BIM-Projekte: So schaffen digitale Lösungen Klarheit in der Gebäudetechnik

Es verhält sich wie mit vielen anderen digitalen Innovationen der Gebäudetechnik in der jüngeren Vergangenheit: Der Wille ist zwar da – aber der Weg dorthin erscheint vielen Unternehmen offensichtlich noch sehr steinig. Wie anders ließe sich eine Studie der Berater von PwC interpretieren, die bereits zu Beginn der Corona-Pandemie den Sachstand zu Building Information Modelling (BIM) in der Bauwirtschaft untersucht hat. „Sehr“ oder „eher großes“ Potenziale erkannten die befragten Unternehmen mit 62 Prozent der Nennungen auf die Frage: „Welche Potenziale sehen Sie in den folgenden Bereichen der Digitalisierung, um die zukünftigen Infrastrukturprojekte erfolgreich zu meistern?“

Damit lag BIM nur knapp hinter Cloud-Computing, Laserscanning und Virtual Reality, aber weit vor Lösungen wie Robotik, Drohnenüberwachung oder gar 3D-Druck. Geht es aber um die Fähigkeiten der Bauindustrie in diesem Segment („Und wie schätzen Sie derzeit die Fähigkeiten der deutschen Bauindustrie in den jeweiligen Bereichen der Digitalisierung ein?“), rücken BIM-Projekte deutlich nach hinten. Gerade einmal 19 Prozent der Unternehmen sehen sich hier fit für die Zukunft.

Wodurch ist diese Ungleichheit begründet?

Hier hilft es, erst einmal einen Schritt rückwärtszumachen. Das grundsätzliche Ziel der BIM-Projekte ist es, Investitions- und Betriebskosten signifikant zu senken und einen Performance-Gap, also eine Abweichung von Plan- zu Ist-Werten, möglichst frühzeitig zu erkennen. Nur so können die Planerinnen und Planer kostengünstige Maßnahmen zur Vermeidung von Fehlern treffen.

Gerade bei der Planung und Auslegung von Energiesystemen gilt es, in häufigen Iterationen auf geänderte Anforderungen zu reagieren. Sowohl für Neubauten als auch für sanierte Bestandsimmobilien ist es Fakt, dass der Einsatz verschiedener Energieerzeuger die Energieeffizienz und die Wirtschaftlichkeit gleichermaßen steigert. Dies lässt sich beispielsweise durch eine Photovoltaik-Anlage (PV) auf dem Hausdach nachweisen, die einen mehrfachen Nutzwert hat. Damit kann der Bewohner zum Beispiel sein E-Auto laden und gleichzeitig auch eine Wärmepumpe betreiben. Hier ist also höchste Sorgfalt im planerischen Detail gefragt.

Dieser energieeffiziente Nutzen lässt sich indes nur dann realisieren, wenn die Energiesanierung auf ganzheitlicher Basis geschieht. Waren frühere Effizienzsteigerungen primär auf die Gebäudehülle konzentriert, so zweifelt heute niemand mehr, dass erst das Zusammenspiel von Gebäudehülle und Gebäudetechnik CO2-Emissionen zu reduzieren vermag.

Um dieses komplexe Zusammenspiel valide zu realisieren, verlassen sich immer mehr Bauherren auf die simulationsgestützte Planung, Auslegung und Optimierung der ganzheitlichen Energiesysteme mit einer Softwarelösung. Darin werden die Eingangsparameter – etwa Gebäudegeometrie, Hülle, Nutzung, Technische Gebäudeausrichtung (TGA) im Bestand – erfasst. Im Anschluss simuliert die Software eine exakt auf das Gebäude zugeschnittene Planung der Gebäude- und Energietechnik. Auch der Vergleich verschiedener Sanierungsvarianten ist so einfach möglich. Ebenso fließen darin standortspezifische Faktoren ein wie lokale Wetterdaten.

