Modellbasierte Performance Optimierung (MPO)

Level of Information

• LOI 100

Lanes

• L1 – Auftraggeberschaft
• L2 – BIM Gesamtkoordination

Aktivitäten

1.1 Gebäudeanforderungen erstellen
Die Auftraggeberschaft definiert die Hauptziele des Projekts, falls erforderlich zusammen mit fach-spezifischen Beratungen. Es werden die Eckdaten des Bauobjekts spezifiziert, solange für die Ent-wicklung vom Projekt bekannt und relevant. Diese sind z.B. Standort, Haupt- resp. Teilnutzungen und entsprechende Nutzflächen, gewünschte Bauweise etc.
Spezielle Anforderungen, wie z.B. Abweichungen gegenüber den Standardnutzungen (Komfortni-veau, Personenbelegung, Ausrüstung etc.), sind zwingend auszuweisen.

1.2 BIM-Organisation aufstellen
Der BIM Gesamtkoordinator (GK) hat die Aufgabe sich zu informieren welche Planungswerkzeuge von den Projektbeteiligten verwendet werden. Er stellt sicher, dass die technische Grundlage für eine integralen Planung auf BIM Level 3 erreicht werden kann. Nach einer Schnittstellen-Analyse wird eine Kollaborationsplattform ausgewählt. Die Anforderungen an diese Plattform sind:
System Administration für die Zuteilung von Rollen und Rechte
Content Management für die Versionierung von Dokumenten und Modell Upload
Online Viewer
Kompatibilität der Planungswerkzeuge mit der Plattform
Der GK stellt die ICT sowie die Security sicher und definiert den Synchronisations-Zyklus. Die Da-tenablagestruktur sowie die erforderlichen Dateiformate für den Datenaustausch werden definiert und allen Beteiligten zur Verfügung gestellt. Es soll ein Konzept für die Komponenten-ID bestimmt wer-den.

In der Organisation sind die Informationsanforderungen Auftraggeberschaft (IAG) sowie der BIM-Abwicklungsplan (BAP) der Auftraggeberschaft zu berücksichtigen.

Gateways (G_)

Keine Gateways in dieser Phase vorhanden.

Ereignisse (E_)

Keine Ereignisse in dieser Phase vorhanden.
 

Datenobjekte (DO_)

DO_1_1 Gebäudeanforderungen
Das Dokument soll alle relevanten Anforderungen zur Entwicklung des Projektes durch die Fachpla-ner festhalten. Mindestinhalt:

• Standort
• Ungefähre Dimensionen (z.B. Nutzfläche, Abstände von den Parzellengrenzen, Gebäudehö-he, Raumhöhen etc.)
• Haupt- resp. Teilnutzungen (Gebäudekategorie gem. SIA 380/1)
• Bauweise (z.B. Typologie, Fensteranteil, etc.)
• Energetische Anforderungen/Standards/Zertifizierungen (Definition mit Unterstützung Fachbe-ratung im Vorfeld)
• Abweichungen gegenüber den Standardnutzungen, falls vorhanden (z.B. Komfortanforderun-gen, Belegung, Ausrüstung, etc.)
• In einer Key Performance Matrix sollen die wichtigsten Anforderungen an die Energiesysteme beschrieben werden.

Initiator – Auftraggeberschaft
Ausführend – Auftraggeberschaft

Informationsaustauschanforderung (ER_)

Keine Informationsaustauschanforderungen in dieser Phase vorhanden.

Level of Information

• LOI 200

Lanes

• L1 – Auftraggeberschaft
• L2 – BIM Gesamtkoordination
• L3 – Fachplanung & Simulationen Gebäudetechnik
• L4 – Fachplanung Bauphysik
• L5 – Fachplanung Gebäudeautomation

Aktivitäten

2.1 Use Case: Freigabe von Modellständen
Use Case «Freigabe von Modellständen», GUID: 934396d4-1f43-4832-8822-fe23b8003ce7 (siehe Use Case Management Bauen Digital Schweiz) aktivieren. Dieser Use Case stellt fest, ob alle Exchange Requirements erfüllt und die Dateiformate den Anforderungen entsprechen.

2.2 Thermische Gebäudesimulation
Dynamische Simulation des Gebäudes mit den bereits bekannten Parametern. Die Detaillierung ent-spricht dem Projektfortschritt. Die Ausgabe der Resultate soll als Stundenprofile erfolgen

Relevante Simulationsverfahren:
Heizlastermittlung pro Zone und für das ganze Gebäude gemäss SIA 382/2
Kühllastermittlung pro Zone und für das ganze Gebäude gemäss SIA 382/2
* Simulation jährliches Heiz- und Kühlenergiebedarf pro Zone und für das ganze Gebäude ge-mäss SIA 382/2

2.3 Randbedingungen analysieren
Anhand der Umgebungsdaten und dem Standort des Gebäudes werden die Randbedingungen für die Gebäudetechnik definiert.
Die Randbedingungen beschreiben die nutzbaren Energieträger (nutzbares Potential, Angebotsprofil, Qualität), anzuwendende Gesetze und Normen, Schutzbestimmungen und beziehen die Gebäudean-forderungen sowie die Key Performance Matrix an die Energietechnik der Auftraggeberschaft mit ein. Die Randbedingungen dienen als Grundlage für die Entwicklung verschiedener Gebäudetech-nikvarianten.

2.4 Varianten entwickeln
Basierend auf den Randbedingungen, den Gebäudeanforderungen und den Bedarfsprofilen aus der thermischen Gebäudesimulation werden verschiedene Varianten für die Gebäudetechnik definiert. Die Varianten beschreiben verschiedene Technologielösungen für die Wärme- und Kälteerzeugung sowie potentielle Stromerzeugung. Die Varianten beschreiben die wichtigsten gebäudetechnischen Komponenten und definieren eine erste grobe Dimensionierung derselben. Der Detaillierungsgrad und die Anzahl der Varianten ist mit der Auftraggeberschaft abzustimmen.

2.5 Simulationsmodell Gebäudetechnik erstellen
Die verschiedenen Varianten werden im Simulationsmodell Gebäudetechnik abgebildet. Als Berech-nungsgrundlagen für das Simulationsmodell dienen die Randbedingungen und die Bedarfsprofile aus der thermischen Gebäudesimulation. Die Informationen zu den Komponenten der verschiedenen Varianten sind entweder bereits in der Simulationssoftware enthalten oder werden von einem Pro-duktekatalog importiert.
Sind die Varianten im Simulationsmodell abgebildet, werden dynamische Berechnungen für die Di-mensionierung der verschiedenen Komponenten erstellt und greift dafür auf detailliert Berechnungen mit variablen Zeitschritten zurück. Dabei wird jeweils ein Betriebsjahr simuliert. Anhand der Simulati-onswerte wird die Dimensionierung auf Energieeffizienz hin optimiert. Weitere Parameter Optimie-rungsparameter sind der Key Performance Matrix in den Gebäudeanforderungen (DO_1_1) zu ent-nehmen.
Die hydraulischen Verschaltungen, sowie die Betirebsarten und Wärme-/Kälte-Abgabesysteme (Heiz-körper, Lufterhitzer, TABS, etc.) werden zweckmässig abgebildet. Die Varianten sollen mindesten die Erzeugung, die Energiespeicher (thermisch und elektrisch) und ein rudimentäres Funktionsprinzip abbilden. Die Simulationen müssen verbindliche Aussagen über die Technologiewahl, Dimensionie-rung, Anzahl und Leistungsfähigkeit der wichtigsten Komponenten der Gebäudetechnik zulassen.

2.6 Machbarkeitsstudie erstellen
Die entwickelten Varianten werden einzeln beschrieben (Detaillierungsgrad SIA 112, Phase 21) und die planerischen und gestalterischen Lösungsansätze dargestellt. Anhand der Informationen aus dem Simulationsmodell Gebäudetechnik werden die benötigten Bauvolumina abgeschätzt. Basierend auf der Dimensionierung und den baulichen Ansprüchen, wird jede Variante auf ihre Machbarkeit hin geprüft. Zu jeder Variante soll eine Abschätzung der Kosten sowie eine Überprüfung der Wirtschaft-lichkeit über die gesamte Lebensdauer angestellt werden. Sofern von der Auftraggeberschaft nicht anders definiert, wird eine dynamische Vollkostenrechnung mit Grundlagen aus der SIA 480 ange-stellt. Neben den energetischen und ökonomischen Betrachtungen wird auch eine Berechnung der ökologisch relevanten Emissionen angestellt. Die Methodik für die Berechnungen ist für alle Varian-ten gleich, was eine Vergleichbarkeit unter einander zulässt. Die verschiedenen Varianten werden anhand der energetischen, ökologischen und ökonomischen Vergleichswerte einander gegenüberge-stellt sowie eine Empfehlung zu Händen der Auftraggeberschaft ausgearbeitet.

2.7 Variante Gebäudetechnik beschliessen
Anhand der abgeschlossenen Machbarkeitsstudie entscheidet sich die Auftraggeberschaft für eine Variante der Gebäudetechnik. Allfällige Rückfragen und mögliche Anpassungen werden innerhalb dieser Aktivität (A_2.7) bewerkstelligt.

