BIM + Simulation – jetzt wird es konkret

Komplexe Gebäude – komplexe Gebäudeplanung?

Die Erwartungen an die Gebäude von heute sind hoch: Sie sollen ansprechend im Design, wirtschaftlich und klimaeffizient sein. Um die unterschiedlichen Ansprüche zuverlässig zu erfüllen, braucht es eine exakte und interdisziplinäre Planung. Klingt einfach – kann sich aber zur Challenge entwickeln. Diese beiden Voraussetzungen müssen darum zwingend erfüllt sein:

• Für eine optimale Zusammenarbeit in einem Team aus verschiedenen Gewerken müssen die Zielvorgaben eines Bauvorhabens zu einem frühen Zeitpunkt definiert und für die jeweiligen Fachbereiche – von der Architektur bis zur Gebäudetechnik – übersetzt werden.
• Alle relevanten Informationen müssen dem Projektteam jederzeit und in der richtigen Qualität zur Verfügung stehen. Insbesondere dann, wenn es zu veränderten Anforderungen an das Bauvorhaben kommt und sich die Zielvorgaben kurzfristig ändern.

Nur so kann sichergestellt werden, dass Zielabweichungen frühzeitig erkannt und in der Planung kostengünstig berücksichtigt werden.

Simulation als Schlüssel für eine zuverlässige HLK-Planung

Genau hier setzt die dynamische Simulation für Gebäude- und Energietechnik an. Die integrale Planung mit Simulationen ermöglicht bereits in einer frühen Ideenphase, Energiekonzepte interdisziplinär zu entwickeln und bezüglich den Zielen der Bauherrschaft verlässlich zu überprüfen. Im fortgeschrittenen Planungsprojekt identifizieren Gebäudetechnikplanerinnen und -planer damit Optimierungspotentiale und ermöglichen eine signifikante Verringerung des Performance Gaps, also einer Abweichung der Realität von den Zielvorgaben. Die Simulation der Gebäude- und Energietechnik kann mit den richtigen Tools jederzeit aktualisiert und die Zielerreichung ausgewiesen werden. Dies erhöht die Planungssicherheit und somit das Vertrauen der Bauherrschaft in die Planung.

Wie aber können die Vorteile der dynamischen Simulation im Kontext der BIM-Methode genutzt werden? Was bedeutet dies hinsichtlich Anwendung in der Planung und den zugehörigen Tools?

Zur Beantwortung dieser Fragen geht Amstein + Walthert den nächsten Schritt. Gemeinsam mit der Vela Solaris, wurde ein Planungsprozess (Use Case) im Bereich der Modellbasierten Performance Optimierung (MPO) entwickelt und das Simulationstool Polysun gezielt darauf erweitert.

Modellbasierte Performance Optimierung: Wenn BIM und Simulation zusammenwachsen

Der neue Use Case «Modellbasierte Performance Optimierung» vereint die Fachbereiche Gebäudesimulation, Gebäudetechniksimulation und Gebäudetechnikplanung und ermöglicht eine durchgängige Planung. Ein Beispiel: Wird die Gebäudenutzung in der Architektur angepasst, so wird dies in der Gebäudesimulation erfasst. Der veränderte Energiebedarf wird in der Dimensionierung durch die Gebäudetechniksimulation automatisch berücksichtigt und die neuen Anlagedaten digital an die Gebäudetechnikplanung und die Umsetzung in allen Planungsphasen übergeben.

Was bedeutet das nun im Kontext von BIM? Die durchgängige Planung muss genau dann sichergestellt werden, wenn sich wichtige Rahmenbedingungen ändern oder konkretisieren. Nur so ist eine jederzeit zuverlässige Planung für alle Fachbereiche sichergestellt. Die MPO-Methode verbindet Planung und Simulation geschickt: Sie verknüpft benötigte Informationen und Simulationsergebnisse automatisiert miteinander, dokumentiert Änderungen und macht Planungsarbeiten im BIM-Projekt transparenter. Häufige Iterationen der Planungs- und Simulationsergebnisse sind damit noch einfacher möglich und erleichtern die effiziente Arbeit für alle Projektbeteiligten.

Verschiedene Planer, Simulations- und BIM-Expertinnen und Projektleiter bei Amstein + Walthert haben ihre Erfahrungen in die MPO eingebracht, Schnittstellen definiert und Abläufe optimiert. Dies immer mit dem Ziel, die Simulation näher an die Planung zu bringen und so die Planungsqualität zu optimieren.

Die MPO wurde anhand von Projekten durchgespielt, die sich aktuell in Planung befindend. Als Ergebnis können mit der Kombination von Simulation und BIM in der MPO die Informationen noch einfacher übergeben und Optimierungen einfacher vorgenommen werden.

Der, auf Open-BIM basierende, Use Case zur MPO wird auf der Use Case Management Plattform von Bauen Digital Schweiz und buildingSMART Switzerland veröffentlicht. So wird sichergestellt, dass die MPO-Methode breit zur Verfügung steht, laufend verbessert werden kann und möglichst häufige Anwendung für präzise Planung findet.

BIM-fähige Tools für präzise Gebäudeplanung durch Simulation

Mit der Entwicklung des MPO-Planungsprozesses wurde gleichzeitig das passende Tool erstellt. Die Simulationssoftware für Energietechnik Polysun wurde BIM-fähig gemacht und unterstützt somit den MPO-Prozess ideal. In enger Zusammenarbeit zwischen Amstein + Walthert und Vela Solaris wurde der optimale Informationsaustausch zwischen Gebäudesimulation, der Simulationssoftware und des Gebäudetechnikmodells definiert. Open-BIM-Schnittstellen ermöglichen einen weitgehend automatisierten und offenen Datenaustausch.

Simulationsergebnisse sind damit für das Projektteam jederzeit an der gewünschten Stelle verfügbar und werden ins BIM-Modell der Gebäudetechnik übergeben. Dadurch muss nur Zeit für die Planung aufgewendet werden, wenn Abweichungen von den Zielwerten eintreten. Die Planungszeit für die Energiesysteme reduziert sich also deutlich.

Alle Simulationsergebnisse bleiben mit Polysun-BIM transparent dokumentiert und liefern einen Mehrwert bis in die Betriebsphase – für eine einfache Qualitätssicherung.

Die Modellbasierte Performance Optimierung in den Alltag bringen

Mit der neuen MPO und den zugehörigen Tools wird es für Simulationsexperten und -expertinnen und Planende einfacher, Anlagen für die Gebäude von heute exakt zu planen. Sie müssen Informationen nicht mehr von Hand oder mündlich übergeben. Die Informationen werden jetzt von der jeweiligen Software selbst abgeholt, importiert, validiert, simuliert und exportiert. Auf Änderungen kann in der Planung einfacher eingegangen und überprüft werden, ob gewünschte Anforderungen wie z.B. Effizienz, Behaglichkeit, Solarertrag, Arbeitszahl eingehalten werden.

So sind durch die Zusammenarbeit von Amstein + Walthert mit der Vela Solaris AG und die Projekt-förderung von EnergieSchweiz ein neues Tool und eine innovative Planungsmethode entstanden, die es ermöglichen, Gebäudetechniksysteme effizienter zu planen. Wenn auch Du gerne bei solch innovativen Entwicklungen involviert sein möchtest, dann behalte die Jobs- und Karriereseite von A+W im Auge.

Weitere spannende Tools und innovative Lösungen aus dem Bereich Digitalisierung@A+W sind im Bereich des Engineering zu finden.