BIM in der TGA- (Christoph van Treeck, RWTH Aachen)

Was ist BIM und welcher Mehrwert ergibt sich für die
Technische Gebäudeausrüstung?
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Christoph van Treeck
Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen E3D
RWTH Aachen University
Industriekongress Aachen | 17. September 2015
Was ist BIM?
2
Industriekongress | Was ist BIM und welcher Mehrwert ergibt sich für die TGA?
Christoph van Treeck | Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen | 17.09.2015
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Ist BIM neu?

Die Idee eines Produktmodells stammt aus dem Maschinenbau
STEP = STandard for the Exchange of Product Model Data
Quelle: IAI
3
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Informationsverlust beim Datenaustausch
Quelle: IAI
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Informationsgewinn durch ein Produktmodell
Quelle: IAI
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Digitales Abbild der physikalischen und funktionalen
Eigenschaften eines Bauwerks
Elektroingenieur
Haustechniker
Gebäudeverwaltung
Statiker
BIM
Bauingenieur
Bauleiter
Bauherr
Architekt
Quelle: IAI
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3
Was ist BIM?

Building Information Modeling (BIM) ist eine Methode zur
digitalen Abbildung der physikalischen und funktionalen
Eigenschaften eines Bauwerks von der Grundlagenermittlung
bis zum Rückbau/Abriss. Als solches dient es als
Informationsquelle und Datendrehscheibe für die
Zusammenarbeit über den gesamten Lebenszyklus des
Bauwerks.

BIM stellt keine Software dar, sondern
eine Methode und Arbeitsweise,
die passende Softwarelösungen
benötigt.
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Dezentrale Planung und zentrale Koordination
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BIM: Dezentrale Planung und zentrale Koordination
Quelle: Obermeyer Planen & Beraten, Aus: BIM Leitfaden für Deutschland, BBSR, 2013
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Quo vadis Planungsprozess?
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Planungsprozess heute
Projektentwicklung
4
Vertrag
11
Ausführung +
Bauen
Planung
3
Betrieb
13
Bauantrag Beginn
7
Richtfest
4
„Softopening“ Eröffnung
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Planungsrealität heute


Baubegleitende Planung aufgrund enger Terminpläne
Häufige Änderungen während der Bauphase
• Gestörter Bauablauf
• Änderungswünsche Bauherr
• Einflüsse aus anderen Gewerken
• Rückläufe aus der baubegleitenden Genehmigung
• Funktionale Ausschreibung

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Reagieren statt Vorausplanen
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Impressionen aus der Praxis
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Was ändert sich?
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Aufwandsverlagerung und Einfluss auf die
Kostenentwicklung bei BIM-gestützter Planung
Quelle: Liebich et al. 2011, Aus: BIM Leitfaden für Deutschland, BBSR, 2013
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Welche konkreten Festlegungen werden benötigt?
BIM = B I …
Modellierungsart
Beispiel
wo und in welcher Form
werden Informationen
abgelegt?
Modellstandard
welche Informationen
müssen übergeben
werden?
Methode
wie werden
Informationen erarbeitet,
geprüft und
ausgewertet?
Management
wer organisiert
Informationen, nimmt
diese ab und bestimmt
deren Qualität?
CAD
in Anlehnung an: BIM Leitfaden für Deutschland, BBSR, 2013
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Zusammenarbeit und Datenaustausch mit BIM
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Welche Formen des Datenaustausches gibt es?
 Einheitliches Datenmodell
 Koordinationsmodell
Fachdisziplin A
Fachdisziplin A
Software A
Modell A
Modell
Informationsverlust
Software A
Nachricht
Einheitliches
Datenmodell
Modell
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Informationsverlust
Teilmodell
Koordinationsmodell
("view")
Nachricht
Teilmodell
Software B
Software A
Modell B
Fachdisziplin B
Fachdisziplin B
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Welche Formen des Datenaustausches gibt es?
 Alternative: BIM Server
 Koordinationsmodell
Fachdisziplin A
Fachdisziplin A
Software A
Modell A
Modell
Änderungsmanagement
Software A
Nachricht
BIM Server
Modell
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Änderungsmanagement
Teilmodell
Koordinationsmodell
("view")
Nachricht
Teilmodell
Software B
Software A
Modell B
Fachdisziplin B
Fachdisziplin B
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Instrumente des OpenBIM zur Workflow Unterstützung
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IDM
Information
Delivery Manual
 Definiert, wann für welche Rolle (Architekt,
MVD
Model View
Definition
 Definiert, welche Klassen, Objekte, Assoziationen
bsDD
Data Dictionary
 Kommunikation zwischen Beteiligten über den
BCF
BIM Collaboration
Format
 Verweise und Anmerkungen auf Modellinhalte.
 Notwendigkeit entfällt, das gesamte Datenmodell
Ingenieur) welche Arten von Informationen
erforderlich sind.
und Verbindungen als Teilmodell des BIM für den
Im- bzw. Export notwendig sind.
Ansatz einer offenen Bibliothek.
 Informationstypen sind miteinander verknüpfbar.
verändern zu müssen.
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Planungsaufgaben in der TGA
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Planungsaufgaben in der TGA
Auslegung, Dimensionierung, Energiebedarfsermittlung, Energieeffizienz
Heizung

