Zusammensetzung der Materialschichten und Lösungen für die Gebäudehülle

Wie wir wissen, ist die Verwaltung der Materialschichten von opaken Gebäudehüllen von äußerster Wichtigkeit, da die Materialschicht festgelegte Werte und Eigenschaften wie: Feuerwiderstand, Wärmeisolierung, Schallschutz usw. erfüllen muss.

In diesem Artikel erklären wir, wie Sie einfach und schnell die Materialschichten Ihres Projekts verwalten können.

Mit Hilfe einer 3D/BIM-Planungssoftware sehen wir, wie man die Materialschichten aller Gebäudehüllen (Wände, Decken, Dächer usw.) definiert und bereits in der Planungsphase eine Reihe von Eigenschaften und Kriterien der einzelnen Schichten festlegt (Einstellung der Schichtenhierarchie, Glaser-Diagramm usw.).

Sehen wir uns an, wie Sie die Funktionen dieses Werkzeugs optimal nutzen können.

Benutzeroberfläche von Edificius zur Verwaltung von Materialschichten

Was ist die Gebäudehülle und wie integriert sie sich in die BIM-Modellierung

Die Gebäudehülle ist nicht einfach die „Haut“ eines Gebäudes; sie ist ein komplexes und dynamisches System, das als primärer Filter zwischen der Innen- und Außenumgebung fungiert. In einer Ära, in der Energieeffizienz und Wohnkomfort normative und moralische Imperative sind, spielt die Gebäudehülle eine entscheidende Rolle: Sie muss thermische Isolation, Schutz vor Witterungseinflüssen, Feuchtigkeitskontrolle und Schallschutz gewährleisten, während sie gleichzeitig eine ästhetische Kohärenz mit dem architektonischen Entwurf aufrechterhält.

Die Integration dieses Systems mit der BIM-Modellierung stellt einen grundlegenden Fortschritt gegenüber der traditionellen CAD-Planung dar. Im BIM hört die Gebäudehülle auf, eine einfache Linie oder ein Muster auf einem 2D-Plan zu sein, und wird zu einem „intelligenten Objekt“, das reich an Daten ist.

Wenn wir eine Gebäudehülle in der BIM-Umgebung modellieren, definieren wir nicht nur die Geometrie (Dicke, Höhe, Position), sondern wir verknüpfen mit diesem Element eine Reihe von wichtigen parametrischen Informationen: Wärmeübertragungskoeffizient, Oberflächenmasse, Dampfdiffusionswiderstand und strukturelles Verhalten. Diese Integration ermöglicht es, Probleme in der Entwurfsphase vorherzusehen, das energetische Verhalten des Gebäudes zu simulieren, noch bevor der erste Stein gelegt wird, und sicherzustellen, dass die Informationen korrekt in das offene IFC-Format fließen, das für die Interoperabilität zwischen den verschiedenen Disziplinen (Struktur, Technik, Architektur) unerlässlich ist.

Schlüsselkomponenten einer Gebäudehülle im architektonischen Entwurf

Um zu verstehen, wie man die Bearbeitung einer IFC-Datei oder die native Modellierung korrekt verwaltet, ist es wichtig, die Gebäudehülle in ihre grundlegenden Komponenten zu zerlegen. In der BIM-Sprache sind dies keine einfachen „Schichten“, sondern Entitäten mit unterschiedlichen physischen und funktionalen Eigenschaften, die korrekt abgebildet werden müssen, um Exportfehler oder Datenverluste zu vermeiden.

Die Schlüsselkomponenten, die die Qualität und Funktionalität der Gebäudehülle definieren, umfassen:

• strukturelle Schicht (Core Layer): ist das tragende Element der Wand oder der Decke (z. B. Stahlbeton, tragende Mauer, XLAM-Platten). Im BIM wird diese Schicht oft als „Core“ definiert und dient als Referenz für die Ausrichtung der Fugen zwischen Wänden und Decken;
• Wärmedämmung: entscheidend für die Energiebilanz. Ihre korrekte Definition im Modell (Dicke, Leitfähigkeit usw.) ist kritisch für nachfolgende Energieanalysen. Ein häufiger Fehler besteht darin, die Kontinuität dieser Schicht nicht korrekt anzugeben, was zu virtuellen Wärmebrücken im Modell führt;
• Dampfsperren und Dampfbremse: oft in der geometrischen Modellierung vernachlässigt, weil sie „dünn“ sind, sind sie jedoch entscheidend für die hygrothermischen Berechnungen (wie das Glaser-Diagramm). Sie müssen als informative Daten oder spezielle Schichten vorhanden sein, um eine korrekte Analyse der interstitiellen Kondensation zu gewährleisten;
• Beschichtungen und Oberflächen (innen und außen): neben der ästhetischen Funktion schützen sie die inneren Schichten. In einer IFC-Datei ist die Unterscheidung zwischen Oberfläche und strukturellem Element entscheidend für die Mengenermittlung (Quantity Take-off), da sie es ermöglicht, die Quadratmeter Putz separat von den Kubikmetern Mauerwerk zu berechnen;
• Verankerungssysteme und Unterkonstruktionen: insbesondere bei belüfteten Fassaden erfordert die Verwaltung dieser Elemente im BIM-Modell ein Gleichgewicht zwischen geometrischem Detail (LOD – Level of Development) und Dateigröße. Oft wird eine geometrisch vereinfachte, aber metadatenreiche Darstellung gewählt.

In diesem Zusammenhang empfehle wir Ihnen, den vertiefenden Artikel „Wandaufbau: Was es ist und wie man es berechnet“ zu lesen, in dem alles erklärt wird, was Sie zu diesem Thema wissen sollten.

Was ist die Materialschicht und warum ist sie für Gebäudehüllen unerlässlich?

Im Kontext der BIM-Planung und des Managements von IFC-Dateien bezieht sich die  Materialschicht (oder Material Layer Set in der technischen IFC-Sprache) nicht einfach auf die grafische Darstellung einer geschnittenen Wand. Sie ist in vollem Umfang der technologische Ausweis des Bauelements.

Die Materialschicht ist die logische und sequenzielle Organisation der verschiedenen Materialien, die ein Element der Gebäudehülle (Wände, Decken, Dächer) bilden. Ihre Wesentlichkeit liegt darin, dass sie ein generisches geometrisches Volumen in ein reales Bauteil verwandelt. Ohne eine korrekt definierte Materialschicht ist eine Wand im BIM-Modell nur ein leerer Quader; mit der Materialschicht wird sie zu einem System, das mit der Umgebung interagieren kann.

Warum ist sie so kritisch?

1. Genauigkeit der Mengenermittlung (QTO): Wenn die Materialschicht korrekt definiert ist, kann die Software das Modell abfragen, um genau zu wissen, wie viele Kubikmeter Dämmmaterial benötigt werden, und diese von den Kubikmetern Mauerwerk zu trennen. Ein Fehler hier führt direkt zu Budgetfehlern;
2. Energieanalyse: Energetische Berechnungsprogramme „sehen“ die Wand nicht, sondern lesen die Reihenfolge der Materialien und deren physikalische Eigenschaften. Eine falsche Materialschicht (z. B. vertauschte Materialien oder fehlende thermische Eigenschaften) macht jede energetische Simulation ungültig;
3. IFC-Interoperabilität: Wenn wir in IFC exportieren, wird die Materialschicht in spezifische Klassen (IfcMaterialLayerSet) übersetzt. Wenn diese Struktur von Anfang an unordentlich ist, erhält der Empfänger der Datei (z. B. der Statiker oder der Fachplaner) unbrauchbare oder geometrisch inkohärente Daten.

Was beinhaltet der Schichtaufbau: Schichten und Materialien der Gebäudehülle

Im operativen Detail ist eine gut konstruierte Materialschicht kein einfaches Aufzählungsschema. Jede „Schicht“ innerhalb des Wand- oder Dachpakets muss eine spezifische Menge an Attributen mitbringen, die das Verhalten des gesamten Systems definieren.

Wenn wir eine Materialschicht analysieren oder erstellen, verwalten wir drei Informationsstufen für jede einzelne Schicht:

Identität des Materials

Es reicht nicht aus, eine Schicht „Dämmung“ zu nennen. Es muss spezifiziert werden, ob es sich um Steinwolle, XPS oder EPS handelt. Im BIM bedeutet dies, dass die Schicht ein spezifisches Material zugeordnet wird, das in der Bibliothek der Software vorhanden ist, das wiederum eine grafische Füllung für die Schnitte und eine Textur für 3D-Renderings besitzt.

