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    • Grundlagen thermischer Simulationen

    Grundlagen thermischer Simulationen

    Anwendungsfall Dokumentdefinition

    Austauschanforderungen

    Software, Tools & Dienstleistungen

    Impressum

    Projektgruppe

    • Manuel Frey (Gruner Roschi AG)
    • Simon Dilhas

    Urheberrecht

    Die Dokumente sind als «Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International Lizenz» als Namensnennung - nichtkommerziell Weitergabe - unter gleichen Bedingungen lizenziert.

    Weitere Informationen unter: creativecommons

    Handhabung

    Die Dokumente entsprechen der aktuellen Best Practice und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Sie sind auch nicht im Sinne einer aus rechtlicher Sicht allgemeingültigen Empfehlung oder Leitlinie zu verstehen, sondern soll Auftraggeber und Auftragnehmer bei der Anwendung der BIM Methode unterstützen. Die Use Cases müssen den jeweiligen spezifischen Projektanforderungen angepasst werden. Die hier aufgeführten Beispiele erheben keinen Anspruch an Vollständigkeit. Informationen beruhen auf Erkenntnissen aus der Praxis und sind dementsprechend als Best Practice und nicht allgemeingültig zu verstehen. Da wir uns in einer Phase befinden, in der Definitionen erst entstehen, kann der Herausgeber keine Gewährleistung für die Richtigkeit einzelner Inhalte übernehmen.

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    Grundlagen thermischer Simulationen
    Dokumenttyp
    Anwendungsfall
    GUID
    21CD5B40-A58B-4BEF-B4D9-BD7D172F4D76
    Kennung
    CHE.5314.04
    Lebenszyklusphase
    ISO 22263
    Revision
    V1.0.0
    Projektstatus
    Genehmigt
    Reifegrad
    Beispiel
    Veröffentlicht am
    28. Mai 2023
    Letzte Änderung
    31. Mai 2023
    Herausgeber
    buildingSMART Switzerland
    Autoren
    • Manuel Frey
    • Simon Dilhas

    Beschreibung

    In diesem Use Case definiert eine minimale gemeinsame Grundlage für thermische Simulationen. Die Anforderungen an architektonische BIM Modelle sind abhängig von der gewählten Simulationssoftware. 

    • Die meisten Simulationswerkzeuge Unterstützen entweder Ifc und/oder gbXML als Importformat. Wenn die hier definierten Anforderungen für das IFC eingehalten werden, sollte das BIM-Tool auch einen gbXML Export machen können.
    • Die IFC Datenstruktur aus IfcProject, IfcSite, IfcBuilding, IfcStorey (Projekt, Grundstück, Gebäude, Geschoss) muss eingehalten sein.
    • Die Geometrie sollte immer auf die wesentlichen Bauteile wie Wände, Decken, Dächer, Fenster und Türen reduziert und richtig klassifiziert sein (Wände als IfcWallStandardCase ansonsten als IfcWalls, Fenster als IfcWindow, Decken als IfcSlab mit PredefinedTyp...)
    • Nicht gerade Wände stellen viele Simulationstools vor Herausforderungen.
    • Bauteile müssen auf den richtigen Geschossen liegen.
    • Mehrschichtige Bauteile z.B. Wände sollten auf eine Schicht reduziert werden.
    • Räume müssen als IfcSpace enthalten sein. Am besten sollten die modellierten. Bruttovolumen (Raum bis Unterkante Rohdecke) enthalten sein. Viele Simulationswerzeuge benötigen 2nd Level Space Boundaries. Dies ist eine Einstellung die beim IFC Export gewählt werden kann.
    • Es muss zwischen Externen und Internen Räumen differenziert werden. Für Bauteile muss das Attribut “IsExternal” als TRUE/FALSE gesetzt sein. Räume ausserhalb der Hülle des Bauwerkes müssen als IsExternal TRUE gekennzeichnet sein. Ob der Raum Ausserhalb der thermischen Gebäudehülle liegt, wird besser über den Raumnamen/Type verwaltet.

    Quelle: Gruner AG

    Lebenszyklusphasen

    ISO 22263
    Prüfsoftware

    Handelsübliche eingesetzte Programme:

    • simpleBIM (https://simplebim.com/) … Prüf- und Bereinigungssoftware
    • Solibri (https://www.solibri.com/) … Prüfsoftware
    • desite (https://group.thinkproject.com/de/loesungen/desite/)… Prüfsoftware
    • BIM Collab Zoom (https://www.bimcollab.com/en/products/bimcollab-zoom) … Prüfsoftware
    • Navisworks (https://www.autodesk.com/products/navisworks) … Prüfsoftware
    • BIMXplorer (https://www.bimxplorer.com/) … Prüfsoftware
    • Bexel (https://bexelmanager.com/) … Prüfsoftware
    • abstractBIM generator (abstractBIM.com) … automatisches Modellierungswerkzeug um Modelle automatisch zu transformieren und die Modellanforderungen für den BIM Modellierer an zu minimieren.
    Simulationssoftware

