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IFC - HAUSTEC

1. d D J Abbildung 7 3 Obergescho IAI 2006d Abbildung 7 4 Dachgescho 1 Al 2006d Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 71 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 7 2 berpr fung der IFC Modelle Um die Modelle schon vor dem Import in RIUSKA vergleichen und eventuelle Fehler erkennen zu k nnen werden sie in IfcStoreyView berpr ft ADT und ALLPLAN verwenden das IFC Format 2x Die Modelle von ArchiCAD Bentley und Revit nutzen die aktuelle IFC Schnittstelle 2x2 Alle Modelle enthalten Informationen u Werte fur Fenster Materialbezeichnungen Zeichnungseigenschaften die in sogenannten PSETs bertragen werden PSETs werden in nachfolgenden Programmen nicht direkt verarbeitet Sie sind eine in tabellenform an das Objekt angeh ngte Zusatzinformation Abbildung 7 5 bis Abbildung 7 9 zeigen f r jedes IFC Modell die dreidimensionale Ansicht im IfcStoreyView Bei der Analyse in diesem Programm wird das Augenmerk auf folgende Punkte gelegt Inhalt des Modells in Form einer statistischen bersicht Hierarchischer Aufbau des Modells Gescho e R ume Vollst ndigkeit der 2D und 3D Darstellung Anzahl der enthaltenen Gescho e In der Statistik des IfcStoreyView werden die Hauptobjekte des Modells gef hrt Projekt Geb ude Stockwerke R ume Um die Qualit t des IFC Imports in RIUSKA beurteilen zu k nnen sind die Anzahl der St
2. dem Mapping interner Daten in das IFC Modell Unter Mapping wird das bertragen von Daten aus einem Format in ein anderes verstanden Diese bertragung interner Daten in das austauschbare IFC Modell erfordert einen gro en Programmieraufwand Es muss sichergestellt werden dass das Programm die Daten korrekt interpretiert und vollst ndig in ein IFC Modell bertr gt Weiters muss ein Mapping in zwei Richtungen m glich sein um Daten sowohl in ein IFC Modell exportieren als auch aus einem bestehenden Modell importieren zu k nnen Das Mapping interner Daten kann durch interne Programmteile oder externe Module bewerkstelltigt werden 4 4 1 Verschiedene Arten von IFC Kompatibilit t Die Implementierung einer IFC Schnittstelle bedeutet dass die Software anwendung das programminterne Datenmodell in das IFC Produktmodell bersetzt F r die Daten bertragung stehen mehrere Wege zur Verf gung Abbildung 4 11 Application SEH Import a Export Utility IFC Import Application Data I Export i C Server Client Import Application Lal Export D Client Abbildung 4 11 IFC Kompatibilit t Hitchcock 2002 Applikation A besitzt eine integrierte Schnittstelle um direkt auf IFC Dateien zugreifen zu k nnen Applikation B wird der Zugriff auf das Modell ber eine externe Schnittstelle erm glicht Beide Varianten greifen auf eine ASCII Textdatei zu die das Mo
3. Feuchtigkeitsabsorption desorption Kombinierter Transport von W rme und Masse in der Geb udeh lle Thermischer Komfort Menschliches Komfortmodell basierend auf Aktivit tsgrad innerer Trocken kugeltemperatur Feuchtigkeit und Strahlung Anisotropes Himmelsmodell Himmelsstrahlung h ngt vom Sonnen stand ab f r eine bessere Berechnung der diffusen Strahlung auf geneigten Fl chen Fortgeschrittene Fensterberechnungen Kontrollierbare Fensterladen Elektrochromatische Verglasung WINDOW 5 Berechnungen Mehr als 200 Fensterarten konventionell verspiegelt Low E gasgef llt elektrochromatisch Schicht f r Schicht Eingabe von benutzerdefinierter Verglasung Tageslichtsimulation und regelung Innenbeleuchtung durch Fenster und Dachfenster Stufen Dimmer An Aus Beleuchtungs regelung Blendungssimulation und regelung Auswirkungen von Dimmern auf Heizung und K hlung Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 64 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 6 4 DOE 2 und Riuska 6 4 1 DOE 2 in RIUSKA Das Konzept von DOE 2 basiert auf der Bereitstellung eines Analyseprogramms f r den Energieverbrauch eines Geb udes sowie die wirtschaftliche Betrachtung von Energiekosten Die Berechnung der thermischen Bedingungen im Geb ude ist ebenfalls m glich DOE 2 ist public domain d h es ist frei zug nglich Die Erstellung von benutzerfreundl
4. Format spielt in diesem Fall eine geringe Rolle Sollen Teile eines Geb udemodells ausgetauscht werden das auf einem Server gespeichert ist eignen sich datenbankorientierte Austauschformate wie SQL oder EXPRESS X Um das gesamte Geb udemodell auszutauschen wird f r den dateiorientierten Datenaustausch das SPF Format des STEP Standards verwendet Komplexe Geb udemodelle beanspruchen erhebliche Speicherkapazit ten Sie k nnen mit Hilfe von Servern einfacher gespeichert verwaltet und ausgetauscht werden Der STEP Standard bietet f r den Austausch von Informationen ber eine Datenbank eine Schnittstelle an Das SDAI Standard Data Access Interface erm glicht den Daten bankzugriff SDAI ist eine in ISO 10303 standardisierte Programmierschnittstelle zur Implementierung von Produktdatenmodellen 4 4 3 IFC Modell Server Beim Austausch von IFC Geb udemodellen mittels Dateien treten drei Hauptprobleme auf Kiviniemi et al 2005 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 30 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 1 Der Informationsbedarf von Anwendungen unterscheidet sich stark sodass es unm glich ist alle Daten in einem Modell zu verwalten das zwischen den Anwendungen ausgetauscht wird 2 Instanziierte IFC Geb udemodelle sind sehr gro Der Datenaustausch wird dadurch erschwert Zudem w rden die meisten Programme nur Teilmodelle ben tigen 3 Werden Austauschdateien verwendet ist die
5. Datenaustausches via IFC Modell am Beispiel komplexer Objektdokumentation in der Automobilindustrie mit dem Ziel der Optimierung von Planungsprozessen Diplomarbeit an der Technischen Universitat Munchen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 107 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Depecker P Menezo C Virgone J Lepers S 2001 Design of Buildings Shape and Energetic Consumption Building and Environment 36 2001 S 627 635 FIRST 2006 SMILE Software f r die energetische Geb ude und Anlagensimulation Produktblatt Fraunhofer Institut f r Rechnerarchitektur und Softwaretechnik FIRST Fischer M Kam C 2002 PM4D Final Report CIFE Technical Report Number 143 Stanford University USA Forschungszentrum Karlsruhe 2006 Analysesoftware IfcStoreyView IfcViewer und IfcObjectcounter zu beziehen unter www iai fzk de Abgerufen am 03 04 2006 Grabowski H Anderl R Polly A 1993 Integriertes Produktmodell Entwicklungen zur Normung von CIM 1 Auflage Beuth Verlag Berlin Wien Z rich Haas W 1999 Datenaustausch und Datenintegration STEP und IAI als Beitr ge zur Standardisierung BundesBauBlatt November 1999 Haller H W 1994 Ein Produktmodell f r den Stahlbau Dissertation an der Fakult t f r Bauingenieur und Vermessungswesen der Universit t Karlsruhe Hitchcock R J 2002 Software Interoperability for Energy Simulation ASHRAE Transactions Volume 109 1 Jann
6. Im Oktober 2000 wurde die Version IFC2x ver ffentlicht Diese Version der IFC stellt eine f r einige Jahre unver nderliche Plattform des Modells dar Auf dieser Basis k nnen anwendungsspezifische Komponenten der IFC weiterentwickelt werden Die Spezifikationen der IFC2x Plattform wurden 2005 in der ISO PAS 16739 standardisiert Die nachfolgenden Versionen sind Erweiterungen der IFC2x Plattform Die aktuellste Version IFC 2x Edition 3 kurz IFC2x3 wurde Anfang 2006 ver ffentlicht Die aktuelle Spezifikation f r ifcXML liegt f r IFC2x2 Addendum 1 vor Die Layerstruktur von IFC2x3 ist in Abbildung 4 15 dargestellt Building i Plumbing Structural Structural Controls Fire Protection Elements Analysis Domain Domain Domain Remain ege Ee Constructio Facilities HVAC Electrical Architecture Management Management Domain Domain Domain Domain Domain He Shared Shared 7 Shared Y Shared Shared Services Component 8 Building FA Management Facilities Elements Elements 7 Elements Elements Elements Control Lily Process Extension GE 7 Extension Wd G Kernel 77 Z TER ZI 7 gt gt Material AG WE ZN RS Atema Geometric Geometric lla A T A G a N Property E DateTime Reference Constraint 7 Model Geometry Material Measure Cost f 7 Resource Resource Resource Resource Resource Resource Resource Resource lt D WR Wi e N Ul Ul KU Yj N Wu Wy 2 JU W R Co Witton VY VER Profile
7. J nner 1999 Blatt 5 Luftdurchl sse Entwurf Dezember 2005 Blatt 6 Heizk rper Mai 2004 Blatt 7 Ventilatoren Juli 2005 Blatt 8 Brenner Juni 2004 Blatt 9 Modull ftungsger te April 2002 Blatt 10 Luftfilter Juli 2003 Blatt 11 Blatt 14 W rmetauscher Fluid Wasserdampf Luft RLT Schalld mpfer passiv Entwurf Juli 2003 Mai 2005 Blatt 16 Brandschutzklappe Juli 2003 Blatt 17 Armaturen f r die Trinkwasserinstallation November 2003 Blatt 19 Sonnenkollektoren Februar 2006 Blatt 20 Blatt 22 Speicher und Durchlauferhitzer W rmepumpen Februar 2006 Juni 2005 Blatt 23 Wohnungsl ftungsger te Mai 2005 Zurzeit werden u a die Produktgruppen Ausdehnungsgef e W rmer ckgewinnung und Fl chenheizung K hlung bearbeitet Geplant sind Folgebl tter u a f r Split Anlagen Induktionsger te und Messeinrichtungen f r die Heizkostenabrechnung VDI Richtlinienausschuss 3805 2006 2 4 Osterreichische Richtlinien Verschiedene Richtlinien von Bund und L ndern besch ftigen sich mit dem CAD Datenaustausch z B die Richtlinien CAD Hochbau der Stadt Wien Ausgabe 1998 Diese und hnliche Richtlinien beziehen sich haupts chlich auf die Austauschformate zweidimensionaler Pl ne und die verwendete Layerstruktur 2004 ver ffentlichte das Bundesministerium f r Landesverteidigung die Richt
8. TAS Version 8 0 TRNSYS Version 14 2 Update 12 98 5 2 2 VDI 6021 Datenaustausch f r die thermische Lastberechnung von Geb uden Die VDI Richtlinie 6021 erschienen im M rz 2000 beinhaltet ein Datenaustausch verfahren zwischen CAAD Systemen und Softwareprogrammen der technischen Geb udeplanung Der Datenaustausch von Geb udeinformationen wird aus dem Blickwinkel der thermischen Lastberechnung betrachtet Dazu wird ein thermisches Geb udemodell beschrieben das unabh ngig von den verwendeten Rechenverfahren ist Anwendungsbereiche sind dadurch nicht nur die thermische Geb udesimulation sondern auch Kuhllast und W rmebedarfsberechnungen und der W rmeschutz nachweis Der Datenaustausch umfasst Geb udeinformationen in Form von geometrischen Daten und Bauteilinformationen Die Richtlinie beschreibt ein Geb udemodell das auf die thermische Betrachtung abgestimmt ist In diesem Zusammenhang spricht die Richtlinie von einem Aspektmodell der Lastberechnung Das thermische Geb udemodell gliedert sich in Geb ude Ebene Raum Einzelne R ume sind ber gemeinsame Umschlie ungsfl chen gekoppelt Neben der Untergliederung der w rmespeichernden Bauteile in Bauteiltypen werden Bauteile auch nach Art der Randbedingungen unterteilt Eine Randbedingung bezeichnet z B die Raumtemperatur des angrenzenden Raums Eine durchgehende Wand gleichen Bauteiltyps wird dadurch in zwei Teilbereiche mit verschiedenen angrenzenden Raum
9. Seite 75 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement BEER i Abbildung 7 13 ArchiCAD Modell in DDS Abbildung 7 14 EG Grundriss ArchiCAD Abbildung 7 15 zeigt das Geb udemodell Abbildung 7 16 den Grundriss des Erdgescho es des von ALLPLAN erstellten IFC Modells Grundrisse Raumh hen sowie Gescho bezeichnungen werden in DDS korrekt dargestellt u Werte sind f r W nde im Rahmen der PSETs enthalten Im Farbrendering fehlen Fenster des Erd Ober und Dachgescho es Die Darstellung bleibt bei mehreren Importversuchen und Programmneustarten unver ndert WNW Abbildung 7 15 ALLPLAN Modell inDDS Abbildung 7 16 EG Grundriss ALLPLAN Ergebnisse des Bentley Modellimports sind in den Abbildungen 7 17 und 7 18 dargestellt Grundrisse Raumh hen und Gescho bezeichnungen werden korrekt bertragen In den PSETs sind anstelle von u Werten genaue Schichtaufbauten der W nde angegeben In der photorealistischen Darstellung werden Sparren der Dachkonstruktion stark vergr ert dargestellt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 76 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement y IRE Abbildung 7 17 Bentley Modell in DDS Abbildung 7 18 EG Grundriss Bentley Das Revit Modell ist in den nachstehenden Abbildungen 7 19 und 7 20 dargestellt Grundrisse Raumh hen und Gescho bezeichnungen werden korrekt berno
10. Attribut Aufl sung Diplomstudiengang Geb udetechnik Visualisierung mit einer zeitlichen Komponente Klasse die nicht in einer Austauschdatei instanziiert werden kann Architecture Engineering Consulting englische Kurzbezeichnung von Bau und Baunebengewerbe nach VDI 6020 Berechnung des stundenweisen Verhaltens einer heiz oder raumlufttechnischen Anlage aufgrund einer vorher durchgef hrten Geb udesimulation Software zur L sung bestimmter Aufgaben sowie zur Erstellung von Dokumenten und Pl nen z B CAD oder Statikprogramme Application Protocol Produktmodell innerhalb von ISO 10303 Application Protocol 225 Building Elements Using Explicit Shape Representation In ISO 10303 225 definiertes Produktmodell f r das Bauwesen Application Programming Interface Programmier schnittstellen von Softwareprogrammen Anwendungsprogramm American Standard Code for Information Interchange Bestandteil eines Entities zur Beschreibung einer Eigenschaft Datenstruktur bei der ein Bauelement in mehrere Komponenten aufgel st wird Diese Komponenten sind entweder ebenfalls Bauelemente oder Bauteile In den IFC wird diese Struktur durch die Klasse IfcRelDecomposes dargestellt Seite 97 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Austauschdatei Bauinformatik Behaglichkeit Benutzeroberfl che BIM BLAST BLIS CAAD CAD CAM CAFM Client Client Server System
11. Ein f r den Geometrieimport geeignetes und n tzliches GUI sollte nach Bazjanac 2001 folgende Eigenschaften besitzen Der Import jeder dreidimensionalen Geometrie muss m glich sein Schablonen w rden die Komplexit t der Geb ude einschr nken CAD Daten sollten in ihrem urspr nglichen Format eingelesen werden um Fehler bei der Auslesung zu vermeiden Die nderung der Eingabedaten soll in einem ASCII Texteditor m glich sein Das Einf gen von bereits bestehenden Segmenten anderer Simulationen wird erm glicht Schnittstellen zu externen Datenbanken und Materialbibliotheken sollen vorhanden sein CAD Anwendungsprogramme k nnen f r den Einsatz als GUI adaptiert werden Sehr gute Programmkenntnisse sind f r den Nutzer Voraussetzung Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 50 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 5 3 3 3 Softwareinteroperabilit t Der Einsatz eines herstellerunabh ngigen Datenmodells ist der Ansatz der Software interoperabilit t Der direkte Datenaustausch zwischen den Anwendungen wird erm glicht Das Modell der IFC unterst tzt dreidimensionale Geometrien Geb udemodelle die am Anfang der Designkette erstellt wurden k nnen in Programme die auf dieser Geometrie aufbauen importiert werden Durch den Einsatz von Vermittlungssoftware werden nur jene Informationen importiert die f r die Simulation relevant sind Ein Import auf Knopfdruck ist auch bei Anwendung
12. Entities werden ber ihren Namen beschrieben Sie beinhalten beliebig viele Attribute verschiedener Typen Zeichenketten Flie komma und Integerzahlen sollten mindestens als Attributstypen angewandt werden k nnen Der Inhalt des Attributs muss durch einen Wertebereich definierbar sein Ein Datentyp Menge sollte existieren d h ein Objekt kann aus mehreren gleichen Objekten niedrigerer Stufe aufgebaut werden Die Anwendung von Produktdatenmodellen h ngt letztlich von der Akzeptanz durch Software Hersteller ab Eine aufw ndige Implementierung durch einen hohen Detaillierungsgrad des Modells schreckt ebenso ab wie problematische Erweiterungen eines zu komplexen Modells Der Umfang einzelner Sichten Teilbereiche des Modells stellt eine weitere Problematik dar Zu gro e Teilmodelle berschreiten die Anwendungsgrenzen vieler Anwendungsprogramme Kleinere Sichten sind einfach zu implementieren erschweren aber die Kommunikation verschiedener Programme Ein Datenaustausch kann dann nur im begrenzten Bereich des Teilmodells stattfinden Modellarchitektur und Art der Modellierung spielen f r die Akzeptanz eines Produktdatenmodells eine wichtige Rolle Verschiedene Modellarten werden in den folgenden Abschnitten erl utert Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 11 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 3 1 2 1 Form der Produktmodellierung Jedes Modell orientiert sich an der Realit t Das Datenmodell nim
13. Geb udemodelle werden in RIUSKA grunds tzlich ohne Dach und Gescho decken angezeigt W nde sind durch einen deutlichen Abstand voneinander getrennt um die optische Zuordnung zu einzelnen R umen zu verdeutlichen Au enw nde werden gr n Innenw nde braun dargestellt Fenster und T ren sind blau eingef rbt Diese Darstellung dient zur Orientierung nderungen k nnen nicht vorgenommen werden In den nachfolgenden Abbildungen 7 23 bis 7 28 sind Screenshots der geometrischen Darstellung aller Modelle in RIUSKA 4 0 13 zu sehen Neben den Abbildungen werden die oben genannten Kriterien die Geometrie betreffend besprochen Abbildung 7 23 ADT Modell in RIUSKA 4 0 13 Diplomstudiengang Geb udetechnik Autodesk ADT Alle R ume sind in der korrekten Anordnung des Grundrisses enthalten Die R ume sind vollst ndig d h alle Umschlie ungsfl chen sind vorhanden Die Dachterrasse wird als eigener Raum ohne W nde gef hrt Die Au enwand des Flurs im Ober gescho fehlt Die betreffende Wand des Erdgescho es wird nach oben verl ngert Im Dachgescho werden W nde und Fenster zerst ckelt d h weiter unterteilt als f r die Raumaufteilung notwendig 20 Fenster und 3 T ren sind zus tzlich enthalten Au enw nde zur Dachterrasse hin werden als Innenw nde dargestellt Seite 80 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Abbildung 7 24 ArchiCAD Modell in RIUSKA 4 0 13 Abbildung 7 25
14. Property Quantity E Bes J Topology Utility 2 Resource Resource Resource Resource Resource Resource IN Yl WU DER GU KU Presentation Pr sentation Presentation Presentation Presen Time Constraint A N Structural Profile Dimension Appearance Definition Organization tation Series Resource Approval Load Property Resource SEH rce va rce Resource Resou rce Resource e Resource Resource wy E LA E a Abbildung 4 15 Schema des I FC2x3 Modells nach IAI 2006b Module der ISO zertifizierten IFC2x Plattform sind schraffiert Achteckig dargestellte Module sind Teil des Resource Layers Kernel und Control Product sowie Process Extension bilden den Core Layer Die dar berliegenden rechteckig dargestellten Module sind Teil des _ Interoperabilitiy Layers Einzelne Anwendungsgebiete des Domain Layers sind kreisf rmig dargestellt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 34 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 4 6 Weiterentwicklung des Modells 4 6 1 Extension Projects Die Weiterentwicklung der IFC erfolgt durch Erweiterungen des Modells oder durch langfristig sinnvolle nderungen des Modells selbst Beide Entwicklungsformen sollen in einigen Jahren schlie lich zur Einf hrung einer neuen verbesserten IFC Plattform f hren IAI 2006a Extension Models sind Erweiterungen des IFC Modells und basieren auf der IFC2x Plattform Die Erweiterungen werden von unabh ngigen eigenfinanzierten Projekt gru
15. bl gov Abgerufen am 15 01 2006 Liebich T Hrsg 2004 IFC2x Edition 2 Model Implementation Guide Version 1 7 International Alliance for Interoperability IAI zu beziehen unter www building smart de Abgerufen am 07 02 2006 Liebich T Hrsg Hoffeller T Hrsg 2006 Anwenderhandbuch Datenaustausch BIM IFC Industrieallianz f r Interoperabilitat e V zu beziehen unter www buildingsmart de Abgerufen am 07 04 2006 Liebich T 2006 VDI Richtlinien und IFC pers nliche Mitteilung Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 109 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Nisbet N Hrsg Liebich T Hrsg 2005 ifcXML Implementation Guide Version 1 0 International Alliance for Interoperability IAI zu beziehen unter www buildingsmart de Abgerufen am 07 02 2006 Nour M Beucke K 2005 Manipulating IFC Model Data in Conjunction with CAD 22nd CIB W78 Conference on Information Technology in Construction 18 21 Juli 2005 in Dresden Mossack P 2005 Neuer Trend oder alter Hut Building Information Modeling Was verbirgt sich wirklich dahinter CAD News Magazin 02 2005 zu beziehen unter www cad news de Abgerufen am 21 03 2006 M ns M und Amend B 2005 Neuer Trend oder alter Hut Building Information Modeling Was verbirgt sich wirklich dahinter CAD News Magazin 02 2005 zu beziehen unter www cad news de Abgerufen am 21 03 2006 Olof Granlund Oy 2005 Software Help
16. eren Einfl sse F r die Geb udesimulation wird der Wetterdatensatz eines Jahres ben tigt Topologische Strukturen im Objektmodell eines Geb udes durch die z B Fenster in W nden verankert sind oder mit denen sich R ume ber ihre angrenzenden W nde und Decken definieren Struktur innerhalb eines Datenmodells die selbst zu allgemein ist um angewandt zu werden Datenmodellierung die lediglich geometrische Daten beinhaltet Heating Ventilation Kurzbezeichnung der Haustechnik Air Conditioning englische wichtigsten Gewerke der Internationale Allianz fur Interoperabilitat Nicht kommerzielle Organisation mit dem Ziel den Datenaustausch im gesamten Bauwesen zu erm glichen International Building Performance Simulation Association Nicht kommerzielle Organisation von Forschern Entwicklern und Anwendern der thermischen Geb ude und Anlagensimulation Industry Foundation Classes Produktmodell der IAI Seite 100 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement ifCXML Implementierung Implementation Level Implementierungsbereich Integrale Planung Interoperabilit t Instanz Instanziierung Interoperability Layer ISO Kernel Klasse Konkrete Klasse Konformit t Diplomstudiengang Geb udetechnik XML Version der IFC das f r den Austausch von semantischen Teilbereichen eines IFC Geb udemodells geeignet ist z B Produktdaten banken Hier Einbindung eines Produktmo
17. hoehe REQUIRED gt lt xml_beispiel gt Abbildung 4 9 Dokumenttyp Definition in XML H renbaum 2002 In Abbildung 4 10 ist die instanziierte Austauschdatei des selben Datenmodells in XML dargestellt Bereits bei diesem Beispiel zeigt sich dass das Datenmodell im XML Format gr er als im STEP Format ist das EXPRESS verwendet Weiters ist zu erkennen dass XML keine Entsprechung der Vererbung kennt Die Eigenschaften des urspr nglichen Entities baute wurden in den Untertypen traeger und rechteck_wand direkt definiert Eine L sung bietet der weiterf hrende Standard XML Schema Die Dokumenttyp Definition wird durch eine XML Schema Definition XSD ersetzt XSD bietet Erweiterungen um Datentypen und strukturelle Konzepte Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 26 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement lt xml version 1 0 gt lt xml_beispiel gt lt traeger gt lt id gt _1 lt id gt lt bezeichnung gt Deckentraeger lt bezeichnung gt lt position gt POS1 lt position gt lt profil gt HE300A lt profil gt lt laenge gt 7500 0 lt laenge gt lt traeger gt lt rechteck_wand gt lt id gt _2 lt id gt lt bezeichnung gt Seitenwand lt bezeichnung gt lt position gt POS2 lt position gt lt dicke gt 250 0 lt dicke gt lt laenge gt 15000 0 lt laenge gt lt hoehe gt 2750 0 lt hoehe gt lt rechteck_wand gt lt xml_beispiel gt Abbildung 4 10 Austauschd
18. ngiges Zeichnungsformat des CAD Programms AutoCAD Semantische Eigenschaft deren Bedeutung durch Vereinbarung au erhalb des eigentlichen Datenmodells definiert wird In den IFC wird dies durch die sogenannten PSETs erreicht Klasse der IFC die semantische Eigenschaften f r ein Objekt definiert Festlegung in den IFC dass eine Unterklasse nur eine einzige unmittelbare Oberklasse besitzen darf Geb udesimulationsprogramm das BLAST und DOE 2 vereint Wird u a vom LBNL entwickelt Seite 99 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Entity EXPRESS EXPRESS G EXPRESS Schema EXPRESS X FM Geb udesimulation Geb udetopologie Generische Datenstruktur Geometrische Modellierung HVAC JAI IBPSA IFC Diplomstudiengang Geb udetechnik Nach ISO 10303 der wichtigste Datentyp in EXPRESS Ein Entity wird definiert zur Darstellung von Objekten oder deren Zust nden In den IFC tritt der Begriff der Klasse anstelle des Entities Formale Spezifikationssprache nach ISO 10303 11 f r Datenmodelle Graphische Variante von EXPRESS Satz von Regeln und Datendefinitionen in der Sprache EXPRESS Formale Sprache nach ISO 103030 14 zur Definition des Mappings von Daten aus einem EXPRESS Datenmodell in ein anderes Facility Management Bewirtschaftung von Geb uden nach VDI 6020 Stundenweise Berechnung der Raumreaktion Last Temperatur unter Ber cksichtigung aller inneren und u
19. udetechniker werden ebenso besprochen wie Bedeutung und Einsatzbereiche der IFC in der thermischen Geb udesimulation 5 1 Einleitung Die dynamische Geb udesimulation wird zur energetischen Optimierung von Geb uden eingesetzt Die VDI6020 definiert die thermisch energetische Geb udesimulation als die stundenweise Berechnung der Raumreaktion Last Temperatur unter Ber cksichtigung aller inneren und u eren Einfl sse Die Modellerstellung die Bedienung der Simulationsprogramme und die Auswertung der Ergebnisse erfordern Expertenwissen Um die thermische Geb udesimulation in der t glichen Planung zu etablieren m ssen diese Bearbeitungsschritte vereinfacht werden Jede Geb udesimulation basiert auf einem Modell an dem die tats chlichen Vorg nge nachgebildet werden Geb ude Geb udetechnik und Benutzer sind wichtige Teilbereiche des Modells Die Genauigkeit der Nachbildung der Wirklichkeit im Modell wirkt sich entscheidend auf die Qualit t der Simulationsergebnisse aus Die Erstellung des Modells bedarf deshalb eines nicht zu untersch tzenden Zeit aufwandes 5 2 Richtlinien des VDI 5 2 1 VDI 6020 Anforderungen an Rechenverfahren zur Geb ude und Anlagensimulation Im Mai 2001 erschien der erste Teil der VDI Richtlinie 6020 der sich auf die Geb udesimulation bezieht Noch nicht erschienen ist Blatt 2 das Anforderungen an die Anlagensimulation definieren wird F r die thermische Geb udesimulation sind verschi
20. 3 2 Geometrisches Datenmodell nach Khemlani 2004 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 13 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement In Abbildung 3 3 ist ein stark vereinfachtes Geb udemodell dargestellt Auch hier besitzen die W nde Startpunkte dar ber hinaus werden zahlreiche weitere Eigenschaften zugewiesen z B L nge H he Tiefe Material und angrenzende W nde Die W nde werden wiederum auf einen Raum d h einen nicht geometrischen Sachverhalt bezogen Das Geb udemodell orientiert sich an Objekten die Eigenschaften besitzen und untereinander in Beziehung stehen Geb udedarstellung Datenmodell P4 P3 Wand Wand 3 Ursprung Punkt L nge Wand A Raum Wand 2 Breite La X Koordinate H he Y Koordinate Bautyp Wand 1 Angrenzende A nde pi P2 Angrenzende R ume gt Raum Funktion Beziehungen von Wand 1 Fl che Nutzung Wand 4 pe Wandi Wand 2 D A Rum Punkti Abbildung 3 3 Geb udedatenmodell nach Khemlani 2004 Die Geometrie stellt nur einen Teil des Geb udemodells dar Dar ber hinaus sind vor allem physisch nicht darstellbare Sachverhalte wie R ume von besonderer Bedeutung Der Raum legt Beziehungen zwischen W nden Fenstern Decken und B den fest Diese im Geb udemodell bereits enthaltenen Daten fehlen dem geometrischen Modell und bedeuten einen zus tzlichen Arbeitsaufwand bei der Ve
21. 3 Informations bertragung in das IFC Modell Ergebnisse der Behaglichkeitssimulation k nnen in DDS bertragen und zur Anlagendimensionierung weiterverwendet werden Die Daten werden in RIUSKA ber die Exportfunktion in die IFC Datei berspielt Es gibt keine verstellbaren Exportoptionen Der in Abbildung 7 2 Seite 71 schraffierte Raum wird f r alle Modelle in RIUSKA 4 0 26 simuliert Die Umschlie ungsfl chen des Raumes sind in allen Modellen vollst ndig enthalten Eventuell fehlende Fenster und T ren werden nicht erg nzt Es wird eine Behaglichkeitssimulation durchgef hrt der Default Werte aus der Artikeldatenbank zu Grunde liegen Die Default Werte werden unver ndert f r Raumprofil Belegung innere Lasten Bauteilaufbauten und Standort bernommen In diesem Test ist das Ergebnis der Simulation nicht aussagekr ftig Ziel ist es die bertragung der RIUSKA Simulationsergebnisse in DDS zu beurteilen Der Inhalt der Raumdatenbank f r den simulierten Raum wird vor und nach dem Export der Berechnungsergebnisse in die IFC Datei aufgenommen und mit den tats chlichen Simulationsergebnissen verglichen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 86 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Aktiv f r die weitere Berechnung wird der maximale Luftvolumenstrom aus dem IFC Modell bernommen Der berechnete Luftvolumenstrom ist im Raumdatendialog des Klimamoduls von DDS auslesbar Tabelle 7 4 zeigt ei
22. ALLPLAN Modell in RIUSKA 4 0 13 Abbildung 7 26 Bentley Modell in RIUSKA 4 0 13 Diplomstudiengang Geb udetechnik Graphisoft ArchiCAD Alle R ume sind in der richtigen Anordnung im Grundriss enthalten Die Dachterrasse besitzt keine W nde An die Dachterrasse grenzende W nde fehlen auch in Nachbarr umen Es sind keine Fenster und T ren vorhanden An die Dachterrasse grenzende Au en w nde werden als Innenw nde inter pretiert Nemetschek ALLPLAN Alle R ume sind vorhanden Die Anordnung stimmt in keinem Gescho mit den urspr nglichen Grundrissen des IFC Modells berein In RIUSKA sind keine Fenster und T ren enthalten Mehrere R ume sind unvollst ndig d h Umschlie ungsfl chen fehlen Bentley Architecture Alle R ume sind vorhanden Die Anordnung stimmt in keinem Gescho mit den urspr nglichen Grundrissen des IFC Modells berein R ume sind in RIUSKA entweder vollst ndig oder enthalten keinerlei UmschlieBungswande Fenster und T ren werden nur teilweise bertragen Seite 81 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Autodesk Revit Building Alle R ume sind vorhanden Die Anordnung stimmt in keinem Gescho mit den urspr nglichen Grundrissen des IFC Modells berein R ume sind teilweise vollst ndig teilweise fehlen mehrere W nde Fenster und T ren werden nur teilweise bertragen Abbildung 7 27 Revit Modell in RIUSKA 4
23. Ablauf des Datenaustausches mit folgenden Architektur bzw Haustechnik CAD Programmen wird erl utert Autodesk Architectural Desktop Autodesk Revit Bentley Architecture Graphisoft ArchiCAD Nemetschek ALLPLAN Data Design System SHK Partner und Elektropartner Hannappel Software GmbH elcoSystem Mensch und Maschine RoCAD HLSE Vorgestellt werden auch die Analyseprogramme JfcStoreyView und fcViewer des Forschungszentrums Karlsruhe siehe folgendes Kapitel Da die IFC im t glichen Projektgesch ft noch wenig verbreitet sind werden Einsatzm glichkeiten des IFC Modells in verschiedenen Planungsphasen vorgestellt Mindestanforderungen an den Inhalt des Modells sind im Anwenderhandbuch ebenso definiert wie Aufgaben der Projektbeteiligten 4 7 3 Analysewerkzeuge blicherweise wird das IFC Geb udemodell in einem CAD Architekturprogramm erstellt Vor der Weiterverwendung des Modells sollte dieses berpr ft werden Das Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 38 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Forschungszentrum Karlsruhe stellt daf r verschiedene Werkzeuge frei zur Verf gung Mit dem fcObjectCounter k nnen die Elemente innerhalb einer IFC Datei gez hlt werden Die Syntax und die Semantik des Modells werden berpr ft ber eigene Pr froutinen kann die berpr fung des Modells verbessert werden Vom IfcObjectCounter gefundene Fehler weisen auf Probleme bei der
