- Anwendungsfälle
- Co-Creation Space
Community
Organisationen
Kooperationspartner
- Anmelden
NOCH NICHT REGISTRIERT?
Registrieren Sie sich für den Use Case Management Service kostenlos, um Ihren ersten Use Case zu erstellen.
Registrierte Benutzer können den Download-Bereich und die Kommentarfunktionen nutzen.
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
Dieser Use Case wurde im Rahmen des FFG Innovationscamps M - BIM4WARD erhoben. (FFG Projektnummer: 893653)
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.
Der Use Case beschreibt die Einbindung von thermischen Simulationstools auf Basis von IDA ICE sowohl in der Vorentwurfsphase als auch in der Entwurfsphase. Der Use Case unterstützt Planer (Architekten), sowie Gebäude- und Anlagenplaner in der frühen Planungsphase bei der Konzeptionierung eines Gebäudes. Architektonische Maßnahmen, bzw. die Gestaltung eines Gebäudes können mittels IFC-Daten in das Simulationstool IDA ICE eingelesen und mit weiteren Daten aggregiert werden. Als Ergebnis können unterschiedliche architektonischen Gestaltung hinsichtlich ihres Jahresbedarfs an Heizung, Kühlung, als auch die sommerliche Überhitzung bewertet und ausgewählt werden. In der Ausführungsplanung, wo die IFC-Daten weiter verfeinert werden und somit auch zu komplexeren Modellen führt, kann es notwendig sein die Modelle zu bereinigen. Dazu können die Programme simpleBIM, als auch das Online-Tool abstractBIM verwendet werden. Durch die Aggregation mit den Nutzungsdaten aus dem Raumbuch, kann der Wärme, Kälte und Energiebedarf für das Gebäude exakt berechnet und die Gebäudetechnischen Komponenten dem Bedarf angepasst werden.
Simulationsprogramme, in diesem Fall IDA ICE 5.0 können nur bestimmte IFC-Klassen erkennen (siehe nachfolgende Tabelle). Sofern Werte in der IFC-Datei definiert sind, können diese nicht eingelesen werden, jedoch können die IFC-Kategorien mit Bauelemente/Zonen von IDA ICE (ICE resources) verknüpft werden (Mapping). Dies kann während des Mapping durch Erstellen eines neuen Bauelements oder durch Hereinladen einer bestehenden Ressource aus der Datenbank. Diese neu angelegten Bauelemente können zu einem späteren Zeitpunkt parametriert werden. Bei IfcSpace muss jedoch die Zonen-Vorlagen bereits zuvor angelegt werden, da diese nur als Vorlage bei der Anlage der Zone verwendet werden.
| Bauelemente/Zonen | IDA ICE Kategorie | IFC 2x3 Kategorien |
| Wandaufbauten | Constructions | IFCMATERIALLAYERSET |
| Materialien | Materials | IFCMATERIAL |
| Fenster | Window | IFCWINDOWSTYLE |
| Zonen | IFC spaces | IFCSPACE |
Um den Energieverbrauch eines Gebäudes zu optimieren, ist es notwendig diesen bereits in den frühen Planungsphasen mitzudenken. Je später im Bauablauf reagiert wird, desto höher sind die Kosten zur Erreichung dieses Ziels. Dieser Use Case soll einen prototypischen Fall eines idealen Zusammenspiels zwischen der BIM Planungsteam (Architekten ARCH, Heizung, Kühlung, Lüftung und Steuerung HKLS, Elektroplanung ELE) und der Simulation während des Bauablaufs darstellen.
Für die Erstellung der .ifc-Datei gelten die Anforderungen aus dem Use Case: „Grundlagen thermischer Simulationen“ mit der GUID: 21CD5B40-A58B-4BEF-B4D9-BD7D172F4D76 und werden hier nicht erneut behandelt und werden als bereits durchgeführt angesehen. Die folgenden Schritte behandeln die Daten, welche in der Vorentwurfs- und der Entwurfsplanungsphase an die Simulation zu übergeben sind. Zusätzlich sind weitere Schritte auf seitens der Simulation definiert, um eine entsprechende Qualität und damit eine Kontinuität der Daten zu erreichen. Da in der Entwurfsphase oft noch nicht alle Randbedingungen vollumfänglich definiert sind, können hier noch nicht alle Gebäude- und Anlagenkomponenten im Detail definiert werden, wodurch eine Aufteilung des Prozesses auf Seite der Simulation notwendig ist. Dadurch ist es auch möglich die detaillierte Gebäude- und Anlagensimulation unabhängig von der Projektphase auszuschreiben.