Heizlastberechnung (DIN EN 12831), Heizflächenauslegung (VDI 6030-1),
Rohrnetzberechnung, hygienische Anforderungen, Gasleitungsdimensionierung (ÖVGW G
11)
Lüftung

Kühllastberechnung (VDI 2078, VDI 6007), Volumenstrom-/ Druckverlustberechnung, RLT
Planung (DIN 1946-6, DIN 18017-3)
Sanitär

Sanitärplanung Trinkwasser (DIN 1988-300),
Entwässerungsanlagen (DIN EN 12056; 752, DIN 1986-100)
Energiebedarfsermittlung, Gesamtenergieeffizienz



22
Energiebedarfsberechnung (VDI 2067-10, VDI 6007)
Gesamtenergieeffizienz (DIN V 18599, DIN 4108-6, DIN 4701-10)
Sommerlicher Wärmeschutz (DIN 4108-2/Simulation)
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Beispiel | CAD-gestützte Planung im Bereich der TGA
(Bildquelle: Firma liNear, Aachen, 2015)
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Beispiel | Thermische Zonierung
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Beispiel | RLT
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Beispiel | CAD-gestützte Planung im Bereich der TGA
 Modellbasierte Planung, Berechnung und Dimensionierung
 Hoher Automationsgrad (Bsp. Reduzierungen und Anschlüsse)
 Herstellerbezogene Detailplanung über Produktinformationen, usw.
(Bildquelle: Firma liNear, Aachen, 2015)
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BIM-basierte Berechnung, Simulation und Auslegung
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Datentransformation: Berechnung und Simulation
Informationsquelle
Daten
verarbeiten &
anreichern
Berechnungsverfahren
TGA Planer
Architekt
Gebäudegeometrie
Materialeigenschaft
Wetterdaten
Thermische
Zonen
Thermische
Zone
Interne/
Externe
Lasten
Randbedingungen
Systemverhalten
TGA
System
Anlagen
Anlagenmodelle
Modelle
Ergebnis
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BIM-basierte Berechnung, Simulation und Auslegung
BIM-Umgebung
BIM-Plattform
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BIM-Werkzeug
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Datentransformation: Berechnung und Simulation
(RWTH Aachen, IEA EBC Annex 60 / EnEff-BIM, 2014)
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Datentransformation: Berechnung und Simulation
(Bildquelle: van Treeck, Wimmer, Maile;
In: Building Information Modeling; Hrsg.: Borrmann, König, Koch; Springer; 2015)
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Politik, Richtlinien und Normen
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Minister Alexander Dobrindt (14.05.2014)
"Die Digitalisierung des Bauens bietet Chancen, große Bauprojekte im Zeitund Kostenrahmen zu realisieren.
Bessere Datengrundlagen für alle am Bauprojekt Beteiligten sorgen für
Transparenz und Vernetzung.
Dadurch können Zeitpläne, Kosten und Risiken früher und präziser ermittelt
werden.
Modernes Bauen heißt: erst virtuell und dann real bauen.
Um die Digitalisierung des Bauens in Deutschland voranzubringen, werde ich
Pilotprojekte ins Leben rufen."
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BIM Entwicklungsprogramm (UK)
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In Entwicklung befindliche VDI- Richtlinien






