Die Technische Gebäudeausrüstung in der BIM-Welt Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.v.
Zur Person: Dr.-Ing. Manfred Pikart TACOS GmbH (CAD, TGA, Berechnung, Auslegung) Geschäftsführer Softwareentwicklungsleiter VDI Vorsitzender der VDI 3805 Richtlinienausschüsse Heizung, Sanitär und Raumlufttechnik Mitglied im VDI BIM Koordinierungskreis ISO DIN Projektleiter der Normentwicklung ISO 16757 in der ISO TC59/SC 13/WG 11 Obmann des DIN-Ausschusses NA041-01-71GA (Spiegelausschuss zu ISO 16757) 2/33
Inhalt TGA Planung Berechnung Auslegung BIM Bedeutung Level Normung Richtlinien VDI 3805 und ISO 16757 Zielsetzung Richtlinien Anwendung Normung TGA im BIM Prozesse Dateneinbindung Anwendung 3/33
Technische Gebäudeausrüstung - Beispiel TGA: Anteil an den Gebäudekosten oft > 50% 4/33
TGA: Die Notwendigkeit genauer Planung Im Jahr 2011 verbrauchten Ventilatoren (125 W 500 kw) in Europa: 344 Terawatt-Stunden = 344.000.000.000.000 Wh ~ 38.000.000.000 (Industriepreis) Im Jahre 2020 werden sie verbrauchen: 560 Terawatt-Stunden Potentielle Einsparung durch konstruktive Verbesserungen an den Ventilatoren: 10% 34 Terawatt-Stunden pro Jahr Quelle: Verordnung (EU) Nr. 327/2011 der Kommission vom 30. März 2011, Amtsblatt der Europäischen Union Aber der Verbrauch hängt ab von: Wirkungsgrad (η) und Anlagenqualität (!) Abgestimmte Anlagen verbrauchen mitunter 30 50 % weniger Energie! 5/33
TGA: Die Notwendigkeit genauer Planung Das Abregeln eines zu groß dimensionierten Ventilators mit einem Frequenzumwandler verschlechtert seinen Wirkungsgrad. 6/33
TGA: Die Notwendigkeit genauer Berechnung 7/33
TGA: Berechnung - Beispiele Berechnung von Anlagen: Heizlast Kühllast Strömungsverteilung Temperatur Feuchte Wärmeabgabe Taupunkt Druckverlust Drosselung Akustik u.a. Auslegung von Produkten: Wärmeerzeugern Wärmepumpen Heizkörpern Flächenheizungen Ventilen Pumpen Rohren und Formteilen Ventilatoren Luftdurchlässen Filtern Luftleitungen u.a. 8/33
Auslegung und Berechnung in Planungs-Software bis vor kurzem Leistungsberechnung, Energieverbrauch, etc.: Nur in frühen Planungsphasen Bevor die Produkte ausgewählt wurden Basierend auf ähnlichen Produkten Ursprung der Berechnungsdaten? Annahmen des Planers Referenzdaten ähnlicher Bauprojekte Berechnungsdaten der Hersteller? Verstreut in unterschiedlichen Formaten abhängig von der Produktgruppe Verstreut in unterschiedlichen Auslegungsprogrammen abhängig vom Hersteller Keine realistische Chance, große Anlagen korrekt zu berechnen Berechnungen basieren auf ungenügenden und ungenauen Daten! 9/33
BIM: Bedeutung BIM: Building Information Model Method Management Modeling Wichtig: Information! 10/33
Information BIM: Bedeutung Möglichkeit zur Kostenbeeinflussung Kosten von Planungs- Änderungen Zugriff auf Projektdaten Mit BIM Ohne BIM Vorplanung Entwurfsplanung Ausführungsplanung Ausschreibung Ausführung Betrieb Fortschritt 11/33
BIM: Level, Übersicht 12/33
