Clipboard01Ochrana životného prostredia je jednou z najdôležitejších sociálno-kultúrnych tém posledných desaťročí. Ochrana a podpora zdravého životného prostredia je dôležitým základom pre zachovanie ľudskej existencie. Kvalita životného prostredia je výrazne ovplyvnená stavebným priemyslom. Vyžaduje sa tiež značná spotreba redundantných zdrojov a energie. V tejto súvislosti je potrebné neustále hľadať alternatívne spôsoby a metódy na podporu energetickej účinnosti, znižovania neefektívnej výroby, veľkého množstva odpadu a emisií.

Jedným z nových inovatívnych procesov, ktoré zvyšujú produktivitu a efektivitu výroby je Informačné modelovanie budov - Building Information Modelling (BIM). Príspevok sa zaoberá niekoľkými možnosťami, ako možno zabezpečiť udržateľnosť v stavebníctve v koncepciách informačných modelov budov v rámci modulárnej masovej kustomizácie. Opisujú sa pojmy ako zelené budovy, zelené komponenty, knižnice BIM, modulárna masová kustomizácia a prihliada sa dostupnosť vybraných „zelených komponentov“ v knižniciach BIM s cieľom uspokojenia spokojnosti konečných spotrebiteľov, stavebný priemysel, využívajúcich moderné informačné technológie.

Starostlivosť o životné prostredie je dôležitou činnosťou s interdisciplinárnym významom, konkrétne sociálno - ekonomickým. Zdravé prostredie je základom pre zachovanie ľudskej existencie, zdravý vývoj a významne ovplyvňuje faktory životnej úrovne obyvateľstva [1,2] . Stavebná činnosť výrazne ovplyvňuje kvalitu životného prostredia a vyžaduje enormnú spotrebu prírodných zdrojov a energie a súčasne vzniká obrovské množstvo odpadu a znečistenia. Negatívne dôsledky stavebných prác viedli k redundantnému čerpaniu prírodných zdrojov, znečisteniu, narušeniu ekosystému, ale aj k negatívnym sociálno-kultúrnym vplyvom a zmenám v životnom prostredí [3]. V dnešnej spoločnosti sa kladie väčší dôraz na vytváranie metód a postupov na objektívne hodnotenie vplyvu použitých stavebných materiálov na životné prostredie. Mnohé štúdie sa zaoberajú ekologickými stavebnými riešeniami a kladú dôraz na energetickú účinnosť, znižovanie produkcie odpadu, emisie CO2 atď. Vhodným nástrojom na podporu environmentálneho správania sa je využívanie moderných informačných technológií, konkrétne informačné modelovanie stavieb (BIM). Považuje sa za systémové riešenie, ktoré umožňuje komplexnú analýzu budovy a posudzuje celkový návrh z hľadiska možných vplyvov na životné prostredie s cieľom zabezpečiť optimálny a udržateľný dizajn, výstavbu a prevádzku budovy [4], čo v konečnom dôsledku napĺňa potreby všetkých účastníkov stavby. BIM je z pohľadu masovej kustomizácie širokospektrálny, nakoľko jednotlivé dimenzie BIM predstavujú moduly masovej kustomizácie, ktoré až po spojení vytvárajú celok [5]. Na základe toho môžeme BIM radiť medzi produkt modulárnej masovej kustomizácie, pri ktorej si tieto jednotlivé moduly zákazník, konečný spotrebiteľ, vyberá podľa svojich potrieb a požiadaviek tak, aby maximalizoval efektívnosť procesov a minimalizoval náklady s tým súvisiace.

Obr.1

Obrázok 1 Informačné modelovanie budov (BIM)

Informačné modelovanie budov (BIM) a BIM knižnice
Zmena životného štýlu v modernej spoločnosti sa prejavuje zvýšenou mierou flexibility, produktivity a technologického rozvoja. Sektor stavebníctva podporuje automatizáciu procesov a informačné modelovanie budov je dôležitým nástrojom na zvýšenie efektívnosti a produktivity v tomto odvetví priemyslu. BIM je digitálne znázornenie fyzikálnych a funkčných vlastností budovy. Proces budovania a riadenia budovy zahŕňa mnoho zainteresovaných strán, a preto je dôležité správne zdieľať informácie počas celého životného cyklu budovy [6].