24. Datenmodells definiert Sie werden als dynamisch bezeichnet da bei Bedarf Erg nzungen vorgenommen werden k nnen F r dynamische Eigenschaften steht die Klasse fcPropertySet zur Verf gung Diese sogenannten PSETs werden in der XML basierten Sprache PSD definiert PSETs bieten einen Vorteil wenn Informationen nur f r wenige Beteiligte von Interesse sind oder sich nicht einheitlich darstellen lassen z B wegen unterschiedlicher Normen Ebenfalls im Core Layer befindet sich die zweite Ebene der Spezialisierung des Modells Jede der drei fundamentalen Schl sselstrukturen Objekt Relation und Eigenschaftsdefinition besitzt einen eigenen Vererbungsbaum Entity Subtype Tree zur Festlegung der Unterklassen Entity Types Die in dieser Schicht definierten Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 22 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Klassen sind anwendungsunabh ngig d h sie beziehen sich auf kein spezielles Gewerk Sie bilden die Grundlage der Core Extensions Abbildung 4 4 zeigt den IfcObject Subtype Tree Beispiele f r Unterklassen der Klasse IfcObject sind products processes controls resources und project Zu den Unterklassen von IfcRelationship geh ren assignment association definition und connectivity Von IfcPropertyDefinition leiten sich u a type object und property set definition ab IfcObject IfcProduct IfcProcess IfcCo
25. Exportfunktion des Erstellerprogramms hin Ergebnisse dieser Art der Pr fung sind f r den Anwender weniger aussagekr ftig da sie sich auf die verwendeten Systeme beziehen Dayal 2004 IfcStoreyView erm glicht die zwei und dreidimensionale Betrachtung des IFC Modells Die Geb udestruktur Grundriss sowie Elemente ihre Eigenschaften und Beziehungen werden dargestellt ber die Owner History kann der Bearbeitungs ablauf verfolgt werden In der IFC Datei k nnen keine Ver nderungen vorge nommen werden Version 1 7a ist zu IFC2x IFC2x2 IFC2x3 und ifcXML kompatibel Mit dem JfcViewer k nnen Modelle schnell visuell berpr ft werden Die Darstellung ist axonometrisch Das Offnen eines Modells bedarf einer gro en Prozessorleistung Ein kommerzielles berpr fungswerkzeug ist der Solibri Model Checker der Firma Solibri Das Programm erm glicht sowohl eine Syntax berpr fung des Modells als auch die berpr fung frei w hlbarer Parameter Diese Parameter k nnen projektspezifische Geb udeeigenschaften sein z B Fluchtwegl ngen maximale Raumgr e etc Dadurch ist es f r ein automatisiertes Qualit tsmangagement in der Geb udeplanung geeignet 4 7 4 Praxiserfahrungen Das IFC Produktdatenmodell befindet sich derzeit noch im Anfangsstadium seiner Entwicklung Es ist bereits in vielen Anwendungen implementiert sein Einsatz erfordert jedoch Detailwissen ber das Wesen der IFC derzeitige M glichkeiten und Einschr
26. Form des Geb udes auf diese beschr nkt Durch den Einsatz eines GUI entf llt die manuelle Eingabe der Programmsyntax 5 3 3 Import bestehender Geb udegeometrien Aus Sicht des Benutzers einer Simulationssoftware erleichtert schon der teilweise Import von bestehenden Geometriedaten die Ausf hrung Importe k nnen ber direkte Schnittstellen oder graphische Benutzeroberfl chen realisiert werden Die umfassendste Methode bilden Produktdatenmodelle die Softwareinteroperabilit t und dadurch direkten Datenaustausch erm glichen 5 3 3 1 Direkte Schnittstelle ber eine direkte Schnittstelle zwischen dem Simulationsprogramm und der Datenquelle kann die Geb udegeometrie nahtlos bertragen werden Als Quelle k nnen CAD Applikationen oder Datenbanken fungieren Die Schnittstelle muss die Datenstrukturen von Zielprogramm und Quelle verstehen Die Hauptaufgabe des Interface liegt in der bersetzung der Geometrie in die Syntax der Simulationsapplikation Aus dieser bersetzungsaufgabe folgt dass Schnittstellen f r den Geometrieimport auf Knopfdruck hoch spezialisiert sind und nur bei kompatiblen Applikationen anwendbar sind Schnittstellen dieser Art sind wenig verbreitet und teuer Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 49 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 5 3 3 2 Graphische Benutzeroberfl che Graphische Benutzeroberfl chen GUI oder Pr prozessoren die dreidimensionale Geometrien lese
27. Kontrolle von Zugriffs und Bearbeitungsrechten sowie der Versionierung der Daten nicht m glich 2001 begann die Entwicklung von sogenannten IFC Modell Servern Derzeit sind zumindest drei IFC kompatible Modell Server erh ltlich Der Server speichert alle Daten des Geb udemodells in einer zentralen Datenbank Die Anwender sind Benutzer Clients des Servers und greifen auf Teilmodelle zu Beim Import der IFC Daten werden diese in anwendungsspezifische Datens tze um EEE gewandelt Die Datenverwaltung wird von Server und Client durchgef hrt Abbildung 4 13 zeigt die Funktionen von Server und p Applikation Client in einem geteilten Datenver waltungssystem Datenverwaltung Sy Der Server erm glicht die konsitente Netaverk Datenhaltung w hrend des gesamten Produktlebenszyklus Die Daten werden S Datenverwaltung nicht redundant gespeichert Das B IFC urspr ngliche Geb udemodell wird vom Abbildung 4 13 Geteiltes Ersteller auf dem Server zur Verf gung Datenverwaltungssystem gestellt Zur Abfrage von Daten aus der nach Korpowski 2003 Server Datenbank wird eine Client Software verwendet Abh ngig vom Fachbereich des Planers seiner Zugriffs berechtigung und der ben tigten Modelldaten erfolgt ein selektiver Import in die Anwendersoftware Nach der Bearbeitung werden das Teilmodell und relevante Ergebnisse an den Server zur ckgegeben Bei der Integration der weiter
28. MAR 0 07038 2 SL Lae ZE 5 411 5 903 10 7 10 C 11 C 17 297 9373 12 598 APR 0 69850 19 12 13 c 10 11 843 3 127 Per 5 SBE ne 11 355 9071 12 598 MAY 2 57815 23 18 19 0 LATE 16 612 0 713 10 5 LC 1 cC 7 982 9373 12 598 JUN 4 61215 24 14 18 c 13 C 20 269 0 072 9 4 eG ste 2 976 9071 12 598 JUL 5 94493 17 14 af Br ara ce 24 349 0 030 26 3 BE Sec 2 318 9373 12 598 AUG 6 12291 l 1S 23 e 165 25 528 0 016 16 4 Dre TE 2 028 9373 12 598 SEP 3 71720 20 15 Cer Be 19 092 0 083 4 6 A C 4 C 4 212 9071 12 598 OCT 0 90566 8 14 23 6 LESE 10 632 0 969 17 4 RE Lee 8 281 9373 12 598 NOV 0 032065 27 14 17 c 14 2 881 3 879 15 7 6 C BC 13 663 9071 12 598 DEC 0 00000 0 000 6 473 13 7 9 C 9 C 17 766 9373 12 598 TOTAL 24 704 35 900 110361 MAX der 25 528 21 287 12 598 Abbildung 6 4 DOE Output der Energiesimulation Auszug 6 4 2 DOE 2 ohne RIUSKA Die Simulation kann auch ohne das RIUSKA Interface durchgef hrt werden Die Input Datei kann im Editor ge ffnet und bearbeitet werden Fur die Verwendung von DOE 2 ohne RIUSKA werden genaue Programmkenntnisse empfohlen In diesem Zusammenhang sei auf die Online Hilfe von RIUSKA bzw das im Zuge dieser Arbeit erstellte Benutzerhandbuch f r RIUSKA sowie das DOE 2 Manual des LBNL verwiesen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 66 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 6 5 IFC Schnittstelle In Version 4 0 13 ist RIUSKA kompatibel zu IFC2
29. Mauerkonstruktion im Erd und Obergescho werden stark vergr ert dargestellt Das Modell wird unver ndert f r die RIUSKA Importe bernommen da ein Fehler in der IfcStoreyView Darstellung nicht ausgeschlossen werden kann Das Modell enth lt vier Stockwerke mit insgesamt 21 R umen die 25 Fenster und 18 T ren besitzen Die Dachterrasse wird als eigenst ndiger Raum gef hrt Das Revit Modell Abbildung 7 9 besitzt f nf Stockwerke wobei dem Dach ein eigenes Stockwerk zugewiesen wird In den vier regul ren Stockwerken befinden sich 20 R ume mit 24 Fenstern und 22 T ren Die R ume des Dachgescho es ragen ber das Geb ude hinaus Die Raumh he der IfcSpaces entspricht nicht der Geometrie des Abbildung 7 9 IFC Modell von Revit brigen Geb udes Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 73 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Die erste berpr fung der von der IAI zur Verf gung gestellten IFC Modelle ergibt dass alle Modelle trotz einiger Abweichungen in der dreidimensionalen Darstellung keine schwerwiegenden funktionsbeeintr chtigenden Fehler aufweisen Die Modelle werden f r den Praxistest unver ndert bernommen 7 3 Import der IFC Modelle in DDS In diesem Teil des Praxistests werden die Geb udemodelle der IAI in die Haustechnikapplikation Data Design System SHK Partner 6 35 kurz DDS eingelesen Die Modelle bilden in DDS die Grundlage der haustechnischen Planu
30. RIUSKA Olof Granlund Oy 2006 BSPro COM Server for IFC Files zu beziehen unter http 193 229 253 197 bspro bspro_main htm Abgerufen am 26 01 2006 Open Design Alliance 2006 About the Alliance zu beziehen unter www open design com Abgerufen am 23 03 2006 Plume J Mitchell J 2005 A Multi Disciplinary Design Studio using a Shared IFC Building Model Ver ffentlicht in Martens B Hrsg Brown A Hrsg Computer Aided Architectural Design Futures 2005 Proceedings of the 11th International CAAD Futures Conference 20 bis 22 Juni 2005 Technische Universit t Wien Richtlinien CAD Hochbau 1998 des Magistrats der Stadt Wien Ausgabe 1998 Richtlinie CAD Hochbau 2004 des sterreichischen Bundesministeriums f r Landes verteidigung Baudirektion Heeresbau und Vermessungsamt September 2004 Schinnerl S 2002 Analyse und Bewertung der Berechnungsalgorithmen der Softwareprogramme DOE 2 und Solar Computer Diplomarbeit an der Fachhochschule Pinkafeld Schinnerl S Zapfel W G rtler G Geyer J 2003 Geb udesimulationsprogramme im Vergleich TAB 2 2003 S 49 52 Schwaiger R 2006 Vereinfachtes ArchiCAD IFC Modell pers nliche Mitteilung Solibri 2006 Accelerating BIM Benefits Solibri Model Checker Produktinformation zu beziehen unter www solibri com Abgerufen am 21 03 2006 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 110 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement
31. SYSTEMS ausgegeben Im Subprogramm PLANT wird das Verhalten von Anlagen K hler Speicher Heizkessel K hlt rme etc mit Ber cksichtigung der SYSTEMS Ergebnisse berechnet F r die Berechnung des Brennstoffs und Strombedarfs wird Teillastver halten angenommen Die Energiekosten werden im Programmteil ECONOMICS berechnet Hier k nnen auch Kostenvorteile unterschiedlicher Designvarianten oder Einsparungen aufgrund von Sanierungsma nahmen bei bestehenden Geb uden verglichen werden Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 59 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Die Berechnungen der Module erfolgen unabh ngig voneinander und sequentiell Jedes Modul erstellt ein Ausgabefile das f r das folgende als Eingabe dient Nach jedem Modul kann der Programmablauf unterbrochen und ein Report ausgegeben werden 6 3 3 Wetterdaten Grundlage jeder thermischen Simulation sind die verwendeten Wetterdaten DOE 2 ben tigt Wetterdaten in Form einer Bin rdatei Ein DOE 2 Wetterfile enth lt neben Angaben zum Standort L ngengrad Breitengrad Zeitzone folgende Datens tze Trocken und Feuchtkugeltemperatur Luftdruck Luftdichte spezifische Luftenthalpie sowie Wassergehalt der Luft Windgeschwindigkeit und Windrichtung Wolkendichte Wolkenart Lichtundurchl ssigkeit Niederschlag Regen Schnee Ja Nein Solarstrahlung Global Normal und Diffusstrahlung Himmelsbedeckung monatlich Erdtemper
32. Zeitschritte f r Wechsel wirkungen Zonenluftvolumenstrom und HVAC Anlage imin Eingabefunktionen Benutzer kann Eingabe ohne erneute Kompilierung ndern Ausgabefunktionen Standardberichte Benutzerdefinierte Berichte Graphische Aufbereitung Tabelle 6 2 Vergleich von anlagenspezifisc Feature hen Features EnergyPlus Fl ssigkeitsgef llte Kreisl ufe Kopplung von Energieerzeugung und Energieabgabe Kreisl ufe von Hei wasser K hlwasser und Kondensat K ltemittel Ja Luftf hrende Kreisl ufe Kopplung von Ventilatoren Ausl ssen Mischk sten und Zonen Benutzerdefinierte HVAC Anlagen Hochtemperaturstrahlungsheizung Gas Elektrische Strahler Wandstrahler Niedertemperaturstrahlungsheizung und kuhlung Kalkulation von Schadstoffemissionen CO2 SOx NOx CO Partikel und Kohlenwasserstoffproduktion Bauseits und im Kraftwerk Berechnete Reduktion von Treibhaus gasen SPARK Link TRNSYS Link Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 63 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Tabelle 6 3 Vergleich von lastspezifischen Features Feature EnergyPlus W rmebilanzrechnung Simultane Berechnung von Strahlungs und Konvektionsauswirkungen f r jeden Zeitschritt Ja Konvektion an inneren Oberfl chen Abh ngig von Temperatur und Luft volumenstrom Innere thermische Speichermassen
33. auf den Model Implementation Guide der IAI und die Online Dokumentationen die f r die aktuellen Versionen erhaltlich sind verwiesen Liebich 2004 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 19 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 4 3 1 bersicht des Datenmodells Das Produktdatenmodell der IFC basiert auf der Programmiersprache EXPRESS die in der ISO 10303 definiert ist Es besteht aus vier funktionalen Schichten den sogenannten Layern Die Layer sind modular aufgebaut wodurch das Datenmodell einfacher zu erweitern ist Abbildung 4 2 zeigt die hierarchische Struktur der Layer Einzelne Module innerhalb der Layer der aktuellen IFC Version sind in Abbildung 4 15 dargestellt Abschnitt 4 5 Innerhalb dieser Hierarchie gelten strenge Vererbungsregeln Eine Unterklasse darf nicht mehrere unmittelbare Oberklassen haben Attribute die von der Oberklasse geerbt werden d rfen nicht umdefiniert werden Die abstrakte Datenstruktur des Modells wird als generische Datenstruktur bezeichnet und ist im Modellkern Kernel festgelegt Sie wird an die Klassen der h heren Layer weitervererbt und dort spezialisiert Domain Layer Interoperability Layer Product Control Process Kernel Resource Layer Abbildung 4 2 Aufbau der IFC Layer Der Resource Layer bildet die unterste Hierarchieebene und enth lt grundlegende Elemente wie Ma einheiten die von h heren Schichten verwendet werden k nnen Im Core Layer sind alle h
34. bertragen werden Gescho decken und D cher werden nicht bertragen sondern gegen RIUSKA Standardbauteile ausgetauscht Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 70 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Die Abbildungen 7 1 bis 7 4 zeigen die Grundrisse an denen sich alle Testmodelle orientieren In Raumaufteilung Anzahl und Gr e der Fenster und T ren sowie Gescho h hen unterscheiden sich die Modelle geringf gig Raumbezeichnungen sind nicht eingetragen da sie von den Modellerstellern individuell vergeben wurden Im Erdgescho ist jener Raum schraffiert der f r das Beispiel in Kapitel 7 5 3 verwendet wird OO Of fl AIH ZARZA AEZ GL OSD fof bo LLG LPH OSL LL AS N N N N N A gt N K SS e x N N SE See gt j KIHK ZIZAK ZFS ZAZZI F Of fo IE RIA H LH ZZZ PKR EAR AAR ZASI ERIP I LI EEE bf fl FI PD SF E LE EMS LZ SC d oi f ff ff f ff a 2 OF a N N SO ee Ki Xd NN UN AAN UN HN ER UN WMI f Lass LLLA eee Abbildung 7 1 Kellergescho 1 Al 2006d Abbildung 7 2 Ergescho IAI 2006d _ al sees
35. cccccecuccusaveueusaucueueuceueuevaueusauausuauaceusauaueusauausueeanausasavaueavaususaeuesnananas 67 6 6 THERMISCHE SIMULATIONEN IN RIUSKA ccceceeseccveusauececeeueeueusaueueauausaususeususaueuvavansaueesauses 68 7 IFC wi MODELLE l N DER PRAXI S UI BEBEEEEEBEEEBNEN LUUT UU 70 71 BEISPIELPROJEKTE DER TAU u 0 essen Nano nass 70 7 2 BERPR FUNG DER IFC MODELLE ion un Neun sen ee 72 7 3 IMPORT DER IFC MODELLE IN DD RAR ANERER ANEREN 74 7 4 ERSTELLUNG EINES NEUEN IFC MODELLS IN DD NNN RENE 78 7 5 EINSATZ DER IFC MODELLE IN DER THERMISCHEN SIMULATION MIT RIUSKA csceseseeveveeveneeeees 79 7 5 1 Allgemeiner Umfang des IFC Imports in RILUISK A 79 7 5 2 Import der IFC Modelle sesccssscccncsvevccransevectensevscsanserersensaverranentarsuretbersstennerserenenstacs 80 7 5 3 Informationstibertragung in das IFC Modell 1sssssescceecnennnnnnennesenesssnanannsnesenessesananaes 86 7 6 SCHEUSSFOLGERUNG asien eh De ua naar 89 8 ZUSAMMENFASSUNG wn ccccccces ULI LESERE L BEBE ERR RRR RRR eee BEEBE ERE RRR RRR an 91 9 GLOSSAR EEN 97 10 LITERATURVERZEICHNIS H EE EE EE 107 11 ABBILDUNGSVERZEICHNIS SNE NKAN ENEE NEEN geNg EEN 4112 12 TABELLENVERZEICHNIS SENNENG riranna SNNNN NNN dinaan EN wer 114 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite VI Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 1 Einleitung 1 1 Aufgabenstellung Die Aufbereitung der Eingabedaten f r eine th
36. der Einsatz des Standards in der Bauindustrie zur Zeit gering F r die Standardisierung des Daten austausches muss erst ein Bewu tsein geschaffen werden Die Auswirkungen des STEP Standards er ffnen auch f r die Bauindustrie neue M glichkeiten im Projektablauf Qualit t Genauigkeit und Vollst ndigkeit des Datenaustausches zwischen CAD Programmen werden verbessert Die Wiederverwendung bereits existierender Daten wird gef rdert Die Kombination von CAD Daten mit semantischen Daten des Produkts wird vereinfacht Die Erstellung einer gewerk bergreifenden Produktdatenbank wird erleichtert Ein Nachteil in der Entwicklung neuer Produktdatenmodelle im STEP Standard sind die zeitaufw ndigen ISO Prozeduren Die IFC orientieren sich teilweise am STEP Standard sind jedoch nicht an die ISO gebunden Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 17 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 4 Das Produktdatenmodell der IFC Dieser Teil der Arbeit widmet sich Zielen Aufbau und Funktionen der IFC Nach einer kurzen bersicht der Datenstruktur werden einzelne Teile der IFC detailliert betrachtet Dar ber hinaus werden Einsatzbereiche Entwicklung und Implementierung des Modells besprochen Methoden des Datenaustausches die Anwendung der IFC und Erfahrungen aus Pilotprojekten bilden einen weiteren Schwerpunkt 4 1 Ziel und Funktion Die Industry Foundation Classes sind ein Produktdatenmodell das s
37. der IFC unrealistisch da das architektonische Modell in Abh ngigkeit der speziellen Anforderungen eines Projekts auf das Simulationsprogramm abgestimmt werden muss Redundante Daten eingaben Fehlerbehebungen im Geometriemodell und die Nachbildung des Modells in der Programmsyntax entfallen allerdings und machen die thermische und energetische Simulation einfacher und schneller in der Handhabung Der Einsatz des IFC Modells in der thermischen Geb udesimulation wird im folgenden Kapitel betrachtet 5 4 Bedeutung der IFC f r die thermische Simulation 5 4 1 Einsatzbereiche Die Analyse eines Geb udes mit Hilfe einer thermischen Simulation erfordert eine gro e Menge an Daten die in ein Simulationsprogramm eingegeben werden m ssen Zu diesen Angaben z hlen neben der Geb udegeometrie auch Baumaterialien haus technische Anlagen und ihre Betriebszeiten sowie innere W rmelasten und ihr zeitlicher Verlauf Traditionell werden die Eingabedaten einer Geb udesimulation aus einer Vielzahl von Quellen zusammengetragen und h ndisch in ein unabh ngiges Simulationsprogramm eingegeben Obwohl die Eingabeoberfl chen der Programme laufend verbessert und benutzerfreundlicher wurden nderte sich am Prinzip der aufw ndigen Datenerfassung nichts Hitchcock 2002 Weiters stehen Daten eines unabh ngigen Simulationsprogramms keinem anderen Geb udeanalyseprogramm zur Verf gung Auch hnliche Anwendungen z B Tageslichtsimulationen erfordern
38. der Programmfunktionen eine Beschreibung der Simulationsm glichkeiten sowie einen Theorieteil der in das Thema der IFC und das Simulationsprogramm DOE 2 einf hrt 1 3 Vorgehensweise F r die Einarbeitung in das Produktdatenmodell der IFC wird eine Literaturrecherche durchgef hrt ber die Literatur hinaus werden de IFC kompatiblen Programme Data Design System DDS und RIUSKA f r einfache thermische Testsimulationen und die Erstellung von IFC Testmodellen verwendet Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 1 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 2 Datenaustausch im Bauwesen Dieses Kapitel behandelt den aktuellen Stand des CAD Datenaustausches in der Bauindustrie Wichtige Austauschformate sowie nationale und internationale Normen und Richtlinien werden besprochen Die VDI Richtlinien 6027 und 3805 stellen Anforderungen an den CAD und Produktdatenaustausch Ein internationaler Standard f r den Datenaustausch mittels Produktdatenmodellen wird in der ISO 10303 definiert Auf nationaler Ebene werden Richtlinien von Bund und L ndern betrachtet 2 1 Problematik Die Bauinformatik ist eine wichtige Grundlage des Bauingenieurwesens Sie besch ftigt sich mit dem Einsatz des Computers als Rechenmaschine Datentr ger Darstellungsmedium sowie mit Computerarbeitspl tzen und Netzwerken Beuke et al 2000 F r die Baupraxis ist die rechnergest tzte Bearbeitung eines Bau vorhabens unerl sslich Von ver
39. des Wetterdatensatz h ngen vom Simulationsprogramm ab F r die Erstellung des Datensatzes kommen reale Messungen sowie statistische Berechnungen in Frage Wissensbasiertes System Ein wissensbasiertes System f hrt Operationen mit Unterst tzung von gespeicherten Fakten und sonstigem Wissen aus Ein Beispiel aus dem Bauwesen ist eine Schadensdatenbank aus dem der Benutzer Informationen anhand hnlicher F lle erh lt XML Extensible Markup Language dokumentorientierte Metasprache zur Definition von Dokumentenformaten XML Schema XML Sprache zur Definition von XML Vokabularen durch die XML von der Dokument orientierung zur wirklichen Datenorientierung erweitert werden kann XSD XML Schema Definition konkretes XML Schema XSLT Programmiersprache zur Transformation von XML Dokumenten Zeichenprogramm CAD Programm das im Gegensatz zu objektorientierten CAD Programmen lediglich mit geometrischen Objekten arbeitet Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 106 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 10 Literaturverzeichnis Bazjanac V Crawley D B 1997 The Implementation Of Industry Foundation Classes In Simulation Tools For The Building Industry Proceedings of Building Simulation 97 Volume 1 S 203 210 Bazjanac V 2001 Acquisition of Building Geometry in the Simulation of Energy Performance Proceedings of Building Simulation 2001 Volume 1 S 305 312 Ba
40. ein einfaches Datenmodell das die Vererbungsstruktur f r Bauteile definiert Die Eigenschaften Bezeichnung und Positionsnummer des Entities bautei werden an die Untertypen vererbt Die Untertypen fraeger und rechteck_wand besitzen dar ber hinaus andere Eigenschaften Man spricht von einer Spezialisierung in Richtung der Vererbung Um die Struktur dieses einfachen Modells zu veranschaulichen wird die graphische Variante EXPRESS G verwendet Die Vererbung wird hier durch eine dicke Linie dargestellt Abbildung 3 5 ABS bauteil q STRING position STRING 7 O rechteck_wand fil laenge STRING p ed laenge Abbildung 3 5 Darstellung des Beispiels in EXPRESS G Uber die Datenmodellierung hinaus enth lt STEP auch Methoden zur Implementierung Als Implementierung wird die Einbindung eines Produkt datenmodells in Anwendungssoftware bezeichnet STEP unterscheidet vier Stufen des Datenaustausches die sogenannten Jmp ementation Levels Die erste Stufe bildet der Datenaustausch ber Austauschdateien Step Physical File Exchange SPF Ein standardisiertes Zwischenformat das Repository stellt die zweite Stufe der Implementierung dar H chste Komplexit t und Leistung bieten Datenbankmanagementsysteme und wissensbasierte Systeme Die Implementierung erfolgt in allen Stufen unabh ngig von der Definition des Produktdatenmodells Ein weiterer Teil des STEP Standards sieht Konformit tspr fungen an Hand abst
41. eine neuer liche manuelle Dateneingabe Das Hauptaugenmerk bei der Implementierung des Datenmodells der Industry Foundation Classes in Geb udesimulationsprogramme liegt in der bertragung der Geb udegeometrie Dies ist keine Folge von unzureichenden Definitionen anderer Daten wie Materialien in den IFC Die Geometrie ist jedoch der kleinste gemeinsame Nenner aller IFC kompatiblen Anwendungen Sie ist in jeder instanziierten IFC Datei enthalten Weiters bedeutet die Erstellung der Geb udegeometrie bei der Dateneingabe in Simulationsprogramme den gr ten Zeit und Ressourcenaufwand Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 51 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Eine bertragung bestehender Geometrie aus CAD Anwendungen lohnt sich daher besonders Besonders umfangreiche Geb udemodelle setzen zudem eine umfangreiche IFC Schnittstelle der Applikationen voraus wenn das Modell vollst ndig genutzt werden soll In manchen F llen ist es einfacher sehr detaillierte Informationen in der betreffenden Applikation manuell einzugeben Als Beispiel seien hier Beschattungs einrichtungen von Fenstern genannt die im Simulationsprogramm aus einer internen Datenbank hinzugef gt werden k nnen Jokela in Fischer und Kam 2002 Nichtsdestotrotz erm glicht die HVAC Domain der IFC die bertragung detaillierter Anlagendaten Dieses Erweiterungsschema wurde an die Anforderungen der Geb ude und Anlagensimulation ange
42. gleiche Eigenschaften besitzen d h sie bilden eine Gattung In der objektorientierten Softwareentwicklung werden Gattungen mit Hilfe der Vererbung nachgebildet Oberklassen k nnen ihre Eigenschaften Attribute und Methoden an ihre Unterklassen vererben Man spricht von einer Spezialisierung in der Unterklasse Eine Klassenhierarchie entsteht wenn Unterklassen Vererbungen einer einzigen Oberklasse enthalten einfache Vererbung Eine netzwerkf rmige Struktur entsteht bei der Mehrfachvererbung Eine Unterklasse erbt in diesem Fall Eigenschaften mehrerer Oberklassen Ein weiteres Element der objektorientierten Softwareentwicklung ist der Polymorphismus Vielgestaltigkeit Trotz gleichen Namens k nnen Funktionen je nach Situation verschiedene Aufgaben ausf hren Zu den wichtigsten Arten des Polymorphismus z hlen Overloading und Overriding Overloading bedeutet dass Funktionen sich nicht durch den Namen sondern durch Art und Anzahl der Funktionsparameter unterscheiden In Abh ngigkeit des ausf hrenden Programms werden bestimmte Parameter bergeben und die Funktion ausgef hrt Abweichend davon wird beim Overriding erst w hrend der Programmlaufzeit die auszuf hrende Funktion ausgew hlt Polymorphismus erleichtert dadurch die Erstellung des Gesamtprogramms Haller 1994 Im Vergleich zur klassischen Programmierung bedeutet objektorientierte Software entwicklung einen Mehraufwand bei Neuentwicklungen Durch Wiederverwendung und einfachere
43. verwendet werden Durch den Einsatz des Metamodells hneln die Dom nen einander Man spricht von einer Homogenisierung des Modells Eine einfachere modulare Erweiterung und Implementierung wird erm glicht Dieser Modellart entsprechen die Industry Foundation Classes 3 1 2 3 Unterschiede zu Geometriemodellen Jede Softwareapplikation besitzt ein internes Datenmodell das die Verarbeitung von Sachverhalten ihren Eigenschaften und Beziehungen beschreibt Klassische zwei und dreidimensionale CAD Anwendungen verwenden zur Beschreibung interner Daten Punkte Linien Rechtecke und Ebenen Eigenschaften jenseits der Geometrie k nnen Objekten nur in geringem Umfang zugeordnet werden z B Linientyp Die folgenden Abbildungen sollen den Unterschied zwischen einem geometrischen Datenmodell und einem Geb udedatenmodell verdeutlichen Abbildung 3 2 stellt ein vereinfachtes Geometriemodell dar Zwei Rechtecke bilden die Raumbegrenzungen Die Eigenschaften der Rechtecke beziehen sich auf einen Ursprungspunkt L nge und Breite Der Punkt wiederum wird auf seine zweidimensionalen Koordinaten bezogen Die Rechtecke werden nicht als W nde erkannt Beziehungen bestehen zwischen den Rechtecken und den Punkten Geometrische Darstellung Datenmodell Rechteck Ursprung Punkt Denn f Breite X Koordinate Y Koordinate P2 Rechteck 2 pt Rechteck 1 Beziehungen von Rechteck 1 Rechteck r Punkti Abbildung
44. 0 13 Data Design System DDS Alle R ume sind vorhanden Grundrisse und Raumh hen aller Gescho e stimmen mit dem Modell berein Es sind alle Fenster und T ren vorhanden Alle Umschlie ungsfl chen sind voll st ndig vorhanden Abbildung 7 28 DDS Modell in RIUSKA 4 0 13 Die Raumlisten d h R ume Raumbezeichnungen Raumflachen und volumina werden aus allen IFC Modellen vollst ndig und richtig bernommen Die Raumh hen stimmen ebenfalls in allen Modellen mit den urspr nglichen IFC Dateien berein Bei den Modellen von ALLPLAN Bentley und Revit stimmt die Grundrissdarstellung nicht mit dem dreidimensionalen Modell berein Abbildung 7 29 zeigt den Erdgescho grundriss des ALLPLAN Modells in dem sich R ume teilweise berschneiden In den Modellen von Bentley und Revit sind die R ume im Grundriss weit voneinander entfernt Der Erdgescho grundriss des Bentley Modells ist in Abbildung 7 30 dargestellt Die verschobenen Grundrisse haben auf die Simulation keine Auswirkung da R ume unabh ngig voneinander simuliert werden Der W rmefluss zwischen den W nden wird nicht ber cksichtigt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 82 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement H Abbildung 7 29 Grundriss EG ALLPLAN Abbildung 7 30 Grundriss EG Bentley In den Modellen ADT Arch
45. 34 ABBILDUNG 4 16 SERVERZUGRIFF OHNE STANDARDISIERTES INTERFACE VEREINFACHT NACH BLIS PROJECT LOO Se ok oes aaa a 35 ABBILDUNG 4 17 SERVERZUGRIFF MIT SABLE VEREINFACHT NACH BLIS PROJECT 2003 36 ABBILDUNG 4 18 IAI LOGO a Sade 38 ABBILDUNG 5 1 ERSTELLUNG VON TEILFLACHEN IM ASPEKTMODELL snnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnenn anne 45 ABBILDUNG 5 2 STRUKTURMODELL DES THERMISCHEN GEBAUDEMODELLS VDI 6021 46 ABBILDUNG 5 3 KENNZEICHNUNG DES STRUKTURMODELLS NACH VDI 6021 nenn 46 ABBILDUNG 5 4 VERTEILUNG DER GESAMTKOSTEN EINER ENERGIESIMULATION BAZJANAC 2001 EE AE 47 ABBILDUNG 5 5 VERTEILUNG DES AUFWANDS BIS ZUM ERSTEN ERFOLGREICHEN SIMULATIONSDURCHGANG BAZJANAC 2001 zuenuunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nenn nenn nenn nenn nenn 48 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 112 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement ABBILDUNG 5 6 ANTEIL DER GEBAUDEGEOMETRIE AN DER AUFBEREITUNG DER EINGABEDATEN CBAZTANAG 2001 EE 48 ABBILDUNG 5 7 DEFINITION DER RAUMBEGRENZUNGEN IM BIM BAZJANAC 20081 53 ABBILDUNG 5 8 SCHNITTSTELLEN UND DATENTRANSFERMOGLICHKEITEN ZU EINEM BIM NACH BAZIANAG EEN 54 ABBILDUNG 6 1 PROGRAMMABLAUF DOE 2 nn een 59 ABBILDUNG 6 2 RESPONSE UND GEWICHTSFAKTOREN DEPECKER ET AL 2001 zennnnennenenn nn 61 ABBILDUNG 6 3 DOE OUTPUT EINER BEHAGLICHKEITSSIMULATION AUSZUG ssassn 66 ABBILDUNG 6 4 DOE OUTPUT DER ENERGIESIMULATION AUSZUG zueennnennnnnnennnnennnnnnnn nenn 66 ABBILDUNG 6 5 SIMU
46. Allgemein werden drei Gruppen von Anwendungen unterschieden direkte indirekte und nicht kompatible Applikationen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 53 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Direkt kompatible Programme k nnen relevante Daten aus dem Modell in das interne Datenformat der Simulationssoftware bertragen Sie besitzen eine eigene IFC Schnittstelle derselben Version wie das BIM und erm glichen Daten aus einer IFC Datei auszulesen bzw Daten in das BIM zu schreiben Programme ohne IFC Schnittstelle besitzen keine Interoperabilit t mit dem Geb udemodell Es kann zwischen indirekt kompatiblen und nicht kompatiblen Programmen unterschieden werden Indirekt kompatible Anwendungen besitzen ein IFC Interface das auf einer veralteten Version beruht z B IFC2x oder IFC2 0 Sie k nnen entsprechend der verwendeten IFC Version nur teilweise Daten auslesen oder bertragen Werden sie in Verbindung mit einer direkt kompatiblen Applikation verwendet kann die Datei in der aktuellen Version gespeichert und in das BIM bertragen werden Nicht kompatible Anwendungen besitzen keine IFC Schnittstelle Sie k nnen weder Daten aus dem BIM auslesen noch in das BIM importieren Diese Art der Software kann indirekte Interoperabilit t mit dem Geb udemodell erreichen wenn Ergebnisse in ein direkt kompatibles Programm exportiert werden k nnen F r diesen Export kann ein anderes Format als die IFC verwend