Geometrische Eigenschaften (variable vs. feste Dicke)

Jede Schicht hat eine Dicke. Die grundlegende Unterscheidung besteht jedoch zwischen Schichten mit fester Dicke (wie eine Gipskartonplatte oder eine Wärmedämmung) und Schichten mit variabler Dicke (wie Gefälleestriche oder Ausgleichsbeton). Diese Eigenschaft korrekt zu definieren, ist entscheidend, um die Neigungen in den Dächern oder die Übergänge zwischen unregelmäßigen Wänden zu verwalten, ohne das Modell „zu brechen“.

Physikalisch-technische Eigenschaften

Hier zeigt BIM seine wahre Stärke. Jedes Material innerhalb des Schichtaufbaus muss die Parameter für die Berechnung enthalten:

• Wärmeleitfähigkeit (λ), zur Berechnung des U-Wertes;
• Dichte (ρ), zur Berechnung der Masse und der thermischen Trägheit;
• Diffusionswiderstandsbeiwert (μ), der entscheidend ist, um zu überprüfen, ob die Wand „atmet“ oder ob sich Kondensat bildet;
• spezifische Wärmekapazität (c), um die Wärmeakkumulation zu bewerten.

Management der Materialschichten mit einer BIM-Software

Um ein vollständiges BIM-Modell mit allen Informationen zu erhalten, ist es wichtig, auch alle Materialschichten des Gebäudes korrekt einzurichten, um die Entwurfsentscheidungen richtig zu treffen. Lassen Sie uns nun sehen, wie einfach es ist, mit Edificius neue Materialschichten zu erstellen oder bereits vorhandene im umfangreichen Katalog der Software anzupassen.

Bevor Sie beginnen, beachten Sie, dass:

• Wenn Sie die Software bereits haben und diese Funktionen nicht sehen können, müssen Sie das Update durchführen, das völlig kostenlos ist. Um dies zu tun:
  • • Loggen Sie sich in Ihren persönlichen Bereich auf my.accasoftware.com ein;
  • Verwenden Sie die Funktion „Updates aus dem Internet„, die Sie im Menü „?“ oder auf dem Startbildschirm der Software finden;
• Wenn Sie die Software noch nicht haben, klicken Sie hier und laden Sie sofort die kostenlose Version von Edificius herunter.

Hinzufügen, Löschen, Ändern oder Verschieben von Materialschichten

Um benutzerdefinierte Materialschichten zu erstellen, die auf Ihren spezifischen Fall zugeschnitten sind, können Sie bestehenden Materialschichten einfach ändern oder neue mit Edificius hinzufügen.

Lassen Sie uns im Detail sehen, wie man Materialschichten einfach und schnell hinzufügt, löscht, ändert oder verschiebt.

Als erstes greifen Sie auf den Editor der Gebäudehüllen (Wand, Decke, Dach usw.), indem Sie das betreffende Element auswählen und anschließend den Befehl des BIM-Objekteditors (), den Sie im Abschnitt „Eigenschaften“ auf der rechten Seite des Bildschirms finden.

Beim Öffnen des Bildschirms klicken Sie auf den Befehl „Bearbeiten“ der in der Symbolleiste vorhanden ist. An diesem Punkt gelangen Sie in das neue Fenster, in dem Sie durch das einzelne Auswählen der in der Materialschicht vorhandenen Elemente die Eigenschaften in den entsprechenden Feldern ändern können.

Außerdem können Sie in diesem Abschnitt:

• neue Materialschichten rechts oder links von einer ausgewählten Schicht hinzufügen ();
• einem bestehenden Layer ein Material zuweisen ();
• eine Materialschicht nach rechts oder links verschieben ();
• eine Materialschicht löschen ().

Sobald Sie mit den Änderungen an der Materialschicht fertig sind, können Sie auch:

• das Temperaturdiagramm anzeigen ();
• das Druckdiagramm anzeigen ();
• die gesamte Stratigrafie mit und ohne Muster anzeigen ().

Schließlich können Sie auf den Befehl „Beenden“ klicken, um alle vorgenommenen Änderungen zu bestätigen und zu speichern.

