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ZWP | „BIM in der TGA & der BIM2SIM-Ansatz“ | BIM Bier+Brezeln digital | 09. November 2021


Strömungssimulation: Visualisierung der Luftgeschwindigkeit und Raumtemperatur.

Wie weit ist die BIM Methodik im Bereich der TGA integriert? Inwieweit lassen sich Simulationen anhand von BIM Modellen durchführen und welche Vorarbeiten sind am Modell dazu nötig? Niklas Gärtner und Eike Jörn Klitzsch von ZWP gehen in ihrem Vortrag auf diese und weitere Fragestellungen ein und gewähren einen Einblick in den BIM Ansatz bei ZWP und der TGA.

ZWP ist ein Beratungs- und Dienstleistungsunternehmen mit Schwerpunkten u.a. in den Bereichen TGA, Labor- und Lichtplanung, Simulationen sowie Bauphysik und ist an insgesamt acht Standorten in Deutschland ansässig. ZWP bietet eine Vielzahl an Leistungen mit hoher Komplexität und hohen Anforderungen an und hat daher auch ein eigenes Interesse, Projekte unter Anwendung der BIM Methode abzuwickeln. Zudem möchte ZWP die eigenen Schnittstellen abbilden und die Abstimmung im Planungsprozess verbessern. Building Information Modeling ist daher seit 2010 im Unternehmen angesiedelt. Seitdem wurden eigene Unterlagen für das Arbeiten mit BIM entwickelt, wie beispielsweise der BAP und Projekte mittels openBIM und closedBIM realisiert. In ihrem Vortrag legen Herr Gärtner und Herr Klitzsch die Vorteile von BIM eindeutig dar: Neben der Transparenz im Planungsprozess, der direkten Kommunikation am 3D-Modell anstelle klassischer 2D-Zeichnungen, der Terminplanung und der Ablaufübersicht, sprechen ebenfalls die Berechnungen am Modell für die Anwendung der BIM Methode. Am Anfang der LP2 oder LP3 bringt ZWP erste Inhalte in das Modell und führt erste Kollisionsprüfungen durch. Dadurch wird einerseits die Planungsqualität erhöht und erlaubt es andererseits nachträgliche Änderungen mit geringerem Aufwand durchzuführen. Zudem entsteht eine Massensicherheit, welche Kostensicherheit garantiert. „Wenn wir in die Angebotsvergabe gehen, haben wir eine hohe Sicherheit. Das kommt den Leistungsverzeichnissen und dem Bauherrn zugute.“ so Niklas Gärtner.

BIM2FM

Im Bereich BIM2FM ist ZWP ebenfalls aktiv. Kunden mit einem eigenen FM-System haben bestimmte Anforderungen an die Daten, welche früh berücksichtigt werden können. Obwohl es sich dabei um einen neuen Bereich handelt, überwiegen auch hier die Vorteile der Nutzung: Relevante und auswertbare Informationen werden direkt im Modell gespeichert. Dadurch ist eine effizientere Bewirtschaftung und Instandhaltung des Gebäudes möglich und verkürzt die FM-Prozesse.

BIM2Field

Niklas Gärtner spricht ebenfalls den Bereich BIM2Field an. Projekte benötigen Jahre, bis sie zu LP5 fertiggestellt sind. Zur Förderung der Transparenz und des Verständnisses zum Ablauf, soll sich ebenfalls mit der Übernahme der BIM Modelle in das Baumanagement befasst werden. Hier kann eine effiziente Kommunikation anhand des Modells geführt, das Mängelmanagement am Modell behandelt und ein schnelleres Abrufen von Informationen durch Zugriff auf Modell und Pläne gewährleistet werden.