Gateways (G_)

G_2_1 Freigabe für Machbarkeitsstudie
Die nachfolgende Aktivität kann erst gestartet werden, wenn bezüglich den Randbedingungen und der Resultate aus der thermischen Gebäudesimulation eine genügende Planungssicherheit besteht. Das bedeutet der Informationsstand der Architektur und der Bauphysik für die Variantenentwicklung muss frei gegeben werden und darf bis Ende Phase 2 nicht mehr substanziell ändern. Sind Ände-rungen zu erwarten müssen die Varianten entsprechend angepasst werden.

Freigabekriterien:
Anforderungen an Architektur stehen zur Verfügung
Berechnete Bedarfswerte aus dem Simulationsmodell stehen als Stundenwerte zur Ver-fügung
Die Randbedingungen sind detailliert erhoben und beschrieben
Es liegt eine schriftliche Einwilligung vor, dass die gegebenen Grundlagen verbindlich sind und der nächste Prozess gestartet werden kann.

Ereignisse (E_)

E_2_1 Input Umgebung
Die Umgebungsdaten müssen aus verschiedenen Quellen (z.B. Normen, Messstationen, Datenblät-ter, Geoinformationssysteme) zusammengetragen werden.

E_2_2 Input Produkte-Katalog
Die Informationen der Modellelemente aus dem Produkte-Katalog müssen mit dem Austauschstan-dard der Gebäudetechniksimulation kompatibel sein. Vor jedem Data-Drop muss überprüft werden, dass die Informationen der Exchange Requirements (ER) und Level of Information (LOI) nach dem Information Delivery Manual (IDM) erfüllt sind.

Datenobjekte (DO_)

DO_2_1 Umgebungsdaten
Die Umgebungsdaten beinhalten sämtlich Informationen über die Effekte, welche mit dem Gebäude von aussen wechselwirken. Die Umgebungsdaten müssen mindestens enthalten:

• Klimadaten des Gebäudestandortes als stündliche Werte (z.B. Meteonorm, SIA 2028, etc.);
• Untergrund (Aufbau, Statik, Nutzungsbestimmungen Erdwärme und Grundwasser, Geologie)
• Landschaftsprofil der Umgebung inkl. Landschafts-Horizont
• Profil der Bauten in unmittelbarer Nähe

Die stündlichen Klimadaten müssen mit jenen der thermischen Gebäudesimulation identisch sein und mindestens folgende Parameter enthalten: Normale Direktstrahlung [W/m²], Diffusstrahlung [W/m²], Globalstrahlung [W/m²], relative Luftfeuchtigkeit [%], Aussentemperatur [°C], Windgeschwindigkeit [m/s].

Initiator – Input Umgebung
Ausführend – Fachplanung Gebäudetechnik und Bauphysik

DO_2_2 Produkte-Katalog
Der Produktekatalog kann bereits in der Gebäudetechniksimulations-Software enthalten sein. Sollen weitere Komponenten ergänzt werden, sind diese von der Produkte-Katalogen der Hersteller zu im-portieren. Die benötigten Parameter sind den Informationsanforderungen dieses Use Cases zu ent-nehmen.
Sind Modellelemente vom Hersteller nicht verfüg-bar oder entsprechen nicht den Anforderungen, müssen diese modelliert werden.

Initiator – Hersteller
Ausführend – Fachplaner Gebäudetechnik

DO_2_3 Machbarkeitsstudie
Die Machbarkeitsstudie (MBS) beschreibt und untersucht die entwickelten Gebäudetechnik-Varianten auf ihre Machbarkeit, ihre Wirtschaftlichkeit und ihre ökologischen Emissionen. Diese Betrachtungen erfolgen für alle Varianten nach der gleichen Methodik, was eine direkte Vergleichbarkeit zulässt. Die MBS beinhaltet pro Variante mindestens folgende Angaben:

• Rahmenbedingungen und Grundlagen
• Beschreibung der Variante
• Technologie und genutzte Energieträger inkl. Begründung
• Energiebedarf und Nennleistung der Varianten
• Energieflussdiagramm der wichtigsten Energieflüsse (inkl. Verluste)
• Bauliche Anforderungen (Volumina, Statik, Elektrische Anschlüsse, etc.)
• Hinweise zum Betrieb
• Kosten (Investitions-, Betriebs- und Energie-Kosten sowie allfälliger Fördergelder) inkl. Rah-menbedingungen
• Treibhausgasemissionen (CO2eq.) im Betrieb
• Qualitativ beschriebene Vor- und Nachteile
• Individuelle Anforderungen aus den Gebäudeanforderungen der Key Performance Matrix an die Energietechnik der Auftraggeberschaft

Initiator – Fachplanung Gebäudetechnik
Ausführend – Fachplanung Gebäudetechnik

Informationsaustauschanforderung (ER_)

ER_2_1 Bedarfswerte thermische Gebäudesimulation
Vom Simulationsmodell resultierende Output-Parameter (immer sowohl pro Zone als auch aggregiert für das ganze Gebäude):
Heizleistungsbedarf pro Zone und gesamt [W]
Kühlleistungsbedarf pro Zone und gesamt [W]
Wärmeenergiebedarf [kWh/a] pro Zone und gesamt im gewünschten Zeitschritt (Std., Tag, Monat, Jahr)
Kühlenergiebedarf [kWh/a] pro Zone und gesamt im gewünschten Zeitschritt (Std., Tag, Mo-nat, Jahr)

Initiator – Bauphysik
Ausführend – Bauphysik

ER_2_2 Simulationsmodell Gebäudetechnik
Das Simulationsmodell Gebäudetechnik bildet die Energieerzeugung, -verteilung, -speicherung und -abgabe im Gebäude ab. Das Modell enthält sämtliche Klimadaten, Komponenten, Vernetzungen, Betriebsarten und Steuerlogiken. Das Modell soll automatisiert aktualisierte Bedarfswerte und Klima-daten importieren und sämtliche Komponentendaten exportieren. Für den Import in ein Fachmodell Gebäudetechnik, werden die Komponenteninformationen gemäss den Informationsanforderungen verwendet.
Der Detaillierungsgrad ist den Planungsphasen entsprechend anzupassen.
Vor jedem Data-Drop muss überprüft werden, dass die Informationen der Exchange Requirements (ER) und Level of Information (LOI) nach dem Information Delivery Manual (IDM) erfüllt sind.

Initiator – Fachplanung Gebäudetechnik
Ausführend – BIM Gesamtkoordinator
 

Level of Information

• LOI 200

Lanes

• L1 – Auftraggeberschaft
• L2 – BIM Gesamtkoordination
• L3 – Fachplanung & Simulationen Gebäudetechnik
• L4 – Fachplanung Bauphysik
• L5 – Fachplanung Gebäudeautomation

Aktivitäten

31.1 Gebäudeanforderungen anpassen
Auf Basis der Machbarkeitsstudie aus Phase 2 sowie der Projektentwicklung prüft die Auftraggeber-schaft, ob Anpassungen der Gebäudeanforderungen erforderlich sind. Die Eckdaten des gesamten Gebäudes werden bestätigt oder angepasst sowie entsprechend der höheren Detaillierungsgrad ergänzt. Die Spezifizierungen betrifft insbesondere:

• Im Gebäude vorhandenen Raumnutzungen (z.B. Standardnutzungen gemäss SIA MB 2024)
• Gewünschte Bauweise für einzelne Bauteile, wenn bekannt.
• Key Performance Matrix für die Gebäudetechnik mit den wichtigsten energetischen Grössen und Grenzwerten (z.B. COP, JAZ, Autarkiegrad, Solardeckungsgrad, fossiler Anteil, CO2 Emissionen, Investitionskosten, minimal nötige Nennleistung, etc.)
• Entscheid Variante Gebäudetechnik und Dokumentation von Abweichungen gegenüber der Machbarkeitsstudie

Spezielle Anforderungen, wie z.B. Abweichungen gegenüber den Standardnutzungen (z.B. Komfort-niveau, Personenbelegung, Ausrüstung etc.), sowie die grundlegend energetischen Anforderungen (Standards, angestrebte Zertifizierung) sind weiterhin auszuweisen.

31.2 Use Case: Freigabe von Modellständen
Use Case «Freigabe von Modellständen», GUID: 934396d4-1f43-4832-8822-fe23b8003ce7 (siehe Use Case Management Bauen Digital Schweiz) aktivieren. Dieser Use Case stellt fest, ob alle Exchange Requirements erfüllt und die Dateiformate den Anforderungen entsprechen.
 
31.3 Thermische Gebäudesimulation
Dynamische Simulation des Gebäudes mit den bereits bekannten resp. angepassten Parametern und Anforderungen. Die Detaillierung entspricht dem Projektfortschritt. Die Ausgabe der Resultate soll als Stundenprofile erfolgen

Relevante Simulationsverfahren:
Heizlastermittlung pro Zone und für das ganze Gebäude gemäss SIA 382/2
Kühllastermittlung pro Zone und für das ganze Gebäude gemäss SIA 382/2
* Simulation jährliches Heiz- und Kühlenergiebedarf pro Zone und für das ganze Gebäude ge-mäss SIA 382/2

31.4 Anlagekonzept Gebäudetechnik erstellen
Die definitive Variante aus dem Beschluss der Auftraggeberschaft wird in einem Anlagekonzept wei-ter ausgearbeitet und die wichtigsten Komponenten (Erzeugung, Speicherung, Regulierung, Hydrau-lik) und deren ersten groben Dimensionierung anhand statischer Berechnungsmethoden oder Kenn-grössen. Das Anlagekonzept umfasst mindestens ein Prinzipschema, welches die wichtigsten Kom-ponenten und Dimensionierungen abbildet. Neben der Anlage beschreibt das Anlagekonzept die wichtigsten Betriebsarten.