47. Anwendungen verarbeiten zu k nnen wurde 1998 die Open Design Alliance gegr ndet Ziel der Allianz ist die F rderung von OpenDWG einer offenen und herstellerunabh ngigen Version des Autodeskformats Open Design Alliance 2006 Ihre Implementierung erm glicht CAD Anwendungen DWG Daten zu lesen bzw schreiben Zu den Mitgliedern der Allianz geh ren u a Graphisoft Nemetschek und Bentley Systems Autodesk ist kein Mitglied DXF und DWG beschreiben das geometrische Modell Es k nnen daher nur Zeichnungen und wenige Strukturinformationen bertragen werden Informationen ber das Produkt d h das Geb ude sind nicht enthalten Bauteile ihre Konfiguration oder Beziehungen zwischen Bauteilen z B die Zuordnung von W nden zu einem Raum sind nicht vorhanden 2 2 2 STEP CDS 1997 startete in Deutschland eine Initiative zur Umsetzung des STEP Standards der ISO 10303 siehe Kapitel 2 3 1 und 3 1 3 mit dem Ziel das Niveau des Datenaustausches im Industriebau qualitativ zu verbessern Haas 1999 STEP CDS wird von den Marktf hrern der CAD Systeme in der Baubranche unterst tzt Das Leistungsspektrum von STEP CDS umfasst Modelldaten von 2D CAD Geometrien Modellstrukturen z B Layer Gruppen Administrative Daten z B Version Freigabevermerke Sachdaten z B Material Leistungskennwerte Klassifikation Verweise auf externe Dokumente Technische Zeichnungen mit Symbolen Bema ung Toleranze
48. ERSION 4 0 26 zunsunennnnennnnnnnnnn nennen nn nn 96 12 Tabellenverzeichnis TABELLE 2 1 VDI 3805 PRODUKTDATENAUSTAUSCH IN DER TGA FOLGEBL TTER seeeeeeeees 7 TABELLE 6 1 VERGLEICH ALLGEMEINER FEATURES 2 ke 63 TABELLE 6 2 VERGLEICH VON ANLAGENSPEZIFISCHEN FEATURES vznennnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nenn nennen 63 TABELLE 6 3 VERGLEICH VON LASTSPEZIFISCHEN FEATURES scccceseecceaeeeeaeeeeeaeeeeeaaeeeeaaes 64 TABELLE 7 1 ERGEBNISSE DES IMPORTS DER IAI MODELLE IN DDS uenneennnnnnnnnnnnnn nennen 78 TABELLE 7 2 ERGEBNISSE DES IMPORTS DER IFC MODELLE IN RIUSKA A UI 83 TABELLE 7 3 ERGEBNISSE DES IMPORTS DER IFC MODELLE IN RIUSKA 4 0 26 0ece0 es 85 TABELLE 7 4 ERGEBNISSE DER INFORMATIONSUBERTRAGUNG IN DIE IFC Mopeg n 87 TABELLE 7 5 PSET EINES RAUMS IM DDS RAUMDATENDIALOG nnennnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen nnnn nennen 88 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 114 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Eidesstattliche Erkl rung Ich erkl re hiermit dass ich die vorliegende Diplomarbeit selbst ndig und nur unter Verwendung der angegeben Literatur und Hilfsmittel erstellt habe Pinkafeld im Juni 2006 Carina Sagerschnig Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 115
49. Eindeutigkeit und Maschinenlesbarkeit erm glicht EXPRESS ist keine Programmiersprache Zu den wichtigsten Sprachelementen geh ren Entities Attribute Typen und Verweise Ein Entity dient zur Abbildung eines Sachverhalts Es enth lt Attribute und Assoziationen zu anderen Entities Attribute bilden die Eigenschaften von Entities ab Um die bersichtlichkeit komplexer Produktmodelle zu erleichtern wird die graphische Variante von EXPRESS verwendet Mit EXPRESS G werden Entities ihre Attribute und Zusammenh nge in Schemata dargestellt In den folgenden Abbildungen wird ein einfaches Datenmodell in Text und Grafikform dargestellt Das Beispiel soll die Unterschiede in den Darstellungs m glichkeiten zeigen und wurde H renbaum 2002 entnommen Die genaue Definition der Syntax findet sich sowohl bei H renbaum als auch in der ISO 10303 11 und im Implementation Guide der Industry Foundation Classes SCHEMA beispiel ENTITY bauteil SUPERTYPE OF ONEOF traeger rechteck_wand bezeichnung STRING position STRING END_ENTITY ENTITY traeger SUBTYPE OF bauteil profil STRING laenge REAL END ENTITY ENTITY rechteck_wand SUBTYPE OF bauteil dicke REAL laenge REAL hoehe REAL END ENTITY END SCHEMA Abbildung 3 4 Definition einer einfachen Vererbungsstruktur in EXPRESS Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 15 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Abbildung 3 4 zeigt
50. Einfachste Form des Produktdatenaustausches in der die Klasssen eines Produktmodells in ASCII Dateien instanziiert werden Fachgebiet innerhalb des Bauingenieurwesens das sich mit der bauingenieurspezifischen Anwendung der Computerwissenschaft befasst Hier Zustand in dem der Mensch mit seiner thermischen Umgebung zufrieden ist Man f hlt sich thermisch neutral und w nscht keine k ltere oder w rmere Umgebung Teil eines Computerprogramms der den Datenaustausch mit dem Benutzer erm glicht Datenein und ausgabe Building Information Modeling Bauteilorientierte Erarbeitung eines virtuellen Geb udes Die IFC sind ein m gliches Datenaustauschformat f r BIM Building Loads Analysis and System Thermo dynamics Simulationsprogramm zur thermischen Analyse von Geb uden Inputdateien werden ber die Benutzeroberfl che HBLC Heat Balance Loads Calculator erstellt Das BLAST Support Office befindet sich an der University of Illinois Building Lifecycle Interoperable Software von der IAI unabh ngige Initiative zur Koordination der IFC Implementierung Computer Aided Architectural Design CAD Software f r Architektur Computer Aided Draughting oder Computer Aided Design Sammelbegriff f r Software f r technisches Zeichnen oder Entwerfen Computer Aided Manifacturing Rechnergest tzte Fertigung Computer Aided Facility Management Arbeitsstation in einem Netzwerk die von einem Server angebotene Ressou
51. Geb udegeometrtie ssssssssrsssrrerrrrrrrrrrrnrnrrrnrrrrnnrnrnnnnsrnnnnnrnnennnnnnns 49 5 3 3 Import bestehender Geb ucdegemetrien 49 5 3 3 1 Direkte ell TE 49 5 3 3 2 Graphische Benutzeroberfl che ANNE 50 5 3 3 3 Softwareinteroperabilit t 444004 4004 48H aan gran erahnen ann van Tara anne 51 5 4 BEDEUTUNG DER IFC F R DIE THERMISCHE SIMULATION znnnannnnnannnnennnnnnnnnnnnnnn nn nnnnnnnnnnnenn nn 51 SAL EiNsatzbErelche nnnesnn ernennen 51 5 4 2 Das Geb ude aus Sicht der thermischen Simulation nennen nn nn 52 SLI TEC Kompatibilit t En r hren 53 5 4 4 IFC kompatible SimulationSprograMMeE oe ssesececceeecnennnnnnsneseseenennnnnneneseseesesnanannnneniees 55 6 GEBAUDESI MULATION MIT RI USKA ETT T TT 56 6 1 EINGEDTUNG oira A E a AEE EAE EEN 56 6 2 ANWENDUNGSBEREICHE VON RIUSKA nassen 57 6 3 SIMULATIONSKERN DOEE2 rn Hr a een SE en anne 57 6 3 1 Progtamm berblick uu eunsnssinsneeienen en a Eia Erin iana Kia Eanan 58 6 3 2 E 58 63 3 Wetterdaten E 60 6 3 4 Berechnungsmethoden u e nn san nenn ren 61 6 3 5 ZANWERAUNGSDEIEICHE Eet Ein Hie 62 6 3 6 WEIterentWickiund EE 62 6 4 DOE 2 UND RIUSKA sii ee urbane ee PETE eK 65 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite V Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement G 4 1 ER en RU SA DEE 65 6 4 2 DOE 2 ohne RIUSKA wicisscesccuncecnssusecsesnusnecnesensnussesunsanunsuunssnunsunessnunsungessussessesanssaens 66 6 5 TFC SCHNITTSTELLE
52. IFC daher als das wichtigste Produktdatenmodell der Baubranche etablieren 4 4 Implementierung Die Implementierung d h die Einbindung in Applikationssoftware ist der wichtigste Schritt f r den Einsatz eines Produktdatenmodells Voraussetzung f r die Implementierung ist ein stabiles und robustes Produktdatenmodell Diese Eigenschaften des Modells k nnen allerdings nur durch den Einsatz in entsprechenden Softwareanwendungen getestet und verbessert werden Der Einsatz des IFC Modells in realen Pilotprojekten ist zu seiner Entwicklung unumg nglich siehe Kapitel 4 7 4 Ein Problem der Implementierung ist dass Softwareendnutzer die Vorteile von Interoperabilitat noch nicht kennen Softwareentwickler m ssen daher erst den umfangreichen Aufwand f r die Implementierung des Produktdatenmodells in Kauf nehmen um das Modell in seiner Anwendung verbreiten zu k nnen Das IFC Modell wurde speziell f r den Einsatz in der Baubranche entwickelt Einzelne Disziplinen innerhalb der Branchen grenzen sich stark voneinander ab Ihre Softwareanwendungen bilden sogenannte Insell sungen Die Daten bertragung zwischen Softwareanwendungen verschiedener Disziplinen ist meist nicht m glich Jede Software besitzt ein eigenes internes Datenmodell das genau auf die Aufgaben des Programms abgestimmt ist Die Implementierung des IFC Modells basiert auf Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 28 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement
53. LATIONSM GLICHKEITEN IN RIUSKA znnuenuunnnnnnnnnnnnnnnennn nennen nenn 68 ABBILDUNG 7 1 KELLERGESCHOB IAI 2006D unuueenunnnnnnnnnnnnnnnnn nenn nenn nennen nun nenn 71 ABBILDUNG 7 2 ERGESCHOB IAI 2006D nee 71 ABBILDUNG 7 3 OBERGESCHOB IAI Z006p nenn nenn nenn nun nennen 71 ABBILDUNG 7 4 DACHGESCHOB IAI 2006D nuuennunennnnnnnnnnnnnn nenn nnnn nenn nenn nnnn nun nenne 71 ABBILDUNG 7 5 IFC MODELL VON ADT a a a 72 ABBILDUNG 7 6 IFC MODELL VON ARCHICAD 0 nn 72 ABBILDUNG 7 7 IFC MopeLL VON ALLPLAN zes 73 ABBILDUNG 7 8 IFC MODELL VON BENTLEY a iin 73 ABBILDUNG 7 9 IFC MODELL VON REVIT aaa 73 ABBILDUNG 7 10 ADT MODELL IN DDS ne nen 75 ABBILDUNG 7 11 EG GRUNDRISS d RAR 75 ABBILDUNG 7 12 ADT MopeLLS IN DDS 2 ne a 75 ABBILDUNG 7 13 ARCHICAD MODEL IN DDS a0 ee eh 76 ABBILDUNG 7 14 EG GRUNDRISS ARCHICAD DEE 76 ABBILDUNG 7 15 ALLPLAN MODELL IN DDS un 76 ABBILDUNG 7 16 EG GRUNDRISS ALLDLANT ua 76 ABBILDUNG 7 17 BENTLEY MODELL IN DDS EE 77 ABBILDUNG 7 18 EG GRUNDRISS BENTLEY na dEORN e See deene 77 ABBILDUNG 7 19 REVIT MODELL IN DDS EE 77 ABBILDUNG 7 20 EG GRUNDRISS REVIT ana sah 77 ABBILDUNG 7 21 REVIT MODELL IN DDS 2 ei aaa 77 ABBILDUNG 7 22 ANSICHT DES DDS MODELLS IN IFCSTOREYVIEW znennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen 78 ABBILDUNG 7 23 ADT MODELL IN RIUSKA 4 0 13 uunuuensee nenn nnnnnnn nun nn nn nennen nennen 80 ABBILDUNG 7 24 ARCHICAD
54. ME TYPE MULTIPLIER cm PEOPLE AC LI RHFS 1 000 907 4 20 SUPPLY RETURN OUTSIDE COOLING HEATING COOLING HEATING FAN ELEC DELTA T FAN ELEC DELTA T AIR CAPACITY SENSIBLE CAPACITY EIR EIR m3 H Wa cc cm3 H CKw cc RATIO Kw CSHR CKW J CKWH KWH CKWH KWH 12667 7 530 1 0 0 0 000 0 0 1 000 10000 000 0 524 10000 000 0 00 0 37 SUPPLY EXHAUST MINIMUM OUTSIDE COOLING EXTRACTION HEATING ADDITION ZONE FLOW FLOW FAN FLOW AIR FLOW CAPACITY SENSIBLE RATE CAPACITY RATE NAME m3 H m3 H CKW RATIO M3 H CKW 5 CSHR CKW J Kw J kw MULTIPLIER Spel 6118 0 0 000 1 000 6118 0 00 0 00 11 94 0 00 9990 56 1 0 spc2 6094 0 0 000 1 000 6094 0 00 0 00 11 89 0 00 9990 59 1 0 Spc3 456 0 0 000 1 000 456 0 00 0 00 1 63 0 00 10002 64 1 0 Abbildung 6 3 DOE Output einer Behaglichkeitssimulation Auszug Form und Inhalt der Ergebnisberichte werden ausf hrlich im DOE Manual beschrieben Die in den Outputdateien ermittelten Werte werden in den RIUSKA Berichten benutzerfreundlich aufbereitet REPORT LS D BUILDING MONTHLY LOADS SUMMARY WEATHER FILE Hamburg 19 COOLING HEATING ELEC MAXIMUM MAXIMUM ELEC MAXIMUM ENERGY OF MAX Sos BULB LOAD ENERGY OF MAX BULB BULB LOAD ENERGY LOAD MONTH C MWH DY HR TEMP TEMP WS C MWH DY HR TEMP TEMP WS CKWH ERW JAN 0 00035 26 14 deg lee 0 144 7 752 7 7 L C 11 cC 21 287 9373 12 598 FEB 0 02185 22 25 LRE D C 3 401 6 884 4 1 8 C 8 C 20 089 8466 12 598
55. MODELL IN RIUSKA AU In 81 ABBILDUNG 7 25 ALLPLAN MODELL IN RIUSKA AU Inn 81 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 113 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement ABBILDUNG 7 26 BENTLEY MODELL IN RIUSKA AU ID 81 ABBILDUNG 7 27 REVIT MODELL IN RIUSKA 4 0 13 unuuensnensnnnnnnnnnnnnnnnn nn nennen nennen 82 ABBILDUNG 7 28 DDS MODELL une en 82 ABBILDUNG 7 29 GRUNDRISS EG ALLPLAN a 83 ABBILDUNG 7 30 GRUNDRISS EG BENTLEY Saal 83 ABBILDUNG 7 31 ADT MODELL IN RIUSKA 4 0 26 uuunuuunnnn nennen nenn nenn man nn nn nennen 84 ABBILDUNG 7 32 ARCHICAD MODELL IN RIUSKA 4 0 26 uuessunnnnnnnn nennen nennen nennen 84 ABBILDUNG 7 33 ALLPLAN MODELL IN RIUSKA AU J N 84 ABBILDUNG 7 34 BENTLEY MODELL IN RIUSKA AU Z 84 ABBILDUNG 7 35 REVIT MODELL IN RIUSKA AU A 84 ABBILDUNG 7 36 DDS MODELL IN RIUSKA AU Z A 84 ABBILDUNG 7 37 VEREINFACHTES ARCHICAD MODELL IN RIUSKA sassen 86 ABBILDUNG 8 1 GEBAUDEDATENMODELL NACH KHEMLANI 2004 92 ABBILDUNG 8 2 STRUKTUR DER IFC LAYER Wen Een 93 ABBILDUNG 8 3 VERTEILUNG DER GESAMTKOSTEN EINER ENERGIESIMULATION BAZJANAC 2001 Ee dE 94 ABBILDUNG 8 4 ANTEIL DER GEB UDEGEOMETRIE AN DER AUFBEREITUNG DER EINGABEDATEN ENEE eet asien air 94 ABBILDUNG 8 5 DDS MODELL IN RIUSKA VERSION 4 0 26 NN 96 ABBILDUNG 8 6 REVIT MODELL IN RIUSKA VERSION 4 0 13 zuennnnennnnnnennnnennn nenn nun nun 96 ABBILDUNG 8 7 REVIT MODELL IN RIUSKA V
56. Plus verwendet die Vermittlungssoftware BSPro COM Server ber ein externes Modul k nnen weitere Simulationsprogramme IFC Modelle verarbeiten Die CAD Anwendung SimCAD besitzt eine IFC Schnittstelle und erm glicht dem Simulationsprogramm TRNSYS die Geometrie bernahme aus IFC Dateien Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 94 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Die finnische Planungs und Beratungsfirma Olof Granlund Oy entwickelt seit 1996 das Simulationsprogramm RIUSKA Die Anwendung wird f r die dynamische Simulation des Energieverbrauchs l ftungstechnischer Anlagen und der Behaglichkeit in Geb uden eingesetzt RIUSKA wurde f r den praktischen Einsatz in der Planungsphase und f r das Facility Management optimiert Das Programm ist eine benutzerfreundliche Windows Oberfl che des Simulationskerns DOE 2 RIUSKA Simulationen basieren ausschlie lich auf bestehenden IFC Geb ude modellen die ber eine IFC2x2 Schnittstelle importiert werden Das Programm ist Client der Vermittlungssoftware BSPro COM Server und erstellt selbst keine IFC Dateien Aus dem IFC Modell werden Grundrisse Umschlie ungsfl chen Lage und Gr e von Fenstern und T ren sowie Raum und Bauteilbezeichnungen importiert Bauteileigenschaften Materialien u Werte werden nicht bernommen Simulationsergebnisse Luftvolumenstr me Auslegungstemperaturen Zonenauf teilung k nnen als PSETs in das Geb udemode
57. TRNSYS 2006 SimCAD for TRNSYS CAD Tool f r Geb udesimulation mit TRNSYS zu beziehen unter http www trnsys de ts software simcad simcad htm Abgerufen am 13 04 2006 VDI 3805 Blatt 1 2001 Produktdatenaustausch in der TGA Grundlagen Verein Deutscher Ingenieure Beuth Verlag Berlin VDI 6020 Blatt 1 2001 Anforderungen an Rechenverfahren zur Geb ude und Anlagensimulation Geb udesimulation Verein Deutscher Ingenieure Beuth Verlag Berlin VDI 6021 2000 Datenaustausch f r die thermische Lastberechnung von Geb uden Verein Deutscher Ingenieure Beuth Verlag Berlin VDI 6027 Blatt 1 1999 Anforderungen an den Datenaustausch von CAD Systemen Geb ude und Geb udetechnik Konventionen Verein Deutscher Ingenieure Beuth Verlag Berlin VDI 6027 Blatt 2 2005 Anforderungen an den Datenaustausch von CAD Systemen Anlagentechnik Verein Deutscher Ingenieure Beuth Verlag Berlin VDI Richtlinienausschuss 3805 2006 Produktdatenaustausch in der TGA zu beziehen unter www vdi de Abgerufen am 03 04 2006 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 111 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 11 Abbildungsverzeichnis ABBILDUNG 2 1 STRUKTUR DER LOKALEN ZUORDNUNG VON znnnnennennnnnnnnnnnnnnennennnnnnnnnnnennen nenn 5 ABBILDUNG 2 2 ALLGEMEINE STRUKTUR DES ANLAGENNETZES NACH VDI 6027 en 5 ABBILDUNG 3 1 FUNKTIONEN DES PRODUKTMODELLS IN DER DATENVERARBEITUNG snnnnnnenen nn 10 ABBILD
58. UNG 3 2 GEOMETRISCHES DATENMODELL NACH KHEMLANI 2004 13 ABBILDUNG 3 3 GEBAUDEDATENMODELL NACH KHEMLANI 2004 14 ABBILDUNG 3 4 DEFINITION EINER EINFACHEN VERERBUNGSSTRUKTUR IN EXPRESS 15 ABBILDUNG 3 5 DARSTELLUNG DES BEISPIELS IN EXPRESS G nzeenuennnnnnnnnnnnnn nennen nennen 16 ABBILDUNG 4 1 EINSATZM GLICHKEITEN DER IFC SCHNITTSTELLE IN DER ENTWURFSPHASE 19 ABBILDUNG 4 2 AUFBAU DER IFC LAYER en ale 20 ABBILDUNG 4 3 IFCROOT SUBTYPE REE ne ee ee 22 ABBILDUNG 4 4 IFCOBJECT SUBTYPE TREE uz2ursnenennn nenn nenn nun nun nnen nun nenn nenn nnn sun nnnn nun nun 23 ABBILDUNG 4 5 RAUMORDNUNG IM IFC MODELL nennen nennen nennen nennen 24 ABBILDUNG 4 6 AUFBAU EINER STEP DATEI NACH NOUR 2005 zuennnnnnnnnnnnnnnnnn onen nn nnnn nn nn 24 ABBILDUNG 4 7 BEISPIEL EINER IFC DATEI AUSZUG vnnnneennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnen nennen 25 ABBILDUNG 4 8 IFC VERERBUNGSBAUM nn ne aka 25 ABBILDUNG 4 9 DOKUMENTTYP DEFINITION IN XML H RENBAUM ZOO 26 ABBILDUNG 4 10 AUSTAUSCHDATEI ALS XML DOKUMENT H RENBAUM 2002 27 ABBILDUNG 4 11 IFC KOMPATIBILIT T HITCHCOCK 2002 29 ABBILDUNG 4 12 M GLICHKEITEN DES DATENAUSTAUSCHES zuennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen 30 ABBILDUNG 4 13 GETEILTES DATENVERWALTUNGSSYSTEM zneannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen 31 ABBILDUNG 4 14 BSPRO COM SERVER IM DATENFLUSS KAROLA ET AL 2001 32 ABBILDUNG 4 15 SCHEMA DES IFC2x3 MODELLS NACH JAI 20066
59. UREUNIT PRESSUREUNIT PASCAL LUMINOUSFLUXUNIT LUMEN at DEGREE_CELSIUS ILLUMINANCEUNIT LUX 5 20 IFCSIUNIT VOLUMEUNIT CUBIC_METRE 21 IFCSIUNIT TIMEUNIT SECOND 22 IFCDERIVEDUNITELEMENT 21 1 23 IFCDERIVEDUNITELEMENT 20 1 Abbildung 4 7 Beispiel einer IFC Datei Auszug Anschaulicher kann der Aufbau der IFC Datei ber einen Vererbungsbaum dargestellt werden Wird die Datei mit einem IFC Viewer ge ffnet kann die Hierarchie bersichtlich dargestellt werden Die fortlaufende Nummerierung der Instanzen wird dabei bernommen Abbildung 4 8 zeigt den Vererbungsbaum eines einfachen IFC Modells der mit dem Programm IfcStoreyView dargestellt wurde Softwareprogramme zur Analyse werden in Abschnitt 4 7 3 vorgestellt DDS Project 26 B Unnamed 28 Gel Unnamed 30 Eal Erdgeschoss 31 IfcSpace 2 IfcWallStandardCase 8 Au enwand 123 S Innenwand 177 Innenwand 230 Au enwand 266 Au enwand 405 El Au enwand 441 Au enwand 477 a Au enwand 513 IfcSlab_Roof 2 IfcSlab_Floor 3 Abbildung 4 8 IFC Vererbungsbaum Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 25 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Das Projekt DDS Project 26 beinhaltet in diesem Beispiel das Grundst ck Unnamed 28 Das Geb ude Unnamed 30 auf diesem Grundst ck besteht aus einem Stockwer
60. Wartung von Modulen entstehen allerdings Einsparungen Auch die Einbindung und Anpassung verschiedener Softwareanwendungen untereinander wird vereinfacht 3 1 2 Produktmodellierung Produktmodelle erm glichen die Kommunikation von Software gleicher oder verschiedener Anwendungsgebiete In diesem Zusammenhang wird von Interoperabilit t oder Integration gesprochen Da im gesamten Lebenszyklus des Produkts kein Datenverlust auftreten soll bewerkstelligt ein Produktmodell mehr als Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 9 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement reinen Datenaustausch Es dient auch zur Archivierung und Speicherung von Produktinformationen Abbildung 3 1 stellt die Funktionen eines Produktdatenmodells dar F r jeden Teilbereich m ssen auf das Produktdatenmodell abgestimmte Methoden und Prozeduren entwickelt werden So kann der Produktdatenaustausch die Verwendung eines bestimmten Austauschformats vorsehen Archivierungsformate Klassifizierungsmerkmale und Zugriffsschnittstellen m ssen f r die Produktdaten archivierung festgelegt werden Datenbanken und Datenverwaltungssysteme erm glichen die Produktdatenspeicherung Die Funktion der Produktdaten transformation betrifft Transformationsmethoden f r das bertragen des Modells oder seiner Teilbereiche in andere Formate Produktmodell Produktdaten Produktdaten Produktdaten Produktdaten austausch speicherung archivierung tran
61. Zeitpl nen oder Bibliotheken Die Dateigr e spielt hier eine geringere Rolle und XML erm glicht die Kompatibilit t mit Datenbanken die meist XML f hig sind Anwendungsgebiete von ifcXML sind bertragungen zwischen dem IFC Produktdatenmodell und Dokumentbasierten Anwendungen Zeitpl ne Produktdatenbl tter Materialbibliotheken Nachrichtenorientierten Anwendungen Bestellungen eCommerce Anwendungen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 27 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Kommunikation mit XML basierten Produktmodellen wie dem GIS Objektmodell Nisbet und Liebich 2005 4 3 7 Bewertung des IFC Modells In der Bewertung des IFC Produktdatenmodells hebt H renbaum 2002 besonders die sehr leistungsf higen geometrischen Darstellungsm glichkeiten hervor An den Anspr chen der IAI gemessen befinden sich die IFC jedoch erst im Anfangsstadium Besonders der geringe Detaillierungsgrad des Modell stehe der Praxis noch im Wege Ebenfalls hindernd sind der groBe Aufwand zur Einarbeitung und Implementierung des Modells Die Orientierung an der ISO 10303 bewertet H renbaum positiv Die wichtigsten St rken der IFC sind Internationalit t Akzeptanz durch Software Hersteller Zertifizierung kompatibler Software durch die IAI Modulare Erweiterbarkeit Flexibilit t Einsatz der XML Technologie Laufende Weiterentwicklung Zuk nftig d rften sich die
62. ahme der Grundrisse und der Zuweisung von UmschlieBungsflachen zu R umen auf Einige R ume wurden ohne W nde dargestellt Die Anzahl der importierten Fenster und T ren wich teilweise stark vom urspr nglichen IFC Modell ab So konnten keine Wand ffnungen der Modelle von ArchiCAD und ALLPLAN importiert werden Beste bertragungsqualit ten wiesen das ADT Modell und ein selbst erstelltes DDS Modell auf Sie konnten f r eine aussagekr ftige Geb udesimulation verwendet werden Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 95 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Abbildung 8 5 zeigt das in DDS erstellte Modell in RIUSKA Die Darstellung des Geb udes ist vollst ndig da D cher und Gescho decken grunds tzlich nicht angezeigt werden W nde werden versetzt dargestellt um die Zuordnung zu einzelnen R umen zu verdeutlichen Die bertragung eines berechneten Luftvolumenstroms von RIUSKA in das IFC Modell funktionierte f r alle Modelle Den R umen wurde ein PSET Abbildung 8 5 DDS Modell hinzugef gt das die Simulations in RIUSKA Version 4 0 26 ergebnisse in Form des Maximalwerts enth lt Da die urspr nglich fehlerfreien IFC Modelle teilweise unvollst ndig in RIUSKA importiert wurden stellte Granlund ein Programmupdate Version 4 0 26 zur Verf gung Die folgenden Abbildungen zeigen das Revit Modell in der urspr nglichen Programmversion Abbildung 8 6 und im Update Abbildung 8 7 A
63. atei als XML Dokument H renbaum 2002 XML bildet auch f r die Produktmodellierung eine L sung Seitens der Software Industrie sind f r diesen Standard viele kosteng nstige Programmierwerkzeuge vorhanden Es wird von Datenbanken unterst tzt und ist Grundlage vieler eCommerce Applikationen und Internetservices F r die Konvertierung des EXPRESS Schemas in XML stehen sogenannte fcXML Methodologies zur Verf gung Die angewandte Methode h ngt von der IFC Version des vorliegenden Geb udemodells ab Nisbet und Liebich 2005 Die bertragung Mapping des EXPRESS Schemas in ein XML Schema ist in Teil 28 der ISO 10303 festgelegt ifcXML Dateien besitzen die Dateinamenerweiterung xml oder ifx Auf Grund der Definition von XML gehen beim Mapping des EXPRESS Schemas Informationen verloren Zur Darstellung eines kompletten Geb udemodells und vor allem seiner Geometrie eignet sich ifcXML nicht F r den Datenaustausch innerhalb der AEC FM Industrie wird weiterhin das f r die Produktdatenmodellierung entwickelte STEP Format verwendet Physische Austauschdateien im STEP Format SPF Step Physical File besitzen eine wesentlich geringere Dateigr e Trotz des Datenverlusts und der erheblich umfangreicheren Dateigr e gibt es in der Bauindustrie viele Einsatzbereiche f r ifcXML Vor allem dem Informationsaustausch mit weniger spezialisierten Anwendungen gen gt die bertragung von Teilmodellen Berichten
64. atur Mit Hilfe des Wetterprozessors doewth kann aus st ndlich vorliegenden Rohwetterdaten eine DOE 2 kompatible Wetterdatei erstellt werden Die Eingabedaten m ssen dem Prozessor in Form zweier ASCII Dateien bereitgestellt werden Eine Datei enth lt st ndliche Wetterdaten die zweite Datei beschreibt den Aufbau der Ein und Ausgabedaten Den Programmoutput bilden zwei weitere ASCII Dateien wobei eine Datei den gepackten DOE 2 Wetterdatensatz und die andere einen Statusbericht enth lt Buhl 1999 Die Erstellung eines DOE 2 kompatiblen Wetterdatensatzes aus beliebigen Wetterdaten ist nicht auf Knopfdruck m glich F r die oben beschriebene Prozedur m ssen die Rohwetterdaten in einer der unterst tzten Standardformate vorliegen Diese Formate stammen haupts chlich aus dem nordamerikanischen Raum TMY2 WYEC2 TRY etc Messdaten anderer Formate k nnen konvertiert werden in dem der Dateiinhalt an die DOE 2 Spezifikationen Anzahl und Inhalt der Spalten Bezeichnungen angepasst wird Ist eine Konvertierung der Messdaten nicht m glich kann der Source Code von doewth erweitert werden Fortran Kenntnisse sind Voraussetzung Abh ngig von den vorliegenden Rohwetterdaten kann deren Aufbereitung daher sehr umfangreich sein und genaue Kenntnisse des Wetter prozessors oder auch Programmierkenntnisse erfordern Um eine sp tere Implementierung des Wetterdatensatzes in RIUSKA gew hrleisten zu k nnen ist vor der Dateng
65. b ude und Geb udetechnik Schwerpunkt des Blattes sind die zumindest einzuhaltenden Layerstrukturen um eine Weiterverwendung ohne Nachbearbeitung gew hrleisten zu k nnen In der Layerstruktur werden u a Ma stab Zeichens tze Layertypen und Referenzen definiert In Blatt 2 erschienen im November 2005 wird der CAD Datenaustausch in der Anlagentechnik behandelt Ein strukturierter Datenaustausch sowohl innerhalb der TGA als auch zwischen TGA und anderen Beteiligten soll gew hrleistet werden Dazu wird ein Datenaustauschformat im STEP Standard beschrieben Der Informations austausch geht ber den Austausch von Geometrie hinaus Ziel ist eine umfassende Beschreibung der Anlage im gesamten Lebenszyklus Wo vorhanden werden daher bereits existierende Datens tze referenziet Die Zuordnung zu einem Geb udemodell wird ber eine Verbindung zum Geb udemodell aus der VDI 6021 siehe Abschnitt 5 2 2 realisiert Informationen ber Produktdaten werden aus der Produktbeschreibung nach VDI 3805 bernommen Die Schnittstelle nach VDI 6027 unterteilt eine Anlage in Anlagenkomponenten die ber ein Anlagennetz verbunden sind Die Beschreibung der Anlagenkomponenten Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 4 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement umfasst eine lokale Zuordnung die Beschreibung von Produkteigenschaften Auslegungsparametern und eventuell Betriebsparametern Die lokale Zuordnung erfolgt ber die Zuordnung z
66. bearbeiteten Teilmodelle in das Gesamtmodell auf dem Server ist eine Versionierung durchzuf hren Das Teilmodell berschreibt bestehende Datens tze in der Datenbank nicht Die Benutzer bearbeiten eine neue Variante des Gesamtmodells Vorteile der Abfrage von Teilmodellen sind die verringerte Gr e des Datensatzes und die verk rzte bertragungszeit Das Einlesen in der Anwendersoftware wird erleichtert Korpowski 2003 Modell Server eignen sich besonders f r die Verwaltung von komplexen Geb ude modellen und den Austausch von Teilmodellen Erfahrungen mit Modell Servern in einem Pilotprojekt werden in Abschnitt 4 7 4 2 besprochen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 31 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 4 4 4 Middleware Tool BS Pro COM Server Der IFC Standard soll die Interoperabilitat zwischen Software Programmen im Bau und Baunebengewerbe auf Basis eines herstellerunabh ngigen Daten austauschformats gew hrleisten Die Struktur der IFC ist komplex und sowohl w hrend des Programmierens als auch in der Datenspeicherung sehr umfangreich Die Integration des IFC Standards in Softwareprogramme ist f r Entwickler mit hohem Aufwand verbunden Olof Granlund Oy hat ein Vermittlungswerkzeug den BSPro COM Server geschaffen um Entwicklern einen einfachen Zugang zu IFC Daten zu gew hrleisten ohne tieferes Verst ndnis f r die Programmierung von IFC Schnittstellen erwerben zu m
67. ber die Interfaces von EnergyPlus bertragen werden k nnen Bazjanac 2005 Besonders in Nordamerika ist DOE 2 weit verbreitet Die Eingabedaten von DOE 2 k nnen teilweise in das Format von EnergyPlus bertragen werden Dadurch wird DOE 2 indirekt IFC kompatibel RIUSKA ist eine graphische Benutzeroberfl che von DOE 2 ber die Vermittlungssoftware BS Pro COM Server werden die Geb ude geometrie und Raumdefinitionen bertragen RIUSKA ist direkt kompatibel zu IFC2x2 Die Simulationsm glichkeiten von RIUSKA sind gegen ber EnergyPlus weit geringer vergleiche die Abschnitte 6 3 6 und 6 6 Das Geb ude und Anlagensimulationsprogramm TRNSYS ist indirekt IFC kompatibel Mit Hilfe des CAD Programms SimCAD k nnen TRNSYS Eingabedaten der Geb udegeometrie generiert werden SimCAD erm glicht den Import von DXF und IFC Dateien TRNSYS 2006 Seit 1994 entwickelt das Fraunhofer Institut FIRST in Zusammenarbeit mit der Technischen Universit t Berlin das Simulationsprogramm SMILE Das Programm wurde f r die energetische Geb ude und Anlagensimulation entwickelt Luft zirkulation und Warmeverteilung k nnen simuliert werden Es besteht die M glichkeit Geb udemodelle ber eine IFC Schnittstelle zu importieren FIRST 2006 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 55 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 6 Geb udesimulation mit RIUSKA Dieses Kapitel besch ftigt sich mit dem praktisch
68. ch an die Bauwirtschaft Einsatzbereiche der IFC sind in allen Bereichen der Bauwirtschaft besonders in der Planungsphase zu finden Das IFC Modell ist sehr umfangreich und deckt mit einer komplexen Datenstruktur verschiedene spezielle Anwendungsbereiche ab Der Aufbau der IFC orientiert sich teilweise an den Standards der ISO 10303 Internationalit t Herstellerunabh ngigkeit und die laufende Weiterentwicklung der IFC Schnittstelle f hrt zu einer fortschreitenden Etablierung des Modells F r den Datenaustausch stehen sowohl Dateiformate als auch Modell Server zur Verf gung Jede thermisch energetische Geb udesimulation basiert auf einem Modell Die Genauigkeit des Modells d h die Nachbildung der Wirklichkeit wirkt sich entscheidend auf die Qualit t der Simulationsergebnisse aus Die Erfassung der Eingabedaten ist daher von besonderer Bedeutung Traditionell werden diese Daten aus einer Vielzahl an Quellen zusammengetragen und h ndisch in ein unabh ngiges Simulationsprogramm eingegeben Der Zeit und Ressourcenaufwand f r die Modellerstellung berwiegt den Aufwand der eigentlichen Simulation Vereinfachungen in der Erfassung des Geb udemodells wirken sich positiv auf den gesamten Simulationsprozess aus Das Hauptaugenmerk bei der Implementierung der IFC Schnittstelle in Geb udesimulationsprogramme liegt daher in der ber tragung der Geb udegeometrie Das Simulationsprogramm RIUSKA von Olof Granlund Oy wird f r die dyna
69. cht ge ndert werden k nnen Fensterdatens tze die mit DOE 2 kompatibel sind werden speziell erstellt und in die RIUSKA Materialdatenbank importiert Fensterdatens tze k nnen bei Olof Granlund Oy angefordert werden RIUSKA erstellt eine Eingabedatei f r DOE 2 die vor der Simulation ber einen Editor bearbeitet werden kann Werden der Input Datei neue Variablen hinzugef gt oder Zahlenwerte ber ein angemessenes Limit hinaus ver ndert kann es zu Fehlern bei der Simulation kommen Fehler treten besonders dann auf wenn RIUSKA Daten aus der Output Datei in die Datenbank einlesen soll Die Outputdateien von DOE 2 der zuletzt durchgef hrten Simulation k nnen als Textdatei abgerufen werden Der Inhalt wird in der RIUSKA Datenbank gespeichert und ist auch nach Durchf hrung einer weiteren Simulation zug nglich w hrend die Textdatei berschrieben wird DOE 2 gibt Ergebnisse in Form einer Textdatei aus Da RIUSKA nur Teile von DOE 2 unterst tzt werden nicht alle verf gbaren Berichte Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 65 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement erstellt Im Rahmen der Energiesimulation werden in RIUSKA anlagenunabh ngige Leistungen z B der Jahresverlauf der inneren thermischen Lasten nicht ausgegeben Die folgenden Abbildungen zeigen Ausz ge aus den DOE Outputdateien REPORT SV A SYSTEM DESIGN PARAMETERS ACL WEATHER FILE Hamburg 19 SYSTEM SYSTEM ALTITUDE FLOOR AREA MAX NA
