progettisti ad affrontare alcune questioni in un’ottica completamente nuova, si è obbligati a risolvere problematiche che in un progetto tradizionale in 2D rischiano di essere tralasciate o posticipate a una fase troppo avanzata del percorso progettuale.

Open Project ha visto le potenzialità di tale metodo e da circa 10 anni ha abbracciato la metodologia BIM. Oggi grazie a un gruppo consolidato di professionisti riesce a sviluppare progetti integrati in ambito BIM dal concept sino alla progettazione esecutiva.

Questa rivoluzione ha naturalmente avuto un forte impatto iniziale che è stato però gestito da figure specializzate e competenti, e ha prodotto un notevole ritorno sull’investimento per i suoi clienti soprattutto in termini di qualità progettuale.

 

Figura 1 - Spaccato assonometrico di un modello BIM federato.

L’esperienza consolidata in questi anni e la continua ricerca in ambito BIM ha permesso ad Open Project di elaborare workflows efficienti per tutti i progettisti, sottoposti a periodiche revisioni che mirano a includere i continui aggiornamenti tecnici.

Open Project ha deciso, inoltre, di investire e convertire in BIM anche i contributi di collaboratori esterni non ancora "BIM ready", perché ha capito che il vero salto di qualità nei progetti BIM si ha quando tutte le discipline vengono rappresentate in un modello unico e integrato. 

In questi anni il processo di standardizzazione è stato fondamentale per gestire i nuovi workflows creati. In questo modo si è creato un linguaggio comune per tutti i progettisti coinvolti. Il vocabolario di questo nuovo linguaggio sono le “BIM Guidelines”, che è un documento contenente tutte le regole di “Naming Convention”, “Procedure Operative” e “Best Practice”, aggiornato continuamente dal BIM Manager e dallo staff di BIM Management. 

Il lavoro è stato reso altresì più fluido creando dei modelli di progetto “Template”, arricchiti con oggetti intelligenti parametrici personalizzati “Famiglie”. Da tali modelli si creano poi uno o più modelli dedicati alle differenti discipline progettuali, un modello per la gestione degli abachi e un modello federato che racchiude tutte le informazioni presenti negli altri modelli che è sempre aggiornato in tempo reale ad ogni cambiamento effettuato sui singoli modelli disciplinari.

Figura 2 - Modelli BIM disciplinari di un edificio ad uso alberghiero.

Il modello per la gestione degli abachi contiene tutte le informazioni necessarie al coordinamento dei team di progetto, e grazie all’utilizzo del software Dynamo si ha la possibilità di automatizzare e controllare il processo di aggiornamento e revisione dei modelli.

Figura 3 - Esempio di automazione nei processi BIM mediante l’uso di Dynamo.

Inoltre, la metodologia integrata BIM ha permesso ad Open Project di integrare la sostenibilità nei propri progetti. Grazie a tale approccio si dà la possibilità alle diverse figure professionali di analizzare il progetto nel suo complesso, a partire dalla sua stessa realizzazione sino all’impatto che esso stesso avrà sull’ambiente. Inoltre, la ricchezza e la varietà di esperienze che Open Project ha raccolto e continua a intraprendere hanno delineato un approccio che supera l’idea tradizionale di sostenibilità per raggiungere una visione che meglio risponde alla complessità di questo obiettivo.

Per Open Project è importante restituire valore alla comunità, così come è fondamentale che i progetti costituiscano una risposta positiva verso l’ambiente. La società mira a sviluppare comportamenti virtuosi e altresì incoraggiare a fare lo stesso i rappresentanti della ricerca, dell’imprenditoria, del design, della tecnologia e dell’arte, per dare una risposta articolata alle sfide che quest’epoca ci impone.

Il concetto di Sostenibilità per Open Project

Progettare edifici a bassi consumi energetici non è più sufficiente. Per rispondere all’urgenza della crisi climatica ed ambientale, è necessario governare l’intero processo progettuale, conoscendo e indirizzandone tutte le azioni, con l’obiettivo di minimizzare le emissioni di gas climalteranti durante l’intero ciclo di vita degli edifici. Open Project adotta la sostenibilità quale il fulcro attorno a cui ruota il progetto, facendo della natura il baricentro della propria visione ed azione.

Da più di 10 anni Open Project lavora assieme ai propri clienti per rendere più sostenibili i propri progetti e per misurarne e certificarne la sostenibilità. Dal completamento della Torre Unipol a Bologna, primo edificio high-rise ad ottenere la certificazione LEED Gold in Italia nel 2012, Open Project ha progettato diversi edifici certificati LEED e ha ora in corso altri progetti che otterranno la certificazione WELL e più recentemente Parksmart. 

Nel 2022 Open Project ha deciso di fondere questi 10 anni di esperienza con nuove competenze tecniche ed esperienze diverse in tema di sostenibilità, ed è nato Open Project Sustainability Hub un nucleo di ricerca applicata interno ad Open Project con l’obiettivo di dare risposta alle sfide legate agli aspetti ambientali, sociali ed economici della sostenibilità. 

In questo momento Open Project Sustainability Hub sta ‘misurando’ strategie di rigenerazione urbana, tramite l’Analisi di Ciclo di Vita (Life Cycle Assessment - LCA e Whole Life Carbon - WLC) dei propri edifici, e valutando scenari alternativi di miglioramento in termini di riduzione delle emissioni di anidride carbonica. 