BIM2SIM

Lichtsimulationsprogramme, thermische Simulationsprogramme, Strömungssimulationssoftware… Im Bereich der Simulationen gibt eine Vielzahl an Software und nicht jede ist BIM fähig. Herr Klitzsch weist auf die wenigen, bis gar nicht vorhandenen Schnittstellen hin und den Mehraufwand, Modelle für Simulationen jedes Mal neu aufbauen zu müssen. Im Best Case könnte das Architekturmodell für die Simulationen weiterverwendet werden. ZWP arbeitet mit dem BIM HVAC Tool. Hier können die Modelle über einen BIM Server fusioniert werden. Mit Hilfe von BIM HVAC können dann direkt Strömungs-, Tageslicht-, Brandsimulationen durchgeführt werden. Doch warum soll in einem Bereich BIM eingesetzt werden, wo die wenigste Software IFC- bzw. BIM fähig ist, oder teilweise noch in 2D arbeitet? Eike Klitzsch beschreibt die Simulationsarbeit vor BIM: Der Simulation zugrunde liegende Bauobjekte sind sehr abstrakt und schwer handhabbar: komplexe Formen, gewobene Betonbrüstungen, geschwungene Treppen. In Softwarelösungen mit einem bereits vorhandenen 3D-Ansatz erfolgte die Abbildung des Modells anhand quadratischer Zellen als unzureichende Darstellung. Komplexe Gebäude konnten hiermit nicht abgebildet werden. Bei anderer Software erfolgte die Bearbeitung in 2D-Plänen. Eine Beurteilung der beispielsweise Belüftung des Raumes war hier nur erschwert möglich. Es handelte sich immer um Behelfslösungen, nie war eine genaue Abbildung des Sachverhalts möglich. Genau in diesem Bereich bietet BIM die Lösung. BIM ist bereits bei den Architekten angekommen und die Modelle beinhalten oft organische und immer komplexere Formen. Zudem ist die Schnittstelle der Architektur durch ArchiCAD oder Revit über IFC gewährleistet. Als großes Manko sieht Klitzsch die Unwissenheit über die Belange der TGA. So wird seitens der TGA viel Aufwand zur Nachbereitung und Aufbereitung der Modelle betrieben. Als Beispiel führt Eike Klitzsch modellierte Abhangdecken an, die zu den Wänden oder Fensterfronten nicht geschlossen sind, oder die einfache Definierung von Raummodellen (ifcSpaces) zur thermischen Simulation. Auch wenn die IFC-Datei bereits Raummodelle enthält, müssen oft Fenster hinzugefügt werden, die neben Wänden, Dach und Boden vorhanden sein müssen. Ebenfalls für die Lichtsimulation müssen Anpassungen gemacht werden: Im Modell haben Fensterscheibe eine Dicke. Diese müssen durch 1D-Objekte ersetzt werden, da ansonsten doppelte Brechungen einfließen würden. Abschließend gibt Herr Klitzsch noch Einblicke in die zeitintensiven Visualisierungen und geht auf die Herausforderung ein, möglichst viel Information abzubilden, ohne zu überfordern und zeigt Beispiele zur Strömungssimulation, thermischen Simulation und Tageslichtsimulation und die Vorteile des Arbeitens am 3D-Modell.

Q & A

Q: BIM2Field – Nutzen Sie diese Technologie auch für das As-Built-Modell? Übernehmen Sie auch das, was tatsächlich auf der Baustelle verbaut wurde, anschließend in das Modell?

A: Hier gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder, wir führen die Werk- und Montageausführung nach und bringen das Modell somit auf den As-Built-Stand (hier muss geklärt werden, in welcher Genauigkeit die As-Built-Dokumentation erfolgen soll), oder die ausführende Firma erhält unser Planungsmodell und führt es fort. Hierbei handelt es sich um eine sehr zeitaufwendige, händische Arbeit.

Q: Gerade im Bereich der TGA findet man oft nicht den Planungsstand auf der Baustelle wieder hinsichtlich des Orts des Einbaus sowie des Produkts an sich. Wer führt das nach?