35
VDI 2552 „BIM – Rahmenrichtlinie“
VDI 2553 „BIM – Begriffe“
VDI 2554 „BIM – Mengen/Controlling“
VDI 2555 „BIM – Anforderungen an den Datenaustausch“
VDI 2556 „BIM – Datenmanagement“
VDI 2557 „BIM – FM/BIM-Objects”
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Derzeitige BIM-Normen auf ISO-Ebene
Datenstandards
 ISO 16739 (IFC)
 ISO 16757 (VDI 3805)
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ISO/TC 59/SC 13/JWG13
ISO/TC 59/SC 13/WG11
Modellstandards
 ISO 29481 (IDM Vorlage)
 MVDs (Abbildungen auf IFC)
 LoD Definitionen (z.B. US: NATSPEC)
ISO/TC 59/SC 13/WG8
ISO/TC 59/SC 13/JWG13
Methodenstandards
 ISO/TC 12911 (BIM Guideline Vorlage)
 ISO 29481 (Information Delivery Manual)
ISO/TC 59/SC 13/WG9
Managementstandards
 ISO 19650 (in Erarbeitung)
ISO/TC 59/SC 13/WG13
BIM-Rahmenrichtlinien
 Task Force „Buisness Planning /
Terminology“
ISO/TC 59/SC 13/WG13
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ISO 16739 | Industry Foundation Classes (IFC)
Gewerke Ebene
Interoperabilitäts Ebene
Kernel Ebene
Ressourcen Ebene
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ISO 16757, VDI 3805 | Produktdatenaustausch in der TGA







Datenaustausch von Hersteller-Katalog-Produktdaten in
CAD/CAE Auslegungs- und Berechnungssystemen
Automatische Einbindung
Parametrisierung
• komplette Produktbeschreibung
• Auslegungsdaten, -algorithmen und Geometrie
genormte Darstellung der technischen Daten
exportierbares Einzel-Produkt-Datenformat zur Einbettung in IFC
genormte Merkmallexika zur Datenbeschreibung
Nachteil: Datendarstellungsformat veraltet
(Auszüge aus: Pikart, VDI Expertenforum 2013)
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ISO 16757, VDI 3805 | Produktdatenaustausch in der TGA
(Quelle: Pikart, VDI Expertenforum 2013)
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Herstellerseitige Softwareschnittstellen
Beispiel Firma TROX | Autodesk REVIT



Produktdaten als 3D Objekte mit technischen Daten
direkte REVIT Unterstützung sowie VDI 3805 Unterstützung
Problem: Komponentenhersteller können nicht für jedes CAD eine individuelle
Schnittstelle implementieren

Beispiel TROX EPF
(Bildquelle: TROX Technik, 2014)
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Zum Rollenverständnis…
Planung, Berechnung, Dimensionierung | CAD Kontext
CAD Modell
VDI 3805
 Geometrie
 Attribute
 Assoziationen
 technische
Informationen
 Kennlinien, etc.
Export
Teilmodell | Model View Definition
IFC Modell
 neutrales Datenaustauschformat
 z.B. IFC 2x3 (Express/XML)
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 daraus Auswahl
von Klassen, Objekten,
Assoziationen und Verbindungen
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gbXML | Green Building XML
Inhalte