31.5 Kennzeichnungssystem erstellen
Das Kennzeichnungssystem definiert nach welcher Systematik die einzelnen Komponenten der Ge-bäudetechnikanlagen in den Simulationsmodellen, allen Planungsunterlagen und später auch in der Umsetzung zu bezeichnen sind. Das System ist so ausgestaltet, dass jede Komponente eineindeutig beschriftet wird und das System für alle Fachplaner einfach nachzuvollziehen und anwendbar ist. Das Kennzeichnungssystem dient für die Zuordnung der Informationen aus dem Simulationsmodell in das Fachmodell Gebäudetechnik.
Im Kennzeichnungssystem wird die Raumcodierung der Architektur mitberücksichtigt. Sofern vorlie-gend wird ein bestehendes Kennzeichnungssystem der Auftraggeberschaft adaptiert. In jedem Fall muss das Kennzeichnungssystem von der Auftraggeberschaft und/oder von der BIM-Gesamtkoordination frei gegeben werden.

31.6 Simulationsmodell Gebäudetechnik anpassen
Im Simulationsmodell Gebäudetechnik wird die beschlossene Gebäudetechniklösung, entsprechend dem Anlagekonzept, weiter ausgearbeitet. Basierend auf der vertieften Detaillierungsstufe und den aktualisierten Berechnungswerten der thermischen Gebäudesimulation werden die Komponenten dimensioniert und anhand des Produktekataloges ausgewählt. Es sollten Produkte ausgewählt wer-den, welche BIM-fähig sind. Das Simulationsmodell bildet entsprechend das geplante Anlagekon-zept ab. Anhand des angepassten Modelles werden die Funktionsfähigkeit und die verschiedenen Betriebszustände geprüft.
Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen. Dies dient der Zuordnung der Informationen im Fachmodell Gebäudetechnik.

31.7 Dimensionierung optimieren
Anhand einer Parametervariation und z.T. auch dem Austausch von Komponententypen wird die Gebäudetechnik (Komponenten und Regulierung) entsprechend der Key Performance Matrix (KPM) optimiert. Ist keine KPM vorhanden, soll mindestens auf Energie- und Leistungseffizienz, Emissions-reduktion und Wirtschaftlichkeit hin optimiert werden.

31.8 Fachmodell Gebäudetechnik erstellen (inkl. Prinzipsche-ma)
Basierend auf dem Koordinationsmodell der Architektur und den Informationen aus dem Simulati-onsmodell Gebäudetechnik wird das Fachmodell Gebäudetechnik erstellt. Anhand der Komponen-ten-Parameter im Simulationsmodell Gebäudetechnik werden die Komponenten der Energieerzeu-gung in 3D gezeichnet und die Informationen aus dem Simulationsmodell mit der 3D Geometrie aus dem Fachmodell verknüpft. Gleichzeitig wird das Prinzipschema auf die neusten Informationen aus der Optimierung der Dimensionierung angepasst und dessen Detailierung erhöht.
Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen.

Gateways (G_)

G_31_1 Änderung nötig?
Änderungen im Bauvorhaben und den Grundlagen haben Einfluss auf die thermische Gebäudesimu-lation und/oder Dimensionierung der Gebäudetechnik. Für die modellbasierte Performance Optimie-rung sollen diese Änderungen erfasst und in den Simulationen berücksichtigt werden. Der folgende Fragenkatalog soll jeweils beantwortet werden.

Kann eine der folgenden Fragen mit ja beantwortet werden, müssen die thermische Gebäudesimula-tion und entsprechend die Gebäudetechniksimulation angepasst werden:
Wurde die Gebäudegeometrie verändert?
Wurde die Fassadenstruktur des Gebäudes verändert (Aufbau und Glasanteil)?
Wurde die Nutzung des Gebäudes verändert?
Wurde die Materialisierung des Gebäudes verändert (Hülle, Tragestruktur)?

Kann eine der folgenden Fragen mit ja beantwortet werden, muss die Gebäudetechniksimulation angepasst werden:
Sind neue Bedarfswerte aus der thermischen Gebäudesimulation verfügbar?
Wurde der Warmwasser-Bedarf angepasst?
Wurde die Art der Energieerzeugung angepasst?
Wurden die Systemtemperaturen angepasst?
Wurde das Platzangebot für die Gebäudetechnik angepasst?
Wurde die Key Performance Matrix angepasst?

Die Relevanz der Änderungen soll vom Fachplanungsteam in Kollaboration kritisch geprüft werden. Bei marginalen Änderungen sollen die Simulationen nicht wiederholt werden.

Ereignisse (E_)

E_31_1 Externe Gebäudeanforderungen
Externe Ziel- und Grenzwerte aus Gesetzen, Normen, Zertifizierungen etc. sollen erhoben werden.

E_32_2 Input Kennzeichnungssystem Auftraggeberschaft
Es ist abzuklären, ob die Auftraggeberschaft über ein eigenes Kennzeichnungssystem o.ä. für die Beschriftung der Komponenten verfügt. Ist dieses vorhanden und soll es für das Bauprojekt ange-wandt werden, gilt dieses als Grundlage.

E_31_3 Input Produkte-Katalog
Die Informationen der Modellelemente aus dem Produkte-Katalog müssen mit dem Austauschstan-dard der Gebäudetechniksimulation kompatibel sein.

E_31_4 Output Prinzipschema
Das Prinzipschema wird im Projektdatenraum als eigenständiges Dokument geführt und ist nicht verknüpft mit dem BIM Modell. Es steht allen Disziplinen zur Verfügung, welche Verwendung haben dafür. Vor jeden Data-Drop muss überprüft werden, dass die Informationen der Exchange Require-ments (ER) und Level of Information (LOI) nach dem Information Delivery Manual (IDM) erfüllt sind.

Datenobjekte (DO_)

DO_31_1 Externe Gebäudeanforderungen
Externe Gebäudeanforderungen können durch die Ziel- und Grenzwerte von Gesetzen, Normen, Zerti-fizierungen, etc. vorgegeben werden.

Initiator – Externe Anforderungen
Ausführend – Externe Anforderungen

DO_31_2 Variante Gebäudetechnik
Die Auftraggeberschaft hat sich für eine Gebäudetechnik-Variante entschieden. Diese soll, anhand der Angaben aus der Machbarkeitsstudie (MBS), umgesetzt werden. Abweichungen und Ergänzun-gen zur Variante aus der MBS werden dokumentiert.

Initiator – Auftraggeberschaft
Ausführend – Auftraggeberschaft

DO_31_3 Angepasste Gebäudeanforderungen
Das Dokument soll alle relevanten Anforderungen zur Entwicklung des Projektes durch die Fachpla-ner festhalten. Mindestinhalt:

• Standort
• Dimensionen (z.B. Nutzfläche, Abstände von den Parzellengrenzen, Gebäudehöhe, Raumhö-hen etc.)
• Einzelne Raumnutzungen (z.B. gem. SIA MB 2024)
• Bauweise (z.B. Typologie, Fensteranteil, etc.)
• Technische Anlagen
• Energetische Anforderungen/Standards/Zertifizierungen (Definition mit Unterstützung Fach-beratung im Vorfeld)

Abweichungen gegenüber den Standardnutzungen, falls vorhanden (z.B. Komfortanforderungen, Belegung, Ausrüstung etc.) sind zwingend zu erfassen.

Initiator – Auftraggeberschaft
Ausführend – Auftraggeberschaft

DO_31_4 Kennzeichnungssystem Auftraggeberschaft
Ist ein Kennzeichnungssystem der Bauherrschaft vorhanden und soll es für das Bauprojekt ange-wandt werden, gilt dieses als Grundlage.

Initiator – Auftraggeberschaft
Ausführend – Auftraggeberschaft

DO_31_5 Kennzeichnungssystem Gebäudeautomation
Das Kennzeichnungssystem definiert nach welcher Systematik die einzelnen Komponenten der Ge-bäudetechnikanlagen in allen Planungsunterlagen und später auch in der Umsetzung zu bezeichnen sind. Das System ist so ausgestaltet, dass jede Komponente eineindeutig beschriftet wird und das System für alle Fachplaner einfach nachzuvollziehen und anwendbar ist. Im Kennzeichnungssystem wird die Raumcodierung der Architektur mitberücksichtigt. Besteht kein zu verwendendes Kennzeich-nungssystem der Auftraggeberschaft ist ein solches auszuarbeiten. Das Bezeichnungssystem ist in Anlehnung zur DIN EN 61346, Teil 2, "Schaltungsunterlagen, Kennzeichnung von Betriebsmitteln" zu erstellen.

Das Kennzeichnungssystem dient als eineindeutige Zuordnung der Komponenteninformationen und Parameter zwischen dem Simulationsmodell Gebäudetechnik und dem Fachmodell Gebäudetechnik. In jedem Fall muss das Kennzeichnungssystem von der Auftraggeberschaft und/oder von der BIM-Gesamtkoordination frei gegeben werden.