Model BIM poskytuje grafické a negrafické informácie. Podľa zásad BIM existuje sedem stanovených dimenzií, modulov, ktorými sú:
- 3D - geometria - rozpoznateľná dimenzia BIM, ktorá je “viditeľnou” časťou modelu,
- 4D - čas, časový harmonogram projektu – umožňuje vizualizáciu a kontrolu jednotlivých procesov výstavby naprieč projektami,
- 5D - náklady – tento modul umožňuje monitorovanie rozpočtu v reálnom čase a samotnú analýzu nákladov,
- 6D - udržateľnosť – táto dimenzia sa používa na preskúmanie energetickej účinnosti počas projektovej a prevádzkovej fázy, čo umožňuje merať a overovať údaje o aktuálnej fáze budovy a o skutočnej energetickej hospodárnosti budovy,
- 7D - správa zariadení - nástroj na zhromažďovanie relevantných informácií súvisiacich s údržbou a správou budovy a jej zariadení počas životného cyklu [7].

Pojem „udržateľnosť“ je štúdium toho, ako prírodné systémy fungujú, zostávajú rozmanité a vytvárajú všetko čo ekológia potrebuje preto, aby zostala v rovnováhe. Ľudská civilizácia si vyžaduje zdroje na udržanie nášho moderného spôsobu života [8, 9]. Udržateľnosť pozostáva z troch základných pilierov - hospodárskeho rozvoja, sociálneho rozvoja a ochrany životného prostredia, ktorých cieľom je:
• zmierniť vplyv zmeny klímy, znečistenia a ďalších faktorov životného prostredia, ktoré môžu poškodiť zdravie ľudí, ich živobytie, životy a poškodiť ich,
• zvýšiť zdravie pôdy, ovzdušia a mora,
• udržateľný hospodársky rast a zároveň podpora zamestnanosti, silnejších hospodárstiev a iných [10].

Dopad environmentálnych aspektov je v stavebníctve významný. Jedným z nich je prečo a ako stavať budovy, ktoré by sa mali nazývať zelené budovy. Spoločnosť Kibert definovala ekologické budovy ako „zdravé zariadenia navrhnuté a postavené spôsobom efektívne využívajúcim zdroje a ekologické zásady“. Zelené budovy, trvalo udržateľné materiály, zelené strechy a steny predstavujú výsledky ekologickej environmentálnej politiky [11].
Zelené budovy dostávajú rôzne certifikáty. Certifikáty zelených budov môžu vylepšiť dobré meno na trhu a môžu priniesť ďalšie príležitosti, napríklad majiteľom, vývojárom a stavebnému inžinierstvu (jedna z najobľúbenejších je LEED). Podpora výstavby zelených budov prináša veľké environmentálne výhody. V praxi stále rastie požiadavka vývojárov a projektantov na používanie “zelených” atribútov, ktoré priamo podporujú udržateľnosť a nezaťažujú životné prostredie (ekologické). Program LEED bol spustený v roku 2000 a je to dobrovoľný systém hodnotenia budov vychádzajúci z konsenzu, ktorý hodnotí environmentálne vlastnosti z hľadiska celej budovy počas životného cyklu budovy a poskytuje definitívny štandard toho, čo predstavuje „zelenú budovu“ [11].
BIM ponúka používateľom všetky informácie o stavbách použitých v projekte. Užívateľ má tieto údaje k dispozícii od plánu až po využitie budovy. Tieto informácie sú obsiahnuté v databáze prvkov jednotlivých modulov, v takzvaných BIM knižniciach[12]. Knižnica BIM predstavuje centrálnu databázu objektov BIM, kde sú všetky komponenty knižnice vytvorené v súlade s príslušnými predpismi a normami. Užívateľ si môže zvoliť a používať komponenty BIM, ktoré obsahujú základné informácie a sú kompatibilné so všetkými pracovnými platformami. Všetky informácie o komponente sa ukladajú do súboru modelu a súvisia so špecifikáciami a geometrickými údajmi [13]. Knižnice sú kritickým miestom každého 3D programu. Každý z programov, modulov, disponuje vlastnými knižnicami, no existujú aj centrálne portály, ktoré sú online k dispozícii spotrebiteľom. Najznámejšími poskytovateľmi knižníc BIM sú [4, 12]:

  1. BIM Object Cloud - jedna z najpoužívanejších knižníc je portál BIM Object Cloud, ktorý rozširuje známe príslušenstvo z nástroja Autodesk, SEEK. BIM Object Cloud je celosvetová centrálna internetová databáza, ktorá obsahuje všetky informácie o objektoch a súbory BIM a tiež predstavuje vyhľadávací nástroj, ktorý optimalizuje každý produkt zverejnený na portáli vďaka používaniu „permalinks“, čo znamená, že každý produkt je jedinečný svojou URL adresou. Databáza úzko spolupracuje s výrobcami a obsahuje iba produkty skutočných výrobcov [14];
  2. Revit City - spoločnosť Autodesk vytvorila obľúbený komunitný portál RevitCity na zdieľanie objektov BIM, ktorý ponúka prehľadnú stromovú štruktúru knižníc. Hlavnou nevýhodou je, že portál ponúka iba objekty určené na použitie iba v nástrojoch Revit [15, 16];
  3.  Arcat - portál ponúka bezplatnú online databázu, ktorá obsahuje objekty BIM. Databáza je vyplnená, aktualizovaná samotnými výrobcami a je rozdelená do 28 oddielov [15, 17];
  4. BIM Store (BIM obchod) - ponúka užívateľom všetky informácie o stavbách použitých v projekte. BIM Store/obchod je zbierka výrobkov, ktoré sú určené pre stavebníctvo. Tieto modely sú ideálne pre 4D časové osy, radenie a plánovanie [18];
  5. Components BIM (komponenty BIM) - funguje ako komunitný portál, v ktorom architekti a dizajnéri môžu zdieľať svoje objekty, môžu diskutovať a hodnotiť odovzdaný obsah. Užívatelia môžu tiež vyhľadávať, sťahovať a odovzdávať objekty jediným kliknutím z ArchiCADu [19].

Zelené komponenty a BIM
BIM poskytuje multidisciplinárne informácie, ktoré pomáhajú zdieľať informácie a následne prijímajú opatrenia v oblasti udržateľnosti životného prostredia. Mnoho aplikácií bolo vyvinutých na riešenie problémov trvalej udržateľnosti v procese navrhovania, kde sa pri navrhovaní budov kladie väčší dôraz na vytváranie zelených budov, ktoré sú hlavným podporným nástrojom udržateľnosti. Aplikácie pracujú s tzv. zelenými atribútmi - energia, emisie, solárne osvetlenie, vetranie, materiál a odpad v jednotlivých fázach projektu. Prvkami podporujúcimi takzvané zelené domy sú napríklad tepelné čerpadlá, zelené strechy, minerálne izolácie, komponenty fotovoltaiky a ďalšie. Spomínané komponenty sú k dispozícii v knižnici BIM, no iba v 3D formáte.

 Obr.2

Obrázok 2. Budova Main Point v Prahe

Jednotlivé objekty obsahujú grafické vlastnosti a základné parametre, neposkytujú však informácie o čase, nákladoch, udržateľnosti a správe zariadení. Tabuľka 1 poskytuje prehľad dostupnosti vybraných "zelených komponentov" v knižniciach BIM.

Snímka obrazovky 4

Tabuľka 1 Dostupnosť vybraných komponentov v knižniciach BIM

Tepelné čerpadlá, minerálne izolácie a fotovoltaické komponenty sú dostupné vo všetkých knižniciach BIM, čo je dobrým signálom pre rozvoj zelených budov. Revit City a BIM obchod vykázali nedostatky v dostupnosti niektorých „zelených komponentov“, konkrétne zelených striech a stien [20, 21].

Automatizácia sa stále viac využíva vo výrobných, riadiacich a iných procesoch. Dôležitou súčasťou automatizácie budov je BIM – Informačné modelovanie budov. Technológia BIM predstavuje užitočný nástroj pri navrhovaní, ktorá pracuje s grafickými a negrafickými informáciami. Udržateľné a zelené budovy sú predmetom viacerých konferencií a vedeckých prác. Potenciál spoločnosti BIM je pozoruhodný a stratégia masovej kustomizácie, ktorú spoločnosť aplikuje, výrazne zvyšuje celosvetovú úroveň implementácie tejto technológie na rôznych úrovniach a v rôznych sektoroch priemyslu. Jedným z dôležitých podporných nástrojov implementujúcich BIM sú knižnice BIM, ktorý stále viac odráža trend trvalej udržateľnosti. V súčasnosti sú tieto databázy neustále dopĺňané a obsahujú stále viac „zelených komponentov“, ktoré majú efektívne napomôcť k správnemu plánovaniu, projektovaniu, výstavbe a správe budov s cieľom znižovať dopad na životné prostredie.