Simulation und BIM-Projekte

An diesem Punkt kommen Simulationslösungen wie Polysun von Vela Solaris ins Spiel. Diese koppeln reibungslos Simulationsfunktionen und BIM, sodass der eingangs beschriebene Gegensatz von Anspruch und Wirklichkeit gar nicht erst auftritt. Denn in BIM-Projekten stehen die interdisziplinäre Arbeit in Teams und der einfache Datenaustausch im Zentrum. Das wird durch solche Kombilösungen gewährleistet. Die Anwenderinnen und Anwender können damit mühelos umgehen und BIM und Simulation gut miteinander verquicken.

Eine leistungsstarke Planungssoftware mit BIM-Kapazitäten ermöglicht beispielsweise den Datenaustausch automatisiert. Meteorologische Daten, Heizlastdaten und Simulationsergebnisse sind damit für alle am Bau beteiligten Planerinnen und Planer jederzeit an der gewünschten Stelle verfügbar. Zudem können Planungsvorgaben aus dem BIM-Projekt für das Energiesystem bequem in solch einer Software hinterlegt und das Erreichen sozusagen per Knopfdruck ausgewertet werden. Dadurch müssen die Planungsbeteiligten lediglich Zeit für die Planung aufwenden, wenn Planabweichungen eintreten – die Planungszeit von Energiesystemen reduziert sich deutlich. Gleichzeitig wird das Risiko einer fehlerhaften Auslegung des Energiesystems minimiert. Simulationsergebnisse bleiben in diesen Softwarelösungen transparent dokumentiert und liefern einen Mehrwert bis in die Betriebsphase – für eine einfache Qualitätssicherung.

BIM-Projekte – Einfacher Datenaustausch

Ein weiterer, wichtiger Punkt sind Importschnittstellen. Diese müssen sich einfach definieren lassen, damit Daten zügig in die Simulationssoftware integriert werden können. Der automatisierte Datenimport der bereits angesprochenen Heizlast- und Meteodaten erfolgt unabhängig von der Datenformatierung, zum Beispiel aus Gebäudephysikprogrammen. Zudem sollten die Daten, die für die weitere simulationsgestützte Planung notwendig sind, automatisiert importiert und fortlaufend aktualisiert werden können. Dasselbe gilt für Planvorgaben aus dem BIM-Projekt für das Energiesystem. Diese sind bequem hinterlegt, so dass sie auch hier Ergebnisse per Knopfdruck auswerten können. So bleiben Anforderungen an das Energiesystem bezüglich Komfort-, Förderkriterien und Systemeffizienz während jeder Planungsphase im Blick. Zudem kommt es auf eine softwaregestützte Plausibilisierung der Inputdaten an, wodurch höchste Prozessqualität ermöglicht, und Fehler minimiert werden.

Die simulationsgestützte Energiesystemauslegung kam bereits bei mehreren Projekten erfolgreich zum Einsatz. Ob bei der Planung der Überseeinsel in Bremen, auf Seiten von Energieversorgern wie den Stadtwerken Düsseldorf oder zur Vertriebsunterstützung bei Herstellern wie der Vaillant Group: All diese Organisationen erzielten höchste Simulationsgenauigkeit. Sie konnten sicher sein, dass ihre geplante Lösung das Zusammenspiel der Komponenten zur Deckung des Wärme-, Kälte- sowie Strombedarfs wie elektrische und thermische Speicher, Photovoltaikmodule und Wärmepumpen über die Sektorengrenze zuverlässig abbildet.

Fazit und Ausblick

Ein in eine Simulationssoftware gut integriertes BIM-Modul stellt Planungsprozesse transparent dar und ermöglicht jederzeit eine Anpassung und Prüfung der Planung sowie faktenbasierte Entscheidungen. Zum anderen ist die hohe Transparenz von der frühen Planungsphase bis in den Betrieb für den Bauherren wichtig. Das schließt die Lücke zwischen Anspruch und Wirklichkeit.

Von Angela Krainer.