Initiator – Auftraggeberschaft
Ausführend – Gebäudeautomation

DO_31_6 Produkte-Katalog
Der Produktekatalog kann bereits in der Gebäudetechniksimulations-Software enthalten sein. Sollen weitere Komponenten ergänzt werden, sind diese von der Produkte-Katalogen der Hersteller zu im-portieren. Die benötigten Parameter sind den Informationsanforderungen dieses Use Cases zu ent-nehmen.
Sind Modellelemente vom Hersteller nicht verfügbar oder entsprechen nicht den Anforderungen, müssen diese modelliert werden.

Initiator – Hersteller
Ausführend – Fachplaner Gebäudetechnik

DO_31_7 Prinzipschema
Das Prinzipschema beschreibt das Anlagekonzept (inkl. Hydraulik) und stellt übersichtlich die Di-mensionierung der einzelnen Komponenten dar. Die Darstellungen im Prinzipschema entsprechen der SIA 410. Der Detaillierungsgrad entspricht phasengerecht dem LOI 200.
Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen.

Initiator – Fachplanung Gebäudetechnik
Ausführend – Fachplanung Gebäudetechnik

Informationsaustauschanforderung (ER_)

ER_31_1 Bedarfswerte thermische Gebäudesimulation
Vom Simulationsmodell resultierende Output-Parameter (immer sowohl pro Zone als auch aggregiert für das ganze Gebäude):
Heizleistungsbedarf pro Zone und gesamt [W]
Kühlleistungsbedarf pro Zone und gesamt [W]
Wärmeenergiebedarf [kWh/a] pro Zone und gesamt im gewünschten Zeitschritt (Std., Tag, Monat, Jahr)
Kühlenergiebedarf [kWh/a] pro Zone und gesamt im gewünschten Zeitschritt (Std., Tag, Mo-nat, Jahr)
Die Energieabgabe (Wärme, Kälte und Lüftung) soll im thermischen Gebäudesimulationsmodell ab-gebildet werden.

Initiator – Bauphysik
Ausführend – Bauphysik

ER_31_2 Simulationsmodell Gebäudetechnik
Das Simulationsmodell Gebäudetechnik bildet die Energieerzeugung, -verteilung -speicherung sowie die Steuerung der Anlage ab. Das Modell enthält sämtliche Klimadaten, Komponenten, Betriebsar-ten, Vernetzungen und Steuerlogiken. Die Energieabgabe (Wärme, Kälte und Lüftung) wird in der thermischen Gebäudesimulation berücksichtigt. Das Modell soll automatisiert aktualisierte Bedarfs-werte und Klimadaten importieren und sämtliche Komponentendaten exportieren. Für den Import in ein Fachmodell Gebäudetechnik, werden die Komponenteninformationen gemäss den Informations-anforderungen verwendet.
Der Detaillierungsgrad ist den Planungsphasen entsprechend anzupassen. Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen.
Vor jedem Data-Drop muss überprüft werden, dass die Informationen der Exchange Requirements (ER) und Level of Information (LOI) nach dem Information Delivery Manual (IDM) erfüllt sind.

Initiator – Fachplanung Gebäudetechnik
Ausführend – BIM Gesamtkoordinator

Level of Information

• LOI 300

Lanes

• L1 – Auftraggeberschaft
• L2 – BIM Gesamtkoordination
• L3 – Fachplanung & Simulationen Gebäudetechnik
• L4 – Fachplanung Bauphysik
• L5 – Fachplanung Gebäudeautomation

Aktivitäten

32.1 Gebäudeanforderungen anpassen und Raumbuch definie-ren
Die Eckdaten des gesamten Gebäudes werden bestätigt oder angepasst sowie entsprechend der höheren Detaillierungsgrad ergänzt. Die Spezifizierungen betrifft insbesondere:

• Definition des Raumbuches und Angabe der Gebäudekategorie und Raumnutzung
• Gewünschte Bauweise für einzelne Bauteile
• Angaben zu Zertifizierungen (Ziel- und Grenzwerte)
• Bestätigung der Anlagekonzeptes und der wichtigsten Komponenten der Gebäudetechnik (Energieerzeugerart, Speicherung, Platz, etc.)
• Definition der Energieabgabesysteme
• Key Performance Matrix für die Gebäudetechnik mit den wichtigsten energetischen Grössen und Grenzwerten (COP, JAZ, Autarkiegrad, Solardeckungsgrad, fossiler Anteil, CO2 Emissi-onen, Investitionskosten, minimal nötige Nennleistung, etc.)

Spezielle Anforderungen, wie z.B. Abweichungen gegenüber den Standardnutzungen (z.B. Komfort-niveau, Personenbelegung, Ausrüstung etc.), sowie die grundlegenden, energetischen Anforderun-gen (Standards, angestrebte Zertifizierung) sind weiterhin auszuweisen.

32.2 Betriebsartenmanagement definieren
Die Betriebsarten definieren die verschiedenen Betriebszustände der Gebäudetechnikanlage. Hier sollen sämtliche schon bekannten Betriebsarten inkl. Funktion beschrieben und die Paramater defi-niert werden, welche die verschiedenen Betriebsarten aktivieren resp. deaktivieren.
Das Betriebsartenmanagement ist mit der Fachplanung & Simulation Gebäudetechnik und Fachpla-nung Bauphysik zusammen zu definieren. Sämtliche Betriebsarten und -parameter sind zu dokumen-tieren.

32.3 Grundkonzept Regelstrategie erstellen
Die Fachplanung Heizung, Kälte, Lüftung, Gebäudeautomation soll folgende Grundsätze der Regel-strategie definiert:
- Regelstrategien Heizung, Kühlung, Lüftung (PID, PIR, binär, etc.)
- Regelsequenzen der Temperaturen
- Definition eines Nullenergiebandes für die Raumregulierung und Hysteresen für die thermi-sche Energieerzeugung

Diese Regelstrategien werden in den nachfolgenden Simulationen als Grundlage verwendet.

32.4 Use Case: Freigabe von Modellständen
Use Case «Freigabe von Modellständen», GUID: 934396d4-1f43-4832-8822-fe23b8003ce7 (siehe Use Case Management Bauen Digital Schweiz) aktivieren. Dieser Use Case stellt fest, ob alle Exchange Requirements erfüllt und die Dateiformate den Anforderungen entsprechen.

32.5 Thermische Gebäudesimulation
Dynamische Simulation des Gebäudes mit den bereits bekannten resp. angepassten Parametern und Anforderungen. Die Detaillierung entspricht dem Projektfortschritt. Die Ausgabe der Resultate soll als Stundenprofile erfolgen

Erforderlicher Mindest-Detaillierungsgrad nach Projektfortschritt (gemäss Fachmodell Gebäudetech-nik):
Modellierung der lokalen Heiz- und Kühlelemente
Modellierung der vorhandenen Lüftungsanlagen
* Definition der Temperaturen in der Anlage

Erforderliche Ergänzungen gemäss Regelungsstrategie:
Regelungsprinzip Raumelemente
Eckdaten Regelung Volumenstrom
* Eckdaten Regelung Temperaturen in den Anlagen

Relevante Simulationsverfahren:
Heizlastermittlung pro Zone und für das ganze Gebäude gemäss SIA 382/2
Kühllastermittlung pro Zone und für das ganze Gebäude gemäss SIA 382/2
Simulation jährliches Heiz- und Kühlenergiebedarf pro Zone und für das ganze Gebäude gemäss SIA 382/2
Lastgang Elektrizität für Geräte und Beleuchtung pro Zone und für das ganze Gebäude gemäss SIA 2024

32.6 Simulationsmodell Gebäudetechnik anpassen
Im Simulationsmodell Gebäudetechnik wird die HLK Anlage aufgrund des aktuellen Projektfortschrit-tes entsprechend abgebildet. Basis dafür bilden die Prinzipschemata sowie die Ergebnisse der thermischen Gebäudesimulation. In diesem Projektstand muss sowohl die Energiequelle, die Ener-gieumwandlung, die Energiespeicherung wie auch die Energieabgabe detailliert festgelegt sein. Dies beinhaltet jeweils die Anzahl, Grösse (z.B. Speicher) und Leistung der entsprechenden Komponen-ten. Ebenso sind die hydraulischen Schaltungen sowie die Temperaturen der verschiedenen Gruppen zu definieren und das Betriebsartenmanagement in der Steuerung zu berücksichtigen. Je nach Anla-gekonzept soll auch die Eigenstromerzeugung im Modell abgebildet werden. In diesem Fall muss auch das Elektrizitätsprofil aus der thermischen Gebäudesimulation berücksichtigt werden.
Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen. Dies dient der Zuordnung der Informationen im Fachmodell Gebäudetechnik.