Das Ziel der Informationsanforderung ist es die notwendigen Daten zur Durchführung einer Simulation zu definieren. Die benötigten Informationen unterscheiden sich in der Tiefe je nach Projektfortschritt (Entwurfs, und Ausführungsplanung). Die im Gesamtprozess definierten Anforderungen sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.
| ER | Wer | Wann | Was (Name) | Was (Beschreibung) | Wie | Warum | Für Wen |
| ER1 | durch Simulation | Entwurf | DO_1 | Modellanforderungen, Beschreibung der lieferbaren Ergebnisse (Limitierungen), Verfügbare Energiequellen vorOrt, Prüfung Normative Vorgaben | Dokumente, ProductTemplates, Datenaustausch über CDE |
Um das erstellte IFC-Modell einlesen zu können muss dieses bestimmte IFC-Merkmale aufweisen. Die Ausgabe von Merkmalen kann durch Software-Einschränkungen limitiert sein. Definition Mindestanforderungen an DataTemplates/DataSheets. Eine Erhebung der möglichen Energiequellen zu einem frühen Planungszeitpunkt erlaubt den Ausschluss von nicht realisierbaren Varianten. |
für ARCH, TGA, Bauphysik |
| ER2 | durch ARCH | Entwurf | DO_2 | Gebäudeabmessungen und Geschossigkeit, Gebäudenutzung, Anforderungen Nachhaltigkeit | Dokument, 3D-Modelle, Datenaustausch über CDE | Definition des Gebäudevolumens, bzw. der Gestaltung (nur Außenvolumen und Geschossigkeit), Definition der späteren Nutzung zur Bestimmung der Raumlasten, Definition der Nachhaltigkeitskriterien für das Gebäude | für SIM, TGA, Bauphysik |
| ER3 | Simulation | Entwurf | DO_3 | Variantenbeschreibung, Wärme und Kälteverbrauch, Nutzung erneuerbarer Energiequellen, Regelungsvorschläge | Dokument, Datenaustausch über CDE | Beschreibung der untersuchten Simulationsvarianten und der zugrundeliegenden Randbedingungen, Beschreibung des Simulationsergebnis hinsichtlich Wärme- und Kälteverbrauch, Nachhaltigkeit und eingesetzten Regelungsstrategien | für ARCH, TGA, Bauphysik |
| ER4 | Simulation | Entwurf | DO_4 | Variantenvergleich | Dokument, Datenaustausch über CDE | Gegenüberstellung aller Varianten und Bewertung anhand der Anforderungen des AG und Vorschläge hinsichtlich energieverbrauch und Nachhaltigkeit | für ARCH, TGA, Bauphysik |
| ER5 | ARCH | Ausführung | DO_5 | Projektbeschreibung | Dokumente, ProductTemplates, Datenaustausch über CDE | Detaillierte Projektbeschreibung die die Vorgaben des AG und somit Zielwerte für den Energiebedarf und die Nachhaltigkeit vorgibt | für SIM, TGA, Bauphysik |
| ER6 | ARCH | Ausführung | DO_6 | IFC ARCH | IFC-Modell, ProductTemplates und ProductDataSheets, Datenaustausch über CDE | Geprüftes Architekturmodell nach Vorgaben Simulation | für SIM, TGA, Bauphysik |
| ER7 | Simulation | Ausführung | DO_7 | Fehlerbeschreibung IFC-Import | Dokument, Datenaustausch über CDE | Beschreibung welcher Fehler beim IFC-Import aufgetreten ist. Gegebenenfalls Anpassung der Anforderungen von ER1 | für ARCH, TGA, Bauphysik |
| ER8 | Simulation | Ausführung | DO_8 | Statusbericht Simulation | Dokument, Datenaustausch über CDE | Beschreibung der Randbedingen und Ergebnisse | für ARCH, TGA, Bauphysik |
| ER9 | Simulation | Ausführung | DO_9 | IFC - Simulation | IFC-Modell, Datenaustausch über CDE | Aggregieren der zuvor definierten Simulationsergebnisse als IFC-Modell | für ARCH, TGA, Bauphysik |