    Handelsübliche eingesetzte Programme:

    • IDA ICE (https://www.equa.se/de/ida-ice)
    • IES Virtual Environment (https://www.iesve.com/)
    • TAS (https://www.ifes-koeln.de/leistungen/simulation/85-tas-software-hotline.html)
    • DesignBuilder (https://designbuilder.co.uk/)
    • TRNSYS (https://trnsys.de/)

    Process

    Prozessdiagramm

    Gesamtprozess

    Beschreibung

    ISO 22263

    Planung
    1.1 | Zielformulierung Kosten / Nachhaltigkeit / Komfort / Energie
    1.2 | Konzepterstellung Städtebaulich / Räumlich / Fassade
    1.3 | Beratung bei Konzepterstellung Städtebaulich / Räumlich / Fassade
    1.4 | Anforderungen an Grundlagenmodell definieren
    er_1 | Informationsanforderung Grundlagenmodell
    1.5 | Architektonisches Grundlagenmodell erstellen
    1.6 | Architektonisches Grundlagenmodell exportieren
    er_1 | Informationsanforderung Grundlagenmodell mit Zusatzinformationen
    1.7 | Prüfen der Modellqualität
    G_1 | Modell erfüllt die Anforderungen
    1.8 | Simulation
    G_2 | Potential für Optimierungen kommunizieren
    1.9 | Vorabzug Berichte
    1.10 | Finale Berichte und ergänzende Daten
    1.11 | Abnahme der Simulationsergebnisse
    G_3 | Abnahme kommunizieren
    Dateien

    Zielformulierung (Entscheidungskriterien, KPIs, seitens Auftraggeber für Entscheid welche Variante am “besten passt”):

    • Nachhaltigkeit (CO2/m2EBFa, weniger rollende Planung, da früher im Prozess höherwertige Entscheidungsgrundlage zur Verfügung stehen und somit die Entscheidungsfähigkeit nachhaltig verbessert wird)
    • Komfort (thermische, visuelle und akustische Behaglichkeit),
    • Energie (thermischer Leistungs- & Nutzenergiebedarf Wärme / Kälte, davon abgeleiteter Endenergiebedarf TGA, operativer Primärenergiebedarf)
    • Investitions-, Betriebs- & Lebenszykluskosten
    • Platzbedarf Gebäudetechnik & Installationen

    Initiator: Auftraggeber

    Viele grundlegende Weichenstellungen können bereits ohne Simulation am Beginn des Projektes getroffen werden. Deswegen empfiehlt sich für die Konzepterstellung eine enge Zusammenarbeit mit dem Simulationsingenieur in früher Phase.

    Initiator: BIM Modellierer

    Der Simulationsingenieur unterstützt den BIM Modellierer in der Konzeptphase.

    Initiator: Simulationsingenieur

    Die Anforderungen an das Grundlagenmodell werden definieren und so früh wie möglich an den BIM Modellierer kommuniziert.
    Best Practice ist, diese bereits bei Vertragsverhandlung, spätestens bei einem Kick Off zu übergeben.

    Initiator: Simulationsingenieur

    Die Software und Workflow spezifischen Modellanforderungen für die grundlegenden Simulationsmodelle werden dem BIM Modellierer kommuniziert.

    Best Practice Tipps:

    • kommunizieren der Anforderungen bereits bei Vertragsverhandlung
    • Spätestens bei Kick Off

    ARC Modell

    Die folgenden Elemente sollten enthalten sein:

    • Projekt als IfcProject
    • Grundstück als IfcSite
    • Gebäude als IfcBuilding (die meisten Simulationswerkzeuge unterstützen nur ein Gebäude in der Datei)
    • Geschosse als IfcStorey
    • Räume als IfcSpace, optimal Brutoräume d.h. von OK Fussboden bis UK Rohdecke
    • Wände optimal als IfcWallStandardCase ansonsten als IfcWall
    • Fenster optimal als IfcWindow, nicht IfcCurtainWall
    • Türen als IfcDoor
    • Decken, Bodenplatte, Dach als IfcSlab mit PredefinedType FLOOR, BASESLAB, ROOF
    • Oder Dach als IfcRoof

    Umgebungsgebäude, Sonnenschutz und Beschattungselemente welche für die Simulation relevant sind in einem separaten Modell zu exportieren.

    Initiator: Simulationsingenieur

    Executer: BIM Modellierer

    Der BIM Modellierer erstellt das Modell entsprechend den spezifischen Anforderungen der eingesetzten Simulationssoftware.