32.7 Dimensionierung optimieren
Nach dem das Simulationsmodell angepasst worden ist, sind die Dimensionen sämtlicher Anlagetei-le den neuen effektiven Bedarfswerten anzupassen. Dies beinhaltet die Grösse des Wärmeerzeu-gers, die Grösse der Energiequelle sowie die Grössen der Rohrleitungen, Speicher und Umwälzpum-pen. Generell ist darauf zu achten, dass die Vor- und Rücklauftemperaturen im Heizfall so tief wie möglich und im Kältefall so hoch wie möglich gehalten werden. Ebenso sind die Temperaturdifferen-zen zwischen Vor- und Rücklauf zu optimieren. Die Leitungsführung im Grundriss ist so zu optimie-ren, dass möglichst kurze Wege geführt werden. Die Leitungsdimension ist so zu wählen, dass klei-ne Druckverluste resultieren. Aufgrund der Ergebnisse der thermischen Gebäudesimulation und der Gebäudetechniksimulation sind die Leitungsdimensionen den Ergebnissen entsprechend anzupas-sen. Dabei sind Gleichzeitigkeit bereits berücksichtigt. Bei der Lufterhitzer und Luftkühlerauslegung ist zu überprüfen, ob die Wärmerückgewinnung (WRG) in der thermischen Gebäudesimulation bereits berücksichtigt worden ist, oder ein Zuschlag erstellt wurde, für den Fall, dass die WRG ausfällt. Ebenso ist zu prüfen, ob bei der Auslegung des Lufterhitzers/Luftkühler, die Gleichzeitigkeit beim Luftvolumenstrom berücksichtig worden sind. Die Nutzung von Abwärmequellen z.B. von einer GWK (Gewerbliche Kälte) oder von Unterkühler und Enthitzer bei Wärmepumpen ist ebenfalls zu prüfen. Bei der Wahl der Temperaturen ist zu beachten, dass eigene Temperaturnetzte gebildet werden, mit je eigenem Erzeugungssystem, z.B. Kältemaschine. Die Umwälzpumpen sind auf die Auslegungs-bedingungen gemäss Simulationsmodell anzupassen.

Teil der Optimierung soll auch die Anpassung der Steuerung sein. Die Betriebsarten und -parameter sollen dahingehend weiterentwickelt werden, um eine Optimierung anhand der Key Performance Mat-rix der Auftraggeberschaft zu erreichen.

Generell sind Optimierungen gemäss der Key Performance Matrix für die Gebäudetechnik zu be-messen.

Weitere Möglichkeiten für Optimierungen sind:
Stresstest unter grossen Abweichungen von den Bedarfs- und Klimadaten
Funktionsnachweis für Dimensionierungen welche die SIA-Werte unterschreiten
* Etc.

32.8 Fachmodell Gebäudetechnik anpassen
Die Anpassung des Fachmodells der Gebäudetechnik beinhaltet die Abbildung der im Prinzipsche-ma verwendeten Anlageteile im Fachmodell. Dazu wird das Prinzipschema auf den aktuellen Stand gemäss Gebäudetechniksimulation gebracht werden. Die Optimierungsmassnahmen aus dem vorhe-rigen Schritt sind im Prinzipschema anzupassen, damit im nächsten Schritt das Fachmodell entspre-chend angepasst werden kann. Es sollen die Wärme-, Kälte- und Elektrizitätserzeugeranlagen sowie der Aufbau sämtlicher Gruppen inkl. Armaturen, Ventile und Pumpen eingezeichnet werden. Somit kann auch die Grösse der Zentrale bestimmt werden. Zusätzlich ist auf Mindestabstände zu achten, welche zu Revisions- und Sicherheitszwecken eingehalten werden müssen.
Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen.

32.9 Anlagebeschrieb Gebäudetechnik erstellen
Beschreibung der Art der Anlage, des Standortes, der Art der Wärme- und Kälteerzeugung, der Art der Energiequelle, der vorhandenen Gruppen und der Art der Abgabesysteme inkl. Temperaturen und hydraulischen Schaltungen. Die Gliederung ist mit der Fachplanung Gebäudeautomation und unter Umständen mit der Auftraggeberschaft abzustimmen.

32.10 Betriebsarten und -parameter aufbereiten
Das, während der Planung, optimierte Betriebsartenmanagement soll aufbereitet und die Betriebsar-ten und -parameter angepasst und dokumentiert werden. Die Dokumentation hat so zu erfolgen, dass sie später an die Fachplanung Gebäudeautomation für die weitere Planung ausserhalb dieses Use Cases übergeben werden kann.

Gateways (G_)

G_32_1 Änderung nötig?
Änderungen im Bauvorhaben und den Grundlagen haben Einfluss auf die thermische Gebäudesimu-lation und/oder Dimensionierung der Gebäudetechnik. Für die modellbasierte Performance Optimie-rung sollen diese Änderungen erfasst und in den Simulationen berücksichtigt werden. Der folgende Fragenkatalog soll jeweils beantwortet werden.

Kann eine der folgenden Fragen mit ja beantwortet werden, müssen die thermische Gebäudesimula-tion und entsprechend die Gebäudetechniksimulation angepasst werden.
Wurde die Gebäudegeometrie verändert?
Wurde die Fassadenstruktur des Gebäudes verändert (Aufbau und Glasanteil)?
Wurden die Werte im Raumbuch um mehr als 5% verändert?
Wurde die Materialisierung des Gebäudes verändert (Hülle, Tragestruktur, Innenausbau)?

Kann eine der folgenden Fragen mit ja beantwortet werden, muss die Gebäudetechniksimulation angepasst werden.
Sind neue Bedarfswerte aus der thermischen Gebäudesimulation verfügbar?
Wurden im Raumbuch die Parameter der Hauptkomponenten Raumheizung, Raumkühlung und Warmwasser angepasst?
Wurden im Raumbuch die Parameter elektrische Leistung der Hauptkomponenten Geräte und Beleuchtung angepasst
Wurde die Art der Energieerzeugung angepasst?
Wurden die Systemtemperaturen angepasst?
Wurde das Platzangebot für die Gebäudetechnik angepasst?
* Wurden die Anforderungen und Grenzwerte in der Key Performance Matrix angepasst?

Die Relevanz der Änderungen soll vom Fachplanungsteam in Kollaboration kritisch geprüft werden. Bei marginalen Änderungen sollen die Simulationen nicht wiederholt werden.

Ereignisse (E_)

E_32_1 Input Produkte-Katalog
Die Informationen der Modellelemente aus dem Produkte-Katalog müssen mit dem Austauschstan-dard der Gebäudetechniksimulation kompatibel sein.

E_32_2 Input Prinzipschema
Das Prinzipschema wird aus der Phase 31 verwendet und für die Phase 32 zur Verfügung gestellt.

E_32_3 Output Prinzipschema
Das Prinzipschema wird im Projektdatenraum als eigenständiges Dokument geführt und ist nicht verknüpft mit dem BIM Modell. Es steht allen Disziplinen zur Verfügung, welche Verwendung haben dafür. Vor jeden Data-Drop muss überprüft werden, dass die Informationen der Exchange Require-ments (ER) und Level of Information (LOI) nach dem Information Delivery Manual (IDM) erfüllt sind.

E_32_4 Output Anlagebeschrieb
Das Dokument wird abgespeichert und versioniert damit es als Abschlussdokument der Phase 32 für den Planer oder den Bauherren zur Verfügung steht. Die Formalitäten der Abgabe sind mit der Auftraggeberschaft abzustimmen.

E_32_5 Output Betriebsarten und übergeordnete Regelstrate-gien
Die aufbereiteten Angaben werden für die Planung und Umsetzung der Gebäudeautomation weiter-gegeben. Die Formalitäten der Abgabe sind mit der Auftraggeberschaft abzustimmen.

Datenobjekte (DO_)

DO_32_1 Angepasste Gebäudeanforderungen
Das Dokument soll alle relevanten Anforderungen zur Entwicklung des Projektes durch die Fachpla-ner festhalten.
Mindestinhalt:

• Standort
• Dimensionen (z.B. Nutzfläche, Abstände von den Parzellengrenzen, Gebäudehöhe, Raumhöhen etc.)
• Bauweise (z.B. Typologie, Fensteranteil, etc.)
• Bestätigung der Anlagekonzeptes und der wichtigsten Komponenten der Gebäudetechnik (Ener-gieerzeugerart, Speicherung, Platz, etc.)
• Energetische Anforderungen/Standards/Zertifizierungen (Definition mit Unterstützung Fachbera-tung im Vorfeld)
• Key Performance Matrix für die Gebäudetechnik mit den wichtigsten energetischen Grössen und Grenzwerten (COP, JAZ, Autarkiegrad, Solardeckungsgrad, fossiler Anteil, CO2 Emissionen, In-vestitionskosten, minimal nötige Nennleistung, etc.)

Abweichungen gegenüber den Standardnutzungen, falls vorhanden (z.B. Komfort-anforderungen, Belegung, Ausrüstung etc.) sind zwingend zu erfassen.

Initiator – Auftraggeberschaft
Ausführend – Auftraggeberschaft

DO_32_2 Dokumentation Betriebsarten und übergeordnete Regelstrategien
Die Betriebsarten definieren die verschiedenen Betriebszustände der Gebäudetechnikanlage. Hier sollen sämtliche schon bekannten Betriebsarten inkl. Funktion beschrieben und die Paramater defi-niert werden, welche die verschiedenen Betriebsarten aktivieren resp. deaktivieren.

Beschrieb der übergeordneten Regelstrategien für die Implementierung in den Simulationen und auf-führen der Funktionsdiagramme im Prinzipschema. Die Inhalte sind mindestens:
- Regelstrategien Heizung, Kühlung, Lüftung, Spitzenleistung, Bivalenz, Eigenverbrauchsopti-mierung, etc.
- Regelsequenzen der Temperaturen pro Anlage und Raumnutzung
- Definition eines Nullenergiebandes für die Raumregulierung und Hysteresen für die thermi-sche Energieerzeugung

Die Detaillierung der Inhalte sollen mit der Auftraggeberschaft abgestimmt werden.