| ER10 | Simulation | Ausführung | DO_10 | Simulationsbericht | Dokument, Datenaustausch über CDE | Zusammenfassung aller Randbedingen, Simulationsergebnisse und möglicher Optimierungspotentiale | für ARCH, TGA, Bauphysik |
Der Gesamtprozess ist aufgeteilt in den Prozess BIM-Gesamtplanung, welcher die Architektur (ARCH), die Statik (STA), Technische Gebäudeausstattung (TGA) und Elektroplanung (ELE) umfasst, sowie der Vorentwurfsplanung und der Entwurfsplanung. Gemäß dem openBIM-Ansatz wurden die beiden Simualtionsunterstützungen des Bauprozessess aufgeteilt, da sich die Ausführenden durch die auch unterscheiden können. (BPMN Thermische Gebäudesimulation in der Planungsphase gesamt.jpg)
BIM Gesamtplanung
Gestartet wird mit der Projektidee des Auftraggebers (AG), welche in einer Grundlagenanalyse, bzw. Vorentwurf mündet (gemäß LPH1 und LPH2 nach LM.VM 2023 TGA). Vereinfacht wird in diesem Prozess davon ausgegangen, dass bereits ein geeigneter Partner ausgewählt wurde. Mit Start des Vorentwurfs ist es notwendig eine Schnittstelle für den Datenaustausch und die Speicherung anzulegen und sollte aus Sicht er Kontinuität in der Verantwortung des Planungsteams liegen. Die Ausgestaltung dieser Schnittstelle kann im Vorentwurf auf einen einfachen Datenaustausch beschränkt sein, jedoch ist spätestens beim Übergang zur Entwurfsplanung die Einführung einer CDE (Common Data Environment), auch hinsichtlich der gemeinsamen Zusammenarbeit, geregelten Datenzugriffs und der Versionierung unbedingt zu empfehlen. Dabei sollte die eingesetzte CDE folgende Dokumentenzustände unterstützen: WorkInProgress, Shared, Public und Archived.
Sobald die Anforderungen für ein Simulationsmodell definiert sind [ER1], wir ein geeignetes Hüllmodell nach den definierten Modellierungsanforderungen erstellt. Dieses Hüllmodell umfasst die Definition der Gebäudeabmessungen, die Geschossigkeit, die Gebäudenutzung und die Anforderungen an die Nachhaltigkeit, die das geplante Gebäude erfüllen soll [ER2].
Nachdem die Ergebnisse des Vorentwurfs [ER3] hinsichtlich der zuvor definierten Randbedingungen bewertet wurden, wird das Ergebnis mit der Architektur rückgekoppelt und entschieden ob weitere Varianten untersucht werden sollen. Die Mindestanzahl der Varianten wird dabei definiert auf Basis der Vorort verfügbaren Energiequellen und den Nachhaltigkeitsanforderungen des AG mit unterschiedlichen Erfüllungsgrad, sowie dem Aufwand.
Sobald genügend Varianten mit unterschiedlichen Erfüllungsgraden vorliegen, ist die Vorstudie abgeschlossen. Sobald der finale Bericht des Vorentwurfs, welcher alle untersuchten Varianten umfasst, erstellt ist [ER4] werden die Vorschläge dem Auftraggeber vorgelegt. Sollte keine Variante vom AG ausgewählt werden, werden die Ergebnisse dokumentiert und dem AG übergeben. Im Falle einer Umsetzung werden die Änderungen des AG übernommen und sofern gewünscht eine begleitende Simulation in der Entwurfsplanung ausgeschrieben [ER5].
Basierend auf den Modellierungsrichtlinien von [ER1] wird ein detailliertes BIM-Architekturmodell erstellt (zB. Revit, Archicad). Dieses Modell wird laufend auf Einhaltung der Modellierungsrichtlinien überprüft (zB.: Solibri, DesiteMD, Navisworks) und falls erforderlich berichtigt. Im BIM-Gesamtprozess werden auch die IFC-Teilmodelle TGA, STA und ELE erstellt. Diese werden im Koordinationsmodell miteinander konsolidiert und auf Kollisionen überprüft.
