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BIM

BIM-Modellierung und ihre Auswirkungen auf modellbasierte TGA-Berechnungen

In der TGA sind effiziente und präzise Modellierungsmethoden unerlässlich. Sie dienen nicht nur als visuelle Darstellung, sondern beeinflussen auch Berechnungen und Simulationen, die für die Planung und Ausführung von Bauwerken von Bedeutung sind. Doch welche Modellierungsweise ist die richtige? Wie können modellbasierte Berechnungen wie Heiz- und Kühllast durchgeführt werden, ohne die Architektur-Modelle zu duplizieren und zu bearbeiten, damit eine Berechnung überhaupt modellbasiert korrekt funktioniert?

Dieser Artikel nimmt Sie mit auf eine Reise durch die verschiedenen Modellierweisen – von Einzelschicht bis Hybrid – und beleuchtet deren Auswirkungen und Besonderheiten z.B. auf die Berechnungen TGA. Vielleicht kennen Sie das Format “OnePager“? Unsere neue Kollegin Irina Fischer hat bisher ihre wertvollen Tipps für die Gebäudetechnik als OnePager ausschließlich auf LinkedIn geteilt. Nun haben wir die Ehre, diese auch in unserem Blog vorstellen zu dürfen. Dabei werden Erfahrungsberichte und Workarounds vorgestellt, um den BIM-Prozess zu optimieren und den wachsenden Anforderungen der Baubranche gerecht zu werden.

Besonderheiten der Modellierweise

In der Baubranche werden je nach Software, Szenario und Ziel drei Modellierweisen verwendet: Einzelschicht, Mehrschicht und Hybrid. Diese haben jeweils Vor- und Nachteile. Die Wahl der Modellierweise hängt von den Anforderungen der verschiedenen Disziplinen ab:

  • Die Einzelschicht-Modellierweise wird von Tragwerksplanern bevorzugt, da sie tragende Teile separat darstellt. Je nach fortgeschrittener Phase scheint es demnach bisher am sinnvollsten, die Wandschichten für eine korrekte Validierung und Attribuierung der Bauteilschichten als einzelne Bauteile (IfcWall, IfcIsolation, IfcCovering) zu modellieren. Dennoch ist diese Modellierungsvariante mit mehr Aufwand verbunden.
  • Bauphysiker und Gebäudetechniker hingegen bevorzugen eine mehrschichtige Modellierung, um bautechnische Verbundsysteme zu berücksichtigen. Die Konstruktion des Wandtyps kann aus verschiedenen Schichten (Tragend, Nicht Tragend, Dämmung/Luftschicht) bestehen, denen Materialien zugeordnet werden können. Wenn diese eine Angabe zum Widerstand W und U-Wert besitzen, kann ein Gesamtwert für die thermisch wirksame Masse des Wandtyps berechnet werden.
  • Bei horizontalen Bauteilen wie Decken und Dächern wird oft die Hybrid-Modellierweise verwendet, um unterschiedliche Raumaufteilungen zu berücksichtigen; weitere Aufbauten in mehrschichtigen Systemen, z.B. ein Fußbodenaufbau Deckensysteme.

Quelle: BIMpedia Mehrschichtige Bauteile

Die Wahl der Modellierweise hängt von den spezifischen Anforderungen und der Software ab. Dies kann zu Nachbearbeitungsaufwand führen, insbesondere für Berechnungsprogramme in Bauphysik und Gebäudetechnik. Es ist wichtig, die richtige Strategie für die Projektanforderungen und die verfügbare Software zu finden.

Auswirkungen: Erfahrungsbericht

  • Zunächst wird dafür ein sehr vereinfachtes Modell in und Revit aufgesetzt, um verschiedene Modellierungsarten und Exporteinstellungen / Schnittstelle ARC – TGA effizient austesten zu können
  • 2 Geschosse, 2 Nachbarräume; AW-Typ 1; IW-Typ 1, Aufbau nach GEG(ENEV) U-Werte, Geschossdecke, Dach, Bodenplatte, Fenster + Türen, Räume mit Namen und Nummer, Mehrschicht-Modellierweise: mehrschichtige Wand als ein Bauteil, Einzelschicht-Modellierweise: je Wandschicht ein Bauteil.

Problemstellung: die Erkennung der Öffnungen Fenster und Türen je nach Modellierweise der Bauteile im Energiemodell für die Berechnungen Heiz- und Kühllastberechnung z.B. gbXML- Export

Einzelschicht-Modelliertweise

Darstellung der Erkennung des Fensters je nach Modellierweise der Bauteile, bzw. die Reihenfolge der einzelnen Bauteilen als Host für die Fenster/Türen. (als Host Innenschicht-Wand)

Revit: ARC-Raum oder MEP-Raum haben das Fenster als Anzugsfläche für die Berechnungen erkannt, da es unmittelbare Beziehung/Grenze entsteht.

Darstellung der Erkennung des Fensters je nach Modellierweise der Bauteile, bzw. die Reihenfolge der Einzelnen Bauteilen als Host für die Fenster/Türen.