70. d der Dimensionierung der haustechnischen Anlagen 3 k nnen mit RIUSKA genauere Aussagen ber den Gesamtenergieverbrauch getroffen werden Diese Werte sind genauer als erste Berechnungen w hrend der fr hen Planungsphase Im laufenden Betrieb 4 dient das Programm zur Unterst tzung des Facility Managements Die Simulation der Auswirkungen von Sanierungsma nahmen sei hier erw hnt RIUSKA bietet zwei M glichkeiten einer thermischen Geb udesimulation Behaglichkeitssimulation Energiesimulation Bei einer Behaglichkeitssimulation wird die Raumlufttemperatur auf Stundenbasis raumweise ermittelt Einsatzbereiche der Behaglichkeitssimulation sind Vergleich der Raumluftqualit t bei Einsatz verschiedener Systeme Parameterstudien ber Fenstertypen Beschattung Problemanalyse in bestehenden Geb uden Die Anlagensimulation wird in RIUSKA als Znergiesimulation bezeichnet Die st ndlichen Berechnungsergebnisse k nnen als Grundlage der Anlagen dimensionierung dienen Einsatzbereiche der Energiesimulation sind Vergleich des Jahresenergieverbrauchs verschiedener RLT Systeme Optimierung der Zonen eines L ftungssystems Dimensionierung von RLT Anlagen In einer Erweiterung der Energiesimulation kann der j hrliche Gesamtenergie verbrauch eines Geb udes berechnet werden Zus tzlich zum Energieverbrauch der RLT Ger te werden auch Beleuchtung und sonstige benutzerspezifische Ger te ber cksichtigt 6 3 Simula
71. dell im EXPRESS Standard enth lt Der Einsatz von Servern erm glicht eine alternative Zugriffsm glichkeit auf das IFC Modell Das Geb udemodell wird auf dem Server gespeichert Anwendungen greifen ber ein Interface indirekt auf IFC Daten zu Clients Benutzer des Servers besitzen entweder eine externe Applikation C oder interne Schnittstelle Applikation D Der Einsatz von Modell Servern bietet den Vorteil dass sich nderungen an der Verarbeitung des Modells durch den Server nicht direkt auf die Entwicklung der zugreifenden Software auswirkt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 29 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 4 4 2 Methoden des Datenaustausches Die gew hlte Form des Datenaustausches h ngt von der weiteren Verwendung des Geb udemodells ab F r den Datenaustausch spielt sowohl das Austauschformat als auch der Datentr ger eine Rolle Abbildung 4 12 zeigt den Zusammenhang zwischen Austauschformaten Datentr gern und dem Geb udemodell Austausch von Teilmodellen A EXPRESS X XSLT SQL ifCXML Datei basiert Server ET gt basiert SDAI SPF y Austausch des ganzen Geb udemodells Abbildung 4 12 M glichkeiten des Datenaustausches ber das I FC Modell nach Nisbet und Liebich 2005 Fur den Austausch von Teilmodellen eignet sich besonders die XML Form der IFC cXML Ausgetauscht werden haupts chlich nicht geometrische Daten Die erh hte Dateigr e im XML
72. dells in Applikationssoftware Nach ISO 10303 Art der Implementierung Sicht Vision der ganzheitlichen Planung von Bauwerken die deren gesamten Lebenszyklus alle am Bau Beteiligten sowie die Nutzer ber cksichtigt Produktdatenaustausch Nach ISO 10303 Ein mit konkreten Werten belegtes Entity in einer Austauschdatei einem Repository oder einer Datenbank Vorgang des Belegens eines Datenmodells mit konkreten Instanzen Funktionale Schicht der IFC die jene Entities beinhaltet die von den meisten Anwendungen ausgetauscht werden z B Shared Building Elements International Organization for Standardization Hier Kern des IFC Produktdatenmodells im Core Layer der die Prozess und Datenorganisation festlegt In Programmiersprachen ist eine Klasse eine Einheit die sowohl ber Eigenschaften als auch ber Methoden verf gt Im Gegensatz zur abstrakten Klasse kann eine konkrete Klasse in einer Austauschdatei instanziiert werden Nach ISO 10303 Soll Zustand einer Implementierung eines Produktmodells bei dem alle syntaktischen formalen und inhaltlichen Vorgaben des Produktmodellstandards erf llt sind Seite 101 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Layer LBNL Leaf Node Class LNC Mapping Metasprache Modellierungsart Modellkern Oberklasse Objectified Relationship Objekt Objektmodell Objektorientierte Datenmodellierung Diplomstudiengang Geb udetechn
73. den Der Import der weiteren Modelle weist in der Grundrissansicht der Zeichnungsliste und den Raumdatenbanken keine Fehler auf Die photorealistische Darstellung ist bei allen Modellen mit Ausnahme von ArchiCAD fehlerhaft Zudem variiert sie bei den Modellen von ADT ArchiCAD und Revit nach einem Programmneustart oder einem erneuten Import des betreffenden Modells Tabelle 7 1 Ergebnisse des mports der I Al Modelle in DDS Korrekter Korrekte u Gescho Darstellung im Grundriss Raumh he DEE bezeichnungen Rendering Programm 1 Gescho variiert unbenannt OG fehlt ArchiCAD W nde vorhanden variiert ALLPLAN W nde vorhanden Fenster fehlen ADT W nde z T Fenster Sparren stark Bentley nur Wandaufbauten vorhanden vergr ert Revit W nde vorhanden variiert 7 4 Erstellung eines neuen IFC Modells in DDS Zus tzlich zu den IFC Modellen der IAI wird ein Einfamilienhaus gleichen Aufbaus in DDS Version 6 35 erstellt Die dwg Grundrisse der IAI werden in DDS eingelesen siehe Abbildung 7 1 bis Abbildung 7 4 Das Geb udemodell wird als IFC Datei im Format 2x2 exportiert Abbildung 7 22 zeigt das IFC Modell im IfcStoreyView Das Modell enth lt auf vier Stockwerken 20 R ume die 25 T ren und 30 Fenster besitzen Im Gegensatz zu den IAI Modellen sind Abbildung 7 22 Ansicht des DDS keine zus tzlichen architektonischen Modells in I fcStoreyView Elemente enthalten
74. den gesamten Simulationsprozess haben z B durch den teilweisen Import von Geometrien Die Geb udesimulation wird leichter zug nglich und kann von breiteren Anwenderschichten genutzt werden In den folgenden Abschnitten wird auf die M glichkeiten der Geometrieerfassung eingegangen Neben Softwareinteroperabilit t und genormten Austauschformaten werden auch andere Methoden zur Geometrieerfassung vorgestellt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 48 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 5 3 2 Nachbildung der Geb udegeometrie Die g ngigste Form der Geometrieerfassung stellt die Nachbildung dar Aus zweidimensionalen Zeichnungen wird im Simulationsprogramm ein neues dreidimensionales Modell erstellt Bereits auf Datentr ger vorhandene Daten werden nicht automatisch bernommen sondern manuell bertragen Voraussetzung der Nachbildung ist die Kenntnis der Syntax des Simulations programms Diese Methode der Nachbildung ist weit verbreitet wenn auch fehleranf llig und arbeitsintensiv Falls vorhanden kann eine graphische Benutzeroberfl che Graphic User Interface GUI zur Nachbildung der Geometrie verwendet werden Vorhandene Daten werden ber das GUI manuell eingetragen Auch bei dieser Methode werden zweidimensionale Daten durch die manuelle Eingabe in ein dreidimensionales Modell berf hrt Die maximale Komplexit t des Modells h ngt von den M glichkeiten des GUI ab Werden Schablonen verwendet ist die
75. der bertragung des ArchiCAD Modells zeigen sich zwischen den RIUSKA Versionen keine Anderungen Das Modell wird vollstandig importiert Fenster und Turen fehlen auch in Version 4 0 26 in allen Raumen Der Import des ALLPLAN Modells zeigt Verbesserungen Die Grundrisse aller Stockwerke werden richtig importiert Fenster und Turen werden auch in diesem Test nicht bertragen Eine Energiesimulation ist nicht m glich Behaglichkeits simulationen sind nur in R umen mit mindestens einer Umschlie ungsfl che durchf hrbar Im Bentley Modell verbessert sich die Anzahl der importierten Fenster und T ren Die Grundrisse aller Stockwerke stimmen in diesem Fall mit dem Modell berein R ume im Dachgescho besitzen allerdings keine W nde Im 3D Modell werden die Gescho e voneinander abgesetzt dargestellt vgl Abbildung 7 34 Energie und Behaglichkeitssimulationen sind fehlerfrei m glich Auch der Import des Revit Modells zeigt Verbesserungen Es werden alle Fenster bernommen Die Anzahl der importierten T ren bleibt unver ndert Die Grundrisse aller Stockwerke werden richtig bertragen Trotz teilweise fehlender Umschlie ungs fl chen sind alle Simulationsarten m glich Das DDS Modell wird in der Update Version von RIUSKA fehlerfrei importiert Die Grundrisse aller Stockwerke werden ebenso bertragen wie alle Fenster und T ren Energie und Behaglichkeitssimulation sind m glich Diplomstudiengang Geb
76. des Produktmodells Das Modell muss in Sichten sogenannte Konformit tsklassen unterteilt werden Dadurch wird es Anwendungsprogrammen erm glicht Teilbereiche Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 10 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement des Modells zu unterst tzen Konformit tsanforderungen definieren Regeln f r die Unterst tzung einzelner Sichten durch bestimmte Anwendungsprogramme Das Produktmodell dient zur Beschreibung des Produkts Um es f r den aktiven Datenaustausch verwenden zu k nnen mus es an Anwendungssoftware angebunden werden d h das Produktmodell wird implementiert Durch eine abschlie ende Konformit tspr fung wird festgestellt ob Anwendungssoftware die an das Produktmodell angebunden ist den Regeln des Modells entspricht Diese Pr fung garantiert dem Anwender die Funktion des Produktdatenaustausches und sollte von unabh ngiger Seite durchgef hrt werden Grundlage jedes Produktdatenmodells bildet die Spezifikationssprache die es beschreibt An die verwendeten Sprachmittel m ssen nach Haller 1994 folgende Anforderungen gestellt werden Eine eindeutige und verst ndliche Syntax muss verwendet werden um falsche Interpretationen zu vermeiden Da im Produktmodell das Produkt in einzelne Einheiten zerlegt wird muss die verwendete Sprache die Definition solcher Grundeinheiten Entities erm glichen Zusammenh nge zwischen den Entities m ssen erstellt werden k nnen
77. e anstelle von EDV orientierten Strukturen modelliert werden Die Objekte enthalten alle Daten die das reale Vorbild besitzt Charakteristisch ist die Verwendung von Objektkapselung und Vererbung Seite 102 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Objektorientierte Software PAS PMV PPD Produktdaten Produktdatenaustausch Produktmodell Projektstruktur PSD PSET Relation Relationsklasse Rendering Diplomstudiengang Geb udetechnik Anwendungssoftware die mit einem Objektmodell arbeitet F r den Anwender eines CAD Programms beispielsweise u ert sich dies dadurch dass er nicht mit Strichen arbeitet sondern mit intelligenten Objekten W nde Decken Stahltr ger etc Publicly Available Specification Richtlinien oder Vereinbarungen von Arbeitsgruppen die frei zug nglich sind Die ISO kann PAS in den Normenstand bernehmen z B die Normung der IFC2x Plattform in der ISO PAS 16739 Predicted Mean Vote Index der die erwartete mittlere Beurteilung eines Raumklimas durch eine gro e Gruppe an Menschen angibt Predicted Percentage of Dissatisfied Index der den erwarteten Anteil Unzufriedener bei einem bestimmten PMV Index angibt EDV Daten die ein Produkt als Ganzes beschreiben und nicht nur Teilaspekte Kommunikation von Anwendungsprogrammen ber ein Produktmodell im Idealfall ohne Datenverlust Modellhafte Darstellung eines Bauwerks zum Zweck des Produ
78. e enthalten Sie besitzen sowohl geometrische L nge H he Tiefe als auch nicht geometrische Eigenschaften Bautyp angrenzende R ume Das Modell enth lt weiters abstrakte Objekte in Form von R umen Funktionen etc Alle Objekte stehen in Beziehung zueinander Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 91 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Geb udedarstellung Datenmodell P4 P3 Wand Wand 3 Ursprung Punkt L nge E Wand4 Raum Wand 2 Breite La X Koordinate H he Y Koordinate Bautyp Wand 1 Angrenzende d A W nde Pi P2 Angrenzende R ume Raum Funktion Beziehungen von Wand 1 Fl che Nutzung Wand 3 Wandi e Wand D Raum Punkti Abbildung 8 1 Geb udedatenmodell nach Khemlani 2004 Das Produktdatenmodell deckt den gesamten Lebenszyklus des Geb udes ab Es wird vom Architekten erstellt w hrend der Bauphase von anderen Planern erweitert und steht in der Betriebsphase des Geb udes dem Facility Management zur Verf gung Der Begriff BIM Building Information Modeling bezeichnet die Verwendung von virtuellen Geb udemodellen Das Datenformat eines BIM h ngt von der verwendeten Software ab Produktdatenmodelle k nnen dann sinnvoll eingesetzt werden wenn sie m glichst vielen Anwendungen zur Verf gung stehen Ein herstellerunabh ngiges Produktdatenmodell das in Form einer Schnittstelle in CAD Applikatione
79. edenste Rechenprogramme erh ltlich die sich in ihren Berechnungsmethoden zum Teil stark unterscheiden Berechnungsalgorithmen und interne Parameter sind f r den Anwender kaum zug nglich Die Simulationsergebnisse sind nicht vergleich oder pr fbar Die VDI 6020 legt daher einheitliche Randbedingungen und Mindestanforderungen an die thermische und energetische Simulation fest Art und Verwendung von meteorologischen Daten Grundlagen der Bilanz von sensiblen W rmestr men im Raum sowie Rechenverfahren f r die Ermittlung des instation ren Raumverhaltens Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 43 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement werden beschrieben Die Form der Geb udebeschreibung Bauteilphysik und Nutzung wird ebenfalls einheitlich festgelegt In diesem Zusammenhang wird der Begriff des thermischen Geb udemodells verwendet das im Rahmen der VDI 6021 besprochen wird Abschnitt 5 2 2 Die Richtlinie enth lt weiters Testbeispiele die zur Verifikation eines Simulationsprogramms verwendet werden k nnen Enthalten sind Beispiele zur berpr fung einer Ganzjahressimulation der Raumreaktion auf innere Belastungen bzw Ver nderungen des Sollwerts der Reaktion auf solare Einstrahlung Ausgew hlte Simulationsprogramme wurden im Rahmen der Richtlinie getestet und werden f r den Einsatz in der thermischen Geb udesimulation empfohlen DOE 2 Version 2 1E DS THERM Version 3 26 GEBSIMU Version 4 32
80. efined User_Organization OrganizationName CreationDate Fri Mar 31 12 02 55 2006 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 88 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 7 6 Schlussfolgerung Der Datenaustausch mittels IFC Modellen stellt Planern Arbeitsgrundlagen auf h chstem Niveau zur Verf gung Nur qualitativ hochwertige IFC Modelle vereinfachen den Arbeitsablauf Der Erstellung des Modells durch den Architekten oder Geb udeplaner kommt daher besondere Bedeutung zu Unabh ngige Analyse programme sind f r den nachfolgenden Planer ein wichtiges Werkzeug um den Inhalt des Modells vorab pr fen zu k nnen Der Praxistest hat gezeigt dass eine rein optische berpr fung im IfcStoreyView keine endg ltige Aussage ber das Modell zul sst So trat die im IfcStoreyView fehlerhafte Darstellung des Bentley Modells im weiteren Verlauf des Tests nicht mehr auf Der Import der IAI Modelle in die TGA Planungssoftware DDS erwies sich als weitgehend fehlerfrei Importiert wurden Geb ude und Bauteilgeometrien Raum und Gescho bezeichnungen sowie Bauteileigenschaften in PSETs Das ArchiCAD Modell zeigte die besten bertragungseigenschaften Mit Ausnahme des ADT Modells k nnen alle Modelle f r die haustechnische Planung weiterverwendet werden Beim Import des ADT Modells fehlte ein Gescho Wandeigenschaften wurden ebenfalls fehlerhaft bertragen Die photorealistische Darstellung mit
81. en werden in externen Datenbanken gespeichert und k nnen im BIM referenziert werden z B statische Berechnungen Ergebnisse einer thermischen Simulation Die Erstellung eines BIM bedeutet einen betr chtlichen Zeit und Ressourcenaufwand zu Beginn der Planungsphase Experten aller Bereiche der Baubranche m ssen das Modell gemeinsam erstellen da ein BIM nur dann von Vorteil ist wenn die enthaltenen Daten in sp teren spezialisierten Softwareanwendungen der einzelnen Branchen wiederverwendet werden k nnen Ein BIM kann auf verschiedenen Datenmodellen basieren Virtuelle Geb ude werden in einigen Softwarepaketen bereits erstellt und in nachfolgenden Anwendungen des Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 36 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement gleichen Herstellers weiterverwendet M ns und Amend 2005 Um ein BIM m glichst vielen Anwendern in der Planungs Bau und Nutzungsphase des Geb udes zug nglich zu machen ist der Einsatz eines herstellerunabh ngigen Produktdatenmodells sinnvoll Neutrale Schnittstellen erm glichen hersteller bergreifende Kompatibilit t Als neutrales von der IAI getestetes Produktdaten modell k nnen die IFC das Austauschformat eines BIM sein wie DXF ein Austausch format f r CAD Zeichnungen ist Juli 2005 Das derzeit einzige vollst ndig IFC kompatible Anwendungsprogramm zur Erstellung eines BIM ist ArchiCAD 9 von Graphisoft Bazjanac 2005 Einige andere Anwendungen s
82. en Austausch des geometrischen Modells entfielen erneute Dateneingaben in diesem Bereich nderungen am Design konnten einfach weitergegeben werden Bazjanac 2002 beschreibt Problemfelder die in diesem und anderen fr hen Pilot projekten beobachtet wurden 1 Die Industrie ist nicht auf den Einsatz von Produktdatenmodellen vorbereitet Vielen Anwendern ist die Nutzung eines dreidimensionalen Geb udemodells noch fremd Oft werden aus dem vorhandenen Geb udemodell nur zweidimensionale Ansichten und Schnitte weiterverwendet Die Anwendung eines Produktdatenmodells verlangt Expertenwissen die technische Disziplin und die verwendete professionelle Software betreffend 2 Die Erstellung des Modells erfordert Wissen ber den Ablauf des Datenaustausches und die ben tigten Daten der weiteren technischen Planung Fehlende Daten k nnen eine Folge des eingesetzten Implementation Views sein siehe Abschnitt 4 4 5 Daten fehlen da sie nicht Teil des verwendeten Views sind Eine andere Erkl rung f r fehlende Daten im weitergeleiteten Modell ist in den Aufgaben des Modellerstellers zu suchen Spezielle Daten sind nicht Teil des Designs sondern werden erst im Laufe der weiteren Projektentwicklung erstellt Besonders im fr hen Designstadium k nnen einige Daten noch nicht ausreichend definiert werden 3 Anwendungen interpretieren das Geb udemodell ihren Aufgaben entsprechend verschieden Um das Geb udemodell vor dem Einlesen in eine Anwendung au
83. en Einsatz der IFC in der Geb ude simulation Nach einer bersicht des Simulationstools RIUSKA und einer detaillierten Beschreibung des Simulationskerns DOE 2 wird die verwendete IFC Schnittstelle betrachtet 6 1 Einleitung RIUSKA ist eine Softwareanwendung zur dynamischen Simulation von Behaglichkeit und Energieverbr uchen von Geb uden 1996 begann die finnische Planungs und Beratungsfirma Oof Granlund Oy mit der Entwicklung um den Einsatz der thermischen Geb udesimulation im t glichen Projektgesch ft zu vereinfachen Das Programm richtet sich an Planungsingenieure und setzt keine theoretischen Kenntnisse der thermischen Geb udesimulation voraus RIUSKA stellt eine benutzerfreundliche Windows Oberfl che f r das bestehende Simulationsprogramm DOE 2 dar Die aufwendige Erstellung von ASCII Eingabedateien f r das Simulationsprogramm bernimmt RIUSKA ebenso wie die Auswertung der Ergebnisse Der Planungsingenieur kann sich auf die Interpretation der Ergebnisse konzentrieren Hauptbestandteile von RIUSKA sind neben dem Simulationskern DOE 2 die Benutzeroberfl che eine Simulationsdatenbank sowie Module f r Geometrie erfassung und Auswertung Der Simulationskern wird ausf hrlich in Kapitel 6 3 besprochen Die Simulationsdatenbank stellt einen wichtigen Teil des Programms dar Sie enth lt alle f r die thermische Geb udesimulation und Energiekosten rechnung notwendigen Daten sowie Ergebnisse bereits durchgef hrter S
84. en nur auf ben tigte Teile des Modells zu Diese Form der geteilten Datenverwaltung erm glicht eine einfachere Kontrolle von Zugriffs und Bearbeitungsrechten Der Einsatz von Modell Servern befindet sich zurzeit in einem Anfangsstadium Besonders Fragen des Projektmanagements Berechtigungen Versionierung bed rfen weiterer Entwicklung Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 93 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Dem Gebdaudemodell kommt in der thermischen Geb udesimulation besondere Bedeutung zu Es ist Berechnungsgrundlage und ausschlaggebend f r die Qualit t der Simulation Betrachtet man die Gesamtkosten einer thermischen Geb udesimulation stellen die Dateneingabe und die Ergebnisauswertung den Gro teil der Kosten dar siehe Abbildung 8 3 Die eigentliche Simulation erfordert einen ER vergleichsweise geringen Aufwand SU SUCHSAULENGANGE Der Anteil der Dateneingabe kann wiederum in Abbildung 8 3 Verteilung der mehrere Teilbereiche unterteilt werden siehe Gesamtkosten einer Energie i j simulation nach Bazjanac 2001 Abbildung 8 4 Aufbereitung und Eingabe der Analyse der Aufbereitung Ergebnisse des Inputs Geb udegeometrie haben den an uuln gr ten Anteil an der Gesamt datenaufbereitung vor der Durch andere f hrung einer Simulation Die Feh Een lerbehebung ist ebenfalls res l sourcenaufw ndig Vereinfachungen in der Geometrieerfassung durch a trie ee Ubernahme b
85. endungen erfordern m ssen vor Projektbeginn definiert werden Die verwendeten Softwareprogramme m ssen diese Aufgaben ausf hren k nnen Softwareinteroperabilit t funktioniert bereits Der Projektablauf wird zuk nftig durch den Einsatz von Geb udemodellen entscheidend ver ndert werden Die Erstellung des Modells erfordert die Zusammenarbeit aller Disziplinen Um das Modell in der weiteren Planung sinnvoll einsetzen zu k nnen m ssen Informationsbed rfnisse der nachfolgenden Planer bereits w hrend der Modellerstellung im Architektur CAD Programm ber cksichtigt werden Entscheidungen die normalerweise sp ter im Designprozess getroffen werden sind vorzuziehen 4 7 4 2 Pilotprojekt Multi disziplin res Design Studio An der University of New South Wales wurde im Zuge einer Projektstudie mit Studenten ein multi disziplin res Design Studio eingerichtet Die Studenten ber nahmen Aufgaben einzelner technischer Disziplinen in der Projektplanung Der Datenaustausch fand in diesem Fall ber einen zentralen IFC Modell Server statt Ziel des Projekts war es allgemeine Probleme bei Verwendung eines Geb ude modells BIM und spezielle Probleme bei der Verwendung eines IFC basierten Geb udemodells zu erkennen Die IFC Schnittstellen 2 0 2x und 2x2 wurden verwendet Erfahrungen mit dem Geb udemodell F r den Gro teil der verwendeten Programme ist die Definition von R umen von besonderer Bedeut
86. enerierung R cksprache mit Granlund zu halten So k nnen Inhalt und Umfang der Wetterdaten auf die RIUSKA Wetterdatenbank abgestimmt werden Einmal generierte und in RIUSKA implementierte Datens tze sind unver nderlich und stehen f r weitere Projekte im Rahmen einer Wetterbibliothek zur Verf gung Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 60 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 6 3 4 Berechnungsmethoden Im Gegensatz zur detaillierten Berechnung von W rmeleitungsvorg ngen in W nden mittels der Finite Elemente Methode verwendet DOE 2 Response und Gewichtsfaktoren Diese Berechnungsmethoden erfordern einen geringeren Rechen aufwand und liefern sehr reale Ergebnisse Schinnerl et al 2003 Responsefaktoren beschreiben das instation re thermische Verhalten speicher f higer Bauteile indem die Reaktion auf eine St rgr e ermittelt wird Wird ein Temperatursprung auf einer Seite der Wand aufgebracht kann auf die Reaktion auf der anderen Wandseite geschlossen werden Der detaillierte Temperaturverlauf in der Wand wird nicht ermittelt wodurch die Berechnung einfacher wird und weniger Rechenkapazit t erfordert Responsefaktoren k nnen gemessen oder berechnet werden Faktoren von Standardbauteilen sind in einer Datenbank hinterlegt Analog zu Responsefaktoren werden Gewichtsfaktoren verwendet um das Verhalten einer Zone bei einer Lastver nderung zu beschreiben F r die Raumtemperatur wird ein fixer Referenzw
87. ent Eine weitere Unterteilung der Teilstrecken kann gegeben sein wenn nach Eigenschaften unterschieden wird z B nderung der W rmed mmung oder Umgebungstemperaturen Es werden fiktive Knoten gebildet In den Teilstrecken k nnen Komponenten eingebaut sein Das Datenaustauschformat ist in Blatt 2 der VDI 6027 vollst ndig offen gelegt Nach STEP ist ein EXPRESS Schema und eine grafische Darstellung in EXPRESS G f r Anlagenkomponenten und Anlagennetze vorhanden Weiters wird der Inhalt der Informationseinheiten beschrieben Diese Richtlinie wird von den IFC abgedeckt vgl Abschnitt 4 6 4 2 3 3 VDI 3805 Produktdatenaustausch in der TGA Die VDI Richtlinie 3805 stellt die Grundlagen des Produktdatenaustausches in der TGA dar Der Wei druck liegt seit November 2001 vor Ziel der VDI 3805 ist eine einheitliche Darstellung der Daten geb udetechnischer Produkte durch den Hersteller Daten gleichartiger Produkte besitzen einen gleichen Aufbau Haupt merkmal des Datenaustausches ist die Kennzeichnung der Produkte durch eine sogenannte TGA Nummer Mit Hilfe der TGA Nummer wird die Hierarchie der Produktstruktur abgebildet Regelungen ber den Austausch von Preisinformationen sind nicht Teil der VDI 3805 Folgende Produktdaten werden durch den Hersteller zur Verf gung gestellt Technische Daten zur Auslegung des Produkts und der zugeh rigen Anlagen Wertetabellen zur Erzeugung der vorgegebenen Geometrie Beinhalt
88. er 2003 H renbaum Ch 2002 Ein Produktmodell f r den Komplettbau Dissertation an der Fakult t f r Bauingenieur und Vermessungswesen der Universit t Karlsruhe IAI 20063 IFC Model Development International Alliance for Interoperability zu beziehen unter http ce vtt fi iailFCprojects Abgerufen am 06 03 2006 IAI 2006b Online Documentation IFC2x Edition 3 International Alliance for Interoperability zu beziehen unter http www iai international org Model R2x3_final index htm Abgerufen am 05 06 2006 IAI 2006c IFC kompatible zertifizierte Produkte International Alliance for Inter operability zu beziehen unter http www buildingsmart de 2 2_01_01 htm Abgerufen am 05 04 2006 IAI 2006d Download des im Anwenderhandbuch BIM IFC verwendeten Beispielprojekts zu beziehen unter http www buildingsmart de anwenderhandbuch htm Abgerufen am 17 05 2006 ISO 10303 1994 Industrial Automation Systems and Integration Product Data Representation and Exchange International Organization for Standardization Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 108 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement ISO 10303 11 2004 Part 11 Description Methods The EXPRESS Language Reference Manual International Organization for Standardization ISO 16739 2005 Industry Foundation Classes Release 2x Platform Specifications International Organization for Standardization Jokela M Keinanen A Lahtela H Las
89. er VDI 6021 entnommen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 45 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement PROJEKT BAUTEILTYP w rme nicht w rmespeichernd N BAUTEIL SCHICHT Nutzen bedingungen GEBAUDE NUTZUNGS EINHEIT Thermisches Geb udemodell RAUM BAUTEIL NUTZUNG DB BEZIEHUNG Abbildung 5 2 Strukturmodell des thermischen Geb udemodells VDI 6021 Die Kennzeichnungssystematik zur Beschreibung der Beziehungen zwischen Informationseinheiten ist in Abbildung 5 3 dargestellt Aus der Kennzeichnung ergibt sich beispielsweise dass ein Geb ude genau einem Projekt zugewiesen ist Ein Projekt kann jedoch aus mehreren Geb uden bestehen HD Uff Die Informationseinheit 1 hat eine Beziehung iy 4 YH DL zur Informationseinheit 2 Z IIIT Ges Ge A 7 GC YZ WY SVL Die Informationseinheit 1 hat eine Beziehung zu Yj IML einer oder mehreren Informationseinheiten 2 iy DIT j f f Yj 1 GG Gp Die Informationseinheit 1 hat eine Beziehung zu 7 HA keiner oder einer Informationseinheit 2 Z E Z Le Z Die Informationseinheit 1 hat eine Beziehung zu A LM keiner einer oder mehreren Informations einheiten 2 Abbildung 5 3 Kennzeichnung des Strukturmodells nach VDI 6021 Fur den Austausch des thermischen Geb udemodells definiert die VDI 6021 ein Datenaustauschformat Die Spezifikation ist in Form eines EXPRESS bzw EXPRESS Diplomstudiengang Geb udetechn
90. ermische Geb udesimulation stellt einen hohen Zeit und Kostenfaktor dar Geb udepl ne und thermische Angaben zu Bauteilen m ssen von Hand in das Simulationsprogramm bertragen werden Objektorientierte Anwendungen und Softwareinteroperabilit t erm glichen die verlustfreie bertragung von Geb udemodellen zwischen Architekt und TGA Planer ber die Geometrie hinaus In dieser Arbeit soll das Produktdatenmodell der Zndustry Foundation Classes IFC auf Aufbau und Funktionsweise untersucht werden Derzeitige Einsatzm glichkeiten Leistungsgrenzen und zuk nftiges Potenzial der IFC sollen gezeigt werden Die Anwendung des Modells wird im Speziellen f r die thermische Geb udesimulation betrachtet Hierzu wird das IFC kompatible Simulationsprogramm RIUSKA von Olof Granlund Oy verwendet 1 2 Ziele der Diplomarbeit berblick der aktuellen M glichkeiten des Datenaustausches im Bauwesen Erl uterung von Zielen Aufbau und Funktionen der IFC Beschreibung von Einsatzm glichkeiten der IFC Betrachtung des Geb udemodells und seiner Bedeutung f r die thermische Geb udesimulation M glichkeiten und Auswirkungen der IFC auf die thermische Geb ude simulation Beschreibung der Verwendung einer IFC Schnittstelle an Hand des Simulationsprogramms RIUSKA Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Handbuch f r RIUSKA erarbeitet das unabh ngig von der Diplomarbeit zu verwenden ist Das Handbuch enth lt eine bersicht
91. erstellende Anwendung wird die Vermittlungssoftware BSPro genannt In einigen Modellen wird das von RIUSKA generierte PSET auch als Pset_SpaceHvacinformation bezeichnet Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 87 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Tabelle 7 5 PSET eines Raums im DDS Raumdatendialog IfcSpace PSet_Draughting Name Wert Beschreibung Layername R ume Red 0 Green 0 Blue 0 Pset_SpaceThermalDesign Name Wert Beschreibung VentilationAirFlowrate 0 1158 m3 s Ventilation outside air requirement for the Space ExhaustAirFlowrate 0 1158 m3 s Design exhaust air flow rate for the space CoolingDryBulb 26 C Inside dry bulb temperature for cooling design TotalHeatGain OW The total amount of heat or energy gained by the space at the time of the space s peak cooling conditions HeatingDryBulb 21 C Inside dry bulb temperature for heating design TotalHeatLoss OW The total amount of heat or energy lost by the space at the time of the space s peak heating conditions ApplicationFullName BSPro Olof Granlund Oy User_FamilyName NoPerson User_Organization The Organization CreationDate Thu May 25 15 46 17 2006 Owner I nfo Name Wert ApplicationFullName ArchiCAD 9 0 ApplicationDeveloper Graphisoft User_FamilyName Und
