Integrierter BIM TGA-Entwurf: Methoden, Vorteile und Lösungen

Die Zusammenführung aller Elemente der Architektur-, Anlagen- und Tragwerksplanung in einem einzigen 3D-Modell ist der Ausgangspunkt, um sich einen Überblick über das Gebäude-Anlagen-System zu schaffen und die Kohärenz aller Konstruktionselemente vor dessen Realisierung zu beurteilen.

In diesem Artikel vertiefen wir die Vorgehensweise mit BIM TGA und welche Vorteile es mit sich bringt.

BIM-TGA-Planung

TGA-Planung: Bedeutung

Bei TGA-Planung handelt es sich um die Erstellung eines 3D-Modells des Anlagenentwurfs, welches alle physikalischen, technischen und funktionellen Informationen zu den Elektroinstallationen, mechanischen und hydraulischen Anlagen enthält. Die englische Abkürzung MEP (auf Deutsch TGA – Technische Gebäudeausrüstung) steht für Mechanical, Electrical and Plumbing.

Der Entwurf von TGA-Anlagen umfasst 3 Hauptphasen:

• Modellierung;
• Dimensionierung und Berechnung;
• Kostenschätzung des Eingriffs.

In BIM TGA ist es möglich, all diese Vorgänge mit einem einzigen 3D-Modell zu verwalten.

Das architektonische BIM-Modell wird mit allen Informationen zu den Anlagen ergänzt: Generator, Verteilernetz, Endgeräte, Verwaltungs- und Kontrollsysteme usw. Bei den Objekten im BIM-Modell handelt es sich um intelligente parametrische Objekte, welche alle Informationen enthalten, die bei der Planung, dem Bau und der Instandhaltung der Anlage verwendet werden können.

Dies bedeutet, dass jedes im Projekt enthaltene 3D-Objekt, zusätzlich zu geometrischen und dimensionalen Informationen auch Leistungsinformationen, Daten des Lieferanten, Datenblätter, Installationsmethoden, Wartungszeiten usw. enthält.

In der Regel werden zum Einfügen dieser Objekte spezifische TGA-Softwares, mit bereits integrierten Bibliotheken verwendet. Es ist auch möglich, diese Kataloge zu benutzerdefinieren, indem bestehende Elemente geändert oder von außen importiert werden.

Parametrischer Konfigurator von TGA-Objekten

Die heute zur Verfügung stehenden BIM-Softwares für die TGA-Planung, ermöglichen auch die Dimensionierung und Berechnung von Anlagen mit Hilfe von Formeln, die die in spezifischen Normen festgelegten Parameter berücksichtigen.

Mit einem vollständigen BIM-Modell, ist es auch möglich, eine automatische Kostenschätzung des Eingriffs zu erhalten, indem man einfach ausgewählte Preise aus der Preisliste, mit den bereits im 3D-Modell dargestellten Objekten und Mengen verknüpft.

In jeder Entwurfsphase wird es einfach, mögliche Interferenzprobleme zwischen Architektur-, Struktur- und Anlagenelementen sofort hervorzuheben, um Planungsfehler zu vermeiden.

Der Vorteil einer integrierten Planung, liegt in den Kosten- und Zeitersparnissen sowie in der Möglichkeit, die Projektentscheidungen bereits im Vorentwurf kontrollieren und überprüfen zu können.

BIM TGA-Modellierung

Die BIM TGA-Planung, startet mit der Erstellung des 3D-Modells des Projektgebäudes. Um in einer BIM-TGA-Perspektive zu arbeiten, muss das 3D-Modell alle Daten und Informationen zu Architektur-, Anlagen- und Strukturelementen des Projekts enthalten.

Ein BIM-TGA-Modell einer Heizungsanlage, enthält beispielsweise alle Daten zu: Zentralheizung, Verteilnetzen, Steuerung, Endgeräte usw.

Wenn alle Disziplinen in einem einzigen Modell integriert sind, kann das Arbeitsteam einen Detaillierungsgrad erreichen, welcher nützlich für die Verbesserung der Entwurfsergebnisse, Reduzierung von Risiken, Unwägbarkeiten und Fehler und schließlich für die Durchführbarkeit des Eingriffs, Mengen und Bauabläufe sind.

Das BIM-TGA-Modell wird zum Kernstück des Entwurfs und ermöglicht es, den verschiedenen Fachleuten, ohne Missverständnisse zu kommunizieren, um die Entscheidungen bis ins kleinste Detail auf einfache Weise zu definieren und die geeignetsten Lösungen zu finden.

Das BIM MEP-Modell kann auch im IFC-Format exportiert werden, um eine interoperable, anerkannte, interdisziplinäre und gemeinsame Sprache für alle Fachleuten zu gewährleisten.
Das IFC-Format ist genau diese anerkannte, universelle und interdisziplinäre Sprache

IFC ist ein offenes Datenformat, das nicht von einem einzelnen Betreiber kontrolliert wird und den Austausch eines Informationsmodells ohne Verlust oder Verzerrung von Daten oder Informationen ermöglicht.

