Existing residential and small commercial buildings now represent the greatest opportunity to improve building energy efficiency. Building energy simulation analysis is becoming increasingly important because the analysis results can assist the decision makers to make decisions on improving building energy efficiency and reducing environmental impacts. However, manually measuring as-is conditions of building envelops including geometry and thermal value is still a labor-intensive, costly, and slow process. Thus, the primary objective of this research was to automatically collect and extract the as-is geometry and thermal data of the building envelope components and create a gbXML-based building geometry model. In the proposed methodology, a rapid and low-cost data collection hardware system was designed by integrating 3D laser scanners and an infrared (IR) camera. Secondly, several algorithms were created to automatically recognize various components of building envelope as objects from collected raw data. The extracted 3D semantic geometric model was then automatically saved as an industry standard file format for data interoperability. The feasibility of the proposed method was validated through three case studies. The contributions of this research include 1) a customized low-cost hybrid data collection system development to fuse various data into a thermal point cloud; 2) an automatic method of extracting building envelope components and its geometry data to generate gbXML-based building geometry model. The broader impacts of this research are that it could offer a new way to collect as is building data without impeding occupants’ daily life, and provide an easier way for laypeople to understand the energy performance of their buildings via 3D thermal point cloud visualization.

This study examines the use of building modeling and energy simulations in the design process  of  a  building.  The  take-off  point  is  the  notion  of  energy  simulations  being needed early and throughout the building design process, and that the lack of energy simulations may be explained by the fact that they are time consuming and therefore often too expensive. A greater interoperability between software tools used by relevant disciplines,  such  as  the  architect  and  the  energy  specialist,  would  create  smoother workflows, which would reduce this cost and open up for more frequent and iterative energy  simulation  processes.  The  study  is  an  assessment  of  the  modeling  tool  Revit and  the  simulation  tool  Virtual  Environment  and  whether  they  can  create  smoother workflows, and make leeway for a more frequent use of energy simulations throughout the  design  process.  It  also  investigates  the  limitations  of  what  can  be  examined  by simulations in Virtual Environment. This will hopefully help clarify the future role of energy  simulations  in  design  processes.  The  method  is  a  trial  by  error  approach  of testing the two software tools by building and simulating a model. The results of these tests  show  that  the  workflow  is  not  optimal  (and  therefore  time  consuming)  for frequent  and  iterative simulations  throughout the  design  process,  but  it  also  reveals some  great  possibilities  of  what  can  be  performed  with  these  two  powerful  tools  at hand.  Further  development  with  regards  on  platform  independency  of  the  building information  model,  including  seamless  exporting  and  importing,  seems  necessary  to strengthen the future role of energy simulations.

Simulações computacionais são um recurso de grande valia no projeto do edifício, particularmente na área de desempenho ambiental, permitindo predizer fenômenos complexos como desempenho térmico, lumínico, acústico e energético dos edifícios e de seu entorno. O surgimento do BIM (Building Information Modeling ou Modelagem da Informação da Construção), por sua vez, forneceu aos profissionais da indústria da construção novas ferramentas para auxiliar na criação e gestão da informação da construção. Ao combinar um modelo 3D com um banco de dados único do projeto, BIM acaba por reduzir a perda de informação e o retrabalho, permitindo o trabalho colaborativo e aumentando a confiabilidade e rastreabilidade das informações do projeto ao longo do ciclo de vida da construção. Muito antes do BIM, ferramentas de simulação de desempenho do edifício (Building Performance Simulation - BPS, na sigla em inglês) já empregavam modelos 3D, o que significa que especialistas de avaliação ambiental do edifício frequentemente tinham que modelar o edifício - e remodelá-lo cada vez que o projeto fosse alterado - dentro destas ferramentas de modo a executar as análises de desempenho. Neste contexto, a integração entre ferramentas BIM e BPS é fundamental para aumentar a eficiência de uma indústria da construção altamente fragmentada. Nos últimos anos, muitos pesquisadores têm se focado em alcançar tal integração. Este estudo sintetiza as pesquisas nesta questão por meio da revisão sistemática de mais de 250 pesquisas publicadas mundialmente no período de 1991 a 2015. Os resultados mostram que, apesar de um aumento significativo no número de estudos publicados nos últimos cinco anos, a plena integração entre BIM e BPS é um assunto complexo e continua sendo um desafio. Esta revisão sistemática produziu um diagnóstico abrangente e contribui com pesquisadores por revelar padrões, tendências e lacunas da área de pesquisa, orientando assim futuros esforços de pesquisa. / Computer simulations are a valuable resource in building design, notably in the environmental performance field, enabling designers and engineers to predict complex phenomena such as thermal, lighting, acoustic and energy performance. The emergence of BIM (Building Information Modeling), in turn, provided these professionals with new tools to assist in the creating and managing of building information. By combining a 3D model to a unique project database, BIM ultimately reduces the loss of information and rework, allowing collaborative work and increasing reliability and traceability of the project information throughout the construction lifecycle. Long before BIM, Building Performance Simulation (BPS) tools already employed 3D models, meaning that simulationists frequently had to model the building - and remodel it as many times as the design changed - within these tools in order to run performance analyses. In this context, the integration of BIM and BPS tools is critical to increase efficiency of a highly fragmented construction industry. In the past years, many researchers have been focusing on achieving this integration. This study summarizes research on this topic by systematically reviewing over 250 researches published worldwide from 1991 to 2015. Results show that, despite a significant increase in the number of studies published in the last five years, fully integration between BIM and BPS is a complex subject and remains a challenge. This systematic review produced a comprehensive diagnosis and contributes with researchers by revealing patterns, trends and gaps of the research area, orientating future research efforts.