    Initiator: BIM Modellierer

    Der BIM Modellierer exportiert das Grundlagenmodell. Oft bewährt sich:

    • Ifc2x3
    • Coordination View 2.0

    SpaceBoundaries 1st und 2nd Level wenn möglich auch mit ausgeben

    Initiator: BIM Modellierer

    ARC Model

    Die folgenden Elemente sollten enthalten sein:

    • Projekt als IfcProject
    • Grundstück als IfcSite
    • Gebäude als IfcBuilding (die meisten Simulationswerkzeuge unterstützen nur ein Gebäude in der Datei)
    • Geschosse als IfcStorey
    • Räume als IfcSpace, optimal Brutoräume d.h. von OK Fussboden bis UK Rohdecke
    • Wände optimal als IfcWallStandardCase ansonsten als IfcWall
    • Fenster optimal als IfcWindow, nicht IfcCurtainWall
    • Türen als IfcDoor
    • Decken, Bodenplatte, Dach als IfcSlab mit PredefinedType FLOOR, BASESLAB, ROOF
    • Oder Dach als IfcRoof

    Umgebungsgebäude, Sonnenschutz und Beschattungselemente welche für die Simulation relevant sind in einem separaten Modell zu exportieren.

    Zusatzinformationen

    Weitere für die Simulation wichtige Daten werden kommuniziert.

    Best Practice Tipp:

    • Kommunikation mittels Raumbuch
    • In strukturierter Form mittels Excel liste (-> Raumtypenliste)
    • Word Dokumente soweit wie möglich vermeiden
    • Bauteile mittels Liste von Bauteiltypen

    Initiator: BIM Modellierer

    Executer: Simulationsingenieur

    Der Simulationsingenieur prüft, ob das Modell den geforderten Anforderungen entspricht. Sollte die Modellqualität nicht passen, geht eine Meldung zurück an den Architekten/BIM Modellierer.

    Initiator: Simulationsingenieur

    Entscheid, ob das Modell den definierten Anforderungen entspricht. Ist die Qualität nicht ausreichend, muss eine Überarbeitung beauftragt werden. Ist die geforderte Qualitätsanforderung erfüllt, wird das Modell weiter für die Simulation verwendet.

    Initiator: Simulationsingenieur

    Der Simulationsingenieur baut das Simulationsmodell auf und macht die Berechnungen. Das gefundene Optimierungspotential wird an dem BIM Modellierer kommuniziert.

    Initiator: Simulationsingenieur

    Haben die Simulationen ein Optimierungspotential aufzeigen können, wird dies dem BIM Modellierer  gemeldet. 

    Initiator: Simulationsingenieur

    Simulationsergebnisse und Handlungsempfehlungen

    Die vorläufigen Ergebnisse der Simulation und die Handlungsempfehlungen werden in einem Bericht zusammengefasst.

    • Word Dokumente für die Datenübergabe soweit wie möglich vermeiden und durch strukturierte Tabellen ersetzen. z.B. Bericht mit den Erklärungen, Anhang mit Tabellen für die Daten.

    Initiator: Simulationsingenieur

    Simulationsergebnisse, Handlungsempfehlungen und zusätzliche Daten

    Die finalen Ergebnisse der Simulation, Handlungsempfehlungen und zusätzliche Daten werden vom Simulationsingenieur dokumentiert, so dass damit weiter gearbeitet werden kann z.B. in der Gebäudetechnikplanung..

    Best Practice Tipps:

    • Kommunikation mittels Raumbuch. Wenn kein Raumbuch Werkzeug eingesetzt wird, kann mit einer Tabelle gearbeitet werden z.B. zur gemeinsamen Bearbeitung über MS-Teams oder vergleichbar freigeben. Für frühe Projektphasen empfehlen wir eine Raumtypenliste, für spätere Projektphasen eine Raumliste.
    • In strukturierter Form mittels Excel liste (-> Raumtypenliste)
    • Word Dokumente für die Datenübergabe soweit wie möglich vermeiden und durch strukturierte Tabellen ersetzen. z.B. Bericht mit den Erklärungen, Anhang mit Tabellen für die Daten.

    Initiator: Simulationsingenieur

    Der Auftraggeber nimmt die geleistete Arbeit ab.

    Initiator: Auftraggeber

    Der Auftraggeber prüft die Simulationsergebnisse und nimmt diese ab. Wenn das Ergebnis nicht zufriedenstellend ist, werden diese an den Simulationsingenieur zur Verbesserung / Ergänzung zurückgewiesen.

    Initiator: Auftraggeber

    • pm_CHE.5314.04 Thermische Simulationen (V1.0.0.0).pdf (pdf | 111,04 KB)