Revit: ARC-Raum oder MEP-Raum haben das Fenster als Anzugsfläche für die Berechnungen nicht erkannt, da es eine Trennung durch Innen-Einzelschichtwand (Raumbegrenzend) zwischen ARC-Raum, bzw. MEP-Raum entsteht.  Die gbXML aus dem Revit-Modell schaut vom Raum auf die erste Wandfläche und nutzt diese als Berechnungsfläche, was dann zu falschen Abmessungen und Bauteilbezeichnungen führt. Eine Korrektur des Modells ist innerhalb Revit möglich, aber zu aufwendig. [SOLAR-COMPUTER]

Das Testmodell – Mehrschicht-Modellierweise, die Fenster/Türen werden im Berechnungsmodell als Abzugsflächen erkannt. (Revit gbXML – SOLAR-COMPUTER Heizlastberechnung)

                   

Das Testmodell – Einzelschicht-Modellierweise, die Fenster/Türen werden im Berechnungsmodell als Abzugsflächen nicht erkannt. (Revit gbXML – SOLAR-COMPUTER Heizlastberechnung). Die gbXML aus dem Revit-Modell schaut vom Raum auf die erste Wandfläche und nutzt diese als Berechnungsfläche, was dann zu falschen Abmessungen und Bauteilbezeichnungen führt. Eine Korrektur des Modells ist innerhalb Revit möglich, aber zu aufwendig. [SOLAR-COMPUTER]

                     

Besonderheiten der Modellerstellung

Im Teil 1 haben wir die Auswirkungen der Wahl der Bauteil-Modellierweise besprochen. Im Teil 2 werden drei Lösungen/Workarounds vorgestellt, wie Berechnungsmodelle erstellt, angepasst und vorbereitet werden können, um Heiz- und Kühllast modellbasiert zu berechnen.

„Die Wahl der Modellierweise hängt von den spezifischen Anforderungen und der Software ab. Dies kann zu Nachbearbeitungsaufwand führen, insbesondere für Berechnungsprogramme in Bauphysik und Gebäudetechnik. Es ist wichtig, die richtige Strategie für die Projektanforderungen und die verfügbare Software zu finden.“

Workaround – Erfahrungsbericht

Problemstellung: die Erkennung der Öffnungen wie Fenster und Türen je nach Modellierweise der Bauteile im Energiemodell für die Berechnungen Heiz- und Kühllastberechnung z.B. gbXML- Export. (Revit)

  • Planer legen großen Wert auf schnelle Erfassung von Gebäudedaten, um rasch erste Ergebnisse mit Berechnungsprogrammen zu erzielen. In der Praxis wird oft von der TGA-Seite die Gebäudeerfassung als Berechnungsmodell vereinfacht nachmodelliert. Mögliche Lösungen die grafische Gebäudedatenerfassung, aus 2D DWG oder auch aus 3D Modell, zu erstellen sind: das Tool Wall Constructor Magic Wall (Fa. Auxalia ProjectBox) oder das Programm “Raumtool 3D” ( Fa. SOLAR-COMPUTER – SC).  Dies führt zu den Ergebnissen in den Berechnungen, entspricht jedoch nicht den BIM-Gedanken.
  • Um die Probleme bei der Erkennung von Öffnungen wie Fenstern und Türen in den Wänden zu lösen, kann folgende Methode angewendet werden: Vor der Erstellung eines Exportmodells muss das ARCH-Modell (Original) einmal in das Berechnungstool geladen und dann wieder exportiert werden. Dadurch erhalten die Tool-Parameter im Raum dieselbe ID für einen reibungslosen Datenaustausch im nächsten Schritt. Dieser Schritt ist entscheidend, um die erforderlichen Parameter im Modell zu integrieren und einen sicheren Datenaustausch zu gewährleisten. Anschließend erfolgt die Anpassung des ARCH-Modells separat durch eine Kopie für TGA-Berechnungen. Je nach Projekt und Anforderungen gibt es allgemeine Empfehlungen für das Berechnungsmodell ARCH (Kopie) für TGA: Vorwandinstallationen, innenliegende Stützen, abgehängte Decken, Doppelböden sowie innenliegende nichttragende Schichten sollten als nicht raumbegrenzend gekennzeichnet werden. Die MEP-Raumgrenzen sollten gemäß den DIN-Anforderungen (s. Abbildung die korrigierte Ausrichtung der Räume) angepasst und nicht platzierte oder doppelte Räume bereinigt werden. Dies führt zu den Ergebnissen in den Berechnungen, entspricht jedoch nicht den BIM-Gedanken.
  • Die dritte Lösung orientiert sich am BIM-Gedanken und nutzt spezielle Bearbeitungs- und Exporteinstellungen in der gbXML-Datei über ein separates Plug-In sowie Berechnungstools wie SC Module, die separate gbXML-Dateien einlesen können, um Berechnungen durchzuführen. Im Gegensatz dazu führt die Verwendung der gbXML aus dem Revit-Modell, die die erste Wandfläche als Berechnungsfläche verwendet, zu falschen Abmessungen und Bauteilbezeichnungen (die Modellierweise). Eine Korrektur innerhalb von Revit ist möglich, aber zeitaufwendig. (s. die Beschreibung davor). Mithilfe von Tevmo Plug-In für Revit werden die einzelnen Wände präzise erkannt und als Bauteile im gbXML-Format korrekt abgebildet. Dabei werden die Bauteilabmessungen korrekt übertragen. In diesem Fall ist es ratsam, die gbXML von Plug-In zu verwenden, um genaue Abmessungen und korrekte Bauteilinformationen für nachfolgende Berechnungen zu erhalten. Die Integration einer externen gbXML-Datei in Revit mithilfe der GBIS-Schnittstelle SC (gbXML-Bypass) wird demnächst im Video erklärt. Diese Lösung wurde in Zusammenarbeit mit SC und Tevmo intensiv an den Testmodellen geprüft. Dadurch ist keine nachträgliche Anpassung in dem ARCH-Modell notwendig. Darüber hinaus werden weitere Verbesserungen derzeit diskutiert und sind in Arbeit. Dabei werden auch Untersuchungen an verschiedenen Referenzmodellen durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Methode vielseitig und anwendbar ist. Die kontinuierliche Zusammenarbeit gewährleistet, dass die Lösung ständig optimiert wird, um den höchsten Standard an Genauigkeit und Effizienz im BIM-Prozess zu erreichen.