Verwalten der Wandschichten mit einer BIM-Software | Wie man Materialschichten ändert

Hierarchie der Materialien der Schichtenaufbauten

Nachdem Sie die Materialschicht erstellt und den Modellen zugewiesen wurde, kann man sich der Verwaltung der Details widmen, um die Arbeit präzise und realitätsnah zu gestalten.
Man kann beispielsweise die Kontrolle über die Schnittstellen der verschiedenen Materialien an den Kreuzungspunkten mehrerer Gebäudehüllen behalten und sicherstellen, dass bei Bedarf die Kontinuität derselben Schicht gewährleistet ist. Die nachfolgend vorgeschlagene Abbildung veranschaulicht, wie die Schichten des Gebäudehüllaufbaus an der Kreuzung der beiden Außenwände korrekt zu verwalten sind.

Die Materialschichten der Wände mit Edificius verwalten

Mit Edificius ist es möglich durch die Zuweisung unterschiedlicher Prioritäten zu jeder Schicht eine echte Hierarchie zwischen den verschiedenen Schichten zu schaffen, um korrekte Schnittstellen zwischen den verschiedenen Materialien und Schichten (wie im obigen Bild dargestellt) zu erhalten. Die Schicht, die in der Hierarchie die höchste Priorität erhält, durchdringt die anderen Schichten, bis sie sich mit anderen Materialien gleicher Priorität verbindet. Ziel ist es, die tatsächliche Situation genau darzustellen.
Um dies zu erreichen, wählt man einfach den „Schichttyp“ (Oberfläche, Isolierung, Struktur usw.) aus und aktiviert bei Bedarf das Kontrollkästchen „Kern“. Letzteres ermöglicht es, jedem Element innerhalb davon Kontinuität zu verleihen und nicht an den Schnittstellen zwischen Gebäudehüllen von Elementen, die nicht zum Kern gehören, „unterbrochen“ zu werden.
Um es besser zu verstehen, folgen Sie bitte diesen Punkten:

• Die Materialien, die das Kontrollkästchen „Kern“ aktiviert haben, schneiden sich nicht mit Materialien, die nicht zum Kern dieser Gebäudehülle oder anderer Hüllen gehören. Dies ermöglicht eine unterbrechungsfreie Fortsetzung bis zu einer möglichen Verbindung mit anderen Elementen gleichen Grades;
• Die Priorität ist steigend, beginnend bei „Oberfläche“ bis hin zu „Struktur“. Diese Schichten erhalten einen Wert, den Sie im Eigenschaftenfenster unter dem Punkt „Priorität“ einsehen können (je höher der Wert, desto höher die Priorität);
• Die Symbole „+“ und „-„, die im „Schichttyp“ vorhanden sind, erhöhen oder verringern den Grad der Priorität einer bestimmten Schicht, indem sie eine Erhöhung oder Verringerung des in den Eigenschaften sichtbaren Wertes zuweisen.

Verwalten der Materialschichten von Wänden mit einer BIM-Software | Priorität der Materialschichten

Diese Methodik ermöglicht es, die Schnittstellen zwischen den verschiedenen Materialschichten der verschiedenen Elemente korrekt darzustellen.

Die Materialschichten in einem BIM-Modell visualisieren

Stellen Sie sich vor, Sie haben alle Materialschichten der Gebäudehüllen zugeordnet und möchten diese in Ihrem Modell visualisieren.
Mit Edificius können Sie die Materialschichten in folgender Weise visualisiert werden:

• in der 3D-Ansicht – nachdem Sie das Objekt „Grundriss“ aus der 3D-Ansicht ausgewählt haben, aktivieren Sie die „Vorschau“ in der Symbolleiste und das Kontrollkästchen „Materialschichten Gebäudehüllen“ in den Eigenschaften;
• in den Plänen – aktivieren Sie das Kontrollkästchen „Materialschichten Gebäudehüllen“ im Eigenschaftenfenster.

Mit dieser neuen Funktion können Sie alle Änderungen an den Materialschichten in Echtzeit visualisieren und Ihre Entwurfsentscheidungen stets im Blick behalten.

Die Materialschichten der Wände mit einer BIM-Software verwalten | Visualisierung von Materialschichten

FAQ zu Materialschichten

Was ist die Gebäudehülle?