92. ert angenommen Die K hllast wird unter Ber cksichtigung des Speicherverhaltens der Zone berechnet Die verwendeten Gewichtsfaktoren h ngen von der Art der W rmegewinne ab DOE 2 unterscheidet folgende W rmequellen Schinnerl 2002 Solarstrahlung Raumbeleuchtung Personen und Maschinen sowie W rmeleitung in den Raum und Lufttemperatur WALL 1 Zb Depecker 2001 beschreibt Heat flux r 3 Keren de Analogie zwischen Response und Gewichts t faktoren Abbildung 6 2 Auf der linken Seite ist das ion MEN Aufbringen des Einheits factors impulses dargestellt Die CELL Antwort auf den Einheits Heat flux impuls wird im Falle einer Re Wand als Response bei Betrachtung einer Zone Raum oder Geb ude als Gewichtsfaktor bezeichnet Weighting Rechts ist der tats chliche fasors zeitliche Verlauf des W rme Abbildung 6 2 Response und Gewichtsfaktoren stroms dargestellt Depecker et al 2001 A Unitary excitation heat flux or temp Die Funktion wird in einzelne Zeitschritte At zerlegt Fur jeden Zeitschritt kann ein Einheitsimpuls aufgetragen und eine Antwort in Form eines Response bzw Gewichtsfaktors errechnet werden In DOE 2 ist dieser Berechnungsschritt mit einer Stunde fixiert Das Prinzip der Response und Gewichtsfaktorenmethode wird ausf hrlich von Depecker et al 2001 erl utert Die Berechnungsmethoden von DOE 2 werden bei Schinnerl 2002 besprochen Diplomstudiengang Geb udetechni
93. estehender Modelle geometrie oder Modellteile wirkt sich auf den gesamten Simulationsvorgang posi nn i S die a ole Abbildung 8 4 Anteil der Geb udegeometrie e eran a Ige Manure Ingabe an der Aufbereitung der Eingabedaten nach minimiert wird Bazjanac 2001 Traditionell werden die Eingabedaten einer Geb udesimulation aus einer Vielzahl an Quellen zusammengetragen Die Daten werden manuell in ein unabh ngiges Simulationsprogramm eingegeben Dieses Prinzip ist trotz verbesserter Eingabeoberfl chen aufw ndig und fehleranf llig Die IFC Schnittstelle erm glicht den direkten Datenaustausch zwischen Softwareanwendungen Das Hauptaugenmerk IFC kompatibler Simulationsprogramme liegt derzeit in der bertragung der Geb udegeometrie In der thermischen Betrachtungsweise unterscheiden sich Geb ude stark von einer architektonischen Sichtweise Eine einfache Wand kann in einem Simulationsmodell mehrere Teilabschnitte besitzen die verschiedenen Zonen zugeordnet sind Trotz des h heren Detaillierungsgrad der Zonierung enthalten Geb udemodelle vielfach Informationen z B zus tzliche Geometrien die f r Simulationen irrelevant sind Um ein IFC Modell an die Anforderungen des Simulationsprogramms anzupassen werden f r den IFC Import Vermittlungs programme eingesetzt Das weitest entwickelte Simulationsprogramm mit IFC Schnittstelle ist EnergyPlus Es kann sowohl Geometriedaten als auch HVAC Anlagen bernehmen Energy
94. et sind eine 3D Darstellung eine 2D Ma zeichnung sowie eine schematische Darstellung Artikel Datanorm und StLB Nummern mit Texterg nzung f r die standardisierte Ausschreibung Die normierten Datensatzbeschreibungen erm glichen CAD Anwendungen den Einsatz von Produktdatenkatalogen verschiedener Anbieter ohne die hersteller abh ngige Entwicklung einer Datenschnittstelle Ein Standardformat f r den Zeichnungsaustausch ist im Rahmen dieser Richtlinie nicht gegeben Geometriedaten und St r bzw Bewegungskonturen werden in Form einer Wertetabelle gespeichert Die Darstellung der Geometrie muss von CAD Programmen bernommen werden Die Richtlinie ist in mehrere Bl tter unterteilt Blatt 1 enth lt die Grundlagen des Produktdatenaustausches das allgemeine Produktdatenmodell die Datensatzstruktur des Modells und die Beschreibung der Geometriedaten Da die Produktbeschreibung stark von der betreffenden Produktgruppe abh ngt werden in zahlreichen Folgebl ttern spezielle Produktgruppen behandelt Tabelle 2 1 zeigt eine bersicht der bereits erschienen Bl tter Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 6 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Tabelle 2 1 VDI 3805 Produktdatenaustausch in der TGA Folgebl tter Blatt 2 Produktgruppe Heizungsarmaturen Ausgabedatum Februar 2003 Blatt 3 W rmeerzeuger Juni 2004 Blatt 4 Pumpen April 2005 Blatt 5 Luftdurchl sse
95. et werden ber die direkt kompatible Software k nnen Ergebnisse in das Geb udemodell bertragen werden Abbildung 5 8 zeigt die angesprochenen M glichkeiten der Kompatibilit t von Software anwendungen zum IFC Geb udemodell Die Wege der Daten bertragung basieren auf dem Austausch physischer Dateien Befindet sich das BIM auf einem Modell Server spielen die verwendeten IFC Versionen eine untergeordnete Rolle Indirekt kompatible Software kann in diesem Fall zuweilen auch ohne Vermittlung durch ein direkt kompatibles Programm auf das Geb udemodell zugreifen Ir RE oa kompatibe IN direkt kompatibel direkt SES dee ae ompatibe oy Wi ent y amp IFC basiertes Geb udemodell IR aw SCH indirekt nicht i Stay ante kompatibel kompatibel l N aler og 1 direkt _ kompatibel Abbildung 5 8 Schnittstellen und Datentransferm glichkeiten zu einem BIM nach Bazjanac 2005 Ein Beispiel f r den dargestellten Pfad eines direkt kompatiblen Programms ist RIUSKA Das Programm liest IFC Dateien direkt ein Ein mittels Dateiimport indirekt kompatibles Programm ist AutoCAD Eine AutoCAD Zeichnung kann als dwg Datei exportiert werden Das Haustechnikprogramm DDS liest die dwg Datei ein und erstellt ein IFC Geb udemodell DDS ist direkt IFC kompatibel und erm glicht ber seine dwg Schnittstelle indirekte Kompatibilit t f r AutoCAD Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 54 Kernkompetenzbereich Energ
96. fzubereiten ist Middleware Abschnitt 4 4 4 geeignet 4 Einschr nkungen in der Verwendung des IFC Modells sind sowohl durch das Modell selbst als auch durch kompatible Anwendungen gegeben Das IFC Modell ist noch nicht vollst ndig Einige Informationen sind noch nicht in der IFC Spezifikation enthalten andere nicht in den entsprechenden An wendungen implementiert Andererseits k nnen nicht alle Applikationen die M glichkeiten der IFC voll aussch pfen Einige Anwendungen k nnen z B auf Grund ihrer Programmierung gekr mmte W nde nicht verarbeiten obwohl diese in den IFC definiert sind 5 IFC Dateien besitzen eine erhebliche Dateigr e Die Dateigr e erschwert den Datenaustausch und die Bearbeitung der Datei Die Gr e einer IFC Datei berstieg im PM4D Projekt die urspr ngliche Gr e im anwendungs eigenen Format in einigen F llen um das F nffache Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 40 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 6 Vor dem Einsatz der IFC kompatiblen Software sollte diese berpr ft werden Viele Programmversionen von IFC Schnittstellen befinden sich noch im Teststadium Beta Status Die Anwendungen sollten u a auf Funktion Ausgereifheit Umfang der Interoperabilit t und Herstellersupport berpr ft werden Ein sinnvoller Einsatz der Software h ngt weiters vom K nnen des Anwenders ab Alle Aufgaben innerhalb eines Projekts die Interoperabilit t der Anw
97. h lt Die Wetterdaten werden in Form einer Bin rdatei eingelesen Um die Handhabung von DOE 2 zu vereinfachen wurden zahlreiche Eingabeoberfl chen entwickelt LBNL 2006 Der Programmablauf basiert auf der sequentiellen Abarbeitung der Subprogramme LOADS SYSTEMS PLANT und ECONOMICS Die Ergebnisse der Module sind jeweils der Input f r das folgende Modul Aus dem Programmablauf ergibt sich dass DOE 2 die Auswirkungen von Regelstrategien nicht berechnen kann da das folgende Modul kein Feedback an seinen Vorg nger gibt Die Ergebnisse der Simulation werden als lesbare Textdatei ausgegeben F r die Aufbereitung und Auswertung wurden ebenfalls Benutzeroberfl chen entwickelt Generell ist die Benutzung von DOE 2 auch ohne Benutzeroberfl che m glich wenn auch aufw ndig Sehr gute Programmkenntnisse sind Voraussetzung 6 3 2 Aufbau DOE 2 ist in der Programmiersprache FORTRAN geschrieben und kann auf PC ausgef hrt werden Das Programm besteht aus f nf Unterprogrammen die die Aufbereitung des Inputs und die eigentliche Simulation bernehmen Abbildung 6 1 zeigt den Programmfluss einer thermischen Geb udesimulation mit DOE 2 Die Schnittstellen zu RIUSKA sind hier bereits dargestellt und werden in Kapitel 6 4 n her erl utert Nach der Definierung der Eingabedaten ber ein Benutzerinterface oder der Erstellung der Eingabedatei bersetzt der Building Description Language BDL Prozessor alle notwendigen Eingaben in compute
98. h f r die Geduld und Unterst tzung bei meiner Familie meinen Freunden und meinen Kollegen im Diplomandenb ro bedanken Carina Sagerschnig Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite I Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Kurzfassung Die rechnergest tzte Projektabwicklung ist aus der Bauindustrie nicht mehr wegzudenken Der Qualit t des Datenaustausches kommt daher immer gr ere Bedeutung zu Neben den verbreiteten CAD Austauschformaten DXF und DWG wird eine neue Generation des Datenaustausches entwickelt Produktdatenmodelle erm glichen die bertragung von integrierten Geb udemodellen In diesem Zusammenhang wird von Softwareinteroperabilit t gesprochen Ein Produktdaten modell enth lt neben geometrischen und topologischen Daten auch semantische Informationen Dazu z hlen u a Materialien Materialbeschreibungen Raumdefinitionen Nutzungsrechte oder Zeitpl ne F r die Erstellung dieser intelligenten Geb udemodelle wird objektorientierte Software verwendet Grundlagen der objektorientierten Programmierung die durch Klassenbildung und Vererbungsstrukturen charakterisiert wird sind Produktdaten modelle Die ISO 10303 STEP definiert einen allgemeinen Standard f r den Datenaustausch mit Produktdatenmodellen Seit 1995 entwickelt die International Alliance for Interoperability IAI das Produktdatenmodell der Industry Foundation Classes IFC Dieses Modell ist herstellerunabh ngig und richtet si
99. heren Modellteile verankert Er wird in Kerne und Core Extensions unterteilt und definiert alle Konzepte des Modells Der Interoperability Layer bildet eine Zwischenschicht auf die der Domain Layer aufbaut In dieser Schicht sind Entities enthalten die von den meisten Applikationen ausgetauscht werden z B Shared Building Elements zum Austausch des architektonischen Designs Die oberste funktionale Schicht der IFC ist der Domain Layer Er enth lt Teilmodelle unterschiedlicher Anwendungsbereiche z B FM HVAC und Regelung Dieser Layer bildet die h chste Vererbungsstufe der allgemeinen Strukturen des Kernels Klassen der letzten beiden Schichten k nnen instanziiert werden Unter Instanziierung wird das Belegen mit konkreten Werten in einer Austauschdatei verstanden Das IFC Modell basiert auf dem Top Down Ansatz Ausgehend vom Bauwerk als Ganzem k nnen die Bestandteile in mehreren Schritten in ihre Komponenten aufgel st werden Mit steigender Aufl sung erh ht sich der Detaillierungsgrad und Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 20 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement die Datenmenge der Darstellung Dieser Ansatz erm glicht den Datenaustausch auf unterschiedlichen Detaillierungsniveaus In den folgenden Abschnitten werden Ressourcen sowie generische und konkrete Datenstrukturen des Modells genauer betrachtet 4 3 2 Ressourcen Der unterste Layer der Hierarchie ist der Resource Layer Hier ist die allge
100. i Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Burgenland Fachhochschulstudieng nge Burgenland GmbH Steinamangerstra e 21 A 7423 Pinkafeld Das Produktdatenmodell der Industry Foundation Classes IFC in der thermischen Geb udesimulation am Beispiel RIUSKA Diplomarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Diplom Ingenieurin FH f r technisch wissenschaftliche Berufe Betreuer Prof FH DI Dr Wilhelm Zapfel Eingereicht von Carina Sagerschnig Personenkennzeichen 0210002031 Datum Juni 2006 Diplomstudiengang Geb udetechnik Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Vorwort When we mean to build We first survey the plot then draw the model And when we see the figure of the house Then must we rate the cost of the erection Which if we find outweighs ability What do we then but draw anew the model William Shakespeare King Henry IV circa 1597 Die Anregung zu dieser Diplomarbeit stammt von meinem Betreuer DI Dr Wilhelm Zapfel Ihm sei auf diesem Wege f r die Unterst tzung bei der Erstellung dieser Arbeit gedankt Mein Dank gilt auch Herrn Werner Scheinbogen Data Design System und Herrn Antti Karola Olof Granlund Oy f r die geduldige und ausf hrliche Beantwortung meiner vielen Fragen Gedankt sei auch den Herrn Dr G nther Wehrberger und Franz Stoiber des EDV Labors an der TU Wien f r eine anregende Diskussion ber die IFC Schnittstelle Abschlie end m chte ich mic
101. iCAD und DDS sind Energie und Behaglichkeits simulationen fehlerfrei m glich Das ALLPLAN Modell kann trotz fehlender W nde simuliert werden Es treten weder bei der Energie noch der Behaglichkeitssimulation Warnmeldungen auf F r die Modelle von Bentley und Revit ist eine Energiesimulation nicht m glich Eine Fehlermeldung weist auf fehlende W nde hin Eine Behaglichkeitssimulation ist nur in jenen R umen der Modelle m glich die mindestens eine Umschlie ungsfl che besitzen Bei einer Behaglichkeitssimulation unvollst ndiger R ume wird keine Warnmeldung ausgegeben Eine Zusammenfassung der Ergebnisse des Imports in RIUSKA ist in Tabelle 7 2 dargestellt Tabelle 7 2 Ergebnisse des I mports der I FC Modelle in RIUSKA 4 0 13 ArchiCAD ALLPLAN Bentley Grundriss ok Raumh he ok Ja Ja Raumliste ok Ja Ja R ume vollst ndig Nein Nein Anzahl Fenster Original RIUSKA Anzahl T ren Original RIUSKA Energiesimulation Nein Nein 25 7 24 10 18 16 22 17 Behaglichkeitssim Teilweise Teilweise RIUSKA liest Modelle verschiedener Hersteller in variierender Qualit t ein da sich die IFC Modelle geringf gig im Aufbau unterscheiden Auf Anfrage wurde von Granlund ein RIUSKA Update mit verbesserter IFC Schnittstelle zur Verf gung gestellt Die Ergebnisse bei einem erneuten Import der urspr nglichen IFC Modelle zeigen zum Teil erhebliche Verbesserungen Abbild
102. ichen Eingabeoberfl chen ist ausdr cklich erw nscht Ein Simulationsprogramm das die Rechenalgorithmen von DOE 2 f r die Auswahl und Dimensionierung von haustechnischen Anlagen nutzt ist RIUSKA DOE 2 wurde als Grundlage f r RIUSKA gew hlt da es f r Anwendungen in der Geb ude und Energiesimulation hinsichtlich Genauigkeit und Berechnungszeiten optimiert wurde Die verfolgten Entwicklungsstrategien und der Support f r das Programm entsprechen den RIUSKA Strategien Jokela et al 1997 Zuk nftig planen die Entwickler den Einsatz von EnergyPlus als Simulationskern f r RIUSKA Ein Zeitplan f r die Implementierung und der endg ltige Umfang der Features stehen noch nicht fest Karola 2006 In RIUSKA wird DOE 2 zur Energiesimulation des Geb udes und zur Behaglichkeitssimulation einzelner R ume verwendet Bei der Energiesimulation werden die Heiz und K hlleistungen der Anlagen ermittelt Der Energieverbrauch der Ventilatoren wird von RIUSKA berechnet F r die Energiesimulation wird eine bin re Wetterdatei ben tigt die 8760 Stundenwerte f r das gesamte Jahr enth lt DOE 2 kompatible Wetterdaten k nnen von den Entwicklern von DOE 2 LBNL oder von Olof Granlund Oy bezogen werden Die Behaglichkeitssimulation dient zur Auslegung von Anlagen bzw Volumenstr men am Design Day dem Auslegungstag F r die Simulation werden die Wetterdaten des Design Days ben tigt Die Materialdatenbank von RIUSKA enth lt Fensterparameter die ni
103. ie und Umweltmanagement 5 4 4 IFC kompatible Simulationsprogramme IFC Modelle bieten den gro en Vorteil der einfachen Geometrieaquirierung ber ein herstellerunabh ngiges Datenformat IFC Schnittstellen f r Geb udesimulations programme werden laufend entwickelt Hier sollen einige IFC kompatible Simulationsprogramme vorgestellt werden die international sowohl f r Forschung als auch Planung von Bedeutung sind EnergyPlus ist eines der weitest entwickelten Simulationsprogramme und das einzige seiner Art das direkt kompatibel zu IFC2x2 ist Es importiert IFC Geb udemodelle BIM ber den BS Pro COM Server Speziell f r EnergyPlus wurde die Client Software FCtoIDF entwickelt um die Geb udegeometrie den Bed rfnissen von EnergyPlus anzupassen und Eingabedateien im programmeigenen Format zu generieren Neue Daten k nnen ber diese Tools hingegen nicht in ein BIM bertragen werden ber ein IFC HVAC Interface das ebenfalls vom LBNL entwickelt wurde k nnen HVAC relevante Definitionen und Profile aus dem BIM importiert bzw in das BIM exportiert werden Simulationsergebnisse direkt von EnergyPlus in das bestehende BIM zu bertragen ist nicht vorgesehen Mit Hilfe eines weiteren Programms SMIET k nnen externe Dateien die das gesamte Datenvolumen der Simulation enthalten im BIM referenziert werden SMIET ist direkt kompatibel zu IFC2x2 und wird f r die Daten bertragung von jenen Daten benutzt die nicht
104. ie IAI f nf IFC Geb udemodelle online zur Verf gung Alle Modelle enthalten ein Einfamilienhaus gleichen Umfangs und Aufbaus Die Modelle liegen in den IFC Formaten 2x und 2x2 vor Die Modellerstellung fand in Zusammenarbeit mit den jeweiligen CAAD Programmherstellern statt IAI 2006d Software folgender Hersteller wurde f r die Modellgenerierung verwendet Autodesk Architectural Desktop 2006 ADT Graphisoft ArchiCAD 9 Nemetschek ALLPLAN 2006 0a Bentley Architecture auf Basis von Microstation 2004 Autodesk Revit Building 9 1 Diese f nf IFC Modelle der IAI werden f r den Praxistest verwendet Sie sind sozusagen vom Architekten zur Verf gung gestellt und bilden die Grundlage der weiteren Planung durch den Geb udetechniker Wandaufbauten werden in den Modellen nicht bertragen k nnen aber in Form von PSETs enthalten sein Architektonische Elemente wie Balkongel nder Treppen und Fassadenelemente sind in einigen Modellen enthalten Die bertragung dieser Objekte spielt hier keine Rolle da die IFC Schnittstelle von RIUSKA sie nicht bertr gt Der Versuch berpr ft ob die von RIUSKA erkennbaren Elemente tats chlich bertragen werden Aus den IFC Modellen sollen Grundrisse Umschlie ungsfl chen R umliche Lage und Ausdehnung von Wand ffnungen Bezeichnung aller Bauelemente W nde Fenster T ren sowie Bezeichnungen und Nummerierung von Gescho en und R umen
105. ik Hier Funktionale Schichten der IFC die hierarchisch und modular aufgebaut sind Das IFC Produktdaten modell besitzt vier Layer Resource Core Inter operability und Domain Layer Lawrence Berkeley National Laboratory Forschungs zentrum des US Department of Energy an der University of California Konkrete Klasse die einen Ast im Vererbungsbaum eines Datenmodells beendet Nach ISO 10303 bertragen von Daten aus einem Format in ein anderes Das Mapping von programminternen Daten in eine Austauschdatei wird auch als Instanziierung bezeichnet Eine Metasprache beschreibt andere Sprachen Der Vorteil von Metasprachen besteht darin dass sie den Aufwand f r die Entwicklung von Parsern bersetzern verringern Hier Die Modellierungsart bestimmt den Inhalt und die Darstellungsart eines Datenmodells Es wird unterschieden in geometrische topologische semantische featurebasierte und objektorientierte Modellierung Innerster Teil eines Datenmodells Klasse die ihre Eigenschaften an eine oder mehrere Unterklassen vererbt Regel in den IFC gem der Objekte nicht direkt aufeinander verweisen sondern ber Relations klassen verkn pft werden In Programmiersprachen ist ein Objekt eine instanziierte Klasse Darstellung eines Bauwerks in einem Produktmodell oder einer objektorientierten Software anhand von bauteilbezogenen Objekten anstatt durch Zeichnungsdaten Modellierungsart bei der reale Sachverhalt
106. ik Seite 46 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement G Schemas offengelegt Die Schnittstelle basiert daher auf dem STEP Standard Der Datenaustausch findet Uber SPF Dateien statt Bei der Entwicklung der Richtlinie fand eine Zusammenarbeit mit der IAI statt Der Beschreibungsumfang der VDI 6021 wird von den IFC abgedeckt Es k nnen dieselben Informationen bertragen werden Liebich 2006 5 3 Das geometrische Geb udemodell der Simulation Die Erfassung des Geb udemodells nimmt einen gro en Teil des Arbeitsaufwandes einer Geb udesimulation ein Redundante Dateneingaben erh hen den Zeitaufwand und sind eine m gliche Fehlerquelle Neben den klassischen Varianten der Nachbildung besteht auch die M glichkeit des Imports von Teilmodellen oder des gesamten Geb udekomplexes Hierf r stehen direkte Schnittstellen graphische Benutzeroberflachen und Produktdatenmodelle die Softwareinteroperabilitat erm glichen zur Verf gung 5 3 1 Bedeutung des Geometriemodells Das Modell eines Geb udes bildet den Kern jeder thermischen oder energetischen Simulation Der bereinstimmung des Modells mit der Wirklichkeit und eventuell getroffenen Vereinfachungen kommen daher gro e Bedeutung zu Zus tzlich muss auf Grund der Berechnungsmethoden einer Simulation das Modell dreidimensional vorliegen Dies ist bei vorhandenen Zeichnungen gr tenteils nicht der Fall In den meisten F llen werden zur Geometrieerfassung im Simulationsp
107. imulationen Die graphische Benutzeroberlfl che erm glicht die einfache bersicht des Projekts stellt die Geometrie dar und ist Portal f r den Zugriff auf Material Wetter und Lastdatenbanken Ebenso werden in diesem Interface f r fehlende Daten Default Werte generiert Ergebnisse k nnen direkt in RIUSKA abgefragt oder als druckfertige Berichte in Excel ausgegeben werden Textdateien mit st ndlichen Ergebnissen k nnen ebenfalls erstellt werden Die Erfassung der Geometrie erfolgt durch den Import eines vollst ndigen Geb udemodells RIUSKA bernimmt die Geb udedaten ber eine IFC Schnittstelle Unabh ngig davon hat Granlund das AutoCAD basierte Modul SMOG Space Modeller by Olof Granlund Oy entwickelt Es erm glicht eine einfache Erstellung der Geometrie In dieser Arbeit wird statt SMOG der Geometrieimport ber die IFC Schnittstelle verwendet Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 56 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 6 2 Anwendungsbereiche von RIUSKA Die Entwickler sehen vier Einsatzbereiche f r RIUSKA Jokela 1997 Zu Beginn der Planungsphase 1 werden grundlegende Entscheidungen ber die Gestaltung des Geb udes getroffen Eine thermische Jahressimulation kann hier Auswirkungen verschiedener Designs auf den erwarteten Energieverbrauch verdeutlichen Im weiteren Verlauf der Geb udeplanung 2 unterst tzt RIUSKA die Anlagendimensionierung Nach Auswahl des endg ltigen Geb udedesigns un
108. ind die generischen Strukturen des Modells festgelegt Alle Klassen dieses Layers sind abstrakt d h sie k nnen nicht instanziiert mit konkreten Werten belegt werden Die Instanziierung erfolgt durch Spezialisierung in den h heren Schichten Im Kernel sind die Schl sselstrukturen des Datenmodells festgelegt Er ist die Wurzel aller Datenstrukturen Das IFC Modell besteht aus drei Schl sselstrukturen Objekt IfcObject Relation IfcRelationship und Eigenschaftsdefinition IfcProperty Definition Diese drei fundamentalen Entities Klassen bilden die erste Ebene der Spezialisierung im IFC Modell Die Schl sselstrukturen und damit alle weiteren Objekte leiten sich von JfcRoot ab IfcRoot ist die Oberklasse d h die Wurzel aller Klassen des Core Interoperability und Domainlayers IfcRoot besitzt die Attribute G obalID und OwnerHistory Die Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 21 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement GlobalID beschreibt die Objektidentit t eine weltweit einzigartige Zeichenkette zur Wiederkennung eines Objekts Diese Zeichenkette wird bei der Objekterstellung automatisch kreiert Der Anwender nimmt keinen Einfluss darauf Die OwnerHistory kl rt den Besitzstatus eines Objekts Sie gibt Besitz und Benutzerinformationen an Die OwnerHistory des Projekts listet alle nderungen im Modell chronologisch auf ber einen IFC Viewer vgl Kapitel 4 7 3 kann eine tabellarische Auflistung jene
109. ind indirekt ber eine externe Schnittstelle oder ber einen Datenaustausch zu ArchiCAD IFC kompatibel Der Erstellung eines BIM geht die Definition der grundlegenden Datens tze voraus die im BIM enthalten sein m ssen Daten die downstream d h von nachfolgenden Anwendungen ben tigt werden und von upstream generierten Daten abh ngen m ssen bereits ber cksichtigt werden Ein Beispiel aus der thermischen Simulation wird in Abschnitt 5 4 2 besprochen Weiters kann das BIM nur jene Daten enthalten die das IFC Produktdatenmodell unterst tzt Bei der Erstellung des BIM sind daher Projektteams mit Experten der wichtigsten Gewerke erforderlich Vor dem Einsatz muss das BIM in einem sogenannten Mode Checker berpr ft werden siehe auch Abschnitt 4 7 3 Neben der visuellen berpr fung der Geometrie k nnen auch projektspezifische Bedingungen sogenannte Constraint Sets untersucht werden Diese Sets enthalten u a maximale Fluchtwegsl ngen oder Klassifikationen der verwendeten Baumaterialien Solibri 2006 4 6 4 IFC und VDI Zwischen den IAI und dem Verein Deutscher Ingenieure VDI fand und findet eine aktive Zusammenarbeit statt um relevante Richtlinien in die IFC zu bernehmen Eine Richtlinie gilt als bernommen wenn der Beschreibungsumfang der VDI Richtlinie abgedeckt wird und die beschriebenen Informationen mit den IFC bertragen werden k nnen Liebich 2006 Richtlinien die von den IFC abgedeckt werden si
110. ist uneingeschr nkt Bei komplexen Modellen bedeutet dies einen zu gro en Implementierungsaufwand Das Applikationsdom nenmodell erm glicht den Datenaustausch innerhalb genau definierter Anwendungsgebiete Dom nen Bestehen zwischen den Dom nen keine Gemeinsamkeiten kann kein Datenaustausch stattfinden Der Implementierungs aufwand h ngt von der Gr e der Dom ne ab Besitzen Applikationsdom nenmodelle gemeinsame Ressourcen kann durch die Nutzung dieser Ressourcen ein Datenaustausch zwischen den Dom nen stattfinden Die Ressourcen bilden ein Teilmodell und beinhalten grundlegende und f r alle Dom nen g ltige Darstellungskonzepte z B Ma einheiten Geometrie Ein Datenaustausch auf niedrigem Niveau zwischen verschiedenen Dom nen wird erm glicht Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 12 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Ein gemeinsamer Modellkern kann grundlegende allen Dom nen gemeinsame Objekte definieren Diese Objekte besitzen einen niedrigen Detaillierungsgrad und werden durch Vererbung in den Dom nen spezialisiert Daten aus der Spezialisierung gehen bei Austausch auf h herem Detaillierungsniveau zwischen den Dom nen allerdings verloren Die h chst entwickelte Modellarchitektur besitzt ein Applikationsdom nenmodell mit gemeinsamem Kern und einem Metamodell Im Metamodell sind generische Datenstrukturen definiert Dadurch wird garantiert dass berall im Modell dieselben Datenstrukturen
111. it den I FC Obwohl die IFC Softwareinteroperabilit t gew hrleisten sollen kann der Einsatz verschiedener IFC Versionen Inkompatibilit t verursachen Der Einsatz von Modell Servern erm glicht nicht automatisch den Austausch von Teilmodellen Sollte der Server nur den Up bzw Download von gesamten Modellen erm glichen ist es sinnvoll das Geb udemodell in kleinere Modelle z B nach Stockwerken zu unterteilen um die Dateigr e gering zu halten Der Einsatz von Modell Servern stellt besondere Aufgaben an das Projekt management Zugriffsprotokolle und die M glichkeit der Versionierung m ssen vorhanden sein Weiters muss sichergestellt werden dass alle Beteiligten die vereinbarten Modellstandards des Projekts einhalten Zugriffs und Bearbeitungsrechte m ssen vergeben werden k nnen um die Konsistenz des Modells zu wahren Im Rahmen des Design Studios standen keine Software anwendungen zur Verf gung die diese Aufgaben bernehmen konnten Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 42 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 5 IFC in der thermischen Geb udesimulation F r die thermische Geb udesimulation ist die Erfassung der Eingabedaten von besonderer Bedeutung Die VDI Richtlinien 6020 und 6021 definieren Anforderungen an Rechenverfahren und Datenaustausch die Geb udesimulation betreffend Die Bedeutung des Geometriemodells und Unterschiede in der Betrachtungsweise des Geb udes durch Architekt und Geb
112. jeder Softwareanwendung bei weitem bersteigen Applikationen nutzen den Teil bereich des Modells der ihrem Anwendungsbereich entspricht Diese Teilbereiche des Modells sind in sogenannten Views oder Sichten beschrieben Im Zuge des BLIS Projekts wurden spezielle Austauschszenarien entwickelt die in die IFC bernommen wurden Diese Implementation Views erm glichen die sinnvolle Verwendung der IFC in den definierten Szenarien indem sie Anforderungen an Anwendungen sowie an die im IFC Modell enthaltenen Objekte definieren Insgesamt wurden sechs Views entwickelt Design amp Design Geometry View Client Briefing Space Planning amp Architectural Design Architectural Design amp HVAC Design Arch HVAC Design Quantities Take Off Cost Estimating Arch HVAC Design amp Thermal Load Calculations HVAC System Design Arch HVAC Design amp Construction Management Scheduling Softwareanwendungen die Implementation Views des BLIS Projekts unterst tzen sind u a ArchiCAD Solibri Model Checker und RIUSKA Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 33 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 4 5 Bisheriger Entwicklungsverlauf Die erste Version der IFC wurde 1997 ver ffentlicht IFC1 0 enthielt grundlegende Teile des IFC Datenmodells und wurde von den Versionen IFC1 5 1 1998 und IFC2 0 1999 abgel st 1 5 1 war die erste Version die in kommerzielle Software anwendungen implementiert wurde
113. k Erdgescho 31 Das Erdgescho wiederum enth lt zwei R ume IfcSpace sowie W nde IfcWallStandardCase Decken IfcSlab_Roof und B den IfcSlab_Floor In eckigen Klammern ist die Anzahl der enthaltenen Instanzen dargestellt Die fortlaufende Nummer wird mit bezeichnet 4 3 6 ifcXML ifcXML ist die XML Version der IFC und eignet sich besonders f r den Austausch von semantischen Teilbereichen des IFC Produktmodells ifcXML Dateien werden durch die Konvertierung eines bestehenden EXPRESS Schemas generiert Die extensible markup language XML ist ein internationaler Standard f r den Austausch elektronischer Dokumente XML ist ein Textformat und wurde f r die Anwendung im Internet optimiert Entwickelt vom W3C World Wide Web Consortium ist XML eine lizenzfreie Metasprache die dazu dient Datenstrukturen eindeutig zu halten Bos 1999 Als Metasprache erm glicht XML Formate f r Dokumente in sogenannten Dokumenttyp Definitionen DTD festzulegen Diese Formate k nnen instanziiert werden Man spricht von 7agged Documents Abbildung 4 9 zeigt die Dokumenttyp Definition in XML des einfachen Datenmodells aus Abschnitt 3 1 3 lt xml version 1 0 gt lt xml_beispiel gt lt ATTLIST traeger id REQUIRED bezeichnung REQUIRED position REQUIRED profil REQUIRED laenge REQUIRED gt lt ATTLIST rechteck_wand id REQUIRED bezeichnung REQUIRED position REQUIRED dicke REQUIRED laenge REQUIRED
114. k Seite 61 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 6 3 5 Anwendungsbereiche Der Einsatzbereich von DOE 2 ist auf Grund des Umfangs und des hohen Flexibilisierungsgrades der Eingabedaten sehr umfangreich und wird hier kurz umrissen LBNL 2006 Anwendungsbereiche f r Parameterstudien in der Energieeinsparung Auswirkungen von Wandstarken Wandaufbau Materialauswahl und Orientierung von Au enw nden und D chern Speichermasseneffekte von W nden und B den sowie in Speichern der Haustechnikanlage Auswirkungen innerer thermischer Lasten Personen Beleuchtung Anlagen und ihrer Profile Auswirkungen von Unterbrechungen des Anlagenbetriebs Nachtabsenkung Einfluss der Reduzierung des Mindestau enluftvolumenstroms und der Nutzung von freier K hlung Auswirkungen von innerer oder u erer Beschattung beschichteten oder reflexiven Fenstergl sern und Nutzungsmdglichkeiten des Tageslichts Anwendungsbereiche das Geb udedesign betreffend Vorauswahl des Geb udedesigns Architektur Haustechnikanlagen Energie Bewertung einzelner Geb udekonzepte hinsichtlich Raumzonierungen Regelungsstrategien und HLK Systemen Bewertung von Anderungsvorschlagen und Abweichungen des Designs w hrend der Bauphase Vergleichsbasis f r den gemessenen Energieverbrauch w hrend des Betriebs Analyse und Bewertung von Sanierungsm glichkeiten f r bestehende Geb ude 6 3 6 Weiterentwicklung Seit 1978 en