Level 0: BIM: Dokumente in den Leveln (Quelle: BIM Industry Working Group) Nicht organisiertes CAD, vorrangig 2D-Pläne auf Papier (oder elektronisch) als wahrscheinlichste Form des Datenaustauschs Level 1: Organisiertes CAD in 2D oder 3D auf der Basis von BS1192:2007 mit einem Werkzeug für die Zusammenarbeit, das eine gemeinsame Datenumgebung bereitstellt und möglicherweise einige standardisierte Datenstrukturen und - formate. Kommerzielle Daten werden in eigenständigen Finanz- und Kosten- Paketen ohne Integration behandelt. 13/33
Level 2: BIM: Dokumente in den Leveln (Quelle: BIM Industry Working Group) Eine organisierte 3D-Umgebung wird in BIM(M) Werkzeugen für unterschiedliche Bereiche mit angehängten Daten gehalten. Kommerzielle Daten werden in einem ERP organisiert. Die Integration auf der Basis proprietärer Schnittstellen oder Umsetzungs-Software (middleware) könnte als pbim (proprietär) angesehen werden. Dieser Ansatz könnte 4D Programmdaten und 5D Kostenelemente nutzen. Level 3: Vollständig offener Prozess und eine Datenintegration verwirklicht in IFC/IFD. Organisiert durch einen gemeinschaftlichen Modell- Server. Dies könnte als ibim oder integriertes BIM(M) vermutlich simultane Planungsprozesse ermöglichen. 14/33
BIM: ISO-Normung ISO 16739 ISO 29481 ISO 12006-3 ISO 16757 In Vorbereit. In Vorbereit. IFC Industry Foundation Classes Modell zum Datenaustausch IDM Information Delivery Manual Methodik zur Prozessbeschreibung IFD (bsdd) International Framework for Dictionaries Merkmalsdefinitionen Data structures for electronic building services product catalogues - Produktdatenaustausch MVD Model View Definitions Datenumfänge BCF BIM Collaboration Format Änderungsmanagement 15/33
BIM: VDI-Richtlinien VDI 3805 Teile 1 bis 99 Produktkatalogdaten Modell zum Datenaustausch von Produktdaten VDI 2552 BIM: Begriffe (in Arbeit) VDI 2553 BIM: Prozesse (in Arbeit) VDI 2554 BIM: Integration (in Arbeit) VDI 2555 BIM: Datenmanagement (in Arbeit) VDI 2556 BIM: Verfahren (in Arbeit) VDI 2557 BIM: Auswertungen (in Arbeit) VDI 2558 BIM: Qualifikationen (in Arbeit) 16/33
VDI 3805: Richtlinienblätter Blatt Inhalt 1 Grundlagen 2 Heizungsarmaturen 3 Wärmeerzeuger 4 Pumpen 5 Luftdurchlässe 6 Heizkörper, Heiz- und Kühlkonvektoren 7 Ventilatoren 8 Brenner 9 Modullüftungsgeräte 10 Luftfilter 11 Wärmetauscher Fluid-Wasserdampf/Luft 12 Wärmetauscher Fluid/Fluid 13 Wärmetauscher Luft/Luft 14 RLT-Schalldämpfer, passiv 15 Kompaktlüftungsgeräte 16 Brandschutzklappen _ Blatt Inhalt _ 17 Armaturen für die Trinkwasserinstallation 18 Flächenheizung/-kühlung 19 Sonnenkollektoren 20 Speicher und Durchlauferhitzer 22 Wärmepumpen 23 Wohnungslüftungsgeräte 24 Druckhaltestationen 25 Deckenkühlelemente 28 Strahlungsheizungen 29 Rohre und Formstücke 32 Verteiler/Sammler flüssige Medien 35 Klappen, Blenden, Volumenstromregler 36 Kältemaschinen 37 Dezentrale Fassadenlüftungssysteme 99 Allgemeine Komponenten 100 Systeme 17/33