Initiator – Fachplanung Gebäudetechnik
Ausführend – Fachplanung Gebäudeautomation

DO_32_3 Produkte-Katalog
Der Produktekatalog kann bereits in der Gebäudetechniksimulations-Software enthalten sein. Sollen weitere Komponenten ergänzt werden, sind diese von der Produkte-Katalogen der Hersteller zu im-portieren. Die benötigten Parameter sind den Informationsanforderungen dieses Use Cases zu ent-nehmen.
Sind Modellelemente vom Hersteller nicht verfügbar oder entsprechen nicht den Anforderungen, müssen diese modelliert werden.

Initiator – Hersteller
Ausführend – Fachplaner Gebäudetechnik

DO_32_4 Prinzipschema
Das Prinzipschema beschreibt das Anlagekonzept (inkl. Hydraulik) und stellt übersichtlich die Di-mensionierung der einzelnen Komponenten dar. Die Anlageteile sind zeichnerisch richtig abgebildet und beschriftet (Inkl. Dimensionen, Leistungsdaten und Volumenströme). Die Symbole sind nach SIA 410 abzubilden. Zusätzlichen sollen die Funktionsdiagramme der Anlagen im Prinzipschema vermerkt werden. Der Detaillierungsgrad entspricht phasengerecht dem LOI 300.
Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen.

Initiator – Fachplanung Gebäudetechnik
Ausführend – Fachplanung Gebäudetechnik

DO_32_5 Anlagebeschrieb
Beschreibung der Art der Anlage, des Standortes, der Art der Wärme-, Kälte-, Elektrizitätserzeugung, Energiespeicherung, der Art der Energiequelle, der vorhandenen Gruppen und der Art der Abgabe-systeme inkl. Temperaturen und hydraulischen Schaltungen. Die detaillierten Inhalte sollen mit der Auftraggeberschaft abgestimmt werden und sollen dem LOI 300 entsprechen. Die Gliederung ist mit der Fachplanung Gebäudeautomation und unter Umständen mit der Auftraggeberschaft abzustim-men.

Initiator – Fachplanung Gebäudetechnik
Ausführend – Fachplanung Gebäudetechnik
 

Informationsaustauschanforderung (ER_)

ER_32_1 Bedarfswerte thermische Gebäudesimulation
Vom Simulationsmodell resultierende Output-Parameter (immer sowohl pro Zone als auch aggregiert für das ganze Gebäude):
Heizleistungsbedarf pro Zone [W resp. W/m²], Lüftungsanlage [kW] und gesamt [kW]
Kühlleistungsbedarf pro Zone [W resp. W/m²], Lüftungsanlage [kW] und gesamt [kW]
Wärmeenergiebedarf pro Zone, pro Lüftungsanlage, pro Temperaturniveau und gesamt im stünd-lichen Zeitschritt
Kühlenergiebedarf pro Zone, pro Lüftungsanlage, pro Temperaturniveau und gesamt im stündli-chen Zeitschritt
* Elektrizitätsbedarf der Geräte und Beleuchtung im stündlichen Zeitschritt

Initiator – Rolle
Ausführend – Rolle

ER_32_2 Simulationsmodell Gebäudetechnik
Das Simulationsmodell Gebäudetechnik bildet die Energieerzeugung, -verteilung -speicherung sowie die Steuerung der Anlage ab. Das Modell enthält sämtliche Klimadaten, Komponenten, Betriebsar-ten, Vernetzungen und Steuerlogiken. Die Energieabgabe (Wärme, Kälte und Lüftung) wird in der thermischen Gebäudesimulation berücksichtigt. Das Modell soll automatisiert aktualisierte Bedarfs-werte und Klimadaten importieren und sämtliche Komponentendaten exportieren. Für den Import in ein Fachmodell Gebäudetechnik, werden die Komponenteninformationen gemäss den Informations-anforderungen verwendet.
Der Detaillierungsgrad ist den Planungsphasen entsprechend anzupassen. Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen.
Vor jedem Data-Drop muss überprüft werden, dass die Informationen der Exchange Requirements (ER) und Level of Information (LOI) nach dem Information Delivery Manual (IDM) erfüllt sind.

Initiator – Rolle
Ausführend – Rolle

ER_32_3 Raumbuch
Das Raumbuch beinhaltet die Angaben für Nutzung, Geometrie, Personenfläche, Geräte, Beleuch-tung, Lüftung, Raumheizung, Raumkühlung, Raumfeuchte und Warmwasser für alle Räume des Ge-bäudes. Die Parameter im Raumbuch werden zentral von diversen Disziplinen mit Werten ergänzt, in der thermischen Gebäudesimulation genutzt und von jener mit Berechnungswerten ergänzt. Werden die Werte nicht von den verschiedenen Disziplinen (z.B. Auftraggeberschaft, Architektur, Fachpla-nung) erbracht, so sollen Werte aus Normen und Merkblättern verwendet werden (z.B. SIA 2024).
Das Raumbuch ist zwingend mit der gesamten Projektplanung abzustimmen und zu zentralisieren.

Initiator – Auftraggeberschaft
Ausführend – Diverse

Level of Information

• LOI 400

Lanes

• L1 – Auftraggeberschaft
• L2 – BIM Gesamtkoordination
• L3 – Fachplanung & Simulationen Gebäudetechnik
• L4 – Fachplanung Bauphysik
• L5 – Fachplanung Gebäudeautomation

Aktivitäten

51.1 Gebäudeanforderungen und Raumbuch anpassen
Die Daten des gesamten Gebäudes werden bestätigt oder angepasst sowie entsprechend dem
höheren Detaillierungsgrad ergänzt. Die Spezifizierungen betrifft insbesondere:

• Anpassung des Raumbuches und Angabe der Gebäudekategorie und Raumnutzung
• Gewünschte Bauweise für einzelne Bauteile
• Angaben zu Zertifizierungen (Ziel- und Grenzwerte)
• Bestätigung der Anlagekonzeptes und der wichtigsten Komponenten der Gebäudetechnik (Energieerzeugerart, Speicherung, Platz, etc.)
• Definition der Energieabgabesysteme
• Key Performance Matrix für die Gebäudetechnik mit den wichtigsten energetischen Grössen und Grenzwerten (COP, JAZ, Autarkiegrad, Solardeckungsgrad, fossiler Anteil, CO2 Emissi-onen, Investitionskosten, minimal nötige Nennleistung, etc.)

Spezielle Anforderungen, wie z.B. Abweichungen gegenüber den Standardnutzungen (z.B. Komfort-niveau, Personenbelegung, Ausrüstung etc.), sowie die grundlegenden, energetischen Anforderun-gen (Standards, angestrebte Zertifizierung) sind weiterhin auszuweisen.

51.2 Use Case: Freigabe von Modellständen
Use Case «Freigabe von Modellständen», GUID: 934396d4-1f43-4832-8822-fe23b8003ce7
(siehe Use Case Management Bauen Digital Schweiz) aktivieren. Dieser Use Case stellt fest, ob alle Exchange Requirements erfüllt und die Dateiformate den Anforderungen entsprechen.

51.3 Anlagebeschrieb auf Änderungen anpassen
Basierend auf den relevanten Änderungen, soll der Anlagebeschrieb entsprechend überarbeitet wer-den. Die vorgenommenen Änderungen müssen für die anschliessenden Arbeitsschritte übersichtlich gekennzeichnet werden.

51.4 Betriebsartenmanagement anpassen
Das Betriebsartenmanagement soll auf die veränderte Anlage angepasst werden.

51.5 Thermische Gebäudesimulation
Dynamische Simulation des Gebäudes mit den bereits bekannten resp. angepassten Parametern
und Anforderungen. Die Detaillierung entspricht dem Projektfortschritt. Die Ausgabe der Resultate
soll als Stundenprofile erfolgen

Erforderlicher Mindest-Detaillierungsgrad nach Projektfortschritt (gemäss Fachmodell Gebäudetech-
nik):
Modellierung der lokalen Heiz- und Kühlelemente
Modellierung der vorhandenen Lüftungsanlagen
* Definition der Temperaturen in der Anlage

Erforderliche Ergänzungen gemäss Regelungsstrategie:
Regelungsprinzip Raumelemente
Eckdaten Regelung Volumenstrom
* Eckdaten Regelung Temperaturen in den Anlagen

Relevante Simulationsverfahren:
Heizlastermittlung pro Zone und für das ganze Gebäude gemäss SIA 382/2
Kühllastermittlung pro Zone und für das ganze Gebäude gemäss SIA 382/2
Simulation jährliches Heiz- und Kühlenergiebedarf pro Zone und für das ganze Gebäude ge-mäss SIA 382/2
Lastgang Elektrizität für Geräte und Beleuchtung pro Zone und für das ganze Gebäude ge-mäss SIA 2024 und den Angaben der Fachplanung Elektro

51.6 Simulationsmodell Gebäudetechnik anpassen
Basierend auf den relevanten Änderungen und Anpassungen soll das Gebäudetechnikmodell ange-passt werden. Im Simulationsmodell Gebäudetechnik werden die Anlagen aufgrund des aktuellen Projektfortschrittes entsprechend abgebildet. Basis dafür bilden die Prinzip Schemata sowie die Ergebnisse der thermischen Gebäudesimulation. In diesem Projektstand muss sowohl die Energie-quelle, die Energieumwandlung, die Energiespeicherung wie auch die Energieabgabe klar festgelegt sein. Dies beinhaltet jeweils die Anzahl, Grösse (z.B. Speicher) und Leistung der entsprechenden Komponenten. Ebenso sind die hydraulischen Schaltungen sowie die Temperaturen der verschiede-nen Gruppen zu definieren und das Betriebsartenmanagement in der Steuerung zu berücksichtigen. Je nach Anlagekonzept soll auch die Eigenstromerzeugung im Modell abgebildet werden. In diesem Fall muss auch das Elektrizitätsprofil aus der thermischen Gebäudesimulation berücksichtigt werden.

Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen. Dies dient der Zuordnung der Informationen im Fachmodell Gebäudetechnik.

51.7 Dimensionierung optimieren
Nach dem das Simulationsmodell angepasst worden ist sind die Dimensionen sämtlicher Anlageteile den neuen Berechnungsergebnissen anzupassen. Dies beinhaltet die Grösse des Wärmeerzeugers, die Grösse der Energiequelle sowie die Grössen der Rohrleitungen, Speicher und Umwälzpumpen. Generell ist darauf zu achten, dass die Vor- und Rücklauftemperaturen im Heizfall so tief wie möglich und im Kältefall so hoch wie möglich gehalten werden. Ebenso sind die Temperaturdifferenzen zwi-schen Vor- und Rücklauf zu optimieren. Die Leitungsführung im Grundriss ist so zu optimieren, dass möglichst kurze Wege geführt werden. Die Leitungsdimension ist so zu wählen, dass kleine Druck-verluste resultieren. Aufgrund der Ergebnisse der thermischen Gebäudesimulation und der Gebäude-techniksimulation sind die Leitungsdimensionen den Ergebnissen entsprechend anzupassen. Dabei sind Gleichzeitigkeit bereits berücksichtigt. Bei der Lufterhitzer und Luftkühlerauslegung ist zu über-prüfen, ob die WRG bereits berücksichtigt worden ist, oder ein Zuschlag erstellt wurde, für den Fall, dass die WRG ausfällt. Für die Gesamtdimensionierung muss abgeschätzt werden, ob dieser Zu-schlag berücksichtigt wird oder nicht. Ebenso ist zu prüfen, ob bei der Auslegung des Lufterhit-zers/Luftkühler, die Gleichzeitigkeit beim Luftvolumenstrom berücksichtig worden sind. Die Nutzung von Abwärmequellen z.B. von einer GWK (Gewerbliche Kälte) oder von Unterkühler und Enthitzer bei Wärmepumpen ist ebenfalls zu prüfen. Bei der Wahl der Temperaturen ist zu beachten, dass eigene Temperaturnetzte gebildet werden, mit je eigenem Erzeugungssystem, z.B. Kältemaschine. Die Um-wälzpumpen sind auf die Auslegungsbedingungen, gemäss Simulationsmodell anzupassen.

Teil der Optimierung soll auch die Anpassung der Steuerung sein. Die Betriebsarten und -parameter sollen dahingehend weiterentwickelt werden, um eine Optimierung anhand der Key Performance Mat-rix der Auftraggeberschaft zu erreichen.

Generell sind Optimierungen gemäss der Key Performance Matrix für die Gebäudetechnik zu be-messen.

Weitere Möglichkeiten für Optimierungen sind:
Stresstest unter massiv grossen Abweichungen der Bedarfs- und Klimadaten
Funktionsnachweis für Dimensionierungen welche die SIA-Werte unterschreiten
Etc.

51.8 Fachmodell Gebäudetechnik anpassen
Die Anpassung des Fachmodells der Gebäudetechnik beinhaltet die Abbildung der im Prinzipsche-ma
verwendeten Anlageteile im Fachmodell. Dazu wird das Prinzipschema auf den aktuellen Stand ge-mäss Gebäudetechniksimulation gebracht werden. Die Optimierungsmassnahmen aus dem vorheri-gen Schritt sind im Prinzipschema anzupassen, damit im nächsten Schritt das Fachmodell entspre-chend angepasst werden kann. Es sollen die Wärme-, Kälte- und Elektrizitätserzeugeranlagen sowie die Speicherung, Regelung und Verteilungen räumlich geplant werden.
Zusätzlich ist auf Mindestabstände zu achten, welche zu Revisions- und Sicherheitszwecken einge-halten werden müssen.
Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen.

51.9 Detailierungsstufe Fachmodell Gebäudetechnik anpassen
Entstehen gegenüber der Phase 32 keine relevanten Änderungen, kann das Fachmodell Gebäude-technik auf den bestehenden Grundlagen phasengerecht in den nächst höheren Detaillierungsgrad gebracht werden.
Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen.

51.10 Anlagebeschrieb Gebäudetechnik anpassen
Der Anlagebeschrieb soll auf die erhöhte Detaillierungsstufe und allfällige Änderungen in der Ge-bäudetechnik angepasst werden. Die Anpassungen sollen in Absprache mit der Fachplanung Ge-bäudetechnik erfolgen. Die Gliederung ist mit der Fachplanung Gebäudeautomation und unter Um-ständen mit der Auftraggeberschaft abzustimmen.

51.11 Betriebsarten und -parameter aufbereiten
Das, während der Planung, optimierte Betriebsartenmanagement soll aufbereitet und die Betriebsar-ten und -parameter angepasst und dokumentiert werden. Die Dokumentation hat so zu erfolgen, dass sie später an die Fachplanung Gebäudeautomation für die weitere Planung ausserhalb dieses Use Cases übergeben werden kann.

51.12 Abschlussdokumentation erstellen
Für den Abschluss des Use Cases sollen sämtliche bearbeiteten Planungsunterlagen für die Über-gabe an die Auftraggeberschaft aufbereitet werden. Die Abschlussdokumentation soll die verschie-denen Planungsschritte und auch Zwischenstände durchgängig dokumentieren.

Gateways (G_)

G_51_1 Änderung vs. Phase 32?
In den Phasen 33 und 4 können Änderungen zum Planungsstand Ende Phase 32 entstehen. Es soll geprüft werden, ob diese allfälligen Änderungen Einfluss auf die Ergebnisse der thermischen Ge-bäudesimulation und/oder der Gebäudetechniksimulation haben. Ist dies der Fall müssen die Ände-rungen in den Modellen abgebildet werden. Andernfalls können die Simulationsmodelle, Dokumente und Dimensionierungen aus der Phase 32 übernommen werden. Der folgende Fragenkatalog soll jeweils beantwortet werden

Kann eine der folgenden Fragen mit ja beantwortet sind die Änderungen relevant und die Planungs-unterlagen müssen angepasst werden.
Wurde die Gebäudegeometrie verändert?
Wurde die Fassadenstruktur des Gebäudes verändert (Aufbau und Glasanteil)?
Wurden die Werte im Raumbuch um mehr als 5% verändert?
Wurde die Nutzung der einzelnen Zonen verändert?
Wurde die Materialisierung des Gebäudes verändert (Hülle, Tragestruktur, Innenausbau)?
Wurde das Anlagekonzept verändert?
Wurde die Art der Energieerzeugung angepasst?
Wurden im Raumbuch die Parameter elektrische Leistung der Hauptkomponenten Geräte und Beleuchtung angepasst?
* Wurde das Platzangebot für die Gebäudetechnik angepasst?

Die Relevanz der Änderungen soll vom Fachplanungsteam in Kollaboration kritisch geprüft werden. Bei marginalen Änderungen sollen die Simulationen nicht wiederholt werden.

G_51_2 Änderung nötig?
Änderungen im Bauvorhaben und den Grundlagen haben Einfluss auf die thermische Gebäudesimu-lation und/oder Dimensionierung der Gebäudetechnik. Für die modellbasierte Performance Optimie-rung sollen diese Änderungen erfasst und in den Simulationen berücksichtigt werden. Der folgende Fragenkatalog soll jeweils beantwortet werden.

Kann eine der folgenden Fragen mit ja beantwortet werden, müssen die thermische Gebäudesimula-tion und entsprechend die Gebäudetechniksimulation angepasst werden.
Wurde die Gebäudegeometrie verändert?
Wurde die Fassadenstruktur des Gebäudes verändert (Aufbau und Glasanteil)?
Wurden die Zahlen im Raumbuch um mehr als 5% verändert?
Wurde die Materialisierung des Gebäudes verändert (Hülle, Tragestruktur, Innenausbau)?

Kann eine der folgenden Fragen mit ja beantwortet werden, muss die Gebäudetechniksimulation angepasst werden.
Sind neue Bedarfswerte aus der thermischen Gebäudesimulation verfügbar?
Wurden im Raumbuch die Parameter der Hauptkomponenten Raumheizung, Raumkühlung und Warmwasser angepasst?
Wurden im Raumbuch die Parameter elektrische Leistung der Hauptkomponenten Geräte und Beleuchtung angepasst
Wurde die Art der Energieerzeugung angepasst?
Wurden die Systemtemperaturen angepasst?
Wurde das Platzangebot für die Gebäudetechnik angepasst?
* Wurden die Anforderungen und Grenzwerte in der Key Performance Matrix angepasst?

Die Relevanz der Änderungen soll vom Fachplanungsteam in Kollaboration kritisch geprüft werden. Bei marginalen Änderungen sollen die Simulationen nicht wiederholt werden.