Für die Gebäudesimulation kann derzeit in IDA ICE (4.8 und beta v5.0) nur das Architekturmodell mit bestimmten IFC-Klassen eingelesen werden (siehe Einschränkungen). Sobald eine ausreichende Detailierung (Geschossigkeit, Wandaufbau, Räume und Nutzungen) gegeben ist, wird das geprüfte Architekturmodell für die Simulation freigegeben [ER6]. Dieses Architekturmodell wird in IDA ICE eingelesen und gegebenenfalls mit weiteren Hilfsprogrammen (simpleBIM und abstractBIM) modifiziert. Sollte das Einlesen nicht möglich sein, wird eine Fehlerbeschreibung verfasst und die Modellierungsanforderungen adaptiert [ER7].
Für den Fall von Änderungen, welche die Architektur betreffen (Wandaufbau, Räume, Durchbrüche) wird das Architekturmodell erneut in die Simulation eingelesen und geprüft. Die Ergebnisse der Simulation werden dokumentiert [ER8] und ,falls vom Auftraggeber definiert, auch die Optimierungspotentiale für das Gebäude zusammengefasst [ER10]. Die finalen Simulationsergebnisse werden im Teilmodell Simulation mittels simpleBIM gespeichert und dem BIM-Gesamtprozess übergeben, welche wiederum ins Koordinationsmodell übergeführt werden.
Die detaillierte Prozessbeschreibung für die BIM Vorentwurfsplanung und die BIM Entwurfsplanung ist den unten angeführten Leistungsphasen laut ÖNORM | Phase 2.2 Vorentwurf und ÖNORM | Phase 2.3 Entwurf zu entnehmen.
Nach der Auswahl eines Partners für den Vorentwurf werden die Vorort verfügbaren Energiequellen, sowie die lokal verfügbaren Ressourcen und Potentiale erhoben. Vorschläge hinsichtlich des Wandaufbaus und der eingesetzten Materialien werden auf ihre Konformität zu bestehenden Zertifikatsprogrammen (Klimaaktiv, Passivhaus) sowie der Einhaltung der normativen Regeln (OIB-RL6) geprüft. Als wichtigsten Punkt werden die Informationsanforderungen an bestehende Softwaretools für die dynamische Gebäudesimulation überprüft und Anforderungen der Simulation, basierend auf Use Case Grundlagen thermischer Simulation, GUID: 21CD5B40-A58B-4BEF-B4D9-BD7D172F4D76, definiert [ER1]. (Prüfung Randbedingungen.jpg)
Sobald das Hüllmodell mit Zusatzinformationen vorliegt [ER2] können, gemäß den Anforderungen der BIM-Gesamtplanung, Varianten definiert werden. Dabei wird die Heiz- und Kühllast berechnet, die Integration von den aus [ER1] erhobenen Energiequellen analysiert, detailliert Wärme- und Kälteabgabe und Lüftungssysteme modelliert (sofern von der BIM-Gesamtplanung definiert) und erste Analysen zu Verschattungs- und Regelungskonzepten erstellt und der Nutzerkomfort bewertet. (Simulationsparameter anpassen.jpg) Die Ergebnisse aller Varianten werden in [ER3] verglichen und zusammengefasst.
Sofern keine weiteren Varianten von BIM-Gesamtplanung angefordert, oder auch nach einem definierten Zeitablauf wird die Vorstudie abgeschlossen. Im Bericht wird die Simulation und die zugrundeliegenden Annahmen beschrieben, der Wärme, Kälte und Elektrizitätsbedarf sowie die Nachhaltigkeit aller Varianten verglichen. Weiters sollte der finale Bericht Vorschläge für Verschattungsregelungen enthalten, um deren Potentiale und Auswirkungen aufzuzeigen [ER4].
Die Entwurfsplanung mit Ausschreibung und Vergabe der Entwurfsplanung durch die BIM-Gesamtplanung. Nach Erhalt der notwendigen Daten [ER5], und der Freigabe des BIM Architekturmodells [ER6] beginnt der Prozess der der Template Erstellung der Zonen und Prüfung und der Prozess des IFC-Imports. In den Templates der Zonen können die Raumheizungen und Raumkühlungen, die Raumhöhe, die Belüftung und die hinterlegte Raumregelung definiert werden. Zusätzlich können Standardwandaufbauten für diese Zone und spezifische Heiz- und Kühlleistungen definiert, sowie auch die Internen Lasten (Personen, Geräte, Beleuchtung) und deren Regelung definiert werden.