La squadra Open Project Sustainability Hub prepara le linee guida per la progettazione dei primi edifici che rispondano agli obiettivi della tassonomia europea, come strumenti per l’ottenimento di finanziamenti verdi, e ai requisiti richiesti per i bandi finanziati dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR). 

BIM 4 Environmental Design

Consapevoli dell’importanza delle scelte progettuali iniziali sulla prestazione ambientale, il team OPSHub dedica risorse di ricerca per permettere di ottenere un feedback rapido rispetto alle scelte progettuali. Focus particolare ricade sulle strategie passive quali orientamento, layout, massing, dimensione e geometria delle finestrature, ombreggiamenti.

Figura 4 - Potenziale della riduzione dell’impatto ambientale in varie fasi progettuali.

Il progetto di un edificio multi-piano a destinazione residenziale e commerciale attualmente in fase di progettazione definitiva si è dimostrato un ottimo caso di studio per migliorare il flusso di lavoro interno ad Open Project con particolare attenzione alle scelte che permettono, sin dalle prime fasi progettuali, di ottimizzare la prestazione ambientale.

Partendo dal modello BIM utilizzato per la progettazione architettonica e strutturale, è stato possibile ricostruire un modello ambientale semplificato nel software Rhinoceros attraverso l’utilizzo di script Grasshopper, utilizzando files in formato CAD (dwg/dxf) come passaggio intermedio. Questo comporta due esportazioni:

1. 2D_Polys, ovvero un modello bi-dimensionale delle piante, comprensivi di polilinee indicanti le aree dei locali;
2. 3D_ACIS, ovvero un modello tri-dimensionale dell’involucro edilizio e degli elementi aggettanti.

Il primo modello permette di creare (attraverso scripts di Grasshopper sviluppati da Open Project) un modello semplificato dei locali che vengono trasformati in zone termiche. Il secondo modello viene sovrapposto al primo per considerare l’impatto degli elementi aggettanti sull’apporto solare e sui livelli di luce naturale.

La conversione rapida del modello BIM architettonico in un modello ambientale in ambiente Rhinoceros / Grasshopper, permette di testare rapidamente l’impatto di modifiche progettuali su metriche ambientali utilizzate da strumenti pianificatori (Regolamenti Edilizi) e protocolli di certificazione (LEED) quali ad esempio: Fattore medio di Luce Diurna (FLDm); Spatial Daylight Autonomy (sDA) e Annual Sunlight Exposure (ASE), Area Solare Equivalente (ASol).

Open Project Sustainability Hub sta ricercando ulteriori ottimizzazioni, guardando a strumenti dedicati alla trasmissione di dati tra ambienti software ed analisi ambientali in cloud, tra quali spiccano soluzioni digitali innovative quali Speckle, ClimateStudio e Ladybug Tools / Pollination.

Figura 5 - Vista assonometrica di modello Autodesk Revit, edificio caso studio.

Figura 6 - Vista 3d del modello in Rhinoceros dell'edificio caso studio per analisi di guadagno solare.

BIM 4 LCA: l’analisi del Ciclo di Vita

La metodologia Life Cycle Assessment (LCA) e Whole Life Carbon (WLC) consente di costruire un eco-bilancio di un edificio lungo l’intero arco delle fasi della sua vita, considerando le risorse utilizzate in fase di produzione (materiali acqua ed energia) e quantificando le relative emissioni di sostanze climalteranti nell’ambiente; si configura pertanto come metodo sintetico che è in grado di fornire risultati in maniera scientifica utilizzando un processo analitico.

La norma UNI EN 15978 standardizza questo tipo di analisi per il settore delle costruzioni prevedendo in primo luogo la definizione dell’unità funzionale da analizzare e le fasi del ciclo di vita che sono considerate per la valutazione degli input e output del processo: produzione, costruzione, uso e fine vita. In seguito, le due operazioni più complesse riguardano la raccolta e la valutazione degli impatti ambientali per ogni materiale e processo incluso nel nostro oggetto di analisi, per poi concludere con l’interpretazione dei risultati. In maniera molto semplificata è possibile assimilare l’analisi del ciclo di vita ad un computo metrico estimativo, dove però alla lista di materiali e lavorazioni che costituiscono il progetto non vanno attribuiti dei costi, ma bensì dei valori caratteristici di impatto ambientale, derivati dagli Environmental Product Declaration (EPD) .

A partire dal 2020 Open Project ha implementato nel proprio flusso di lavoro il software One Click LCA, che dispone di un ricco database globale, inclusivo di dati generici e di prodotti dati specifici di fornitori. Il software consente di inserire i dati in input sotto forma di quantità e tipi di materiali da costruzione e si ottiene come output la prestazione ambientale.

Il modello federato diventa il punto di partenza del workflow. Le quantità dei materiali vengono direttamente estratte dal modello BIM mediante abachi organizzati per tipo di materiale e sistema costruttivo, filtrati secondo codici univoci che vengono attribuiti ai vari tipi di elementi in accordo con le regole di “Naming Convention” definite dalle “BIM Guidelines”.

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