115. ktdatenaustauschs In dieser Arbeit ist hiermit immer der gesamte Standard gemeint dessen Kernst ck das Datenmodell ist Aus Projektbeschreibung Darstellungskontext und Festlegung von Ma einheiten bestehender u erster Rahmen einer IFC Austauschdatei Property Set Definition markup language XML basierte Sprache zur Definition dynamischer Eigenschaften in den IFC Dynamische Eigenschaftsdefinition in den IFC durch IfcPropertySet Spezielle Klasse der IFC mit der Beziehungen zwischen Objekten dargestellt werden Erzeugung eines digitalen 3D Bildes aus einer Bildbeschreibung Hier photorealistische Darstellung eines Geb udemodells Seite 103 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Repository Software Archiv zur Aufbewahrung von Quellen f r Programme und Dokumente oder strukturierten Produktdaten Resource Layer Funktionale Schicht der IFC die allgemeing ltige grundlegende Datenstrukturen beinhaltet die von h hergeordneten Layern genutzt werden k nnen z B Ma einheiten Materialdefinitionen Geometrie Ressource Hier Teil eines Datenmodells in dem ein grund legendes und allgemeing ltiges Darstellungskonzept definiert ist z B f r Ma einheiten oder Geometrie RLT Anlage Raumlufttechnische Anlage SABLE Simple Access to the Building Lifecycle Exchange Projekt der IAI zur Harmonisierung der IFC Model Server durch Definition von einfachen API f r IFC Model Server u
116. linie CAD Hochbau Im Rahmen dieser Richtlinie werden verschiedene Grade der Liefer qualit t unterschieden Die h chste Lieferqualit t entspricht einem digitalen Geb udemodell im Format ADT 2004 der Firma AutoDesk Im Vorwort der Richtlinie wird dieser Schritt als Vorbereitung auf den Einsatz der IFC als produktneutrales Datenaustauschformat gesehen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 7 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 3 Grundlagen der Produktdatenmodellierung In den folgenden Kapiteln werden allgemeine Prinzipien eines Produktdatenmodells und der Aufbau des Produktdatenmodells der Industry Foundation Classes im Speziellen erl utert Die Programmierung des IFC Produktmodells ist f r den Endnutzer IFC kompatibler Software von geringer Bedeutung In der Softwareentwicklung kommen Umfang und Aufbau der IFC hingegen eine gro e Bedeutung zu Ein zu gro er Programmieraufwand in der Erstellung einer IFC Schnittstelle die ein Programm IFC kompatibel macht wirkt sich durch Verz gerungen in der Produktentwicklung oder im Extremfall durch den Verzicht auf IFC Kompatibilit t indirekt auf den Endnutzer aus Die Erl uterung des Aufbaus des Datenmodells erfolgt in dieser Arbeit aus zwei Gr nden Eine kurze allgemein verst ndliche Beschreibung der Datenstruktur soll einen kleinen Einblick in das Gebiet der Bauinformatik geben F r das tiefergehende Studium der IFC Programmierung wird auf weite
117. ll bertragen werden PSETs enthalten Zusatzinformationen und sind in Form von Tabellen an ein Objekt Fenster Wand angeh ngt Im Rahmen eines Anwenderhandbuchs stellt die IAI f nf IFC Geb udemodelle eines Einfamilienhauses zur Verf gung Die Modelle wurden von den f hrenden Softwareanwendungen f r Architektur erstellt Autodesk Architectural Desktop ADT Graphisoft ArchiCAD Nemetschek ALLPLAN Bentley Architecture und Autodesk Revit Um die Verwendung der IFC Schnittstelle in der Praxis zu dokumentieren wurden diese f nf Beispielmodelle in RIUSKA und in die TGA Planungssoftware von Data Design System DDS eingelesen Zuvor wurden die Modelle in der unabh ngigen Analysesoftware cStoreyView berpr ft die keine Fehler der Modelle feststellte Die Modelle konnten weitgehend fehlerfrei in DDS importiert werden Geb ude und Bauteilgeometrien Raum und Gescho bezeichnungen sowie Bauteileigenschaften in PSETs wurden bernommen Das ArchiCAD Modell zeigte die besten bertragungs eigenschaften Mit Ausnahme des ADT Modells bei dem ein unvollst ndiger Import stattfand konnten alle Modelle f r die haustechnische Planung weiterverwendet werden Abweichungen zeigten alle Modelle in der photorealistischen Darstellung im Rendering Die Darstellung variierte bei mehreren Importversuchen und Programm neustarten Bei der bertragung der IFC Modelle in RIUSKA Version 4 0 13 traten Abweichungen in der bern
118. lle Modelle zeigten im Update eine verbesserte oder gleich bleibende Qualit t der bertragung Die besten bertragungsergebnisse zeigten auch hier ADT und DDS Abbildung 8 6 Revit Modell Abbildung 8 7 Revit Modell in RIUSKA Version 4 0 13 in RIUSKA Version 4 0 26 Der Praxistest zeigt dass in diesem Stadium der IFC Entwicklung der Einsatz der aktuellsten Programmversionen von besonderer Bedeutung ist da die IFC Schnitt stellen kontinuierlich weiterentwickelt werden Die Anwendung des IFC Produktdatenmodells beschr nkt sich zurzeit auf Pilotprojekte Viele Programmversionen liegen erst im Beta Stadium vor Eine Verbesserung des Modells kann durch R ckmeldungen aus dem kontinuierlichen Praxiseinsatz erreicht werden Die Vorteile von virtuellen Geb udemodellen die ber eine IFC Schnittstelle bertragen werden k nnen in der thermischen Geb udesimulation erst zum Tragen kommen wenn die Erstellung einer IFC Datei f r den Architekten oder Geb udeplaner zur Routine geworden ist und Modelle sowohl fehlerfrei erstellt als auch importiert werden k nnen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 96 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 9 Glossar Die kursiv gekennzeichneten Erl uterungen wurden von H renbaum 2002 bernommen 4D Visualisierung Abstrakte Klasse AEC Anlagensimulation Anwendungsprogramm AP AP 225 API Applikation Applikations software ASCII
119. m Modell sowie die Nachahmung von Realprozessen mit einem Computer Step Physical File Austauschdatei im STEP Format mit der Dateinamenerweiterung stp oder ifc Structured Query Language Datenbanksprache Semantische Eigenschaft deren Bedeutung innerhalb der Klassendefinition eines Datenmodells vereinbart wird Standard for the Exchange of Product Data Kurzname von ISO 10303 Ein Produktdatenmodell ist kompatibel zu ISO 10303 STEP wenn es gem der dort vorgeschriebenen Modellierungsmethoden definiert ist und die entsprechenden Ressourcen unterst tzt Technische Geb udeausr stung Prinzip der IFC nach dem ein Bauwerk als Ganzes dargestellt wird und mit steigender Detaillierung in seine Bestandteile aufgel st wird Lehre von der Lage und Anordnung geometrischer Gebilde im Raum Klasse die einen Teil ihrer Eigenschaften aus einer oder mehreren Oberklassen erbt Paradigma in der Datenmodellierung bei dem Klassen ihre Eigenschaften an Unterklassen weitergeben also sozusagen vererben Darstellung einer Klassenhierarchie in Baumform Verein Deutscher Ingenieure erarbeitet u a die VDI Richtlinien als anerkannte Regeln zum Stand der Technik Fotorealistische Darstellung von r umlichen Objekten im Computer Seite 105 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Wetterdaten Datensatz der st ndliche Parameter des Wetters an einem bestimmten Standort enth lt Inhalt und Format
120. meing ltige grundlegende Datenstruktur festgelegt die von h heren Schichten genutzt werden kann Diese Schicht beinhaltet geb udeunabh ngige Ressourcen wie Ma einheiten Geometrie oder Materialdefinition In der Nomenklatur werden Entities dieser Schicht mit c Resource bezeichnet z B IfcConstructionMaterialResource Attribute in h heren Layern verweisen auf Datentypen im Resource Layer Dadurch wird z B die Ma einheit nicht in der entsprechenden Klasse festgelegt sondern einheitlich f r alle Klassen im Resource Layer referenziert Ma einheiten k nnen so projektspezifisch gew hlt werden F r die Darstellung der Geometrie stehen geometrische Grundelemente sowie verschiedene Darstellungsarten f r r umliche Oberfl chen und Volumenk rper geometrien zur Verf gung H renbaum 2002 Die geometrische Darstellung darf nur geometrische Informationen beinhalten und muss vollst ndig sein Objekte k nnen mehrere geometrische Darstellungsarten besitzen z B eine einfache und eine detaillierte Darstellung Die Materialdefinitionen erlauben neben der einfachen Bezeichnung von Materialien die Erstellung von detaillierten Schichtaufbauten von Bauteilen Geschichtete Materialien sind in der Klasse JfcMateria lLayerSet definiert Sie fasst mehrere Schichten J fcMaterialLayer zusammen 4 3 3 Generische Datenstruktur Im Core Layer befinden sich der Modellkern Kernel und seine Erweiterungen Core Extensions In dieser Schicht s
121. metrie des Geb udemodells sowie Angaben zum thermischen Verhalten der Geb udeh lle in den IFC Formaten 1 5 1 2 0 und 2x unterst tzt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 32 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Neben dem Import von Geometriedaten k nnen auch Daten in die IFC Datei geschrieben und in andere Programme zur Weiterverwendung exportiert werden Erw hnt sei hier die Verwendung von Simulationsergebnissen f r die Dimensionierung von haustechnischen Anlagen Weiterentwicklungen im Einsatzbereich sind im auf Geometrie beschr nkten Datenaustausch und in umfassenderen Angaben zu Wandoberfl chen wie z B von EnergyPlus ben tigt zu suchen Zur Zeit wird der BSPro COM Server u a in folgenden Softwareentwicklungs projekten eingesetzt Olof Granlund Oy 2006 Progman Oy MagiCAD HVAC CAD Ansys CFX CFX software Massachusetts Institute of Technology MIT MIT CFD Software Lawrence Berkeley National Laboratories LBNL EnergyPlus Energy Software IFCtoIDF Tool 4 4 5 Implementation Views 1999 wurde von einer Gruppe unabh ngiger Softwarehersteller Softwarenutzer und Forschungsinstitute die BLIS Initiative gegr ndet BLIS steht f r Building Lifecycle Interoperable Software Ziel der Initiative ist es die Implementierung und Nutzung des IFC Modells zu unterst tzen BLIS Project 2003 Die Implementation des gesamten IFC Produktdatenmodells w rde den Umfang
122. mische Simulation von Behaglichkeit und Energieverbr uchen in Geb uden verwendet Das Programm ist eine benutzerfreundliche graphische Oberfl che f r den Simulationskern DOE 2 ber eine IFC Schnittstelle werden geometrische und nicht geometrische Daten des Geb udemodells bernommen Die aufw ndige Nachbildung des Geometriemodells entf llt Ergebnisse der Simulation k nnen in das IFC Geb udemodell bertragen und von anderen Anwendungen weiterverwendet werden Ein Praxistest mit f nf IFC Beispielmodellen dokumentiert die derzeitigen M glichkeiten der bertragung von IFC Modellen in RIUSKA Stichworte Produktdatenmodelle Geb udesimulation IFC RIUSKA DOE 2 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite II Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Abstract Computer aided project management is essential to the building industry The quality of data exchange becomes increasingly important In addition to widely used exchange formats like DXF and DWG a new generation of CAD data exchange is developed Product data models enable the transmission of comprehensive virtual building models This is also called software interoperability A product data model contains geometric and topological data as well as semantic information This includes material description room types copyrights and schedules Object oriented software is used to create intelligent building information models Object orie
123. mmen PSETs enthalten u Werte f r W nde In der photorealistischen Darstellung fehlen die oberste Gescho decke und das Dach O Abbildung 7 19 Revit Modell in DDS Abbildung 7 20 EG Grundriss Revit Nach einem neuerlichen Import bei gleichbleibenden Einstellungen ndert sich die 3D Darstellung des Geb ude modells Abbildung 7 21 Obergescho und Dach werden nicht dargestellt Auch die Farbdarstellung der W nde variiert Grundrisse Raumh hen und Gescho bezeichnungen weichen jedoch nicht vom urspr nglichen Import ab Abbildung 7 21 Revit Modell in DDS 2 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 77 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement DDS bietet die M glichkeit importierte IFC Objekte W nde Fenster T ren gegen Artikel der programmeigenen Datenbank zu tauschen Diese M glichkeit ist f r alle getesteten Modelle m glich Der Fu boden wird in keinem Modell als IFC Objekt bertragen Den Gescho en ist daher von Beginn an ein Standardfu boden aus der DDS Artikeldatenbank zugewiesen Tabelle 7 1 fasst die Ergebnisse des Imports der IAI Modelle in DDS zusammen Der Import des ADT Modell weist die gr ten M ngel auf Das Obergescho wird nicht importiert Au enw nde der importierten Gescho e werden als Innenw nde interpretiert Sowohl in der Zeichnungsliste als auch in der DDS Raumdatenbank sind fehlerhafte Bezeichnungen zu fin
124. mt das menschliche Denken zum Vorbild Die Darstellung der Inhalte kann auf verschiedene Weise erfolgen Geometrische Modelle beschreiben die Form und r umliche Lage von K rpern Topologische Modelle beziehen sich auf Lage und Anordnung von K rpern sowie deren Zusammenhang Semantische Modelle stellen Eigenschaften jenseits von Geometrie und Topologie dar Diese Eigenschaften sind nicht ableitbar sondern m ssen vereinbart werden Bei der feature basierte Geometriemodellierung werden Geometriek rpern Features Eigenschaften Randbedingungen Regeln etc zugewiesen Das Zusammenf gen von Features erzeugt Abh ngigkeiten und Verbindungen zwischen Bauteilen Objektorientierte Modelle stellen reale Sachverhalte dar Objekte k nnen Eigenschaften und Funktionen enthalten die ihrem realen Vorbild entsprechen 3 1 2 2 Modellarchitektur Die Modellarchitektur bezeichnet die Strukturierung des Datenmodells und die Zusammenh nge zwischen den Teilmodellen Ziel der Modellarchitektur ist ein gr tm glicher Datenaustausch bei geringem Implementierungsaufwand des Datenmodells Es werden verschiedenste Modellformen unterschieden Zu den wichtigsten geh ren das neutrale Modell verschiedene Formen des Applikationsdom nenmodells und Produktmodelle die ein Metamodell beinhalten H renbaum 2002 Das neutrale Modell stellt den Idealfall dar Jedes Anwendungsprogramm versteht das gesamte Datenmodell Der Datenaustausch
125. mulationen andere Eingabedaten Fehler behebung Fehlerbehebung Eingabe der Geb udegeometrie Geb ude geometrie Abbildung 5 5 Verteilung des Aufwands Abbildung 5 6 Anteil der Geb udegeometrie bis zum ersten erfolgreichen Simu an der Aufbereitung der Eingabedaten lationsdurchgang nach Bazjanac nach Bazjanac 2001 2001 Aufbereitung des Inputs Bei der Analyse der Teilschritte die zur Aufbereitung aller Eingabedaten notwendig sind zeigt sich dass die Geometrieerfassung den gr ten Anteil einnimmt siehe Abbildung 5 6 Neben der Ersterfassung der Geometrie bedeutet auch die Fehlerbehebung im geometrischen Modell einen erheblichen Aufwand Der tats chliche Aufwand der Nachbearbeitung h ngt stark von der Gr e und Komplexit t des Projekts ab Die Ziele der durchgef hrten Simulation Ausbildung und Erfahrung des Nutzers sowie Zeit und Geldbudgets des Projekts spielen ebenfalls eine wichtige Rolle Bazjanac 2001 misst den Auswirkungen der aufw ndigen Geometrieerfassung gro e Bedeutung zu Die langwierige und fehleranf llige Akquisition kann dazu f hren dass der eigentliche Sinn einer thermisch energetischen Simulation nicht weiter verfolgt wird Die Untersuchung von Varianten wird eingeschr nkt und nach einigen Simulationsdurchg ngen werden Ergebnisse oft als definitive Antworten interpretiert Diese Bedeutung der Geometrie f hrt dazu dass Vereinfachungen in diesem Bereich positive Auswirkungen auf
126. n Schraffur Beschriftung und Zeichnungslayout Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 3 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement STEP CDS ist eine Initiative zur Optimierung des herstellerunabh ngigen 2D CAD Datenaustausches Die Schnittstelle ist sehr leistungsstark wenn auch stark auf den Maschinenbau ausgerichtet Dayal 2004 2 3 Internationale Normen und Richtlinien Nationale und internationale Normen und Richtlinien wurden entwickelt um den unabh ngigen Produktdatenaustausch auf hohem Niveau zu erleichtern Programminterne Speicherformate sind von den Richtlinien nicht betroffen und werden weiterhin verwendet 2 3 1 ISO 10303 STEP Die ISO 10303 definiert einen Standard f r den Datenaustausch mit Produkt modellen Die Norm wird auch als STEP Standard Standards for the Exchange of Product Model Data bezeichnet und richtet sich nicht nur an die Bauwirtschaft Branchen bergreifende Grundlagen werden ebenso festgelegt wie spezifische Produktdatenmodelle und damit Datenaustauschstandards f r bestimmte Anwendungsbereiche Aufbau und Ziele der ISO 10303 werden im Rahmen der Produktdatenmodellierung genauer erl utert siehe Kapitel 3 1 3 2 3 2 VDI 6027 Anforderungen an den Datenaustausch von CAD Systemen Die Anforderungen an den Datenaustausch von CAD Systemen werden in der VDI Richtlinie 6027 festgelegt Blatt 1 1999 im Wei druck erschienen betrifft Konventionen f r Ge
127. n IFC Modellen in RIUSKA wird laufend verbessert und angepasst Karola 2006 In diesem Stadium der Entwicklung von IFC Schnittstellen ist der Einsatz der aktuellsten Programmversion ausschlaggebend Im RIUSKA Update zeigten alle Modelle verbesserte oder gleichbleibende bertragungseigenschaften Mit Ausnahme des ALLPLAN Modells k nnen in allen Modellen Simulationen durchgef hrt werden Der Import von Fenster und T ren f r die Modelle von ArchiCAD und ALLPLAN ist Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 89 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement auch im Update nicht m glich Sinnvolle Simulationsm glichkeiten erm glichen DDS beste Qualit t und ADT Im Praxistest erreichten vereinfachte IFC Modelle eine ebenso hohe bertragungsqualit t in RIUSKA wie vollst ndige Modelle Geometriedaten oder architektonische Zusatzinformationen k nnen aus dem Modell entfernt werden ohne die bertragung zu ver ndern Besonders umfangreiche Geb udemodelle erzeugen IFC Modelle mit erheblichen Dateigr en F r RIUSKA k nnen daher stark vereinfachte Modelle verwendet werden um den Datentransfer zu erleichtern Im Verlauf des gesamten Praxistests zeigte sich dass RIUSKA nur in Kombination mit einem IFC kompatiblen CAD Programm sinnvoll einsetzbar ist IFC Modelle k nnen in RIUSKA nicht ver ndert werden Um ein Modell zu testen oder anzupassen ist eine CAD Anwendung notwendig Der Einsatz von Anal
128. n Software entwicklung Auf ihr basieren Kapselung Vererbung und Polymorphismus Eine Klasse dient zur Beschreibung real existierender Objekte Sie ist eine Vorlage und enth lt Attribute zur Beschreibung von Objekteigenschaften eines bestimmten Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 8 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Objekttyps Klassen enthalten auch Methoden die den Objekten zu Eigen sind Methoden sind Funktionen und Prozeduren zur Beschreibung des Verhaltens von Objekten Den Objekten der Klassen k nnen in Anwendungen konkrete Werte zugewiesen werden d h sie werden instanziiert Die Form der Instanziierung einer Klasse ist in der Programmierung festzulegen Bei der Kapse ung werden Attribute oder Methoden au erhalb einer Klasse unzug nglich gemacht Sie werden eingekapselt Drei Stufen der Kapselung werden unterschieden ffentlich und von au en zug nglich sind Attribute und Methoden der Deklaration public Protected bedeutet dass Attribute und Methoden in Unterklassen verf gbar sind Bei der Deklaration private sind Attribute und Methoden nur in der Klasse in der sie definiert sind zug nglich Ein Vorteil der Kapselung liegt in der Kontrolle der u eren Manipulation von Attributen So k nnen z B Eigenschaften die einen bestimmten Wertebereich besitzen m ssen gesch tzt werden Weiters sind gekapselte Objekte unabh ngig von sp teren Programmerweiterungen Real existierende Objekte k nnen
129. n implementiert wird erm glicht die notwendige Software interoperabilit t Die Industry Foundation Classes IFC sind ein herstellerunabh ngiges speziell f r die Bauindustrie entwickeltes Produktdatenmodell f r Geb ude bzw Geb ude komplexe Seit 1995 entwickelt die International Alliance for Interoperability IAI das IFC Produktdatenmodell Unter dem Dach der IAI wird das Modell mit Unterst tzung f hrender Bausoftware Hersteller weiterentwickelt Ziel der IAI ist es die IFC Schnittstelle als internationalen herstellerunabh ngigen Standard f r den Austausch von virtuellen Geb udemodellen zu etablieren Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 92 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Die Datenstruktur des IFC Produktdatenmodells wird in vier Layer unterteilt Abbildung 8 2 Die unteren i Domain Layer Hierarchieebenen definieren die i generische Datenstruktur des Modells Interoperability Layer Hierzu z hlen Resource und Core Layer Die obersten Ebenen der Hierarchie sind Product Control Process Grundlage des Datenaustausches Der oa Interoperability Layer erm glicht die Kernel bertragung grundlegender Elemente des Geb udemodells die von den meisten Applikationen mit IFC Resource Layer Schnittstelle unterst tzt werden Wichtigstes Modul dieses Layers sind die Shared Building Elements die den Geometrieaustausch erm glichen Abbildung 8 2 Struktur der I FC Laye
130. n nicht als solche erkannt In den importierten IFC Dateien m ssen R ume bereits definiert sein Betreffende Stockwerke k nnen andernfalls nicht importiert werden RIUSKA importiert keine D cher und durchgehende Gescho decken da Probleme in der Raumzuweisung auftreten k nnen vgl Kapitel 5 4 1 Jedem Raum wird individuell eine Decke oder ein Dach aus der Standardartikeldatenbank zugewiesen Dachfenster k nnen manuell hinzugef gt werden Die Geometrie des Modells kann in RIUSKA nicht ge ndert werden Einzelne R ume und Bauteile k nnen nachtr glich gel scht werden Die Anordnung der R ume sowie die Lage von Wandeinbauten k nnen nicht ge ndert werden Die Parapeth he von Fenstern bzw die Br stungsh he von T ren k nnen weder ausgelesen noch ver ndert werden Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 79 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 7 5 2 Import der IFC Modelle Die Qualit t des Imports der IFC Modelle in RIUSKA wird nach folgenden Kriterien beurteilt Anzahl der importierten GeschoBe Zusammenhang der Grundrisse Korrekte Raumh hen Anzahl der R ume Vorhandensein aller Umschlie ungsfl chen der R ume Richtige Interpretation der Wandeigenschaften extern intern Anzahl der importierten Fenster und T ren Inhalt der Raumliste Raumbezeichnung Fl che Volumen Durchf hrbarkeit einer Energiesimulation Durchf hrbarkeit einer Behaglichkeitssimulation
131. n und in Eingabedaten des Simulationsprogrammes bersetzen k nnen erm glichen ebenfalls den Import bestehender Daten Zur Zeit erh ltliche GUIs importieren keine kompletten 3D Geb ude oder ben tigen manuelle Korrekturen Ein Hauptgrund in der erforderlichen Nachbearbeitung des Imports liegt in der grundlegend verschiedenen Betrachtungsweise des Geb udes durch Architekt und Fachplaner Das Geb udemodell f r die thermische Simulation beinhaltet weniger Informationen als das gesamte Modell Andere Bereiche m ssen hingegen genauer dargestellt werden z B die Zuteilung von W nden zu verschiedenen thermischen Zonen Um ein vorliegendes Geb udemodell in die Simulation zu integrieren ist in den meisten F llen eine manuelle Nachbearbeitung notwendig um das Modell sowohl zu vereinfachen als auch in manchen Bereichen zu detaillieren Beispiele f r Eingriffe in das bernommene Modell sind Die Ann herung gekr mmter Fl chen durch flache Bauteile da die meisten Simulationsprogramme gekr mmte Fl chen nicht kennen Die Gruppierung sich wiederholender Elemente oder Beschreibungen von R umen und Oberfl chen Die Auswahl relevanter Teile des Geb udes und das Entfernen berfl ssiger Informationen z B Innenw nde zwischen R umen gleicher thermischen Zonen Das Hinzuf gen von fehlenden geometrischen Informationen z B die dreidimensionale Lage von Sensoren Die thermische Zonierung von R umen gleicher Nutzung
132. nationalen Standard ISO 10303 STEP Standards for the Exchange of Product Model Data ist der Datenaustausch mittels Produktdaten modellen definiert Produktdatenmodelle basieren auf einer ganzheitlichen Betrachtung des Produkts und enthalten alle das Produkt beschreibende Daten Grundlage der Produktdatenmodelle ist eine objektorientierte Softwareentwicklung die auf einer sinnvollen Nachbildung real existierender Objekte beruht Der Bauindustrie erm glichen Produktdatenmodelle den Einsatz von integrierten Geb udemodellen Das virtuelle Geb ude besteht aus einzelnen Objekten die von Softwareprogrammen als solche erkannt werden Ein Fenster wird als intelligentes Objekt dargestellt das neben geometrischen Eigenschaften auch weitere Angaben z B Material Hersteller enth lt Im Produktdatenmodell eines Geb udes stellt die Geometrie nur mehr einen Teil des Gesamtmodells dar Der Mehrwert eines Produktdatenmodells besteht in der Verkn pfung von geometrischen und topologischen Daten mit semantischen Eigenschaften des Geb udes Semantische Eigenschaften sind unabh ngig von der Ausdehnung oder Lage eines Objekts und beziehen sich u a auf Materialwerte Nutzungsrechte und andere Objekteigenschaften Abbildung 8 1 zeigt den Inhalt eines vereinfachten Geb udemodells In Analogie zu einem reinen Geometriemodell bezieht sich der dargestellte Raum auf Ursprungspunkte und dessen Koordinaten Dar ber hinaus sind W nde als eigenst ndige Objekt
133. nd VDI 6021 Datenaustausch f r die thermische Lastberechnung von Geb uden VDI 6027 Blatt 1 Anforderungen an den Datenaustausch von CAD Systemen Geb ude und Geb udetechnik Konventionen VDI 6027 Blatt 2 Anforderungen an den Datenaustausch von CAD Systemen Anlagentechnik Derzeit findet eine Zusammenarbeit zwischen IAI und VDI statt um relevante Teile der VDI 3805 in die IFC zu bernehmen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 37 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 4 7 Anwendung 4 7 1 IFC kompatible Applikationen Die IFC sind public domain d h sie stehen allen Softwareentwicklern f r die Implementierung zur Verf gung Von der IAI zertifizierte Software produkte sind am Logo der IAI zu erkennen Abbildung 4 18 Abbildung 4 18 IAI Logo Zur Zeit werden IFC2x bzw IFC2x2 zertifizierte Softwareanwendungen u a von Graphisoft Autodesk Bentley Data Design System Nemetschek und Granlund angeboten IAI 2006c 4 7 2 Anwenderhandbuch der IAl Die Anwendung des IFC Produktdatenmodells erfordert ein Umdenken der Ingenieure und Softwareanwender Um die Vorteile objektorientierter Geb ude modelle nutzen zu k nnen m ssen Einsatzm glichkeiten und Anforderungen an die Erstellung des Modells definiert werden Das deutsche Chapter der IAI ver ffentlichte im April 2006 ein Anwenderhandbuch das IFC Import und Exportfunktionen von CAD Programmen erl utert IAI 2006d Der
134. nd hoch spezialisierte API f r einzelne Dom nen der IFC SDAI Standard Data Access Interface In ISO 10303 standardisierte Programmierschnittstelle zur Implementierung von Produktmodellen Semantik Lehre von der Wortbedeutung In der Datenverarbeitung werden nichtgeometrische und nichttopologische Eigenschaften als semantisch bezeichnet Die Bedeutung dieser Eigenschaften kann nicht abgeleitet sondern muss vereinbart werden Server Zentraler Rechner in einem Netzwerk der den Arbeitsstationen Daten Speicher und Ressourcen zur Verf gung stellt Selektiver Import Beim selektiven Import von Daten sucht ein Programm sich bestimmte Instanzen aus einem Datenbestand heraus die es interpretiert Die brigen Daten werden ignoriert und gehen verloren Sicht Hier Eine Sicht definiert eine Untermenge eines Datenmodells und stellt Regeln zur Behandlung des Datenbestandes Gruppen bestimmter Anwendungs programme Eine CAD Sicht w rde z B die f r CAD Programme relevanten Teile eines Modells beinhalten Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 104 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Simulation SPF SQL Statische Eigenschafts definition STEP STEP Kompatibilit t TGA Top Down Ansatz Topologie Unterklasse Vererbung Vererbungsbaum VDI Visualisierung Diplomstudiengang Geb udetechnik nach VDI6020 Simulation bezeichnet die Nachbildung tats chlicher Vorg nge an eine
135. ne bersicht der Simulationsergebnisse sowie des Inhalts der DDS Raumdaten dieses Raum vor und nach dem Datenexport Tabelle 7 4 Ergebnisse der Informations bertragung in die IFC Modelle Bentley Luftwechsel 1 h Luftstrom m h Raumdaten in DDS vor der bertragung max Luftwechsel 1 h Luftstrom m h L wn 589 e H KEE gt D EPs E Luftwechsel 1 h Luftwechsel 1 h 4512 Luftstrom m h 878 Raumdaten in DDS nach der bertragung max Luftwechsel 1 h 222451 Beim ersten Import hinterlegt DDS Standardluftwechselzahlen und berechnet eine Vorgabe f r den Luftvolumenstrom abh ngig vom Raumvolumen Der in RIUSKA ermittelte Luftvolumenstrom wird in allen Modellen korrekt bertragen DDS ermittelt zudem eine Luftwechselrate die nicht direkt aus den IFC importiert wird In Tabelle 7 4 wurde die entsprechende Luftwechselzahl dem RIUSKA Ergebnis zu Vergleichs zwecken hinzugef gt Nur f r das ADT Modell weicht die DDS berechnete Luftwechselzahl stark von den Simulationsergebnissen ab In PSETs sind Zusatzinformationen zum Raum enthalten die als Tabelle abrufbar aber nicht f r Berechnungen verwendbar sind Tabelle 7 5 zeigt die PSETs des simulierten Raumes aus dem ArchiCAD Modell Anzahl und Umfang der PSETs h ngen vom urspr nglichen IFC Modell ab RIUSKA f gt den IFC Modellen den Abschnitt PSet_SpaceThermalDesign hinzu Als
136. nennen nennen nenn 4 23 1 TSO LOFOS ASTER EE 4 2 3 2 VDI 6027 Anforderungen an den Datenaustausch von CAD Systemen c1ccsesssteeseseeees 4 2 3 3 VDI 3805 Produktdatenaustausch in der TG4 neuen nnnnnnennennnnnnnnannnennnnnennnn 6 2 4 STERREICHISCHE RICHTLINIEN Es Zeta 7 3 GRUNDLAGEN DER PRODUKTDATENMODELLI ERUNG uuuu020n0n0000n 8 3 1 1 Objektorientierte SOPtWALCCIEWICKIUING HR RR nannnnnnn nenn nnnnnenennnnnnnnnanannnnnnn 8 31 2 Produktmodellietung EE 9 3 1 2 1 Form der Produktmodellierung kk 12 3 1 2 2 Wl Ee ll TEE 12 3 1 2 3 Unterschiede zu Geometriemodellen AANEREN 13 KEE E 14 4 DAS PRODUKTDATENMODELL DER IFC uuuusuaena0n Kee RTT 18 4 1 ZIEL WIND FUNKTION ege egeeeee AETTRBEFEREFFPREHFEEITTEERTELEETERLFEELLERELFORFEFERETFLLEFFELEFPELETFELERRELERFETTE 18 4 2 SEN pA 12 ein SFERRREREFLPEEFTREEFELEEPRTERERTEPERTERFEFTBRPFLERFFLELEFFTLEFETEECETERERTTERRFFEFLFLEREFTERFEREFFELEERRT 18 4 3 DATENSTR KTUR DER HE ei ine erh ONEA NTEs 19 4 3 1 bersicht des Datonmocdelk 20 4 3 2 RESSOUFCEN ur nn een ren neben rege 21 43 3 Generische Datehstrukt r u u2 nsnnssnanaandissssnesnennnshassrtane 21 L34 Konkrete Datensttukl r a u an nnni dee ENEE 23 43 5 A fbau Geesse nennen 24 Er EE 26 4 3 7 Bewertung des TFC Modells nennen 28 4 4 IMPLEMENTIERUNG ees gen EEEE EE tad nern Den e KEE EE EE 28 4 4 1 Verschiedene Arten von IFC KomoatDutzt ee 29 4 4 2 Methoden des Datenaustausches u2242422224R4 nn