Simulações computacionais são um recurso de grande valia no projeto do edifício, particularmente na área de desempenho ambiental, permitindo predizer fenômenos complexos como desempenho térmico, lumínico, acústico e energético dos edifícios e de seu entorno. O surgimento do BIM (Building Information Modeling ou Modelagem da Informação da Construção), por sua vez, forneceu aos profissionais da indústria da construção novas ferramentas para auxiliar na criação e gestão da informação da construção. Ao combinar um modelo 3D com um banco de dados único do projeto, BIM acaba por reduzir a perda de informação e o retrabalho, permitindo o trabalho colaborativo e aumentando a confiabilidade e rastreabilidade das informações do projeto ao longo do ciclo de vida da construção. Muito antes do BIM, ferramentas de simulação de desempenho do edifício (Building Performance Simulation - BPS, na sigla em inglês) já empregavam modelos 3D, o que significa que especialistas de avaliação ambiental do edifício frequentemente tinham que modelar o edifício - e remodelá-lo cada vez que o projeto fosse alterado - dentro destas ferramentas de modo a executar as análises de desempenho. Neste contexto, a integração entre ferramentas BIM e BPS é fundamental para aumentar a eficiência de uma indústria da construção altamente fragmentada. Nos últimos anos, muitos pesquisadores têm se focado em alcançar tal integração. Este estudo sintetiza as pesquisas nesta questão por meio da revisão sistemática de mais de 250 pesquisas publicadas mundialmente no período de 1991 a 2015. Os resultados mostram que, apesar de um aumento significativo no número de estudos publicados nos últimos cinco anos, a plena integração entre BIM e BPS é um assunto complexo e continua sendo um desafio. Esta revisão sistemática produziu um diagnóstico abrangente e contribui com pesquisadores por revelar padrões, tendências e lacunas da área de pesquisa, orientando assim futuros esforços de pesquisa. / Computer simulations are a valuable resource in building design, notably in the environmental performance field, enabling designers and engineers to predict complex phenomena such as thermal, lighting, acoustic and energy performance. The emergence of BIM (Building Information Modeling), in turn, provided these professionals with new tools to assist in the creating and managing of building information. By combining a 3D model to a unique project database, BIM ultimately reduces the loss of information and rework, allowing collaborative work and increasing reliability and traceability of the project information throughout the construction lifecycle. Long before BIM, Building Performance Simulation (BPS) tools already employed 3D models, meaning that simulationists frequently had to model the building - and remodel it as many times as the design changed - within these tools in order to run performance analyses. In this context, the integration of BIM and BPS tools is critical to increase efficiency of a highly fragmented construction industry. In the past years, many researchers have been focusing on achieving this integration. This study summarizes research on this topic by systematically reviewing over 250 researches published worldwide from 1991 to 2015. Results show that, despite a significant increase in the number of studies published in the last five years, fully integration between BIM and BPS is a complex subject and remains a challenge. This systematic review produced a comprehensive diagnosis and contributes with researchers by revealing patterns, trends and gaps of the research area, orientating future research efforts.