Im parallelen Prozess des Einlesens der IFC-Datei wird diese in IDA ICE importiert. Im Erfolgsfall ist nun der Einlese Vorgang bereits beendet und es kann die IFC-Datei in thermische Zonen aufgeteilt, sowie die erstellten Templates mit den IFC-Komponenten verknüpft werden (Mapping). Im Fehlerfall wird die IFC-Datei mittels simplebim eingelesen und mit den dort verfügbaren Werkzeugen bereinigt und anschließend wieder in IDA ICE eingelesen. (Einlesen IFC in Simple BIM.jpg) Sollte das Einlesen wieder fehlschlagen, dann ist wird die IFC-Datei auf der Web-Plattform von abstractBIM hochgeladen und dort bereinigt (durchschnittliche Bearbeitungszeit von 5 Minuten). Sobald die IFC-Datei bereinigt wurde, kann diese heruntergeladen und erneut in IDA ICE eingelesen werden. (Upload IFC in abstract BIM.jpg) Sollte der Einlese Vorgang weiterhin fehlschlagen ist eine detaillierte Fehlerbeschreibung zu erstellen und die Modellierungsanforderungen anzupassen [ER7] und eine angepasste IFC-Datei anzufordern.
Nach erfolgten Mapping der IFC-Datei kann die Simulation parametriert werden. (Gebäude und Anlagensimulation parametrieren .jpg) Im ersten Schritt wird das digitalen Gebäudemodell mit Standortdaten, Klimadaten, sowie den Daten der Fenster, Türen und Öffnungen aggregiert. (Standard Simulationen erstellen.jpg) Neben den Standortdaten wird auch die Verortung des Gebäudes geprüft und gegebenenfalls angepasst.
Im nächsten Schritt werden die internen Lasten für jede thermische Zone innerhalb des Gebäudes aus dem Raumbuch [ER5] parametriert. Dabei ist die Personenzahl, die Position dieser im Raum, sowie die Position und Wärmeabgabe und Elektrizitätsaufnahme der Beleuchtung und Geräte relevant. Das Gebäudetechnische System kann vereinfacht als ideale Wärme- und Kälteabgabe (nicht näher spezifizierte Wärmeabgabe im Raum, keine Angabe des Wärmebereitstellung), als auch im Detail modelliert werden:
Abhängig von der ausgeführten Lüftung können sowohl aktive als auch passive Lüftungssysteme modelliert werden inklusive der dahinterliegenden Zonen- und Raumregelung. Im nächsten Schritt werden die Sollwerte in den einzelnen Zonen definiert (Temperatur, CO2, Mindestluftrate). Im letzten Schritt erfolgt die Anpassung der Verschattung (Umgebung, Nachbargebäude, Bäume, Gelände aus GIS), die außenliegenden Verschattungen am Gebäude (Rollladen, Raffstore, Vordach), sowie die Regelung angepasst. Nach dem Parametrieren der Simulation erfolgt die Durchführung der Simulationen, welche folgende Schwerpunkte umfassen können:
Die Ergebnisse und zugrundeliegenden Randbedingungen werden im Simulationsbericht dokumentiert [ER8]. Abhängig von der Ausschreibung können ausgewählte Ergebnisse der finalen Variante mittels simplebim in einer IFC-Datei gespeichert werden (Teilmodell Simulation) [ER9]. Parallel können für bestehende Varianten weitere die Optimierungspotenziale berechnet und im Simulationsbericht dokumentiert werden [ER10]. (Optimierungspotenziale berechnen.jpg)
Sollten während des Planungsprozesses weitere Änderungen im Teilmodell Architektur auftreten, so wird in einem ersten Schritt geprüft, ob die Änderung die bestehende IFC-Datei beeinflussen (Außengeometrie, Nutzungen, Wandaufbauten, Materialen) und somit ein erneutes Mapping notwendig ist. Ist dies nicht der Fall werden nur die relevanten Parameter in der Gebäude- und Anlagensimulation geändert. Sobald keine weiteren Änderungen aus dem BIM-Gesamtplanungsprozess auftreten, wird die Entwurfsplanung abgeschlossen.