Zusammenfassend ist das Ziel der BIM TGA-Modellierung:

• die Auswirkungen verschiedener Entwurfsentscheidungen deutlich darzustellen;
• einen Gesamtüberblick über das System der Versorgungstechnik im Gebäude zu entwickeln;
• Minimierung von Fehlern, unvorhergesehenen Ereignissen und Kostensteigerungen während der Realisierung;
• Interferenzen zwischen Anlagen und architektonischen und strukturellen Elementen zu vermeiden, die die Funktionalität oder Ästhetik des Projekts beeinträchtigen;
• Kosten und Ausführungszeiten der Arbeiten genau zu analysieren.

Praktischer Fall BIM TGA: Wie Modellierung, Dimensionierung und Unterlagen in einem einzigen Arbeitsablauf integriert werden

Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Planung von Anlagen besteht darin, Modell, Berechnungen und Unterlagen während aller Phasen des Projekts aufeinander abzustimmen. Lassen Sie uns daher sehen, wie ein Anlagenprojekt mit Edificius MEP entwickelt werden kann, um zu verstehen, wie Modellierung BIM, Dimensionierung und Unterlagen in einem einzigen Arbeitsablauf verwaltet werden können. Dieser praktische Fall zeigt, wie es in einer Umgebung, die Modellierung und Dimensionierung integriert, möglich ist, nicht nur die Berechnung der Anlage zu erhalten, sondern auch alle erforderlichen Projektunterlagen.

Die Modellierung einer Brandmeldeanlage

Der Prozess beginnt mit einem architektonischen Modell, in das die Elemente der Brandmeldeanlage unter Verwendung der BIM-Objektbibliothek eingefügt werden. Die Modellierung wird durch entworfene Werkzeuge zur Erleichterung der Arbeit des Fachplaners besonders einfach: Die Rohrleitungen werden mit speziellen Zeichnungsfunktionen nachgezeichnet, während Komponenten wie Druckerhöhungsgruppe, Tanks, Ventile und Endgeräte (z. B. die Schlauchhaspeln) aus der Bibliothek ausgewählt und in das Modell eingefügt werden. Die automatische Ausrichtung einiger Elemente und die unterstützenden Werkzeuge für das Zeichnen ermöglichen es zudem, auch komplexere Verbindungen und Versorgungsleitungen schnell zu erstellen.

Für komplexere Konfigurationen, wie Sprinkleranlagen, steht eine spezielle Entität zur Verfügung, die die Modellierung weiter vereinfacht. Es genügt, einige Parameter wie den Verteiler, die Anzahl der Abzweigungen, die Sprinkler und die Geometrie des Netzes zu definieren, damit das System automatisch die Struktur generiert, die anschließend je nach Projektanforderungen modifiziert werden kann.

Das Zeichnen der Elemente allein reicht jedoch nicht aus, um das Modell zu vervollständigen: Damit von echter Modellierung BIM gesprochen werden kann, ist es notwendig, jedem Element Daten und technische Eigenschaften zuzuordnen, wie die Projektregeln und Informationen zu bevorzugten und benachteiligten Bereichen. Auch in diesem Fall ist der Prozess vereinfacht, da viele Informationen bereits verfügbar sind und der Techniker nur die erforderlichen Daten integrieren muss. Die Zuordnung der Regeln zu den einzelnen Elementen und Netzen erfolgt zudem über grafische Auswahlfunktionen und Hinweise, die den Benutzer bei den verschiedenen Operationen anleiten.

Bevor die Dimensionierung gestartet wird, überprüft eine automatische Überprüfung die Konsistenz des Modells und meldet eventuelle Inkonsistenzen, wie nicht verbundene Rohrleitungen, sodass Fehler vor der Berechnung korrigiert werden können.

3D-Modell einer Brandmeldeanlage, realisiert mit Edificius-MEP

Ein Modell, das sich zusammen mit dem Projekt aktualisiert

Nach Abschluss der Prüfung wird das Modell von der Berechnungs-Engine verarbeitet. Diese führt die Dimensionierung der Anlage durch und aktualisiert das TGA-Modell automatisch mit den ermittelten Ergebnissen. Genau an diesem Punkt wird der konkrete Mehrwert der Integration von Modellierung und Berechnung deutlich: Sobald das Modell an die Dimensionierungs-Engine übergeben wurde, werden die modellierten Elemente überprüft und bei Bedarf automatisch neu dimensioniert. Beispielsweise kann der Durchmesser eines Ventils geändert werden, und die Abzweigungen, die zunächst mit konstantem Durchmesser gezeichnet wurden, werden je nach Anzahl der tatsächlich von jedem Abschnitt versorgten Endgeräte differenziert. Es ist zudem möglich, grafisch zu überprüfen, ob die Kennlinie der gewählten Druckerhöhungsgruppe mit den Anforderungskennlinien der Anlage kompatibel ist.

Sobald die Anlage dimensioniert ist, können die Projektunterlagen erstellt werden: Ausführungspläne, technische Berichte, Tabellen und Zusammenfassungsblätter, sowie Pläne mit automatischer Etikettierung der Elemente, anpassbare Legenden (auch mit Spalten für spezifische technische Daten) und Verzeichnisse mit Funktionen zur Gruppierung und Zählung.

