Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.
Nyilvántartási szám:
21/01
Témavezető neve:
Témavezető e-mail címe:
nagy.balazs@emk.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése:
Számos publikált tanulmány alapján kijelenthető, hogy az építőipar a legkevésbé digitalizált iparágak közé tartozik: az információvesztés és az erőforrások pazarlása mindennapos gyakorlat, ami az ágazat hatalmas ökológiai lábnyomát eredményezi. E hatás csökkentése érdekében az új épületeket úgy kell tervezni, hogy a jövőben (újra)használhatók legyenek, valamint a felújítás előtt álló épületállomány jelentős szürkeenergiáját sem szabad pazarolni. A rugalmas funkcionális kialakítás biztosítja a hosszú távú használhatóságot, az elsődleges szerkezet hosszú élettartama pedig szükséges ahhoz, hogy az épület bontásig tartó életciklusa alatt fogadhassa az épületszerkezeti elemek különböző alrendszereit a szükséges funkcionalitás biztosítására. Az elemek megfelelően felmért higrotermikus viselkedése elkerülhetetlen ennek megvalósításához, mivel a felhasználói komfort biztosítása az egyik fő tényező, amely az energiafogyasztást meghatározza, ezen felül pedig segít elkerülni az épületszerkezetek higrotermikus állagromlását, avulását.
Minél hosszabb az életciklus, annál több épületre jellemző információt kell kezelnünk. Az épületállomány digitális megjelenítése ma már általános gyakorlat, az épületinformációs modellezés (BIM) a legelterjedtebb módszer ezek kezelésére és a kapcsolódó adatok integrálására. Az adatok minőségének értékelése kérdéseket vet fel: a BIM objektumorientált jellege korlátozza azok felhasználását, nehézkessé teszi az információ granularitásának megváltoztatását. A szemantikus modellezés célja az elemek közötti kapcsolatok kiépítése, elméletileg lehetővé téve a magasépítési gyakorlatban használt absztrakt kifejezések, például a termikus burok objektumszintű adatokból származtatott megjelenítését. Az időjárás, a természeti- és az épített környezet hatásait azonban az integrált BIM és épületenergetikai modellezés (BEM) használatakor felmerülő problémák miatt ritkán szokták beágyazni az információs modellekbe – ennek okaként a rendezetlen adatsémákat azonosíthatjuk. Egy magasabb szintű, jól bevált ontológiákon alapuló, megfelelő épületszerkezeti ontológia létrehozása előreláthatóan az elemek közötti kapcsolatok ábrázolásának egyik módja lehet a modell jelentéstartalmának fokozása érdekében.
Ha az épületek digitális ábrázolása egyidejűleg lehetővé tenné az épületszerkezetek tervezésének integrált kezelését, a vonatkozó adatok és az energetikai teljesítőképesség tárolását a környezet figyelembevételével, akkor a megfelelő építőanyagok kiválasztása, a fent említett környezeti hatások csökkentése és az említett alrendszerek finomítása a kontextusfüggő higrotermikus numerikus modellezés alkalmazásával történhetne, mely a tervező informáltságát jelentős mértékben növelné.
A PhD kutatás célja a higrotermikus és épületszerkezeti tervezési munka valamint szemantikus BIM-alkalmazások számára hasznosítható ontológia megalkotása, illetve ez alapján homlokzati épületszerkezetek numerikus modellezése és értékelése. A PhD kutatás eredményei hozzájárulhatnak a fenntarthatóbb, gazdaságosabb és higrotermikus szempontból is optimális épületszerkezetek tervezéséhez, a szemantikus és épület-információs modellezés kapcsolatának és elméletének kidolgozásához, valamint alapot szolgáltathatnak szabványosított mesterséges intelligencia megoldásoknak is.
Kutatási feladatok:
- A szemantikus BIM-alkalmazások, valamint az épületszerkezetek és hőszigetelések higrotermikus modellezése jelenlegi helyzetének elemzése az építőiparban.
- Az épületszerkezetekhez kapcsolódó területek és kifejezések feltérképezése, ontológia létrehozása a higrotermikus teljesítményértékelések és az épületszerkezetek tervezésének támogatására.
- A létrehozott szemantikus BIM-alapú megoldás használhatóságának demonstrálása.