Použitá literatúra

[1] BEZDĚK J. SVOZIL P.: Stavební činnost a životní prostředí. Vydanie 1. SNTL – Ochrana životního prostředí. 1987. 167 p.
[2] JOKL M. KOČÍ J.: Výstavba jako faktor tvorby životního prostředí. Vydanie 1. SNTL – Ochrana životního prostředí. 1986. 187 p.
[3] ZAŤKOVÁ M.: Stavebná činnosť a životnné prostredie. 2012. POSTERUS - Portál pre odborné publikovanie. ISN1338-0087. [Online] Available at: https://www.posterus.sk/?p=13466&output=pdf [accessed 23. Feb. 2019].
[4] FUNTÍK T. BIM ako vhodný nástroj pre trvalú udržateľnosť v stavebníctve. 2013. [Online] Available at: http://k126.fsv.cvut.cz/docs/konference/mest/2013-udrzitelnost/P%C5%99%C3%ADsp%C4%9Bvky%20v%20pdf/FUNTIK_BIM%20AKO%20VHODN%C3%9D%20N%C3%81STROJ%20PRE%20TRVAL%C3%9A%20UDR%C5%BDATE%C4%BDNOS%C5%A4%20V%20STAVEBN%C3%8DCTVE_prispevek.pdf [accessed 23. Feb. 2019].
[5] BEHÚNOVÁ, A.: Výskum vplyvu masovej kustomizácie na výrobné náklady. Dizertačná práca. FVT TUKE, 2018.
[6] NATIONAL INSTITUTE OF BUILDING SCIENCES. [Online] Available at: http://www.buildingsmartalliance.org/index.php/nbims/faq/ [accessed 24. Feb. 2019].
[7] AXDStudio. From 3D to 5D. All the BIM dimensions. [Online]. Available at: http://www.axdstudio.com/portfolio/all-the-bim-dimensions/ [accessed 24. Feb. 2019].
[8] UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Sustainability. [Online]. Available at https://www.epa.gov/sustainability [accessed 25. Feb. 2019].
[9] MASON M. What Is Sustainability and Why Is It Important? [Online]. Available at: https://www.environmentalscience.org/sustainability [accessed 25. Feb. 2019].
[10] UN DEPARTMENT OF PUBLIC INFORMATION, General Assembly´s Open Working Group proposes development goals, United Nations Conference on Sustainable Development, 2014. [Online]. Available at: https://sustainabledevelopment.un.org/content/documents/4538pressowg13.pdf [accessed 25. Feb. 2019].
[11] NALEWAIK A.: Costs and Benefits of Building Green. Energy Efficient and Environmentally Compatible Civil Infrastructure Systems. Irvine. California, USA, 27.-29. Aug 2008, pp. 969-982.
[12] RAYNAERS, CAD a BIM knihovny, [Online] Available at: https://www.reynaers.cz/cs-CZ/cad-bim-knihovny [accessed 25. Feb. 2019].
[13] DESIGNING BUILDINGS WIKI. NBS National BIM Library. 13 Oct 2016. [Online] Available at: https://www.designingbuildings.co.uk/wiki/NBS_National_BIM_Library [accessed 25. Feb. 2019].
[14] BIMOBJECT. The BIMobject Cloud.[Online]. Available at: https://info.bimobject.com/bimobject-cloud [accessed 25. Feb. 2019].
[15] BIM SK. Kde nájsť knižnice pre Revit. [Online]. Available at: http://bimsk.sk/?p=87 [accessed 27. Feb. 2019].
[16] RevitCity. [Online]. Available at: https://www.revitcity.com/downloads.php [accessed 26. Feb. 2019].
[17] ARCAT. Library of free BIM objects, families, and system files. [Online] Available at: https://www.arcat.com/bim/bim_objects.shtml [accessed 26. Feb. 2019].
[18] BIM STORE. [Online]. Available at: https://www.bimstore.co/ [accessed 26. Feb. 2019].
[19] BIM COMPONENTS. [Online]. Available at: https://bimcomponents.com/Static/About [accessed 26. Feb. 2019].
[20] SLOVENSKÁ INOVAČNÁ A ENERGETICKÁ AGENTÚRA. [Online]. Available at: http://zelenadomacnostiam.sk/sk/ [accessed 26. Feb. 2019].
[21] AUTODESK, Autodesk Ecotect Analysis. Sustainable Building Design Software, 2012.

Článok lektorovala: doc. Ing. Lucia Knapčíková, PhD., Ing.Paed.IGIP- Technická univerzita v Košiciach, Fakulta výrobných technológií so sídlom v Prešove

Vypracovali: Katarína Krajníková - Technická univerzita v Košiciach, Katedra aplikovanej matematiky 

Jana Smetanková - Technická univerzita v Košiciach, Katedra technológie a manažmentu stavieb

Annamária Behúnová - Technická univerzita v Košiciach, Katedra priemyselného inžinierstva a informatiky