Ausgangssituation/Motivation
Der Einsatz von Building Information Modeling (BIM) stellt einen fundamentalen Technologiesprung in der Bau- und Immobilienwirtschaft dar, der mittel- bis langfristig Auswirkungen auf alle Akteure entlang der Wertschöpfungskette der Bauwirtschaft haben wird. BIM bezieht sich auf den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes.
Die Technische Gebäudeausrüstung (TGA) spielt in diesem Zusammenhang eine zentrale Rolle. Faktoren wie der Energieverbrauch bzw. die Betriebskosten eines Gebäudes werden wesentlich durch die Qualität der TGA-Planung und Ausführung beeinflusst.
Studien zeigen, dass insbesondere im Bereich der TGA-Planung offene Datenschnittstellen sowie die Interoperabilität zwischen Softwarewerkzeugen von Bedeutung sind. Dies trifft vor allem auf kleine und mittlere Unternehmen zu, die das Rückgrat der österreichischen Bauwirtschaft bilden. Eine wichtige Voraussetzung für einen offenen Datenaustausch (Open BIM) sind einheitliche Datenmodelle bzw. einheitliche Modellierungs- und Prozessstandards.
Aktuelle Entwicklungen wie die Österreichische BIM-Norm ÖNORM A 6241-2 und der damit assoziierte ASI-Merkmalserver sind in diesem Kontext wichtige Aktivitäten. Der aktuelle Entwicklungsstand zeigt, dass sich offene BIM-Datenmodelle im Bereich der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) in einem Entwicklungsstadium befinden, in dem eine umfassende und durchgängige Anwendung in der Praxis erst eingeschränkt möglich ist.
Dies betrifft zum einen den Entwicklungsstand der TGA-Datenmodelle selbst und zum anderen die Verfügbarkeit von Prozessmodellen, welche den Modellierungsgrad sowie die Aufgaben und Verantwortlichkeiten bei der Anwendung der TGA-Datenmodelle in einem BIM-Projekt beschreiben.
Inhalte und Zielsetzungen
Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, eine Methodik für die Entwicklung detaillierter Daten- und Prozessmodelle zu konzipieren und diese zur Modellierung von TGA-Systemen anzuwenden. Dazu werden schwerpunktmäßig die erneuerbaren Heizungstechnologien Wärmepumpe, Solarthermie und Biomasse sowie Lüftungssysteme betrachtet.
Diese Technologien leisten einen wichtigen Beitrag zum nachhaltigen Bauen und spielen damit für resiliente Städte mit hoher Energieeffizienz und verstärkter Nutzung erneuerbarer Energien eine wesentliche Rolle. Aufgrund ihrer Bedeutung müssen diese Technologien ein integraler Bestandteil offener BIM-Daten- und Prozessmodelle sein.
Methodische Vorgehensweise
Im Rahmen einer umfassenden Analyse werden unter Einbeziehung von Stakeholdern Anforderungen an BIM Daten- und Prozessmodelle im Bereich TGA erarbeitet. Auf Basis dieser Anforderungen erfolgt, unter Einsatz von Methoden der objektorientierten Analyse (OOA) sowie des objektorientierten Designs (OOD), die Entwicklung offener Meta-Datenmodelle für die im Projekt betrachteten Technologien.
In einem weiteren Schritt wird ein Prozessmodell entwickelt und als BPMN (Business Process Model and Notation) Modell implementiert. Die entwickelten Daten- und Prozessmodelle werden im Rahmen von zwei Pilotprojekten evaluiert.
Ergebnisse
Im Zuge des metaTGA Projektes konnten für Standardheizungs- und Lüftungsstrecken, mit Fokus auf erneuerbare Energiesysteme folgende Ergebnisse erzielt werden:
- 56 TGA Komponentenmodelle (kategorisiert nach Erzeugung, Verteilung, Abgabe) stehen als LOIs (*.xlsx) zur Verfügung. Dabei wurden ca. 800 unterschiedliche Attribute für eine vollständige Modellierung berücksichtigt, um den gesamten Lebenszyklus von der Planung bis zum Betrieb abzudecken. Ein kollaboratives Zusammenarbeiten ist durch die spezifizierte IFC-Kompatibilität gewährleistet (IFC-Mapping je Attribut und TGA-Komponente/Klasse liegt vor).
- Für jedes einzelne Attribut liegt die Zuordnung zu einer Standardleistungsphase bzw. zu einem verantwortlichen Gewerk vor (LOI Definition als *.xlsx).
- Für jede Komponente sind Standard-Solibri-Prüfregeln (*.xlsx) verfügbar. Diese können zur Validierung der Modelle im BIM-Planungsprozess herangezogen und nach Belieben erweitert werden.
- Der Entwicklungsprozess (Attribuierung für BIM-Modelle (IFC-Mapping und –Struktur) und Implementieren von LOIs in Datenbanken) sowie der Anwendungsprozess (Praxisorientierte Anwendung von Metadaten in BIM Projekten) wurden mittels BPMN-Standard beschrieben und stehen zur Verfügung.
Die Ergebnisse stehen unter http://www.metatga.org/ergebnisse/ zum download bereit.
Eine Projektzusammenfassung finden Sie in der metaTGA Broschüre: http://www.metatga.org/wp-content/uploads/20210330_metaTGA_ONLINE.pdf
Projektlaufzeit
10/2017-03/2021
Projektleitung
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Michael Monsberger, Technische Universität Graz, Institut für Bauphysik, Gebäudetechnik und Hochbau
Projektpartner
AIT Austrian Institute of Technology GmbH
tbw solutions ZT GesmbH – Office for Digital Engineering
ALLPLAN Gesellschaft m.b.H.
TBH Ingenieur GmbH
Finanzierung:
Das Forschungsprojekt metaTGA wurde durch die Österreichische Forschungsfördergesellschaft im Rahmen der 4. FFG Stadt der Zukunft Ausschreibung unterstützt.
Stadt der Zukunft ist ein Forschungs- und Technologieprogramm des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie. Es wird im Auftrag des BMK von der Österreichischen Forschungsförderungs- gesellschaft gemeinsam mit der Austria Wirtschaftsservice Gesellschaft mbH und der Österreichischen Gesellschaft für Umwelt und Technik ÖGUT abgewickelt.
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