- Különböző homlokzati épületszerkezetek higrotermikus viselkedésének értékelése numerikus modellezés és a létrehozott szemantikus BIM-alapú megoldás segítségével.
***
According to widely published studies, the construction industry is among the least digitised areas: loss of information and wasting resources is a daily practice, resulting in the enormous ecological footprint of the sector. To reduce this impact, new buildings need to be adequately designed to be (re)used in the future, while the substantial embodied energy of older building stock facing renovation shouldn't be wasted. Flexible layouts and adaptability provide long-term usability; the extensive service life of the primary structure is necessary to host various subsystems of building construction elements through its life cycle. Properly assessed hygrothermal behaviour of the elements is inevitable as user comfort is among the main factors that drive energy consumption and helps avoiding the hygrothermal deterioration of building constructions.
The longer the life cycle is, the more information we need to care about. Representing built assets digitally is common practice today, Building Information Modelling (BIM) is the most widely used method to manage them and to integrate related data. Assessing the quality of the data raises questions: the object-oriented nature of BIM limits its sutilisation and makes changing information granularity cumbersome. Semantic modelling aims to build connections between elements, theoretically allowing the representation of abstract terms used in architectural engineering practices, such as the thermal envelope, derived from object-level data. However, the impacts of weather, the natural- and built environment are not commonly integrated into information models due to the emerging problems of integrated BIM and building energy performance modelling (BEM) stemming from sunorganised data schemas. Creating a suitable building construction ontology based on higher-level well-established ontologies can be foreseen to represent relations between elements to enhance the meaning of a model.
If the digital representation of buildings would allow integrated handling of designing building constructions, storing all the relevant data and energy performance while considering the environment, that could broaden the potential of scontextualised hygrothermal numerical modelling to select appropriate construction materials to reduce the environmental impact mentioned above and refine said subsystems.
The PhD research aims to create an ontology that can be used for hygrothermal and building construction design, semantic and building information modelling applications, and based on this, numerically model and evaluate facade constructions. The results of the PhD research can contribute to the design of sustainable, economic and hygrothermal optimal building constructions and develop the relationship and theory of semantic and building information modelling, which could be a basis for standardised artificial intelligence solutions.
Particular research areas:
- Analyse the current state of semantic BIM applications and hygrothermal modelling of building constructions and thermal insulations in the AEC industry.
- Mapping domains and terms related to building constructions, create an ontology to support hygrothermal performance evaluations and building construction design.
- Demonstrate the potential applications of the established semantic BIM-based solution.
- Evaluate the hygrothermal behaviour of different facade building constructions using numerical modelling and the constructed semantic BIM-based solution.
A téma meghatározó irodalma:
1. S. Hu, J. Wang, C. Hoare, Y. Li, P. Paulweis, J. O’Donell (2021): Building energy performance assessment using linked data and cross-domain semantic reasoning, Automation in Construction 124, p. 103580. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2021.103580
2. F. Xue, L. Wu, W. Lu (2021): Semantic enrichment of building and city information models: A ten-year review, Advanced Engineering Informatics 47, p. 101245. https://doi.org/10.1016/j.aei.2020.101245
3. X. Xua, T. Mumford, P.X.W.Zou (2020): Life-cycle building information modelling (BIM) engaged framework for improving building energy performance, Energy and Buildings 231, p. 1104496. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.110496
4. D. Utkucu, H. Sözer (2020): Interoperability and data exchange within BIM platform to evaluate building energy performance and indoor comfort, Automation in Construction 116, p. 103225. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2020.103225
5. B. Kiss, Zs. Szalay (2020): Modular approach to multi-objective environmental optimization of buildings, Automation in Construction 111, p. 103044. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.103044