Ein relevantes Merkmal betrifft die Aktualisierung der Änderungen: Wenn ein bereits dimensioniertes Element (wie ein Sprinkler) auch nur um wenige Zentimeter verschoben wird, signalisiert das System, dass das Modell aktualisiert werden muss. Nach Bestätigung der Aktualisierung werden auch alle bereits erstellten Projektunterlagen automatisch neu berechnet.

Ausführungsplan einer Brandmeldeanlage, realisiert mit Edificius-MEP

Der gleiche Ansatz wird auf die Elektroinstallation angewendet

Der gleiche Ansatz ist auch auf die Planung der Elektroinstallation anwendbar. Nach der Eingabe von Transformatoren, Schaltschränken, Verteilerdosen, Unterputzdosen, Kabelkanälen und Rohrleitungen können die Komponenten der Schaltschränke, wie Leitungsschutzschalter und Fehlerstromschutzschalter, über eine spezielle Bearbeitungsfunktion konfiguriert werden. Die Dimensionierung betrifft in diesem Fall beispielsweise die Schutzvorrichtungen, die Übertemperatur in den Schaltschränken, die Phasenbalance und die Spannungsabfälle. Auch für die Elektroinstallation wird automatisch ein technischer Bericht erstellt, der eine detaillierte Analyse jeder Schutzvorrichtung, jedes Schaltschranks und jedes Stromkreises mit den entsprechenden berechneten elektrischen Größen enthält. Zudem ist es möglich, automatisch verschiedene Ausführungsunterlagen zu erstellen, wie Grundrisse, Pläne und Schnitte, sofort umsetzbare Werkzeuge, die die technische Dokumentation des Projekts vervollständigen.

Dieser Ansatz ermöglicht es, das BIM-Modell, die Berechnungsergebnisse und die Planungsunterlagen auch dann konsistent zu halten, wenn das Projekt Änderungen unterliegt, wodurch manuelle Aktualisierungen minimiert werden. Wer sich täglich mit diesem Problem bei mehreren Anlagen konfrontiert sieht, kann in einer BIM-Software für TGA-Anlagen ein Werkzeug finden, das genau dafür gedacht ist, diese Tätigkeit zu unterstützen, indem es ermöglicht, Modellierung, Dimensionierung und technische Dokumentation innerhalb einer einzigen Arbeitsumgebung zu verwalten.

BIM TGA-Planung: Vorteile

Die Hauptvorteile der BIM-TGA-Planung sind:

• 3D-Planung;
• integrierte und interdisziplinäre Planung, die die Zusammenarbeit und den Datenaustausch zwischen allen Teambeteiligten ermöglicht;
• Kontrolle von Interferenzen zwischen Anlage-, Architektur- und Tragwerksmodell;
• Geschwindigkeit der Planbearbeitung;
• einfache Planänderungen;
• automatische Erstellung von Projektunterlagen, wie Pläne, 2D/3D-Konstruktionsdetails, Anlagenschemata, Aufmaß, Berechnungsberichte usw., die stets mit dem Modell verbunden sind und in Echtzeit aktualisiert werden;
• höhere Genauigkeit bei Auswertungen;
• geringere Wahrscheinlichkeit von Fehler und Problemen vor Ort;
• Zeit-  und Kostenkontrolle der Arbeiten;
• mehr Klarheit bei der Kommunikation von Projektentscheidungen;
• Management auch in der Wartungsphase.

Download TGA-Software

Wenn Sie eine Software oder Anwendung suchen, um alle Phasen der TGA-Planung zu verwalten, finden Sie hier einige Hinweise.

Zunächst empfehlen wir Ihnen, die Softwarefunktionen entsprechend den Anforderungen Ihrer Projekte zu bewerten: Die beste TGA-Software, ist diejenige, die Ihren Anforderungen, der Art des Auftrags, dem Budget und den gesetzten Zielen, am besten entspricht.

Eine TGA-Software, sollte folgende Funktionen gewährleisten:

• 3D-Modelle erstellen, um eine realistische Vorstellung von der Entwicklung der Anlage zu haben;
• das 3D-Modell (Geometrie), 4D (Zeiten) und 5D (Kosten) dynamisch zu integrieren und zu verwalten, um Fehler zu vermeiden und alle Projektdokumente (Pläne/Zeichnungen, Aufmaß, Bauzeitenplan usw.) zu erhalten;
• in einem einzigen 3D-Modell die Informationen bezüglich der Architektur, der Anlage und des Tragwerksentwurfs zu vereinen, um mögliche Interferenzen und Inkompatibilitäten zwischen den verschiedenen Projekten zu prüfen;
• das 3D-Modell mit Virtual Reality zu visualisieren, um alle Details des Projekts äußerst realistisch zu analysieren, als ob die Anlage bereits realisiert wäre.

Die Funktionen einer BIM-TGA-Software

Wenn Sie Ihre Anlage direkt in BIM modellieren und alle Funktionen, die aufgelistet wurden testen möchten, empfehlen wir Ihnen Edificius MEP auszuprobieren.