A: In erster Linie muss festgelegt werden, in welcher Detaillierung das As-Built-Modell gepflegt werden soll: Müssen Steckdosen cm-genau modelliert werden? Kann der Lüftungsanschluss im Modell um 5cm von seiner realen Position abweichen? Zudem schreiben wir Herstellerneutral aus und pflegen auch keine Herstellerinformationen im Modell. Hier ist die Frage zu stellen, welchen Mehrwert diese Produktinformationen im Modell haben. Erst im Bereich des Facility Managements spielen diese Daten eine Rolle. Daher können diese Informationen vernachlässigt werden, wenn das Modell anschließend nicht im FM-Bereich verwendet werden soll. Trotzdem haben Ausführungsmodelle einen sehr hohen Detaillierungsrad und spiegeln sehr gut wider, was auf der Baustelle realisiert werden soll. Mit Projektüberwachenden kann hier direkt ein früher Austausch stattfinden und Ausführungsmodelle von großem Nutzen sein.

Q: Oft sind die Architekturmodelle für Simulationen der TGA unzureichend. Wie sehen Ihre Erfahrungswerte im Neumodellieren von Gebäuden aus?

A: Hier wurde noch kein Weg für eine Vereinheitlichung gefunden. Manchmal muss es neu modelliert werden, manchmal muss es aus Grundrissen extrudiert werden.

Q: Falls das Architekturmodell für Simulationen bereinigt werden muss, wie machen Sie das?

A: Entweder wir verwenden eine Filterfunktion des BIM HVAC Tools, um beispielsweise alle Fenster eines bestimmten Typs auszuwählen und auszublenden, oder wir nutzen Dynamo Skripte zur Sortierung bzw. Aussortierung, welche wir über Revit laufen lassen. Die entsprechenden Familien werden dann z.B. ausgewählt und rausgelöscht.

Q: Sie fangen bereits sehr früh (in LP2) damit an, in den Dialog zu gehen, wo noch nicht das perfekte Modell vorliegt. Wie gestaltet sich dieser Dialog? Inwieweit steht das Architekturmodell im Fokus?

A: Bereits in LP1 werden gemeinsam Strukturen und Workflows festgelegt, um zu planen, zu welchem Zeitpunkt welche Inhalte im Modell vorliegen müssen. Ein „Testaustausch“ findet in Phase 2 statt. Hier können die Modelle der Beteiligten eingesehen werden. In diesen Phasen wird die Organisation mit BIM aufgesetzt. In einigen Projekten wird ebenfalls bereits in Phase 2 auf Grundlage des Architekturmodells die Haupttrassierung der TGA und die Schachtinstallationen geplant, damit ersichtlich wird, welche Flächen freigehalten werden müssen. Außerdem sind in frühen Leistungsphasen einfache Modelle für einige Simulationen bereits ausreichend, um beispielsweise Aussagen darüber treffen zu können, ob noch weiterer Wärmeschutz vorgenommen werden muss etc.

Q: BIM2CAFM – Wie viel Erfahrung haben Sie mit 3D-Modellen in der Betriebsphase?

A: Im Computer-Aided Facility Management wird das Mapping erstellt. Wir setzen Schlüssel an Bauteilen ein, die sich im CAFM-System wiederfinden lassen. Das CAFM-System kann dann beispielsweise Energie- oder Wartungsinformationen zuordnen. Was im CAFM-System passiert, liegt außerhalb unseres Bereichs. Wir liefern nur die Informationen für das System in Form von Zuordnungsschlüsseln.

Q: Strömungssimulationen – Wie sieht es hier mit der HOAI Einordnung gemäß besonderen Leistungen aus?

A: Simulation bleibt immer eine besondere Leistung. Die Verkaufssituation ist schwierig, da die Ergebnisse meistens nur bunte Bilder sind, die niemand bezahlen will, da man den Input nicht sieht. Dabei handelt es sich eigentlich um sehr geringe Kosten, die einen großen Mehrwert generieren.