6. Z. Pezeshki, A. Soleimani, A. Darabi (2019): Application of BEM and using BIM database for BEM: A review, Journal of Building Engineering 23, pp. 1-17. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.01.021
7. B. Zhong, H. Wu, H. Li, S. Sepasgozar, H. Luo, L. He (2019): A scientometric analysis and critical review of construction related ontology research, Automation in Construction 101, pp. 17-31. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2018.12.013
8. B. Nagy (2019): Designing insulation filled masonry blocks against hygrothermal deterioration, Engineering Failure Analysis 103, pp. 144-157. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.05.005
9. D. Bakonyi, G. Dobszay (2016): Simulation aided optimization of a historic window’s refurbishment, Energy and Buildings 126, pp. 51-69. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.05.005
10. K. Konis, A. Gamas, K. Kensek (2016): Passive performance and building form: An optimization framework for early-stage design support, Solar Energy 125, pp. 161-179. https://doi.org/10.1016/j.solener.2015.12.020
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai:
1. Automation in Construction (ISSN: 0926-5805, tudományos, lektorált, impakt faktoros, nem hazai, SCIMAGO Q1)
2. Energy and Buildings (ISSN: 0378-7788, tudományos, lektorált, impakt faktoros, nem hazai, SCIMAGO Q1)
3. Case Studies in Thermal Engineering (ISSN: 2214-157X, tudományos, lektorált, impakt faktoros, nem hazai, SCIMAGO Q1)
4. Engineering Failure Analysis (ISSN: 1350-6307, tudományos, lektorált, impakt faktoros, nem hazai, SCIMAGO Q1)
5. Sustainability (Engineering (ISSN: 2071-1050, tudományos, lektorált, impakt faktoros, nem hazai, SCIMAGO Q2)
6. Periodica Polytechnica-Civil Engineering (ISSN: 0553-6626, tudományos, lektorált, impakt faktoros, hazai, SCIMAGO Q2)
7. International Review of Applied Sciences and Engineering (ISSN: 2062-0810, tudományos, lektorált, nem impakt faktoros, hazai, SCIMAGO Q2)
8. Pollack Periodica (ISSN: 1788-1994, tudományos, lektorált, nem impakt faktoros, hazai, SCIMAGO Q2)
9. Metszet (ISSN: 2061-2710, tudományos, lektorált, nem impakt faktoros, hazai, SCIMAGO Q2)
10. Magyar Építőipar (ISSN: 0025-0074, tudományos, lektorált, nem impakt faktoros, hazai)
A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja:
1. D. Szagri, B. Nagy (2021): Experimental and numerical hygrothermal analysis of a refurbished double-skin flat roof, Case Studies in Thermal Engineering 25, p. 100941. https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.100941
2. B. Nagy, T.K. Simon, R. Nemes (2020): Effect of built-in mineral wool insulations durability on its thermal and mechanical performance, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 139(1), pp. 169-181. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08384-5
3. B. Nagy (2019): Designing insulation filled masonry blocks against hygrothermal deterioration, Engineering Failure Analysis 103, pp. 144-157. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.05.005
4. E. Dieckmann, B. Nagy, K. Yakoumetti, L. Sheldrick, C. Cheeseman (2019): Thermal insulation packaging for cold-chain deliveries made from feathers, Food Packaging and Shelf Life 21, p. 100360 https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2019.100360
5. B. Nagy, S.G. Nehme, D. Szagri (2015): Thermal properties and modeling of fiber reinforced concretes, Energy Procedia 78, pp. 2742-2747. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.11.616
A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye:
1. D. Szagri, B. Nagy (2021): Experimental and numerical hygrothermal analysis of a refurbished double-skin flat roof, Case Studies in Thermal Engineering 25, 100941. https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.100941
2. B. Nagy (2019): Designing insulation filled masonry blocks against hygrothermal deterioration, Engineering Failure Analysis 103, pp. 144-157. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.05.005
3. B. Nagy, Gy. Stocker (2019): Numerical Analysis of Thermal and Moisture Bridges in Insulation Filled Masonry Walls and Corner Joints, Periodica Polytechnica-Civil Engineering 63(2), p. 446-455. https://doi.org/10.3311/PPci.13593
4. D. Szagri, B. Nagy (2018): Building energy analysis of an industrial hall based on dynamic simulations, International Review of Applied Sciences and Engineering 9(2), pp. 145-151. https://doi.org/10.1556/1848.2018.9.2.10
5. M. Orosz, B. Nagy, E. Tóth (2017): Hygrothermal simulations and In-situ measurements of ultra-lightweight concrete panels, Pollack Periodica: An International Journal for Engineerins and Information Sciences 12(3), pp. 69-83. https://doi.org/10.1556/606.2017.12.3.7
Hallgató:
A témavezető eddigi doktoranduszai
Státusz:
elfogadott