Das Testmodell – Einzelschicht-Modellierweise, die Fenster/Türen werden im Berechnungsmodell als Abzugsflächen nicht erkannt. (Revit gbXML – SOLAR-COMPUTER Heizlastberechnung). Die gbXML aus dem Revit-Modell schaut vom Raum auf die erste Wandfläche und nutzt diese als Berechnungsfläche, was dann zu falschen Abmessungen und Bauteilbezeichnungen führt. Eine Korrektur des Modells ist innerhalb Revit möglich, aber zu aufwendig. [SOLAR-COMPUTER]

                     

Das Testmodell – Einzelschicht-Modellierweise, die Fenster/Türen werden im Berechnungsmodell als Abzugsflächen erkannt. (Revit ~Tevmo gbXML – SOLAR-COMPUTER Heizlastberechnung). Mithilfe von Tevmo Plug-In für Revit werden die einzelnen Wände präzise erkannt und als Bauteile im gbXML-Format korrekt abgebildet. Dabei werden die Bauteilabmessungen korrekt übertragen. In diesem Fall ist es ratsam, die gbXML von Plug-In zu verwenden, um genaue Abmessungen und korrekte Bauteilinformationen für nachfolgende Berechnungen zu erhalten. Die Integration einer externen gbXML-Datei in Revit mithilfe der GBIS-Schnittstelle SC (gbXML-Bypass) wird demnächst im Video erklärt. [SOLAR-COMPUTER]

                     

Optimierung des BIM-Prozesses: Integration externer gbXML-Dateien

In dem neuesten Video von SOLAR-COMPUTER GmbH erfahren Sie alles über die nahtlose Integration externer gbXML-Dateien in Revit mit der GBIS-Schnittstelle (gbXML-Bypass).

Im Video erklären wir die dritte Lösung OnePager_32, die auf dem BIM-Gedanken basiert und spezielle Bearbeitungs- und Exporteinstellungen in der gbXML-Datei über ein separates Plug-In nutzt. Durch Berechnungstools wie SC Module werden separate gbXML-Dateien eingelesen, um präzise Berechnungen durchzuführen.
Im Gegensatz zur Verwendung der gbXML aus dem Revit-Modell, die oft zu falschen Abmessungen und Bauteilbezeichnungen führt, ermöglicht separates Plug-In eine exakte Identifizierung und korrekte Abbildung jeder einzelnen Objekt als Bauteil im gbXML-Format. Dadurch werden nicht nur die Bauteilabmessungen korrekt übertragen, sondern auch zeitraubende Korrekturen innerhalb von Revit vermieden.

Was das noch spannender macht: Diese Lösung wurde in enger Zusammenarbeit entwickelt und an verschiedenen Testmodellen geprüft. Dadurch ist keine nachträgliche Anpassung in Ihrem ARCH-Modell erforderlich. Wir arbeiten an Verbesserungen und führen Untersuchungen an verschiedenen Referenzmodellen durch, um sicherzustellen, dass unsere Methode vielseitig und anwendbar ist.

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OnePager als PDF

Laden Sie sich diese Information als praktischen Onepager im PDF-Format hier herunter:

  1. Besonderheiten der Modellierweise (Teil 1)
  2. Besonderheiten der Modellerstellung (Teil 2)

Haben Sie weitere Gedanken oder Anregungen zu diesem Thema? Teilen Sie diese gerne in den Kommentaren – wir sind gespannt auf Ihren Beitrag!

Quellen:

AUTODESK REVIT:

gbXML:

STREAMER:

VIDEOS:

ONEPAGER:

#28 (Einführung), #31 (Teil 1)

Irina Fischer

Master of Engineering Gebäudetechnik
BIM Consultant

Master of Engineering Gebäudetechnik
BIM Consultant