VDI 3805: Hersteller und Software-Systeme Afriso Afriso-Gampper Allmess Alpha Arbonia Ari-Armaturen Belimo Bemm Biral Brötje Buderus Cuprotherm Danfoss DiaNorm Düker Elco Frese Geberit Giacomini GRK Robinetterri Hagan Hawle Herz Honeywell Hora HUMMEL Hora JRG Junkers KAN-therm Kemper Kermi KaMo KSB Meibes NIBE Möhlenhoff Oreg Oventrop ProLux Purmo Rehau Roßweiner Robur Reflex SAMSON Sauter Siemens SOLVIS Stiebel-Eltron TA Heimeier Taconova Tecalor TECE Trox Uponor Vaillant Victaulic Viessmann Watts Weißhaupt Westaflex Wolf Zehnder Zewotherm Autodesk CADENAS C.A.T.S. ConSoft Data Design Dendrit ETU-Software G.O.L.D. Hottgenroth Software linear mh-software pit-cup Plancal Rehau Akademie RoCAD Rubicon SOLAR-COMPUTER TACOS Wilms 18/33
VDI 3805: Zielsetzungen Automatische Einbindung der Katalogdaten aller Hersteller in jedes beliebige CAD/CAE-Auslegungs- und Berechnungssystem Einheitliche Produktauswahl für den Planer Auslegung der Produkte mit den Auslegungsalgorithmen der Hersteller Automatische Nachrechnung und Simulation der gesamten geplanten Anlage mit allen projektierten TGA-Komponenten in allen variablen Lastfällen Genormte Darstellung der Technischen Daten im Datenaustausch Genormte Darstellung der Technischen Daten im Life-Cycle-Management 19/33
VDI 3805: Parametrisierung Eine Serie von Standardheizkörpern: 30 Längen 10 Höhen 3 Breiten 20 Farben 5 Anschlusskombinationen 10 Zubehörkombinationen 900.000 Varianten 20/33
VDI 3805: Parametrisierung Eine Serie von Standard-RLT- Schalldämpfern: 2 Arten von Rahmen 2 Arten von Anschlüssen 4 Breiten von Kulissen 4630 Breiten 3450 Höhen 2500 Längen ~ 5 Anzahlen Kulissen 3.194.700.000.000 Varianten 21/33
VDI 3805: Datenaustausch von Produktkatalogdaten der TGA Eine Richtlinienreihe, die ein offenes Format beschreibt und definiert für den Datenaustausch von Hersteller-Katalog-Produktdaten in CAD/CAE- Auslegungs- und Berechnungssysteme Eine sehr verdichtete Daten-Repräsentation, die eine Parametriserung nutzt, um spezielle Anforderungen der Produkt-Katalog-Daten zu erfüllen: Komplette Produktbeschreibung Auslegungsdaten und Geometrie Schnelle Auswahl aus Millionen von Varianten Kleine Datenmengen Ein exportierbares Einzel-Produkt-Datenformat zur Einbettung in IFC Eine Datenbeschreibung, die genormte Merkmallexika nutzt 22/33
VDI 3805 Beispiele: Heizkörper, Luftdurchlässe, Wärmeerzeuger, Armaturen 23/33
VDI 3805: Produkte in 3D-TGA-Anlagenmodellen Wärmeerzeuger Heizkörper Brandschutzklappen 24/33
TGA-Anlagenmodelle in 3D-Gebäudemodellen Lüftung Trinkwasser Heizung Abwasser 25/33
ISO 16757: Datenstrukturen für elektronische Produktkataloge der Technischen Gebäudeausrüstung Transparenz Wählbare Eigenschaften Genormte Eigenschaften Darstellende Eigenschaften Flexibilität Unbegrenzte Eigenschaften Beliebig tief gestaffelt Performance Redundanzfrei Algorithmisch generierbar Offenheit Beliebige Produktgruppen 26/33
ISO 16757: Datenstrukturen für elektronische Produktkataloge der Technischen Gebäudeausrüstung ISO 16757 Part 1: Konzepte, Aufbau und Modell ISO 16757 Part 2: Geometrie ISO 16757 Part 3: Skriptsprache und Funktionen ISO 16757 Part 4: Kooperation mit den Normen zur Gebäude- Informations-Modellierung ISO 16757 Part 5: Produkt-Katalog Austausch-Format ISO 16757 Parte 10 XX: Produktgruppen 27/33