Ereignisse (E_)

E_51_1 Input Produkte-Katalog
Die Informationen der Modellelemente aus dem Produkte-Katalog müssen mit dem Austauschstan-dard der Gebäudetechniksimulation kompatibel sein. Vor jeden Data-Drop muss überprüft werden,
dass die Informationen der Exchange Requirements (ER) und Level of Information (LOI) nach dem Information Delivery Manual (IDM) erfüllt sind.

E_51_2 Input Betriebsarten und übergeordnete Regelstrate-gien
Die aufbereiteten Angaben aus der Phase 32 werden als Grundlagen für nötige Anpassungen ver-wendet.

E_51_3 Input Prinzipschema
Das Prinzipschema aus der Phase 32 wird soweit möglich in die Phase 51 übernommen. Es soll mindestens die Struktur des Prinzipschemas übernommen werden.

E_51_4 Output Prinzipschema
Das Prinzipschema wird im Projektdatenraum als eigenständiges Dokument geführt und ist nicht verknüpft mit dem BIM Modell. Es steht allen Disziplinen zur Verfügung, welche Verwendung haben dafür. Vor jeden Data-Drop muss überprüft werden, dass die Informationen der Exchange Require-ments (ER) und Level of Information (LOI) nach dem Information Delivery Manual (IDM) erfüllt sind.

E_51_5 Input Anlagebeschrieb
Der Anlagebeschrieb aus der Phase 32 wird soweit möglich in die Phase 51 übernommen. Es soll mindestens die Struktur des Beschriebs übernommen werden

E_51_6 Output Anlagebeschrieb
Das Dokument wird abgespeichert und versioniert damit es als Abschlussdokument der Phase 51 für den Planer oder den Bauherren zur Verfügung steht. Die Formalitäten der Abgabe sind mit der Auftraggeberschaft abzustimmen. Der Anlagebeschrieb wird im Projektdatenraum als eigenständi-ges Dokument geführt und ist nicht verknüpft mit dem BIM Modell.
 

Datenobjekte (DO_)

DO_51_1 Angepasste Gebäudeanforderungen
Das Dokument soll alle relevanten Anforderungen zur Entwicklung des Projektes durch die Fachpla-ner festhalten. Mindestinhalt:

• Standort
• Dimensionen (z.B. Nutzfläche, Abstände von den Parzellengrenzen, Gebäudehöhe, Raumhöhen etc.)
• Einzelne Raumnutzungen (z.B. gem. SIA MB 2024)
• Bauweise (z.B. Typologie, Fensteranteil, etc.)
• Technische Anlagen, Anlagekonzept
• Energetische Anforderungen/Standards/Zertifizierungen (Definition mit Unterstützung Fachbera-tung im Vorfeld)
• Key Performance Matrix für die Gebäudetechnik mit den wichtigsten energetischen Grössen und Grenzwerten (COP, JAZ, Autarkiegrad, Solardeckungsgrad, fossiler Anteil, CO2 Emissionen, In-vestitionskosten, minimal nötige Nennleistung, etc.)

Abweichungen gegenüber den Standardnutzungen, falls vorhanden (z.B. Komfort-anforderungen, Belegung, Ausrüstung etc.) sind zwingend zu erfassen.

Initiator – Auftraggeberschaft
Ausführend – Auftraggeberschaft

DO_51_2 Prinzipschema
Das Prinzipschema beschreibt das Anlagekonzept (inkl. Hydraulik) und stellt übersichtlich die Di-mensionierung der einzelnen Komponenten dar. Die Anlageteile sind zeichnerisch richtig abgebildet und beschriftet (Inkl. Dimensionen, Leistungsdaten und Volumenströme). Die Symbole sind nach SIA 410 abzubilden. Zusätzlichen sollen die Funktionsdiagramme der Anlagen im Prinzipschema vermerkt werden. Der Detaillierungsgrad entspricht phasengerecht dem LOI 400.
Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen.

Initiator – Fachplanung Gebäudetechnik
Ausführend – Fachplanung Gebäudetechnik

DO_51_3 Produkte-Katalog
Der Produktekatalog kann bereits in der Gebäudetechniksimulations-Software enthalten sein. Sollen
weitere Komponenten ergänzt werden, sind diese von der Produkte-Katalogen der Hersteller zu im-
portieren. Die benötigten Parameter sind den Informationsanforderungen dieses Use Cases zu ent-nehmen.
Sind Modellelemente vom Hersteller nicht verfügbar oder entsprechen nicht den Anforderungen,
müssen diese modelliert werden.

Initiator – Hersteller
Ausführend – Fachplaner Gebäudetechnik
 
DO_51_4 Dokumentation Betriebsarten und Regelstrategien
Die Betriebsarten definieren die verschiedenen Betriebszustände der Gebäudetechnikanlage. Hier
sollen sämtliche schon bekannten Betriebsarten inkl. Funktion beschrieben und die Paramater defi-niert werden, welche die verschiedenen Betriebsarten aktivieren resp. deaktivieren.
Beschrieb der übergeordneten Regelstrategien weiterführende Planung der Gebäudeautomation. Die Inhalte sind mindestens:
Regelstrategien Heizung, Kühlung, Lüftung, Spitzenleistung, Bivalenz, Eigenverbrauchsopti-mierung, etc.
Regelsequenzen der Temperaturen pro Anlage und Raumnutzung
* Definition eines Nullenergiebandes für die Raumregulierung und Hysteresen für die thermi-sche Energieerzeugung
Die detaillierten Inhalte sollen mit der Auftraggeberschaft abgestimmt werden.

Initiator – Fachplanung Gebäudetechnik
Ausführend – Fachplanung Gebäudeautomation

DO_51_5 Anlagebeschrieb
Beschreibung der Art der Anlage, des Standortes, der Art der Wärme-, Kälte- und Elektrizitätserzeu-gung, Dimensionierung der Energiespeicherung, der Art der Energiequelle, der vorhandenen Grup-pen und der Art der Abgabesysteme inkl. Temperaturen und hydraulischen Schaltungen. Die Gliede-rung kann nach Erzeugung, Verteilung und Abgabe erfolgen. Die detaillierten Inhalte sollen
mit der Auftraggeberschaft abgestimmt werden.

Initiator – Fachplanung Gebäudetechnik
Ausführend – Fachplanung Gebäudetechnik
 

Informationsaustauschanforderung (ER_)

ER_51_1 Bedarfswerte thermische Gebäudesimulation
Vom Simulationsmodell resultierende Output-Parameter (immer sowohl pro Zone als auch aggregiert für das ganze Gebäude):
Heizleistungsbedarf pro Zone [W resp. W/m²], Lüftungsanlage [kW] und gesamt [kW]
Kühlleistungsbedarf pro Zone [W resp. W/m²], Lüftungsanlage [kW] und gesamt [kW]
Wärmeenergiebedarf pro Zone, pro Lüftungsanlage, pro Temperaturniveau und gesamt im stünd-lichen Zeitschritt
Kühlenergiebedarf pro Zone, pro Lüftungsanlage, pro Temperaturniveau und gesamt im stündli-chen Zeitschritt
* Elektrizitätsbedarf der Geräte und Beleuchtung im stündlichen Zeitschritt

Initiator – Bauphysik
Ausführend – Bauphysik

ER_51_2 Simulationsmodell Gebäudetechnik
Das Simulationsmodell Gebäudetechnik bildet die Energieerzeugung, -verteilung, -speicherung sowie die Steuerung der Anlage ab. Das Modell enthält sämtliche Klimadaten, Komponenten, Betriebsar-ten, Vernetzungen und Steuerlogiken. Die Energieabgabe (Wärme, Kälte und Lüftung) wird in der thermischen Gebäudesimulation berücksichtigt. Das Modell soll automatisiert aktualisierte Bedarfs-werte und Klimadaten importieren und sämtliche Komponentendaten exportieren. Für den Import in ein Fachmodell Gebäudetechnik, werden die Komponenteninformationen gemäss den Informations-anforderungen verwendet.
Der Detaillierungsgrad ist den Planungsphasen entsprechend anzupassen. Die Kennzeichnung der Komponenten hat dem Kennzeichnungssystem zu entsprechen.
Vor jedem Data-Drop muss überprüft werden, dass die Informationen der Exchange Requirements (ER) und Level of Information (LOI) nach dem Information Delivery Manual (IDM) erfüllt sind.

Initiator – Rolle
Ausführend – Rolle

ER_51_3 Raumbuch
Das Raumbuch beinhaltet die Angaben für Nutzung, Geometrie, Personenfläche, Geräte, Beleuch-tung, Lüftung, Raumheizung, Raumkühlung, Raumfeuchte und Warmwasser für alle Räume des Ge-bäudes. Die Parameter im Raumbuch werden zentral von diversen Disziplinen mit Werten ergänzt, in der thermischen Gebäudesimulation genutzt und von jener wiederum mit Berechnungswerten ergänzt wird. Werden die Werte nicht von den verschiedenen Disziplinen (z.B. Auftraggeberschaft, Architek-tur, Fachplanung) erbracht, so sollen Werte aus Normen und Merkblättern verwendet werden (z.B. SIA 2024). Das Raumbuch ist zwingend mit der gesamten Projektplanung abzustimmen und zu zent-ralisieren.

Initiator – Fachplanung Elektro
Ausführend – Fachplanung Elektro