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Doctor's Theses (authored and supervised):

U. Pont:
"A comprehensive approach to web.enabled optimization-based decision support in building design and retrofit";
Supervisor, Reviewer: A. Mahdavi, M. E. Ilal, C. Kühn; Institut f. Architekturwissenschaften, Abteilung Bauphysik und Bauökologie, 2014; oral examination: 09-15-2014.



English abstract:
This dissertation discusses the development of a web-enabled, optimization-based decision support environment for building design and retrofit. This development, which was carried out in the framework of a third party funded research project running from 2011 to 2015, was named SEMERGY. This term is generated from the merging of the concept of semantic web and energy considerations, and illustrates the fundamental idea of the SEMERGY-project: Utilization of semantic web technologies for energy-centered building design evaluation and improvement. The origin of this research incentive was the fact that current building planning and retrofit require a substantial amount of information, the lack of which hampers the integration of performance considerations in building design. While the World Wide Web provides the majority of the necessary data, its utilization is hampered by the current unstructured and disorderly data representation and provision trends. Semantic web technologies enable systematic retrieval and reorganization of data from multiple sources, therefore these technologies could facilitate the fulfillment of informational requirements of performance-based building design.
The SEMERGY project was conducted as a collaborative research effort by computer and building scientists of the Vienna University of Technology. A major intention of the SEMERGY project was to generate an environment that offers decision support for different user groups. These include clients with little knowledge in the building construction domain that demand support for investment decisions in energy-efficient building design and retrofit and AEC-professionals looking for a fast-responding and easy to use design support tool to identify energy-efficient building planning and retrofit options. A fundamental design decision in the development of the environment was that existing resources of data and evaluation tools should be coupled with SEMERGY, rather than being engineer own developments.
To realize this environment several research and implementation activities were conducted. These included a major background research on existing web-based tools, building performance assessment environments and requirements of potential users, the design of the general architecture of the SEMERGY environment, the generation of an adequate building data representation for data administration with regard to existing building data models, the utilization of semantic technologies for structured acquisition of relevant data for building performance assessment, the integration of and coupling with existing calculation and simulation engines, the generation of building component templates and alternatives building constructions, the integration of mathematical optimization techniques, the generation of data exchange routines with CAD/BIM-tools, and the design of a graphical user interface. These activities pertain to different fields of research, for instance building physics, building performance modeling, building construction, software engineering and evolutionary optimization research. The present contribution describes the research and implementation efforts that resulted in the release of a prototypical beta release of the SEMERGY environment (available in the World Wide Web via www.semergy.net).

German abstract:
Diese Dissertation setzt sich mit der Entwicklung einer web-basierten Optimierungs- und Entscheidungsunterstützungsplattform für die Planung von neuen Gebäuden und Gebäudesanierungen auseinander. Die Entwicklung dieser Plattform fand im Rahmen eines mit Drittmitteln geförderten Forschungsprojektes statt, das von 2011 bis 2015 durchgeführt wurde. Die Plattform, wie auch das Projekt tragen den Namen SEMERGY, welches ein Kunstwort aus "Semantische Technologien" und "Energie" ist. Dieser Name bezieht sich auf eine der Kernideen des SEMERGY-Environments, nämlich die Verwendung semantischer Webtechnologien im Bereich von Gebäude-Performance-Evaluierungen. Der Ursprungsgedanke rührt daher, dass für Gebäudeneubau und thermische Gebäudesanierung eine Vielzahl von Information erforderlich ist, die zwar zum Großteil im Internet verfügbar ist, aber durch ihre Verteilung und sehr unterschiedlichen Präsentationsformen kaum automatisiert verwendet werden können. Semantische Web-Technologien bieten Wege diese Daten strukturiert zu sammeln, zu reorganisieren, und in einer für computer-gestützte Gebäudeoptimierung geeigneten Form verfügbar zu machen. Dies könnte den Planungsprozess von energie-effizienten Gebäuden und Gebäudesanierungen erleichtern.
Das SEMERGY Projekt wurde als Zusammenarbeit von Wissenschaftlern der Technischen Universität Wien in den Bereichen Bauwissenschaft und Software Engineering durchgeführt. Die Hauptintention des Projektes war die Schaffung eines bau- und sanierungsbezogenen Entscheidungsunterstützungstools für verschiedene Nutzergruppen. Diese Nutzergruppen beinhalten beispielsweise Bauherren ohne fachlichen Hintergrund, die mit Hilfe des Systems optimale Investitionsentscheidungen beim Bau oder der Sanierung ihrer Gebäude identifizieren wollen. Eine andere Nutzergruppe stellen Planer dar, die mit Hilfe von SEMERGY in frühen Planungsstadien die Auswirkungen Ihrer Planungsentscheidungen hinsichtlich des Energieverbrauchs überprüfen können. Ein wichtiger Grundsatz bei der Entwicklung von SEMERGY war, bestehende Tools und Datenbestände anzukoppeln und zu nutzen, statt diese neu zu entwickeln.
Zur Realisierung des SEMERGY-Environments waren zahlreiche Forschungs- und Umsetzungsaktivitäten erforderlich: Diese beinhalten eine großmaßstäblich angelegte Hintergrundrecherche (bezüglich web-basierten Tools, Gebäudeperformance-Simulation und Nutzeranforderungen), die generelle Architektur des Systems, Untersuchung bestehender Gebäudedaten-Modelle auf ihre Eignung im SEMERGY-Kontext bzw. die Entwicklung einer eigenen, adäquaten Gebäudedaten-Repräsentation, die Integration von Semantic-Web-Technologien zur Datenakquise, die Integration von und Kopplung mit existierenden Gebäudeperformance-Berechnungswerkzeugen, die Schaffung von Vorlagen von Bauteilaufbauten und Erarbeitung von Regeln für die automatische Generation von hochbautechnisch korrekte Alternativvorschlägen, die Integration von fortschrittlichen mathematischen Optimierungstechniken, die Ermöglichung von Datenimport und -Export mit CAD- und BIM-Softwaretools, so wie das Erstellen einer web-basierten graphischen Benutzeroberfläche. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Forschungs- und Umsetzungsbemühungen, die in der Veröffentlichung einer funktionstüchtigen Beta-Version des SEMERGY-Environments resultierten (Die Beta-Version kann im World Wide Web unter www.semergy.net getestet werden).

Keywords:
decision support, ontologies, semantic web, building performance modeling


Related Projects:
Project Head Ardeshir Mahdavi:
Semantische Technologien für Softwaretechnik und Interaktive Systeme


Created from the Publication Database of the Vienna University of Technology.