Gebäudebeschreibungsformat, "um die Planung umweltschonender und
energieeffizienter Gebäude zu optimieren"

XML-basiertes, offenes, softwareseitig etabliertes Dateiformat
• Datenaustausch für energetische Simulationsprogramme
• wenige bis keine Informationen zu gebäudetechnischen Komponenten
• ~400 Elemente und Attribute

Datentiefe
• Baustellendaten
• TGA durch „existence flags“ abgebildet
• geometrische Daten ergänzend für BEM-Darstellung abgebildet
• Nutzerprofile
• Materialdaten
• MSR-Daten
 eher Erweiterung zu IFC, keine vollständige Gebäudebeschreibung
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Datenaustausch | Beispiel Gebäudesimulation
DXF
IDF
IFC
gbXML
DWG
SKP
Bsim
Energy+
DesignBuilder
ESP-r
IDA-Ice
IES VE
Lesosai
Nandrad
TAS
TRNSYS
WUFI Plus
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Neues Rollenverständnis – und an welchen Stellen?
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BIM ist auch "Building Informations-Management"
Frage
Betreff
Wer?
Fachmodelle und verantwortliche Modellautoren
Was?
Modellelemente: Geometrie und Sachmerkmale
Wann?
BIM-Fertigstellungsgrade nach Leistungsphasen
Wie?
Software, Formate, Datenaustausch und Plattformen
Welche?
Auswertungen und Nachweise mit Hilfe von BIM
Quelle: BIM Leitfaden für Deutschland, BBSR, 2013
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Rollenverständnis zwischen Architekt und BIM Manager
Bauherr
Architekt
BIM-Manager
nach HOAI zuständig für
 Planung
 Gewerkekoordination
BIM-Management
 Modellkoordinierung
 Änderungsmanagement
Datenqualität
Architekturmodell
BIM
Raumbuch
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Tragwerk
TGA
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Rollenverständnis zwischen Planung und Anlagenbau
BIM
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Fachplaner
Planung
Fachplanung
Anlagenbauer
nur
Ausführung
Planung und
Ausführung
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Honorarordnung und rechtliche Aspekte
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Honorarordnung und rechtliche Aspekte
Anforderungen an das Bauvertragsrecht (Eschenbruch & Grüner)






BIM ist nächste Entwicklungsstufe bei Planung und Ausführung
Keine unüberwindbaren rechtlichen Hürden bei BIM Einführung
• Vergaberecht steht BIM grundsätzlich nicht entgegen
• Angebote auf digitalem Weg möglich
Juristische Herausforderungen im Vertragsrecht
• Haftungsfragen bei Mehrparteienvertragssystem nicht eindeutig
• eher Einzelverträge mit Zusatzvereinbarungen
Schnittstellen zwischen Planer und Ausführung neu zu definieren
• Phasen und Reifegrade festzulegen; Eigentum am Modell nicht geregelt
Produktneutrale Ausschreibung im öffentlichen Sektor Pflicht
• spricht gegen die direkte Nutzung von Produktdaten in BIM
Hol- und Bringschuld ist zu klären
• heute: Haftung durch denjenigen, der Daten zur Verfügung stellt
• Value Engineering: frühzeitige Einbindung des Anlagenbauers über Beratung
(Quelle: Eschenbruch & Grüner, NZBau, Heft 7, 2014)
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Honorarordnung und rechtliche Aspekte
Bezug zur HOAI (Eschenbruch & Grüner)

HOAI regelt nicht Art der Leistung sondern ist reines Preisrecht
• nicht geregelt, welche Leistungen in welcher Reihenfolge zu welchem Zeitpunkt und mit
welchen Tools


• wenn Leistung, dann nach Leistungskatalog
BIM Manager ist kein Planer nach HOAI
BIM ist besondere Leistung der HOAI in Lph2, nicht preisgebunden
• kein gesetzlicher Rahmen für BIM Leistungen
(Quelle: Eschenbruch & Grüner, NZBau, Heft 7, 2014)
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