137. ng nderungen in der Architektur k nnen nicht vorgenommen werden F r alle Modelle werden einheitliche Importeinstellungen verwendet Aus den importierten Modellen wird in DDS ein programmeigenes Geb udemodell erstellt Anschlie end werden die Modelle auf folgende Punkte hin untersucht Vollst ndigkeit Anzahl der Gescho e Benennung der Gescho e in der Zeichnungsliste Korrekte Darstellung von architektonischen Bauteilen Darstellung des Geb udemodells Darstellung von Einrichtung z B Treppenhaus bertragung von Bauteileigenschaften Inhalt der IfcProperties z B u Werte Der Grundriss gilt als korrekt bertragen wenn sowohl Raumaufteilung Lage und Gr e von Fenster und T ren als auch die Wandeigenschaften au en oder innenliegend mit dem IFC Modell bereinstimmen Die korrekte Raumh he muss sowohl in der geometrischen Darstellung im Geb udemodell als auch in der Raumdatenbank dem urspr nglichen Modell entsprechen Abbildung 7 10 stellt das Geb udemodell dar das nach Import der IFC Datei von ADT erstellt wurde In DDS sind 5 Gescho e enthalten wobei das zweite Obergescho keine R ume besitzt und das oberste Gescho unbenannt ist Das Dachgescho wird 2 55 m ber dem Erdgescho angeordnet Das Dach wird in der 3D Darstellung des Geb udemodells nicht angezeigt Den Grundriss des Erdgescho es zeigt Abbildung 7 11 Die Au enw nde werden als doppelte Innenw nde dargestell
138. nhaltet Daten verschiedenster Disziplinen Es ist sowohl w hrend der Entwurfs als auch in der Bauphase von Nutzen Im laufenden Betrieb kann das IFC Geb udemodell in Anwendungsprogramme des Facility Managements bernommen werden Sp tere Verwendungen des Modells h ngen allerdings von der Qualit t und dem Umfang des in der Entwurfsphase erstellten Modells ab Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 18 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement In Abbildung 4 1 sind die Einsatzm glichkeiten der IFC Schnittstelle in der Entwurfsphase des Bauwerks dargestellt Die urspr ngliche Erstellung des Modells geschieht in einem Architektur CAD Programm Andere Planer k nnen ber ein zentrales Projektmanagementsystem auf das Modell zugreifen GC Wy YY E Entwurf Planung A Op Li iL Architektur CAD System us Berechnung i Berechnungsprogramm 2 Import der 1 Export der HKLS Elektroplanung Geb udeplanung 4a IFC oder direkter Im Export 10 Import der 3 Import der ME 7 Z 2 Geb udeplanung WHA WER Geb udeplanung _ baubegleitendes CAPM Z projekte f A U mash Pen SE Z Yj managementsystem G E H 7 f A CAFM System 9 Import der L 4 Export der 4 HKLS CAD Entwurfssystem HKLS Elektroplanung HKLS Planung d S Le 5 8 Export des Tragwerks m Import oC 5 Import der Geb ude Vorschl ge zur Bemessung und HKLS Planung planung 6 Export a der Elektro planung came E E Tragwerk
139. nimmt die thermische Sicht f r Berechnungen und ignoriert andere Betrachtungen des Geb udes Das Geb ude unterscheidet sich in architektonischer Hinsicht stark von der thermischen vergleiche auch VDI 6021 Abschnitt 5 2 2 Einzelne voneinander getrennte R ume werden zu thermischen Zonen zusammengefasst Um die W rmeleitung durch W nde richtig berechnen zu k nnen m ssen Raum begrenzungen den entsprechenden Zonen zugewiesen werden Eine aus architektonischer Sicht durchgehende Wand grenzt an verschiedene thermische Zonen Abbildung 5 7 Die durchgehende Konstruktion muss f r die thermische Simulation segmentiert und den entsprechenden Zonen zugewiesen werden Eine Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 52 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement weitere Segmentierung ist erforderlich wenn ein Wandteil auf einer Seite einer einzigen Zone auf der anderen Seite zwei verschiedenen Zonen angeh rt Im Beispiel ist dies bei den Zonen 1 2 und 4 dargestellt Die Begrenzung von Zone 1 muss auf Seiten der Zonen 2 und 4 weiters unterteilt werden Abbildung 5 7 Definition der Raumbegrenzungen im BIM Bazjanac 2005 Diese thermische Zonierung erfordert einen gro en Arbeitsaufwand wenn sie manuell im Simulationsprogramm durchgef hrt werden muss F r komplexere Geb ude sind daher nur jene Modelle hilfreich die diese Zonierung und Aufteilung der Raumbegrenzungen automatisch durchf hren Bazjanac 2005 Simulationsp
140. nkungen Praktischen Einsatz finden die IFC im Moment in Pilotprojekten mit Expertenunterst tzung um das Modell laufend zu verbessern und auf den breiten Praxiseinsatz vorzubereiten Von den IFC Pilotprojekten werden f r diese Arbeit das PM4D Projekt Fischer und Kam 2002 und das disziplinen bergreifende Design Studio der University of New South Wales Plume und Mitchell 2005 herausgegriffen 4 7 4 1 Pilotprojekt PM4D Planung und Bau eines Auditoriums der Helsinki University of Technology wurden im Zuge des PM4D Projekts Product Model and Fourth Dimension abgewickelt Ziel war es den Einsatz des IFC Produktdatenmodells f r den Datenaustausch in der fr hen Planungsphase sowie der Bauphase zu testen Neben der dreidimensionalen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 39 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Betrachtung des Geb udes im Geb udemodell wurde der zeitliche Ablauf in der Bauphase ber cksichtigt 4D Visualisierung Die IFC Schnittstelle 1 5 1 wurde f r den Datenaustausch zwischen CAAD Programmen ArchiCAD ALLPLAN Simulationsprogrammen RIUSKA CFX Fluid Dynamics HVAC Programmen MagiCAD sowie zur 4D Visualisierung CPT 4D und den Datenaustausch zu weiteren Anwendungen verwendet Der Datenaustausch wurde durch die Weitergabe von IFC Dateien realisiert Fischer und Kam 2002 nennen den reduzierten Zeitbedarf als gr ten Vorteil des IFC Einsatzes Durch d
141. nnnnnnennnnnnn nnn nanannnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnn 30 J43 Ee SCIVE ari enee EE 30 4 4 4 Middleware Tool BS Pro COM SCIP wissseccccccccnnnnnnsneceseenanannnnntnenenesssnanannenesssessanens 32 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite IV Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 4 4 5 Implementation VieWSsnnneennnnenennnnennennonennennenennennnnnnnnnensnnnneonsnennennsnennennnnenennensenennene 33 4 5 BISHERIGER ENTWICKLUNGSVERL AUER 34 4 6 WEITERENTWICKLUNG DES MODELS ra birgt cor Eere TAE REE AEAEE ENAA AEN nennen nennen nn nenn 35 46 1 Xtension EE 35 4 6 2 Zugriff auf IFC Modell Server mit SABLE ssscccccsesseneeeesececnannnnnnnseseeessennananntnesesesasnen 35 4 6 3 Building Information Modeling GI 36 46 4 E e TEE 37 4 7 ANWENDUNG egene ere SEELEN 38 4 7 1 IFC kompatible Aonikatoen EE 38 4 7 2 Anwenderhandbuch der L4I nee 38 SE EE EE 38 GE e E EE 39 4 7 4 1 Pilotprojekts PMA4D EE 39 4 7 4 2 Pilotprojekt Multi disziplin res Design Studio ENEE 41 5 IFCINDER THERMISCHEN GEB UDESI MULATION 00000 REES 43 5 1 eil 43 5 2 RICHTLINIEN DES VOT i aseene SEENEN ENEE ENEE ENEE 43 5 2 1 VDI 6020 Anforderungen an Rechenverfahren zur Geb ude und Anlagensimulation 43 35 2 2 VDI 6021 Datenaustausch f r die thermische Lastberechnung von Geb uden 44 5 3 DAS GEOMETRISCHE GEB UDEMODELL DER SIMULATION EEN 47 5 3 1 Bedeutung des Geometriemodells AAA 47 5 3 2 Nachbildung der
142. nst gt Server B IFC Daten CAD CAD Client g Dienst SABLE D Server C a IFC Daten HVAC a BIVAG Client SS Kosten EN dienst W ServerD IFC Daten Kostensch tzung A Y ADA oe Client Dienst Weitere 7 Dienst v Zeitplanung A Client Abbildung 4 17 Serverzugriff mit SABLE vereinfacht nach BLIS Project 2003 4 6 3 Building Information Modeling BIM Unabh ngig von der Art des verwendeten Produktdatenmodells wird in der Branche das Schlagwort BIM Building Information Modeling verwendet Die Geb udedatenmodellierung mittels BIM bedeutet eine bauteilorientierte Erarbeitung eines virtuellen Geb udemodells Zus tzlich zu einem dreidimensionalen Geometriemodell sind auch semantische Informationen enthalten BIM wird auch als Virtual Building Model digitales Geb udemodell oder bauteilorientiertes Arbeiten bezeichnet Mossack 2005 Bazjanac 2005 definiert das Zuilding Information Model BIM als ein instanziiertes Produktdatenmodell das gewerk bergreifende Informationen zu einem bestimmten Geb ude enth lt Es ist eine statische Darstellung des Geb udes zu einem bestimmten Zeitpunkt Auf Grund der gro en Datenmengen kann und soll ein BIM nicht alle das Geb ude betreffende Daten enthalten Ziel ist es alle wichtigen und f r weitere Bearbeitungen im Geb udelebenszyklus wiederverwendbaren Daten im BIM zug nglich zu machen Spezifische Daten die nur eine einzige Disziplin betreff
143. nted programming which uses characteristic elements like grouping and inheritance is based on product data models ISO 10303 STEP defines general standards for using product data models The International Alliance for Interoperability IAI started in 1995 the development of the Industry Foundation Classes IFC product data model IFC are a non proprietary product data model used especially in the building industry There are plenty of application areas for IFC mainly during schematic design but also for facilities management The IFC data structure is extensive and covers different detailed domains of the building industry Partially the STEP standards are used Since IFCs are continuously developing non proprietary and international the model is widely established Both physical file exchange and IFC model servers are used for data exchange Building energy performance simulations are always based on building models The accuracy of the model meaning the correctness of recreating reality is essential for high quality results Therefore acquisition of input data becomes particularly important Traditionally input data is collected from a variety of sources and manually input in a standalone simulation tool Generating the input model often exceeds time and resources needed for simulation runs and analysis Simplified access to existing building models positively affects the whole simulation process In the field of building energy pe
144. ntemperatur wird der Verlauf der thermischen Last in einem Raum nur f r den Auslegungstag ausgegeben Im Jahresverlauf ermittelt werden anlagenabh ngige K hl und Heizleistungen f r jeden Raum Werden einzelne R ume aus dem Projekt gel scht hat dies keine Auswirkung auf die Simulation benachbarter R ume Der W rmestrom zwischen R umen wird in RIUSKA nicht ber cksichtigt Es werden gleiche Innentemperaturen angenommen Ab weichende R ume m ssen extra ber cksichtigt werden F r die Simulation sind daher nicht die umgebenden R ume ausschlaggebend sondern die Zuweisung von Au en und Innenw nden zu einem Raum Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 69 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 7 IFC Modelle in der Praxis Dieses Kapitel fasst praktische Erfahrungen mit IFC Modellen zusammen Betrachtet wird die Weiterverwendung von IFC Modellen die von CAAD Programmen generiert wurden Die Erstellung einfacher IFC Modelle in der Haustechnik CAD Anwendung DDS bildet einen zweiten Schwerpunkt Alle verwendeten Modelle werden mit dem Analyseprogamm IfcStoreyView des Forschungszentrums Karlsruhe berpr ft Anschlie end werden de IFC Modelle in DDS und RIUSKA eingelesen Die Qualit t der Modelle f r die Verwendung in der haustechnischen Planung und der Geb udesimulation mit RIUSKA wird beurteilt 7 1 Beispielprojekte der IAl Im Rahmen des Anwenderhandbuchs siehe Kapitel 4 7 2 stellt d
145. ntrol IfcActor IfcProject IfcResource IfcGroup Abbildung 4 4 I fcObject Subtype Tree Eine weitere Ebene der Spezialisierung in der IFC Datenstruktur bilden die Core Extensions Von der Product Extension leiten sich alle Unterklassen von IfcProduct das im Kernel festgelegt ist ab In diesem Teil des Modells sind abstrakte Geb udekomponenten wie Raum Geb ude Geb udeelement oder Platz definiert Die Spitze des Vererbungsbaumes f r Randbedingungen und Zulassungen f r jedes Objekt bildet die Control Extension Sie definiert u a Zeitpl ne und Informationen zum Lebenszyklus In der Process Extension sind Oberklassen f r Aufgaben Arbeitsplanung Prozesse u v a festgelegt Informationen ber Prozesse werden wie Produkte angesehen und in eigenen Klassen ausgedr ckt 4 3 4 Konkrete Datenstruktur Als konkrete Datenstrukturen werden Klassen bezeichnet die in den Austausch dateien instanziiert werden H renbaum 2002 Diese Klassen werden auch Leaf Node Classes genannt da sie am Ende eines Astes im Vererbungsbaum stehen Sie werden im Gegensatz zu abstrakten Oberklassen in Austauschdateien geschrieben Datensatze in diesen Dateien werden als Instanzen bezeichnet Im Interoperability Layer sind konkrete Strukturen enthalten die den meisten Domain Anwendungen gemeinsam sind Sie werden von den meisten Anwendungen ausgetauscht und sind wenig detailliert Wichtigstes Modul des Interoperability Layers sind die Sha
146. ockwerke R ume Fenster und T ren ausschlaggebend Die Anzahl der W nde wird nicht betrachtet da in RIUSKA Trennw nde zwischen R umen jedem Raum als eigenst ndige Wand zugewiesen werden Die Zahl der in RIUSKA enthaltenen W nde unterscheidet sich somit immer vom urspr nglichen Modell Das ADT Modell Abbildung 7 5 enth lt 5 Stockwerke wobei dem Dach ein eigenes Stockwerk zugewiesen wird 21 R ume verteilen sich auf die vier verbleibenden Stockwerke Das Geb ude besitzt 28 Fenster und 16 T ren Das Modell wird fehlerfrei dargestellt Abbildung 7 5 IFC Modell von ADT Abbildung 7 6 IFC Modell von ArchiCAD Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 72 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Ebenfalls fehlerfrei ist das ArchiCAD Modell Abbildung 7 6 Es enth lt 4 Stockwerke mit insgesamt 21 R umen Das Geb ude besitzt 30 Fenster und 22 T ren In der dreidimensionalen Ansicht ist zu erkennen dass die Dachterrasse grau hinterlegt ist Ihr ist ein eigener Raum zugewiesen In Abbildung 7 7 ist das ALLPLAN Modell dargestellt Es enth lt vier Stockwerke Die insgesamt 23 R ume besitzen 27 Fenster und 17 T ren Das Modell enth lt zus tzlich eine Fundamentplatte IfcStoreyView erkennt keine Fehler im Modell Abbildung 7 7 IFC Modell von ALLPLAN Abbildung 7 8 IFC Modell von Bentley Abbildung 7 8 zeigt die 3D Ansicht des Bentley Modells im IfcStoreyView Elemente der Decken bzw
147. oder u Werte auch wenn diese im IFC Modell enthalten sind Auf den Import von Wandaufbauten wird verzichtet da in vielen IFC Dateien die Bauteile falsch oder gar nicht definiert sind Karola 2006 Ergebnisse der Raumsimulation k nnen in das Geb udemodell der IFC zur ck geschrieben werden Die Ergebnisse sind u a in Planungsprogrammen zur Dimensionierung des Kanalnetzes verwendbar In das IFC Modell bertragen werden Luftvolumenstrom unter der Voraussetzung Zuluft Abluft zus tzliche K hllast Auslegungstemperatur K hlfall Auslegungstemperatur Heizfall Zonenaufteilung Die praktische Handhabung der bertragung von Informationen in das IFC Modell wird in Kapitel 7 5 3 behandelt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 67 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 6 6 Thermische Simulationen in RIUSKA In RIUSKA stehen f r die thermische Simulation des Geb udes zwei verschiedene Berechnungsarten zur Verf gung die Behaglichkeitssimulation oder Raum simulation und die Energiesimulation oder Anlagensimulation Abbildung 6 5 zeigt die m glichen Simulationsarten RIUSKA Energie l Behaglichkeits simulation simulation Conditions E i and Conditions Abbildung 6 5 Simulationsm glichkeiten in RIUSKA Bei der Durchf hrung einer Energiesimulation wird der gesamte j hrliche Energieverbrauch f r Heizung K hlung und Ventilation des Geb udes berechnet Zus t
148. odul zu entwickeln Soll der Datenaustausch zu mehreren Programmen erm glicht werden werden f r jedes Austauschszenario eigene Import und Exportmodule ben tigt Um den Entwicklungsaufwand zu verringern aber gleichzeitig den Datenaustausch zwischen mehreren Anwendungen zu erm glichen wurden standardisierte Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 2 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Schnittstellen eingef hrt Voraussetzung eines Standards ist die Einigung der Hersteller auf ein Austauschformat Der Implementierung dh der Einbindung der Schnittstelle in die Software kommt gro e Bedeutung zu da Ungenauigkeiten zu einem Datenverlust in der bertragung f hren 2 2 1 DXF und DWG Die meisten Daten werden immer noch in herstellerabh ngigen Datenformaten gespeichert und bertragen DXF Data Exchange Format ist ein Zeichnungsformat des _ Softwareherstellers Autodesk Autodesk entwickelt u a AutoCAD und Architectural Desktop ADT Autodesk unterst tzt DXF als offenes Austauschformat f r 2D 3D Zeichnungen Es enth lt Vektorgrafiken des Modells im ASCII Format Dar ber hinaus k nnen Strukturinformationen mittels Layern und Blockdefinitionen ausgetauscht werden DWG ist ein internes Zeichnungsformat von Autodesk Da Autodesk der weltweit f hrende CAD Entwickler ist kommt dem Format besondere Bedeutung zu Die Definition des DWG Formats ist nicht frei zug nglich Um DWG Daten in anderen CAD
149. passt Unterst tzt werden u a die dynamische Lastberechnung das Design von Anlagen sowie die Komponenten auswahl und der Produktdatenaustausch von Komponenten Bazjanac 2003 Die bertragung von Regelungseinrichtungen befindet sich noch in einem Anfangs stadium Voraussetzung f r die Nutzung von im IFC Modell beschriebenen haustechnischen Anlagen ist dass sowohl in der sendenden als auch in der empfangenden Applikation das HVAC Erweiterungsschema implementiert ist Bazjanac und Crawley 1997 sehen vier grundlegende Vorteile des IFC Einsatzes f r die thermisch energetische Geb udesimulation Nahezu kostenloser Zugriff auf geb ude und bauteilbezogene Daten Stark verk rzte Simulationszeiten Einfachere Einbindung anderer technischer Disziplinen in die Simulation und Analyse des Geb udes Verbesserte Nutzungsm glichkeiten der Simulationsergebnisse 5 4 2 Das Geb ude aus Sicht der thermischen Simulation Da der vollst ndige Datenbestand eines Geb udemodells weit gr er ist als von einer einzigen Anwendung ben tigt wird das Modell in sogenannte Sichten oder Views unterteilt In den IFC sind verschiedene Views definiert Neben der architektonischen Sicht des Geb udes wird auch eine thermische Sicht verwendet Diese thermische Sicht beschreibt alle Daten die den passiven thermischen Eigenschaften des Geb udes zugeordnet werden und f r thermische Simulationen wesentlich sind Ein Simulationsprogramm ber
150. peziell f r die Baubranche entwickelt wurde Produktdatenmodelle beinhalten alle ein Produkt bzw Geb ude beschreibenden Daten Sie erm glichen die Kommunikation von Software gleicher oder verschiedener Anwendungsgebiete und dadurch die Wiederverwendung einmal erstellter Daten Kennzeichen der IFC ist die objektorientierte Modellierung des Geb udes W nde Fenster oder R ume sind Objekte die Eigenschaften besitzen Wird eine IFC Datei ausgetauscht erkennt ein kompatibles Programm die Objekte und ihre Eigenschaften als solche Im Gegensatz dazu bertragen klassische CAD Anwendungen einzelne Punkte Linien oder Bl cke ohne Eigenschaften jenseits der Geometrie zu ber cksichtigen vgl Abschnitt 3 1 2 3 Die IFC wurden von der IAI der International Alliance for Interoperability entwickelt Die IAI ist eine unabh ngige Organisation die 1995 in den USA gegr ndet wurde Weltweit bestehen nationale Gruppen die sogenannten Chapters Das deutsche Chapter stellt sich auf www buildingsmart de vor Die IAI hat zur Zeit ca 600 Mitglieder Sie steht allen Unternehmen des Bau und Baunebengewerbes des Facility Managements sowie Forschungs und Schulungseinrichtungen offen Ziel der IAI ist die kontinuierliche Entwicklung und Etablierung der IFC als herstellerunabh ngiges Datenaustauschformat f r Geb udemodelle Der Standard der IFC soll international unterst tzt werden 4 2 Einsatzbereiche Ein Geb udemodell im IFC Format bei
151. ppen entwickelt und von der IAI begleitet und berpr ft Eine bersicht der aktuellen Erweiterungsprojekte sowie Vorschl ge f r neue Projekte sind auf der IAI Homepage zu finden 4 6 2 Zugriff auf IFC Modell Server mit SABLE Softwareanwendungen k nnen ber eine API Programmierschnittstelle Application Programming Interface auf ein IFC Geb udemodell auf einem Server zugreifen Diese Schnittstellen sind f r jede Anwendung individuell gestaltet Um mit den Anwendungen kommunizieren zu k nnen m ssen mehrere Interfaces im Server implementiert sein Abbildung 4 16 Client gt Server A IFC Daten Thermische Simulation Server Ba JEC Daten CAD Client Client a oA P SC Server C a IFC Daten eet ung Server D a IFC Daten Zeitplanung Client Abbildung 4 16 Serverzugriff ohne standardisiertes Interface vereinfacht nach BLIS Project 2003 Ziel der Entwickler von SABLE Simple Access to the Building Lifecycle Exchange ist es ein standardisiertes Interface zu schaffen Abbildung 4 17 Eine Harmonisierung des Serverzugriffs wird durch die Definition von einfachen API fur IFC Modell Server und hoch spezialisierte API f r einzelne Dom nen der IFC erreicht BLIS Project 2003 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 35 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement FM Client A o 8 Server A a IFC Daten FM Se pr v Thermische Simulation Dienst R Clet Ta X Simulations die
152. r Ein Datenaustausch mit h herem Detaillierungsgrad wird ber die einzelnen Module des Domain Layers erm glicht Diese Form des Datenaustausches erlaubt die bertragung von Teilmodellen einzelner Gewerke zwischen entsprechend spezialisierten Applikationen Der Domain Layer enth lt das Modul HVAC das f r die bertragung haustechnischer Anlagen und Komponenten verwendet wird Voraussetzung f r die bertragung von haustechnischen Anlagen ist die Unterst tzung des HVAC Moduls in den verwendeten IFC Schnittstellen Die IFC Version 2x wurde als ISO PAS 16739 IFC2x Plattform zertifiziert Sp tere Versionen basieren auf dieser Plattform Die aktuellste Version der IFC Schnittstelle wird mit 2x3 bezeichnet Von der IAI zertifizierte Softwareanwendungen der Version 2x2 sind zurzeit auf dem Markt erh ltlich F r den Austausch nicht geometrischer Daten steht eine XML Version der IFC zur Verf gung ifcXML Softwareanwendungen k nnen IFC Kompatibilit t durch eine integrierte IFC Schnittstelle erreichen Externe Vermittlungsprogramme die das IFC Modell in das interne Datenformat der Anwendung bertragen k nnen ebenfalls verwendet werden Der Austausch des Geb udemodells erfolgt ber einzelne Dateien Die ben tigte Speicherkapazit t umfangreicher Geb udemodelle f hrte zur Entwicklung von Modell Servern Das IFC Geb udemodell wird auf einem zentralen Server zur Verf gung gestellt Anwender greif
153. r betreffend Raum oder Schacht wird gescho weise aufgeteilt Die einzelnen Raumteile werden als eigenst ndiger Raum dem betreffenden Stockwerk zugeordnet 4 3 5 Aufbau einer IFC Datei F r den Austausch von IFC Geb udemodellen wird das Datenaustauschformat der ISO 10303 benutzt SPF Step Physical File Die IFC Datei entspricht damit dem STEP Standard und liegt in der Spezifikationssprache EXPRESS vor Abbildung 4 6 zeigt den allgemeinen Aufbau einer STEP Datei 150 10303 21 Der genaue Inhalt des IFC Files Wird in Textform dargestellt wenn die Datei mit einem HEADER Editor ge ffnet wird In Abbildung 4 7 ist ein Se Auszug aus einem einfachen IFC ENDSEC Geb udemodell dargestellt Die Datei besteht aus zwei Teilen Der Header Kopf steht am Anfang DATA der Datei und enth lt Informationen ber die Ge verwendete IFC Version In diesem Beispiel wird das IFC2x2_FINAL Schema verwendet das END ISO 10303 21 durch FILE SCHEMA CIFC2X2_FINAL gekenn zeichnet ist Ebenfalls enthalten sind Abbildung 4 6 Aufbau einer pl ber e Ersteller der STEP Datei nach Nour 2005 er verwen eten Software Im zweiten Tei er Textdatei mit dem Wort DATA eingeleitet und mit Z WDSEC beendet befinden sich die eigentlichen Modelldaten In jeder Zeile wird mit fortlaufender Nummerierung eine Instanz Entity des Modells aufgef hrt Attribute der Instanzen und Verweise sind ebenfalls aufgef hrt Nich
154. r Anwender und Applikationen abgerufen werden die nderungen im Modell vorgenommen haben Jedenfalls enthalten sind Angaben zum Benutzer der verwendeten Applikation Erstellungsdatum und Status Zus tzlich k nnen Eintr ge zur Art der nderung und zum letzten ndernden Benutzer gespeichert sein Abbildung 4 3 zeigt den IfcRoot Subtype Tree d h die Schl sselstrukturen des IFC Modells und ihre Ableitung von IfcRoot IfcRoot IfcObject IfcPropertyDefinition IfcRelationship Abbildung 4 3 IfcRoot Subtype Tree IfcObject bildet die abstrakte Oberklasse aller Objekte und beinhaltet greifbare Objekte und Gruppierungsmechanismen Prozesse Kontrollmechanismen IfcRelationship bildet die abstrakte Oberklasse aller Beziehungen zwischen Objekten Im IFC Modell werden Beziehungen zwischen Objekten als eigene Klassen dargestellt Dieser Ansatz wird als Objectified Relationships bezeichnet Die abstrakte Oberklasse aller Eigenschaften wird von IfcPropertyDefinition gebildet Semantische nicht geometrische oder topologische Eigenschaften werden nicht direkt als Attribute der Objekte sondern ebenfalls als eigenst ndige Klassen definiert Es wird zwischen statischen und dynamischen Eigenschaften unterschieden Statische Eigenschaften sind innerhalb des Datenmodells definiert Sie sind unver nderlich und Unterklassen von IfcPropertyDefinition Dynamische Eigen schaften sind au erhalb des
155. rakter und konkreter Testf lle und Referenzbeispiele vor Die Pr fung muss den formalen Vorgaben der Norm entsprechen und sieht genaue Kriterien f r das Bestehen oder Nichtbestehen vor Die Nutzung gemeinsamer Ressourcen ist Grundlage des Produktdatenaustausches zwischen Teilmodellen vgl Abschnitt 3 1 2 2 ISO 10303 definiert anwendungs neutrale gemeinsame Ressourcen die in jedem Produktdatenmodell verwendet werden Diese Ressourcen beinhalten geometrische visuelle und topologische Darstellung Materialeigenschaften Toleranzen Verwaltung von Prozessstrukturen technische Zeichnungen und Kinematik Ebenfalls definiert sind anwendungs abh ngige Ressourcen die in bestimmten Anwendungsgebieten unterst tzt werden Neben den genannten Regeln und Methoden zur Definition und Anwendung von Produktdatenmodellen bietet STEP auch vollst ndige Produktdatenmodelle f r bestimmte Anwendungsgebiete Sogenannte Application Protocols APs existieren u Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 16 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement a f r allgemeine technische Zeichnungen Regelungstechnik und Metallverarbeitung Das AP 225 ist ein Produktmodell f r das Bauwesen das zur Beschreibung von Geb udemodellen dient H renbaum 2002 nennt die Art der Geometriedarstellung als einen der Gr nde f r den fehlenden Einsatz des AP 225 in kommerziellen CAD Anwendungen Neben dem Produktdatenmodell der IFC das auf STEP basiert ist
156. rarbeitung von reinen Geometriemodellen 3 1 3 ISO 10303 STEP In der internationalen Norm ISO 10303 ist ein Standard f r den Datenaustausch zwischen CAD CAM Softwareanwendungen und Produktmanagementsystemen festgelegt Die Norm wird meist als STEP bezeichnet Standards for the Exchange of Product Model Data Schnittstellen f r Softwareanwendungen werden erst durch Vereinbarungen zwischen Entwicklern m glich STEP stellt einen weltweit anerkannten und allgemeing ltigen Standard f r Produktmodelle dar Bereits gewonnene Erfahrungen ber den Produktdatenaustausch in der Flugzeug Maschinen und Automobil industrie flossen in den STEP Standard ein Die Norm beinhaltet Regeln und Methoden f r Produktmodelle unabh ngig ihres Anwendungsgebietes Implementationsmethoden und eigenst ndige Produktmodelle Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 14 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement f r bestimmte Anwendungen sind ebenfalls enthalten Der Datenaustausch ist neutral und herstellerunabh ngig Die wichtigsten Komponenten von STEP sind Methoden zur Datenmodellierung Methoden zur Implementierung Vorgaben f r Konformit tspr fungen die Definition anwendungsunabh ngiger Ressourcen und eigenst ndige Produktmodelle Unter Datenmodellierung wird die Beschreibung des Produkts verstanden STEP verwendet dazu die Spezifikationssprache EXPRESS Durch die formale Definition der Sprachelemente wird
157. rcen benutzt Netzwerkstruktur bei der Server zentrale Ressourcen bereitstellen die ber Arbeitsstationen Clients bearbeitet werden k nnen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 98 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Core Layer Datenmodell DDS DOE DOE 2 Dom ne Domain Layer dwg dxf Dynamische Eigenschafts definition Eigenschaftsdefinition Eigenschaftsklasse Einfachvererbung EnergyPlus Diplomstudiengang Geb udetechnik Funktionale Schicht der IFC die generische Strukturen in Form des Kernels und der Core Extensions beinhaltet Hier Formale modellhafte Definition eines Datenformates Das Datenmodell ist Kernst ck eines Produktmodells Data Design System objektorientiertes und IFC kompatibles CAD Programm mit Zeichnungs und Berechnungsmodulen f r Elektrotechnik und TGA Departement of Energy Abteilung der US Regierung zur Entwicklung und F rderung von Energietechnologien Simulationsprogramm ohne Benutzeroberflache zur Geb ude und Anlagensimulation sowie der st ndlichen Berechnung von Energiekosten DOE 2 wurde vom LBNL entwickelt Die letzte Version ist DOE 2 1E Hier Bereich eines Produktdatenmodells der eine bestimmte Anwendung betrifft Funktionale Schicht der IFC die Teilmodelle f r verschiedene Anwendungen enth lt z B FM HVAC Datenaustauschformat des Softwareherstellers AutoDesk Drawing Exchange Format herstellerabh
158. red Building Elements die tats chliche Bauelemente enthalten Detaillierte anwendungsspezifische Teilmodelle der IFC sind im Domain Layer enthalten Sie werden nicht von allen Softwareanwendungen unterst tzt Ein Austausch dieser Teilmodelle kann nur innerhalb der Dom ne erfolgen Der Daten austausch erfolgt auf hohem Detaillierungsgrad Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 23 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Die wichtigsten dom nen bergreifenden Daten Geb ude strukturen des IFC Modells sind die Projekt und die Bauwerksstruktur Das Projekt stellt die gr te Einheit in einer Austauschdatei dar Es kommt genau einmal vor und ist der Rahmen f r alle weiteren Daten Die Klasse IfcProject verf gt ber Attribute zur Beschreibung von Projektname und Projektphase R ume ber Verweise werden projektspezifische Stockwerk Angaben zu Ma einheiten und geometrischer Darstellung festgelegt Abbildung 4 5 Raumordnung im IFC Modell Abbildung 4 5 stellt die Bauwerksstruktur dar Das Geb ude wird in die Bestandteile Stockwerk und Raum unterteilt Diese nicht gegenst ndlichen Elemente des Bauwerks k nnen immer weiter bis zu ihren gegenst ndlichen Inhalten Bauteilen aufgel st werden Gescho bergreifende R ume Sch chte und Treppenh user werden gegenw rtig nicht als ein zusammenh ngender Raum betrachtet De
159. rf hrende Literatur verwiesen Aus der Definition der IFC Datenstruktur herr hrende M glichkeiten und Einschr nkungen des Produktdatenmodells sollen erkl rt werden Entwicklungen des Modells und seiner Implementierung k nnen leichter veranschaulicht werden 3 1 1 Objektorientierte Softwareentwicklung Die Grundlage von Softwareinteroperabilit t in der Bauindustrie bilden objekt orientierte Produktdatenmodelle Objektorientierte Software basiert auf diesen Produktdatenmodellen Abweichend von herk mmlicher Programmierung ist die sinnvolle Nachbildung von real existierenden Objekten der Schwerpunkt der objekt orientierten Programmierung Dabei werden physikalische z B T ren W nde und abstrakte Objekte z B R ume Prozesse nachgebildet Diese Objekte besitzen Eigenschaften in Form von Attributen und Funktionalit ten Die Gliederung eines Problems in Objekte sowie die Merkmale und Beziehungen verschiedener Objekte sind Vorteile der objektorientierten Softwareentwicklung Die Art der Programmierung bietet eine gr ere bersichtlichkeit des Modells Ein modularer Aufbau erm glicht einfache Erweiterbarkeit Wiederverwendbarkeit der Programme und Kompatibilit t verschiedener Softwaremodule Die wichtigsten charakteristischen Elemente der objektorientierten Software entwicklung sind die Bildung von Klassen Kapselung Vererbung und Poly morphismus Die Klassenbildung ist das grundlegendste Prinzip der objektorientierte
