Przegląd nowoczesnych technologii cyfrowych dla zrównoważonych budynków: integracja BIM, Digital Twin i odnawialnych źródeł energii

• Autorzy: Stefańska Anna , Kurcjusz Małgorzata

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.2521

Warianty tytułu

EN

Review of modern digital technologies for sustainable buildings: integration of BIM, Digital Twin and renewable energy sources

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W obliczu rosnących wymagań polskich i unijnych dotyczących neutralności klimatycznej rola technologii cyfrowych w projektowaniu i eksploatacji budynków zyskuje strategiczne znaczenie. Artykuł przedstawia zintegrowane zastosowanie Building Information Modelling (BIM) i koncepcji Digital Twin w kontekście doboru, modelowania i optymalizacji odnawialnych źródeł energii (OZE) w obiektach architektonicznych. Analiza obejmuje: 1) kluczowe narzędzia i formaty wymiany danych, 2) możliwości symulacji dynamicznych zużycia i produkcji energii, 3) wpływ cyfrowych bliźniaków na predykcyjne zarządzanie instalacjami PV, pompami ciepła i mikroturbinami wiatrowymi. Studium przypadku ilustruje potencjał redukcji emisji CO2 o 32% w ciągu pięciu lat dzięki integracji BIM i Digital Twin. Wyniki wskazują, że synergiczne wykorzystanie obu technologii skraca czas analizy wariantów OZE o połowę oraz zwiększa dokładność prognozy produkcji energii o 15%. Autorki podsumowują rekomendacje dla projektantów, inwestorów i badaczy, podkreślając potrzebę interoperacyjności narzędzi i standaryzacji danych energetycznych.

EN

In the face of increasing Polish and EU requirements for climate neutrality, the role of digital technologies in the design and operation of buildings is gaining strategic importance. This paper presents the integrated use of Building Information Modelling (BIM) and the Digital Twin concept in the context of selecting, modelling, and optimizing renewable energy sources (RES) in architectural structures. The analysis covers: (1) key tools and data exchange formats, (2) capabilities for dynamic simulations of energy consumption and production, and (3) the impact of digital twins on predictive management of PV installations, heat pumps, and micro wind turbines. A case study demonstrates the potential for a 32% reduction in CO2 emissions over five years through the integration of BIM and Digital Twin. The results indicate that the synergistic use of both technologies reduces the time required for RES scenario analysis by half and increases the accuracy of energy production forecasts by 15%. The paper concludes with recommendations for designers, investors, and researchers, emphasizing the need for tool interoperability and standardization of energy data.

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Inżynieria i Budownictwo
• Rocznik: 2025
• Tom: R. 81, nr 5
• Strony: 617--622
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz, il., tab.

Twórcy

autor

Stefańska Anna

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Instytut Inżynierii Lądowej, Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-5070-3877

autor

Kurcjusz Małgorzata

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Instytut Inżynierii Lądowej, Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-9703-2118

