Die Baubranche verändert sich durch die Digitalisierung rasant. Während früher Architektenpläne ausschliesslich in 2D gezeichnet wurden, werden mit den modernen Entwurfswerkzeugen 3D Pläne erarbeitet und zusätzliche Informationen digital erfasst. Grundsätzlich ist damit viel Datenmaterial vorhanden, das man auch für die Gebäudesimulation nutzen kann. Das Problem besteht jedoch darin, dass die Datenstrukturen für die Simulation oft ungeeignet sind. Einerseits ist der Detailgrad der Pläne zu hoch und andererseits sind Räume und Mauern für eine automatische Weiterverarbeitung nicht erkennbar. In dieser Vorstudie wurde ein Workflow für Building Information Modeling entwickelt.

Die Digitalisierung hat die Baubranche erst in den letzten Jahren zu einem echten Paradigmenwechsel gezwungen. Lange waren 2D-Pläne auch für komplexere Bauvorhaben ausreichend, und erst in den letzten 2-3 Jahren wurde auf eine echte 3D-Planungsmethodik umgestellt. Während die Softwarewerkzeuge die 3D-Planung schon länger unterstützt hatten, findet derzeit ein Umdenken statt und vom Entwurf über die Grob- bis zur Detailplanung werden 3D-Datenstrukturen aufgebaut und gepflegt. Mit Building Information Modelling (BIM) werden nun auch Materialparameter und Daten zur künftigen Nutzung erfasst.

Aufbauend auf der Technologie von der Firma Abstract AG [1] möchte man den verschiedenen Akteuren im BIM-Prozess die Simulationen zugänglich machen und die neue Methodik unterstützen mit dem Ziel, dass die Abläufe flüssiger laufen und die Qualität des Planungsprozesses besser wird. Primär stehen die Technologien zur Verbesserung des Wärmeschutzes im Fokus (z.B. Energieeinsparpotenzial aufzeigen, Varianten bezüglich des Primärenergiebedarfs bewerten, etc.), die Ergebnisse lassen sich aber auf andere simulationsbasierte Entscheidungshilfen ausweiten (z.B. Akustik, Optimierung der Personenströme, Entrauchungsnachweis, etc.).

In dieser Vorstudie wurden die aktuellen Schnittstellen getestet und es darf festgehalten werden, dass es AbstractBIM derzeit gut gelingt, die BIM-Pläne zu vereinfachen und die Struktur der Daten zu verbessern. Es bleibt eine Kommunikationsaufgabe, so dass beim erstmaligen Erstellen der BIM-Pläne die derzeit noch nötigen Zusatzanforderungen bekannt sind und umgesetzt werden.

Im Projekt wurde exemplarisch aufgezeigt, wie ausgehend von realen BIM-Daten im IFC-Format eine vereinfachte Geometrie erstellt werden kann, die für eine Simulation mit der Methode der finiten Elementen (FEM) mit der Software Comsol Multiphysics [2] zugänglich ist. Dies ergänzt die Beispiele, die AbstractBIM bereits anbietet für die nachfolgende Verwendung der Simulationssoftware IDA ICT [3]. Die neue Methode hat das Potenzial, dass sie einen einfacheren Zugang zum Thema Energie erlaubt als der Ansatz, der in heutigen Softwaretools und in den Normen (z.B. SIA 380/1) gewählt wird. Auf der einen Seite wird dadurch der Rechenaufwand grösser. Auf der anderen Seite bietet dieser Ansatz den Vorteil, dass die Berechnungsmethodik viel einfacher zu verstehen ist. Die Approximationen, die in der Vergangenheit eingeführt wurden, um den Rechenaufwand klein zu halten, lassen die Methodik der Simulation wesentlich komplizierter werden und sind nur einer spezifisch ausgebildeten Expertengruppe vorbehalten.

Referenzen:
[1]  Abstract AG, Onlineservice AbstractBIM, www.abstractbim.com
[2]  Equa SA, Simulationsool IDA ICE, www.equa.se/ida-ice
[3]  Comsol Multiphysics, www.comsol.com

 

 

Projektdaten

Mitwirkende: Andreas Witzig, Fabian Leuppi
Partner: Simon Dilhas, Abstract AG
Finanzierung: Innosuisse
Dauer: 2020 - 2022