ISO 16757: Datenstrukturen für elektronische Produktkataloge der Technischen Gebäudeausrüstung Stand der Normung in ISO TC 59/SC 13/WG 11: Beteiligt: Australien, Kanada, China, Frankreich, Deutschland (Convenor und Projektleitung), Italien, Japan, S.-Korea, Niederlande, Norwegen, Rumänien, Spanien, Schweden, Türkei, UK, USA ISO 16757 Part 1: Konzepte, Aufbau und Modell ISO 16757 Part 2: Geometrie Seit 26.01.2015: Final Draft International Standard (FDIS) Nächster Schritt: Veröffentlichung Seit 07.02.2015: Draft International Standard (DIS) Nächster Schritt: FDIS, dann Veröffentlichung ISO 16757 Part 3-5: Fertigstellung in 2015 28/33
TGA im BIM: Prozesse Erfassen der Produktdaten Umsetzen der Produktdaten in einen Katalog nach ISO 16757 Prüfen und Validieren des Katalogs (Zertifizieren) Bereitstellen des Katalogs Auswählen geeigneter Produkte aus dem Katalog Einbinden der Produkte in das Anlagenmodell der Anwendungssoftware Berechnen der Produkte in verschiedenen Lastfällen des Anlagenmodells (Bestellen, Liefern und Montieren der Produkte) 29/33
TGA im BIM: Fluss der Gebäudedaten Bauherren-Daten: Anforderungen, Randbedingungen... Herstellerdaten: Produkt-Kataloge Architekten-Daten: Wände, Böden, Decken, Türen, Fenster, Dächer ISO 16757 TGA-Planer-Daten: Rohre, Formteile, Wärmeerzeuger, Heizkörper, Armaturen, Luftdurchlässe.. Ausführer-Daten: Durchbrüche, Aufhängungen, Rahmen FM Daten: Reinigungsflächen, Wartungsintervalle, Ersatzteile Building Information Model (BIM) IFC Archive, Dokumentation 30/33
TGA in BIM: Beispiel: noch in IFC zu definierende technische Merkmale von Luftdurchlässen Nominal length Nominal width Nominal height Recommended distance A Recommended distance B Minimum distance to occupied zone Maximum distance to occupied zone Jet length minimum Minimum difference in temperature room air to supply air Maximum difference in temperature room air to supply air Limiting distance between ventilation grids Number of duct attachments Diameter attachments Effective cross section area Zeta Maximum pivoting angle Heat exchanger 2/4-lead Room air temperature Medium air pressure Medium air temperature Medium air volume flow Distance between two terminals direction A Distance between two terminals direction B vertical to A Distance between grid bands Required jet path length Distance between ceiling and room occupied zone Flap set angle Coanda effect ceiling influence Water volume flow Water supply temperature Water return temperature Room air humidity Cooling/heating power output Flow velocity as function of jet path length Flow velocity in the occupied zone Temperature difference to intake air as function of jet path length Jet deflection due to temperature effect as function of jet path length Pressure loss medium air Acoustic power level (A valuated) Acoustic power spectrum (NC) Octave acoustic power level Octave sound dissipation Pressure loss, water Cooling/Heating power output, water Cooling/Heating power output, air Water return temperature Water volume flow 31/33
TGA im BIM: Ausblick was ist zu tun? 1) Auf BIM ausrichten! 2) Standardisieren! 3) Werkzeuge anpassen! 32/33
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Thank you for your attention BDH www.bdh-koeln.de 33/33