Bibliografia

• [1] Alves J.L., Palha R.P., de Almeida Filho A.T.: (2025), BIM-Based Framework for Photovoltaic Systems: Advancing Technologies, Overcoming Challenges, and Enhancing Sustainable Building Performance. Sustainability, 17(8), 3695. https://doi.org/10.3390/su17083695.
• [2] Ba L., et al.: (2025), Analysis of Digital Twin Applications in Energy Efficiency: A Systematic Review. Sustainability, 17(8),3560. https://doi.org/10.3390/su17083560.
• [3] Clausen A., et al.: (2021), A digital twin framework for improving energy efficiency and occupant comfort in public and commercial buildings. Energy Informatics, 4(S2), 40. https://doi.org/10.1186/s42162-021-00 153-9.
• [4] De Rubeis T., et al.: (2024), A Workflow for a Building Information Modeling-Based Thermo-Hygrometric Digital Twin: An Experimentation in an Existing Building. Sustainability, 16(23), 10281. https://doi.org/10.3390/su162310281.
• [5] Desogus G., et al.: (2021), BIM and IoT Sensors Integration: A Framework for Consumption and Indoor Conditions Data Monitoring of Existing Buildings. Sustainability, 13(8),4496. https://doi.org/10.3390/su13084496.
• [6] Hamid A.-K., Farag M.M., Hussein M.: (2025), Enhancing photovoltaic system efficiency through a digital twin framework: A comprehensive modeling approach. International Journal of Thermofluids, 26, 101078. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2025.101078.
• [7] Hernández J.L., et al.: (2024), Challenges and opportunities in European smart buildings energy management: A critical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 199, 114472. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114472.
• [8] Hwang J., Kim J., Yoon S.: (2025), DT-BEMS: Digital twin-enabled building energy management system for information fusion and energy efficiency. Energy, 326, 136162. https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.136162.
• [9] Koirala B., et al.: (2024), Digitalization of urban multi-energy systems - Advances in digital twin applications across life-cycle phases. Advances in Applied Energy, 16, 100196. https://doi.org/10.1016/j.adapen.2024.1 00196.
• [10] Liu Z., Li M., Ji W.: (2025a), Development and application of a digital twin model for Net zero energy building operation and maintenance utilizing BIM-IoT integration. Energy and Buildings, 328, 115170. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2024.115170.
• [11] Liu Z., Li M., Ji W.: (2025b), Development and application of a digital twin model for Net zero energy building operation and maintenance utilizing BIM-IoT integration. Energy and Buildings, 328, 115170. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2024.115170.
• [12] Ma N., et al.: (2025), Development of digital twin system for central air-conditioning based on BIM. Journal of Building Engineering, 111, 113171. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.113171.
• [13] Mahasneh J.K., et al.: (2025), Optimizing Retrofitting in Educational Institutions with IoT Integration by Analyzing a BIM-Based Energy Model: Jordan University of Science and Technology's Case Study. Civil Engineering and Architecture, 13(3), 1898-1912. https://doi.org/10.13189/cea.2025.130333.
• [14] Nguyen N.-M., Cao M.-T.: (2025), Energy use intensity analysis of office buildings using green BIM-integrated Interpretable machine learning. Journal of Building Engineering, 108, 112760. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.112760.
• [15] Okonta E.D., et al. (2025), Semantic interoperability on IoT: Aligning IFC and Smart Application Reference (SAREF) sensor data models. Automation in Construction, 177, 106328. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2025.106328.
• [16] Osadcha I., et al. (2025), Towards interoperable building energy performance simulation: A digital Twin perspective. Journal of Building Engineering, 110, 113059. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.113059.
• [17] Piras G., Agostinelli S., Muzi F.: (2025), Smart Buildings and Digital Twin to Monitoring the Efficiency and Wellness of Working Environments: A Case Study on IoT Integration and Data-Driven Management. Applied Sciences, 15(9),4939. https://doi.org/10.3390/app15094939.
• [18] Tao F., et al. (2018), Digital twin-driven product design, manufacturing and service with big data. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 94(9-12), 3563-3576. https://doi.org/10.1007/s00170-017-0233-1.
• [19] Venkateswarlu N., Sathiyamoorthy M.: (2025), Sustainable innovations in digital twin technology: a systematic review about energy efficiency and indoor environment quality in built environment. Frontiers in Built Environment, 11. https://doi.org/10.3389/fbuil.2025.1523464.
• [20] Zhao L., et al.: (2025), A digital-twin evaluation framework of zero carbon buildings for existing residential buildings based on scan-to-BIM. Alexandria Engineering Journal, 124, 204-213. https://doi.org/10.1016/j.aej.2025.03.042.
• [21] Sejm Rzeczypospolitej Polskiej. (2023). Ustawa z dnia 29 sierpnia 2014 r. o charakterystyce energetycznej budynków (Dz.U. 2023, poz. 1893).
• [22] Sejm Rzeczypospolitej Polskiej. (2024). Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. - Prawo budowlane (tekst jednolity wraz z nowelizacją: Dz.U. 2024, poz. 812).
• [23] Komisja Europejska. (2024). Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 20221/1275 z dnia 24 kwietnia 2024 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (EPBD, przekształcenie). Dz.U. UE, L 2024/1275, 1-62.
• [24] Minister Rozwoju i Technologii. (2022). Projekt rozporządzenia w sprawie metodologii obliczania oraz oceny wskaźnika Smart Readiness Indicator (SRI) budynków (wersja konsultacyjna z 29 listopada 2022 r.).
• [25] Komisja Europejska. (2019). The European Green Deal (Communication COM(2019) 640 final of 11 December 2019). Brussels: European Commission.