Die Gebäudehülle ist ein komplexes und dynamisches System, das als Filter zwischen Innen- und Außenumgebung fungiert. Sie ist nicht nur die Haut des Gebäudes, sondern ein Zusammenspiel von Elementen, die thermische Isolation, Schutz vor Witterungseinflüssen, Feuchtigkeitskontrolle, Schallschutz und ästhetische Kohärenz mit dem architektonischen Entwurf gewährleisten.

Warum ist die Gebäudehülle in der modernen Planung von grundlegender Bedeutung?

Die Gebäudehülle ist von grundlegender Bedeutung, da sie entscheidend zur Energieeffizienz und zum Wohnkomfort beiträgt, die heute unverzichtbare normative und planerische Anforderungen darstellen. Eine korrekt gestaltete Gebäudehülle reduziert den Energieverbrauch und verbessert die Qualität der Innenräume.

Wie integriert sich die Gebäudehülle in die BIM-Modellierung?

Im BIM wird die Gebäudehülle zu einem intelligenten Objekt, das reich an Daten ist. Neben der Geometrie werden parametrische Informationen wie Wärmeübertragungskoeffizient, Oberflächenmasse, Dampfdiffusionswiderstand und strukturelles Verhalten zugeordnet, was energetische Simulationen, präventive Analysen und eine korrekte Interoperabilität über das IFC-Format ermöglicht.

Was sind die Hauptkomponenten der Gebäudehülle im BIM?

Die Hauptkomponenten der Gebäudehülle umfassen die tragende Schicht oder Kernschicht, die thermische Isolation, Dampfsperren und -bremsen, die Innen- und Außenverkleidungen sowie die Befestigungssysteme und Unterkonstruktionen, insbesondere bei belüfteten Fassaden.

Was ist die Materialschicht in der Gebäudehülle?

Die Materialschicht ist die logische und sequenzielle Anordnung der Materialien, die ein Element der Gebäudehülle wie Wände, Decken und Dächer bilden. Im BIM stellt sie den technologischen Ausweis des Bauelements dar und verwandelt eine generische Geometrie in eine reale und analysierbare Komponente.

Warum ist die Materialschicht in der BIM-Planung unerlässlich?

Die Materialschicht ist unerlässlich, da sie sich direkt auf die Genauigkeit der Mengenermittlung, die energetischen Analysen und die IFC-Interoperabilität auswirkt. Eine fehlerhafte Materialschicht kann zu Budgetfehlern, unzuverlässigen energetischen Simulationen und Problemen beim Datenaustausch zwischen den verschiedenen Disziplinen führen.

Welche Informationen sollte eine korrekte BIM-Materialschicht enthalten?

Eine korrekte BIM-Materialschicht enthält die präzise Identität der Materialien, geometrische Eigenschaften wie feste oder variable Dicke und physikalisch-technische Eigenschaften, einschließlich Wärmeleitfähigkeit, Dichte, Dampfdiffusionswiderstands-Faktor und spezifische Wärmekapazität.

Wie verwaltet man die Materialschicht mit einer BIM-Software wie Edificius?

Mit Edificius ist es möglich, die Materialschichten über den Gebäudehüllen-Editor zu erstellen, zu ändern, zu löschen und zu verschieben. Die Software ermöglicht auch die Visualisierung von Temperatur- und Druckdiagrammen, die Kontrolle der Materialprioritäten und die korrekte Verwaltung der Schnittstellen zwischen den Elementen der Gebäudehülle.

Wozu dient die Hierarchie der Materialien in den Materialschichten?

Die Hierarchie der Materialien dient dazu, die Schnittstellen zwischen verschiedenen Gebäudehüllen korrekt zu verwalten. Durch die Zuweisung von Prioritäten und die Definition des Kerns kann die Kontinuität der tragenden Schichten gewährleistet und die bauliche Realität treu dargestellt werden.

Wie visualisiert man die Materialschichten in einem BIM-Modell?

Die Materialschichten können sowohl in der 3D-Ansicht, durch Aktivierung der Vorschau und der Option für Materialschichten von Gebäudehüllen, als auch in den Plänen über die Eigenschaften visualisiert werden. Dies ermöglicht es, die planerischen Entscheidungen und die vorgenommenen Änderungen in Echtzeit zu überprüfen.