160. rformance simulations IFCs are mainly used for importing building geometry into simulation tools RIUSKA is an energy performance simulation software tool by Olof Granlund Oy It is used for comfort and energy simulation RIUSKA is a graphic user interface to the simulation core of DOE 2 To import geometric and semantic data of a building model an IFC interface is used Simulation results can be written in the building model and thus are available for reuse by different software applications To demonstrate current IFC capabilities five examples of IFC building models are imported to RIUSKA Keywords Product Data Models Building Energy Performance Simulation IFC RIUSKA DOE 2 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite III Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Inhaltsverzeichnis 1 EINLEITUNG Ba a a a l 1 1 AUFGABENSTELLUNG soises sesinin Sha sstiassned EEE eben 1 1 2 ZIELE DER DIPLOMARBEIT ere enee EEN 1 1 3 VORGEHENSWEISE nr Bear es ee a ee ne Een Eege EEN 1 2 DATENAUSTAUSCH IM BAUWESEN PRITLERBELFTETER IE RNUEERNER ER ARE ERn 2 2 1 34 16 HT N a1 ORPPPPPERESEERFEHFETERFFFERESFEFTPELFRERTERERFEESLEERERFERSFFERRTTELSTTELSPESFETTSTEFENTEREFEFEETELFEIFERFEFEREN 2 2 2 VORHANDENE DATENAUSTAUSCHFORMATE ssceceeceeeeeeeeeeee tees eres eeeee cease nessa nese aa eeeeaeeeeaeeseaeeseaaeeea 2 221 me teg SEELEN 3 22 2 STEP CDS iss ege ee Een et Terre 3 2 3 INTERNATIONALE NORMEN UND RICHTUINIEN A een nennen
161. rlesbare Form Weiters berechnet dieses Modul die Responsefaktoren f r den instation ren W rmetransport durch W nde und die Gewichtsfaktoren zur Berechnung der zeitlichen Verz gerung durch Speichermassen siehe auch Kapitel 6 3 4 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 58 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Die st ndlichen Heiz und K hllasten werden im Programmteil LOADS berechnet Der Berechnungsschritt ist mit einer Stunde fixiert Die Lasten werden unter der Voraussetzung ermittelt dass jeder Raum eine konstante Raumtemperatur besitzt Wetterdaten Sonneneinstrahlung sowie Gr e und zeitliche Profile von inneren Lasten sind ebenso ausschlaggebend wie die nat rliche Au enluftinfiltration W rmetransporte durch Bauteile und Beschattungen RIUSKA User Interface Geometrie Innere Lasten Profile v Li BDL Processor j eier j A Subprogramm v Building Description v DOE 2 1E Simulation Loads RIUSKA Wetter gt J Systems Plant Subprogramme Economics v RIUSKA User Interface Ausgabereports Diagramme Parameterstudien Abbildung 6 1 Programmablauf DOE 2 mit RIUSKA Interface nach LBNL 2006 Basierend auf den LOADS Ergebnissen wird im n chsten Subprogramm SYSTEMS der Betrieb der lufttechnischen Anlagen simuliert Anlagenbetriebszeiten Regelstrategien und erforderlicher Au enluftvolumenstrom werden ber cksichtigt Luftvolumenstrom und Anlagenleistung werden von
162. rogramm Geometriedaten aus Architekturpl nen neu erfasst und manuell eingegeben Das bedeutet dass bereits existierende Daten kopiert werden m ssen Dieser Vorgang stellt eine potentielle Fehlerquelle dar Zudem ist bei gr eren und komplexeren Geb uden der Aufwand der Akquisition der Geometrie oft ein Hauptgrund f r den Abbruch einer Simulation Betrachtet man die Gesamtkosten einer thermischen oder energetischen Simulation teilen sich diese gleichm ig auf die Aufbereitung der Eingabedaten und die Auswertung der Ergebnisse auf Die Kosten der eigentlichen Simulationen Berech nungen mit dem Computer sind minimal siehe Abbildung 5 4 Die Vorbereitungen bis zum ersten erfolgreichen Simulationsdurchgang lassen sich in mehrere Teilschritte zerlegen Erst Abbildung 5 4 Verteilung der nach dem erfolgreichen Testlauf k nnen Gesamtkosten einer Energiesimulation Parameterstudien oder aussagekr ftige nach Bazjanac 2001 Varianten durchgerechnet werden Analyse der Aufbereitung _ Ergebnisse des Inputs Simulationsdurchg nge Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 47 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Ein Gro teil der Vorbereitungen entf llt auf die Aufbereitung der Eingabedaten siehe Abbildung 5 5 Fehlerbehebung und Analyse der Ergebnisse sind mehrmals notwendig bis ein erstes verwendbares Simulationsergebnis vorliegt Analyse _ Fehlerbehebung Simulation anderer Input i Si
163. rogramme die W rmefl sse durch W nde nicht ber cksichtigen oder von gleichen Temperaturniveaus der Zonen ausgehen erfordern eine weniger detaillierte Segmentierung der W nde Anwendungen auf dem Stand der Technik setzen jedoch diese Art der Zonierung voraus Erw hnt sei hier das Simulations programm EnergyPlus das zur Zeit einzige dieser Art das direkt IFC kompatibel ist EnergyPlus wird in Kapitel 6 3 6 genauer beschrieben Obwohl das Geb udemodell der thermischen Sicht detaillierter ist was Zonierung und Raumabgrenzungen betrifft kann das geometrische Modell f r die Simulation stark vereinfacht werden Geb udesimulationsprogramme betrachten ebene Fl chen in ihrer L nge Breite Tiefe und Position Zus tzliche im BIM definierte Geometrien sind f r Simulationen dieser Art nicht relevant F r den Import der Geb ude geometrie eignen sich daher Vermittlungsprogramme sogenannte Middleware Tools zur Vereinfachung der Geometrie vor dem Import aus dem IFC Modell Das Middleware Tool BSPro COM von Olof Granlund Oy wird in Abschnitt 4 4 4 genauer betrachtet 5 4 3 IFC Kompatibilit t Um ein IFC basiertes Geb udemodell BIM in der thermischen Simulation verwenden zu k nnen muss das Simulationsprogramm IFC kompatibel sein Die Kompatibilit t wird durch die verwendete IFC Version des Geb udemodells beeinflusst Simulationsprogramme die ltere Versionen verwenden sind als nicht direkt kompatibel anzusehen
164. schiedenen Herstellern wurde eine Vielzahl an Programmen entwickelt Manche Anwendungen bearbeiten mehrere Schritte im Projektverlauf andere sind auf einen Arbeitsschritt spezialisiert Im Laufe des Projektfortschritts steigen die Datenmenge und die verwendete Anzahl an Computerprogrammen Inkompatible Softwareanwendungen und herstellerspezifische Datenformate f hren dazu dass einmal erstellte Datens tze nicht weiterverwendet werden k nnen Im Laufe der Planungsphase wird die Geometrie des Geb udes sieben bis achtmal nachgebildet und in verschiedensten Anwendungen neu gezeichnet Bazjanac 2001 Bereiche wie Statik Elektroplanung Installation Lebenszyklusberechnungen Lichttechnik und Kostensch tzung ben tigen die Geb udegeometrie als Grundlage Eine manuelle Neueingabe der Daten bedarf an Zeit und Personal und ist fehleranf llig Besonders der Datenaustausch von Geb udemodellen d h der Austausch von geometrischen und nicht geometrischen Daten des gesamten Geb udes ist f r die Bauwirtschaft zunehmend von Bedeutung 2 2 Vorhandene Datenaustauschformate Der Datenaustausch zwischen Anwendungen findet ber Schnittstellen statt Es wird zwischen individuellen und standardisierten Formen unterschieden Dayal 2004 Individuelle Schnittstellen sind genau auf die beteiligten Programme abgestimmt Sie erlauben eine hohe bertragungsqualit t Um den Datenaustausch zu realisieren ist f r jeden Portierungsweg ein Import sowie Exportm
165. sformation Abbildung 3 1 Funktionen des Produktmodells in der Datenverarbeitung vereinfacht nach Grabowski et al 1993 Per Definitionem enth lt das Produktmodell Daten des gesamten Planungsprozesses Es basiert auf einer ganzheitlichen Betrachtung des Produkts wobei zwischen den Teilmodellen Zusammenh nge hergestellt werden Haller 1994 definiert das Produktmodell als die Summe aller ein Produkt beschreibenden Daten Im Zusammenhang mit Produktdatenmodellen wird auch von der bertragung semantischer Eigenschaften gesprochen Semantische Eigenschaften bezeichnen Informationen unabh ngig von Geometrie und Lage des Objektes z B Material Kosten Listen Zeitpl ne oder Nutzungsrechte Das Produktmodell erm glicht Interoperabilit t durch verschiedene Kommunikations arten Die Daten bertragung kann ber eine gemeinsame Datenbank oder einen Server erfolgen auf den mehrere Anwendungsprogramme Zugriff haben Unabh ngig von Datenbanken und Servern kann die Daten bergabe auch durch den direkten Austausch einer Datei mittels ASCII Schnittstelle erfolgen H renbaum 2002 beschreibt die Erstellung eines Produktdatenmodells nach folgenden Merkmalen Der Anwendungsbereich des Modells muss genau abgesteckt werden Durch Kenntnis der Abl ufe in Planung und Fertigung kann das Modell auf die Anwender zugeschnitten werden Die modellhafte Nachbildung der Prozesse erfolgt im Datenmodell dem Kern je
166. sila K 1997 Integrated Building Simulation Tool RIUSKA Proceedings of Building Simulation 97 Volume 3 X 1 6 Juli R 2005 Neuer Trend oder alter Hut Building Information Modeling Was verbirgt sich wirklich dahinter CAD News Magazin 02 2005 zu beziehen unter www cad news de Abgerufen am 21 03 2006 Karola A Lahtela H H nninen R Hitchcock R Chen Q Dajka S Hagstr m K 2001 BSPro COM Server Interoperability between Software Tools Using Industry Foundations Classes Proceedings of Building Simulation 2001 Volume 1 S 747 754 Karola A 2006 Hintergrundinformationen zu RIUSKA pers nliche Mitteilung Khemlani L 2004 The IFC Building Model A Look Under the Hood zu beziehen unter www aecbytes com Abgerufen am 03 04 2006 Kiviniemi A Fischer M Bazjanac V 2005 Integration of Multiple Product Models IFC Model Servers as a Potential Solution 22nd CIB W78 Conference on Information Technology in Construction 18 21 Juli 2005 in Dresden Korpowski R 2003 Stabilit t der Objektstruktur des Produktdatenmodells und des Informationsgehaltes des Planungswissens bei IFC2x Diplomarbeit an der Technischen Universit t Dresden Fakult t Bauingenieurwesen LBNL Lawrence Berkeley National Laboratory What Is DOE 2 zu beziehen unter http gundog Ibl gov Abgerufen am 08 02 2006 LBNL Lawrence Berkeley National Laboratory DOE 2 1E Basics Manual zu beziehen unter http gundog
167. splanung Z Elektroplanung WELEDA lt Tragwerksprogramm lt lt Elektro CAD System A IFC oder IFC oder direkter Im Export direkter Im Export H GY Statik E Yes le ktro Licht Berechnung Berechnungsprogramm Berechnungsprogramm Abbildung 4 1 Einsatzm glichkeiten der I FC Schnittstelle in der Entwurfsphase vereinfacht nach Liebich und Hoffeller 2006 m Das CAAD Programm exportiert das urspr ngliche Modell 1 und importiert Ergebnisse der Haustechnik und Elektroplanung in das Architekturmodell 2 HKLS Planungsprogramme importieren das Architekturmodell als Grundlage ihrer Planung 3 Ergebnisse werden in das IFC Modell bertragen 4 Greift das HKLS Programm auf ein spezielles Berechnungsprogramm zu z B thermische Geb ude simulation kann der Datenaustausch ebenfalls ber das IFC Modell erfolgen oder ber eine programmeigene Schnittstelle 4a Elektroplanung 5 6 Tragwerks planung 7 8 und das baubegleitende Facility Management 9 10 importieren analog relevante Teile des IFC Modells und stellen Berechnungsergebnisse ber das Projektmanagementsystem zur Verf gung 4 3 Datenstruktur der IFC Das Datenmodell der IFC ist sehr umfangreich und komplex In diesem Abschnitt werden nach einer bersicht ber das Modell die Kernbereiche genauer betrachtet F r eine eingehendere Beschreibung der Programmierung wird an dieser Stelle
168. ssen Der BSPro COM Server ist speziell f r den Haustechnikbereich Building Services BS entwickelt worden Die meisten f hrenden Architektur CAD Programme z B ArchiCAD Autodesk Architectural Desktop Nemetschek sind IFC kompatibel und k nnen dem weiteren Bauprozess ein fertiges Geb udemodell zur Verf gung stellen Die Weiterverarbeitung der IFC Daten z B das Auslesen in Haustechnik anwendungen das Aktualisieren oder Hinzuf gen von Daten ist allerdings komplex und fehleranf llig Um ein erneutes h ndisches Einlesen der Daten zu verhindern vermittelt BSPro COM Server zwischen der vorhandenen IFC Datei und dem Anwendungsprogramm In Abbildung 4 14 wird der Einsatz von BSPro COM Server im Datenaustausch dargestellt Anwendungen w hrend des gesamten Geb udelebenszyklus Simulation Planung Facility Management etc k nnen einfach IFC Kompatibilit t erreichen En e Thermal simulation SN EERE 7 BS CIN Buben ema E 4 ses rc gt S SLIEN bd Other IFC 5 So compliant So drawing tools a LIEN Abbildung 4 14 BSPro COM Server im Datenfluss Karola et al 2001 Der BSPro COM Server besitzt einen sprachunabh ngigen Aufbau und basiert auf der Microsoft COM Technologie Softwareentwicklern wird die M glichkeit geboten durch den Einsatz von BSPro COM Server mit geringem Aufwand IFC kompatible Anwendungsprogramme zu realisieren Zur Zeit werden die bertragung der Geo
169. t dargestellt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 24 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement werden z B abstrakte Klassen Inhalte des IFC Modells k nnen Uber den Editor ge ndert werden Objekte k nnen ohne das Modell zu zerst ren gel scht oder Angaben zu Personen und Anwendungen die in der OwnerHistory enthalten sind ge ndert werden IS0 10303 21 HEADER FILE_DESCRIPTIONC IFC2X2_FINAL 23 FILE_NAMEC IfcTest ifc 2006 04 05T1L FILE_SCHEMAC C IFC2X2_FINAL ENDSEC DATA 1 IFCPERSONCS X 01 2 IFCORGANIZATIONC 3 IFCPERSONANDORGANIZATIONC L bo 4 IFCAPPLICATION 2 Version 6 35 Prerel build 24 10 2005 5 I FCOWNERHISTORY 3 4 NOCHANGE 1144151098 6 IFCSIUNIT LENGSTHUNIT METRE 7 IFCSIUNIT AREAUNIT SL 20 2 33 30 btm02031 C Data Design System ASA Building Services Partner 8 IFCSIUNIT 93 IFCSIUNIT SQUARE_METRE MASSUNIT GRAM p ELECTRICCURRENTUNIT AMPERE LO IFCSIUNITC 11 IFCSIUNITC 12 IFCSIUNIT 13 IFCSIUNIT ELECTRICVOLTAGEUNIT VOLT ELECTRICRESISTANCEUNIT OHM 9 POWERUNIT WATT MASSUNIT GRAM 9 14 IFCSIUNITC 15 IFCSIUNIT 16 IFCSIUNIT 17 IFCSIUNIT 18 IFCSIUNIT 19 IFCSIUNIT PLANEANGLEUNIT RADIAN SOLIDANGLEUNIT STERADIAN THERMODYNAMICTEMPERAT
170. t und berschneiden sich an den Eckpunkten des Geb udes Die Raumh he im Geb udemodell entspricht dem urspr nglichen IFC Modell In der Raumliste wird davon abweichend eine Raumh he von 0 25 m angezeigt In PSETs sind u Werte f r W nde und zum Teil auch Fenster hinterlegt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 74 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Abbildung 7 10 ADT Modell in DDS Im Rendering d h in der photo realistischen dreidimensionalen Dar stellung des Geb udemodells zeigen sich teilweise erhebliche Abweichungen nach dem Programmneustart von DDS Abbildung 7 12 zeigt die Render Darstellung des ADT Modells nach einem erneuten Import sowie einem Programmneustart Die Importoptionen sind dabei unver ndert H Abbildung 7 11 EG Grundriss ADT Abbildung 7 12 ADT Modell in DDS 2 Beim Import des ArchiCAD Modells fielen keine Besonderheiten auf Alle Grundrisse werden korrekt bernommen und in der Raumliste bezeichnet Die Raumh hen stimmen mit dem IFC Modell berein In PSETs sind u Werte f r W nde enthalten Die Farbdarstellung des 3D Geb udemodells variiert bei verschiedenen Importversuchen Trotz ver nderlichen Farben werden im Rendering stets alle Objekte dargestellt Die Abbildungen 7 13 und 7 14 zeigen das Geb udemodell im Rendering Modus sowie den Grundriss des Erdgescho es Diplomstudiengang Geb udetechnik
171. tels Rendering zeigte bei allen Modellen variierende Ergebnisse Fehlende Gescho e oder Bauteile und die Farbzuweisung nderten sich wiederholt nach einem Programm neustart oder einem erneuten Import unter gleichen Importbedingungen Bei der bertragung der IFC Modelle in RIUSKA wurden Raum und Gescho geometrien sowie Wandeinbauten wie Fenster und T ren importiert Abweichungen traten in der bernahme der Grundrisse der Zuweisung von Umschlie ungsfl chen zu R umen sowie bei der bertragung von Fenstern und T ren auf Die Raumliste Bezeichnung Fl che Volumen wurde in allen Modellen fehlerfrei bernommen Die Modelle von DDS und ADT zeigten die beste bertragungsqualit t Sie k nnen f r die Geb udesimulation verwendet werden Die brigen Modelle wurden teilweise unvollst ndig bertragen In einigen F llen ist eine Simulation m glich die ob der fehlenden Bauelemente allerdings f r die praktische Anwendung nicht aussagekr ftig ist Die Informations bertragung von RIUSKA in die IFC Datei funktionierte bei allen Modellen Simulationsergebnisse werden mittels PSET bertragen Die teilweise fehlerhafte bertragung von korrekten IFC Modellen wies auf Probleme der IFC Schnittstelle von RIUSKA hin Das Entwicklungsteam von Granlund stellte auf Anfrage ein Update des Simulationsprogramms zur Verf gung Granlund weist darauf hin dass die Generierung der IFC Modelle hersteller abh ngig ist Die bernahme vo
172. temperaturen geteilt Das Aspektmodell wird in drei Schritten gebildet Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 44 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 1 En Raum wird durch seine Raumumschlie ungsfl chen definiert Jede Umschlie ungsfl che besitzt eine Fl chennormale 2 Teilflachen werden gebildet die von der Geometrie hinter der Fl chen normalen abh ngen 3 R ume mit gemeinsamen Teilfl chen werden gekoppelt Die Bildung der Teilfl chen in Abh ngigkeit der angrenzenden Raumtemperaturen ist in Abbildung 5 1 dargestellt Den so entstehenden Bauteilfl chen werden im n chsten Schritt Bauteileigenschaften zugewiesen Bauphysikalische Eigenschaften k nnen in w rmespeichernde und nicht w rmespeichernde Eigenschaften unterschieden werden lt A Raum 1 Raum 3 t d t A Raum 2 A Abbildung 5 1 Erstellung von Teilfl chen im Aspektmodell Nutzungsbedingung k nnen nicht immer aus dem CAD System gewonnen werden Die bertragung der Nutzungsbedingungen ist in dieser Richtlinie auf den Warmeschutznachweis den W rmebedarf nach DIN 4701 und die K hllast berechnung nach VDI 2078 abgestimmt Die Beziehungen zwischen Geb ude Ebene und Raum sowie den Bauteilen und den Nutzungsbedingungen k nnen in einem Strukturmodell bersichtlich dargestellt werden Abbildung 5 2 zeigt die logische Struktur des thermischen Geb udemodells und ist d
173. tionskern DOE 2 Dieses Kapitel gibt einen berblick ber das Simulationsprogramm DOE 2 1E kurz DOE 2 Das Programm bildet den Simulationskern von RIUSKA in dem die eigentliche thermische Simulation stattfindet RIUSKA selbst dient als benutzerfreundliche Eingabeoberfl che zur einfachen Erstellung von Eingabedateien die von DOE 2 verarbeitet werden RIUSKA liest und bersetzt wiederum die Rechenergebnisse die DOE 2 in einer Ausgabedatei bereith lt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 57 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Der Benutzer ben tigt zur Bedienung von RIUSKA kein Hintergrundwissen ber die Bedienung von DOE 2 Im Rahmen dieser Arbeit soll auch das Umfeld von RIUSKA und dessen Leistungsf higkeit beleuchtet werden Der Leistungsumfang von DOE 2 und die Rechengenauigkeit haben eine direkte Auswirkung auf die Qualit t der RIUSKA Simulationen 6 3 1 Programm berblick DOE 2 wurde seit 1978 vom Lawrence Berkeley National Laboratory LBNL mit Unterst tzung des amerikanischen Department of Energy DOE entwickelt Das Programm ist frei erh ltlich und richtet sich an Forschungsinstitutionen aber auch an Entwickler da es keine graphische Eingabeoberfl che besitzt DOE 2 berechnet st ndliche Ergebnisse im Jahresverlauf f r den Energieverbrauch und die Energiekosten eines Geb udes Das Programm beinhaltet Rechenalgorithmen zur Verarbeitung einer Textdatei die alle ben tigten Eingabedaten ent
174. twickelt das amerikanische DOE mit dem LBNL das Simulations programm DOE 2 Parallel dazu entwickelte das amerikanische Verteidigungs ministerium das Simulationsprogramm BLAST Seit 1996 konzentriert sich die Entwicklung auf EnergyPLus ein neues Simulationsprogramm das die Vorteile von DOE 2 und BLAST vereinigen soll und dar berhinaus weitere Anwendungs m glichkeiten beinhaltet EnergyPlus besitzt einen neuen Programmcode und basiert auf der Programmiersprache Fortran 90 Die letzte offizielle Version von DOE 2 ist die Version DOE 2 1E Trotz des Entwicklungsstopps f r DOE 2 steht seitens des LBNL weiterhin Wartung und Support zur Verf gung DOE 2 BLAST und EnergyPlus unterscheiden sich zum Teil erheblich voneinander Die folgende bersicht fasst die wichtigsten Features der Simulationsprogramme zusammen Es wird zwischen allgemeinen Tabelle 6 1 anlagenspezifischen Tabelle 6 2 und lastspezifischen Eigenschaften Tabelle 6 3 unterschieden Der Vergleich ist Crawley et al 2001 entnommen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 62 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Tabelle 6 1 Vergleich allgemeiner Features Feature Ganzheitlicher simultaner L sungsansatz Integrierte Lasten Systeme Anlagen Iterativer L sungsansatz Feste Kopplung EnergyPlus Variable Berechnungszeitschritte Benutzerdefiniette Zeitschritte f r Wechselwirkungen zwischen Zonen und Umwelt 15 min Voreinstellung Variable
175. u einem Raum Die Zuordnung des Raums zu einem Geb udemodell ist in der VDI 6021 dargestellt Abbildung 2 1 Geb ude Ebene Raum Y Raum Komponenten Auslegungs komponenten l beziehung beschreibung Betriebsparameter Abbildung 2 1 Struktur der lokalen Zuordnung von Anlagenkomponenten nach VDI 6027 Die Produktbeschreibung erfolgt durch eine TGA Nummer die bereits in der VDI 3805 definiert ist siehe folgender Abschnitt Durch die eindeutige Referenzierung k nnen alle das Produkt betreffenden Daten aus der Produktdatenbank ausgelesen werden Ein allgemeiner Datensatz ist f r nicht in der VDI 3805 beschriebene Produkte enthalten Die Struktur des Anlagennetzes ist in Abbildung 2 2 dargestellt Das Anlagennetz besteht aus einer Anlagengruppe der eine Netzart zugeordnet werden kann Der Anlagengruppe Heizkreis wird z B die Netzart Vorlauf zugewiesen Das Netz besteht aus Teilstrecken die sich durch einen konstanten Massenstrom im Auslegungsfall ergeben Eine Teilstrecke wird durch Knoten begrenzt Geb ude Y Gruppe Y Netzart Y Teilstrecken Teilstrecke noten Knoten Beziehung Teilstrecken A Komponenten Kom GE Beziehung Auslegungs Betriebsparameter Abbildung 2 2 Allgemeine Struktur des Anlagennetzes nach VDI 6027 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 5 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagem
176. udetechnik Seite 85 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Die IFC Modelle des IAI Anwenderhandbuchs wurden von CAD Anwendungs programmen f r Architektur erstellt Sie enthalten Zusatzinformationen die sowohl f r die Haustechnik als auch die thermische Geb udesimulation nicht ben tigt werden Hier seien Ger ste oder Inneneinrichtungen genannt Um auszuschlie en dass diese Zusatzinformationen zu einer fehlerhaften Interpretation des Modells in RIUSKA f hren wurden vereinfachte IFC Dateien des gleichen Modells bei den Herstellern angefragt Graphisoft stellte ein vereinfachtes IFC Modell zur Verf gung dessen Geb udemodell dem Beispiel des IAI Handbuchs entspricht Das Modell enth lt keine Geometriedaten von Objekten Fenstern und T ren Schwaiger 2006 Die Dateigr e verringert sich von 1670 kB auf 666 kB In der Anzahl der enthaltenen Gescho e Fenster T ren und der Raumliste unterscheidet sich das vereinfachte Modell nicht vom urspr nglichen ArchiCAD Modell Abbildung 7 37 zeigt das Geb udemodell der vereinfachten ArchiCAD IFC in RIUSKA 4 0 26 Bei der bertragung ergeben sich keine Abweichungen zu Version 4 0 13 oder dem Import des urspr nglichen umfangreichen ArchiCAD Modells Grundrisse werden korrekt bertragen Fenster und T ren fehlen auch in der vereinfachten Version vollst ndig f Abbildung 7 37 Vereinfachtes ArchiCAD Modell in RI USKA 7 5
177. ung Der Raum stellt die wichtigste Einheit des Geb udes dar der Bauteile Verwendungszweck etc zugeteilt werden Verwendet ein Programm spezielle Richtlinien zur Erstellung von Raumnamen oder Raumcodierungen m ssen diese Richtlinien im gesamten Geb ude modell bernommen werden Die Robustheit des Geb udemodells muss gew hrleistet werden Gescho bezeichnungen korrekte Lagebezeichnungen der geographische Standort sowie korrekte Bauelemente m ssen vorhanden sein und bleiben Der Detaillierungsgrad des Geb udemodells muss vor Projektbeginn festgelegt werden Es ist nicht notwendig dass alle Informationen im Modell gespeichert werden Anzahl und Genauigkeit der Details im BIM m ssen auf die Kosten der Erstellung dieser Details abgestimmt werden Um die semantische Integrit t des Modells zu wahren m ssen Objekte der IFC einheitlich genutzt werden Dies betrifft besonders programminterne Objekte die in das IFC Modell bertragen werden obwohl deren Austausch Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 41 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement nicht beabsichtigt ist Werden die Objekte von anderen Programmen eingelesen kommt es zu Missinterpretationen Bauteile sollen mit Materialeigenschaften versehen werden Spezielle Daten k nnen ber den Einsatz von PSETs definiert werden Wird das Modell in einem Model Checker berpr ft ist darauf zu achten ob der Model Checker auch PSETs berpr ft Erfahrungen m
178. ung 7 31 bis Abbildung 7 36 stellen alle verwendeten IFC Geb udemodelle in RIUSKA 4 0 26 dar Eine bersicht der Ergebnisse des Imports ist in Tabelle 7 3 zusammengestellt Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 83 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Abbildung 7 31 ADT Modell Abbildung 7 32 ArchiCAD Modell in RIUSKA 4 0 26 in RIUSKA 4 0 26 Abbildung 7 33 ALLPLAN Modell Abbildung 7 34 Bentley Modell in RIUSKA 4 0 26 in RIUSKA 4 0 26 Abbildung 7 35 Revit Modell Abbildung 7 36 DDS Modell in RIUSKA 4 0 26 in RIUSKA 4 0 26 Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 84 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Tabelle 7 3 Ergebnisse des Imports der IFC Modelle in RIUSKA 4 0 26 ADT ArchiCAD ALLPLAN Bentley Revit DDS Grundriss ok Ja Ja Ja Ja Ja Ja Raumh he ok Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Kriterium Raumliste ok R ume vollst ndig Ja Ja Nein Nein Nein Ja Anzahl Fenster 28 4 27 25 21 24 24 Original RIUSKA aras an a au any ee Anzahl T ren 16 1 22 17 18 17 22 17 25 2 Original RIUSKA er ie i u SE Energiesimulation Ja Ja Nein Ja Ja Ja Behaglichkeitssim Ja Ja Teilweise Ja Ja Ja Die bertragung des ADT Modells ist unver ndert Eine Energiesimulation f r das gesamte Geb ude kann durchgef hrt werden Die Anzahl der importierten Fenster und R ume ndert sich ebensowenig wie die bertragung der Raumliste In
179. x2 und lteren Versionen Das Programm generiert selbst keine IFC Dateien Uber die Vermittlungssoftware BSPro COM Server k nnen das Geb udemodell importiert und Simulationsergebnisse exportiert werden Das Programm ist Client des Middleware Tools BSPro COM Server Durch den Einsatz von BSPro COM Server verringert sich der Aufwand zur bernahme des Geb udemodells erheblich Die importierte Geometrie wird auf die Bed rfnisse der Simulation abgestimmt Berechnungsergebnisse der RIUSKA Simulationen k nnen ber BSPro COM in die IFC Datei exportiert werden Karola et al 2001 BSPro COM Server ist im Softwarepaket von RIUSKA inkludiert Das Programm wird automatisch beim Modellimport ausgef hrt F r den Anwender entsteht kein Mehraufwand RIUSKA Simulationen basieren ausschlie lich auf bestehenden IFC Geb ude modellen Das Programm bietet keine M glichkeit zur nderung des Modells Das Modell muss vor der Verarbeitung in einem IFC kompatiblen CAD Programm berpr ft und falls n tig bearbeitet werden Aus dem IFC Modell bernimmt RIUSKA Grundrisse Umschlie ungsfl chen Lage und Gr e von Fenstern und T ren sowie Raum und Bauteilbezeichnungen Ein selektiver Import einzelner Gescho e des Geb udes ist m glich Umfang und Qualit t der IFC Importe werden im Praxistest Kapitel 7 eingehend erl utert Auf Grund der verwendeten Schnittstelle importiert RIUSKA zur Zeit keine Wandauf bauten
180. yseprogrammen und Viewern ist f r die Fehlersuche empfohlen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 90 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 8 Zusammenfassung Grundlage von thermischen Geb udesimulationen sind zahlreiche Eingabedaten die aus einer Vielzahl an Quellen stammen Eine IFC Schnittstelle erm glicht die bertragung virtueller Geb ude Ihre Verwendung kann den Zeit und Ressourcenaufwand der Datenerfassung stark verringern Der praktische Einsatz von IFC Geb udemodellen wurde in dieser Arbeit an Hand des Simulationsprogramms RIUSKA und der Haustechnikanwendung DDS untersucht Eine Vielzahl an Projektbeteiligten bringen verschiedenste EDV Programme in die Planung ein Inkompatible Anwendungen machen einen Datenaustausch unm glich Einmal erstellte Informationen m ssen manuell bertragen werden Dieser Zeit und Ressourcenaufwand kann durch den Einsatz von interoperabler Software vermindert werden Als Quasi Standard f r den Austausch von Zeichnungen hat sich das Format DXF etabliert das jedoch nur Zeichnungsinformationen enth lt Innerhalb der Bauindustrie gibt es Bestrebungen den Datenaustausch durch Standardisierung zu vereinfachen Die VDI Richtlinie 3805 enth lt ein Modell zur Vereinheitlichung von TGA Produktdaten die von Herstellern zur Verf gung gestellt werden Allgemeine Anforderungen an den Datenaustausch zwischen CAD Systemen definiert die VDI Richtlinie 6027 Im inter
181. z B Treppen h user Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 78 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement 7 5 Einsatz der IFC Modelle in der thermischen Simulation mit RIUSKA In diesem Teil des Praxistests werden die IAI Modelle und das selbst erstellte DDS Modell in RIUSKA eingelesen Im ersten Schritt wird die visuelle Darstellung des Modells in RIUSKA auf Vollst ndigkeit und Zusammenhang berpr ft Weiters werden die einzelnen R ume auf ihre Umschlie ungsfl chen und die enthaltenen Fenster und T ren berpr ft Abschlie end werden die bertragenen Listen Raumliste Bauteilliste in Bezug auf Raumfl chen und volumina sowie Bezeichnungen kontrolliert Da beim Import der Modelle zum Teil erhebliche M ngel auftreten wird der Praxistest mit einer neueren Programmversion von RIUSKA wiederholt 7 5 1 Allgemeiner Umfang des IFC Imports in RIUSKA RIUSKA ist in den Versionen 4 0 13 und 4 0 26 kompatibel zu IFC2x2 und lteren Formaten Neben der Geb udegeometrie werden aus dem IFC Modell Raumdefinitionen sowie Bauteilbezeichnungen bertragen Diese Bezeichnungen k nnen nicht ge ndert werden Thermische Zonen und Raumzuweisungen zu Zonen der RLT Anlagen werden mit der aktuellen Schnittstelle ebensowenig bertragen wie Wandaufbauten PSETs sind in RIUSKA nicht abrufbar Die IFC teilen ein Geb ude in mehrere Gescho e auf Durchgehende Sch chte oder Treppenh user werden in der verwendeten Versio
182. zjanac V 2002 Early Lessons from Deployment of IFC Compatible Software European Community Product and Process Modeling Conference ECPPM 2003 13 September 2002 in Portoroz Slowenien Bazjanac V 2003 Improving Building Energy Performance Simulation with Software Interoperabiltiy Proceedings of Building Simulation 99 Volume 1 S 87 92 Bazjanac V 2005 Model Based Cost and Energy Performance Estimation During Schematic Design 22nd CIB W78 Conference on Information Technology in Construction 18 21 Juli 2005 in Dresden Beuke K Moller B Cramer H et al 2000 Bauinformatik Fachgebiet des Bauingenieurwesens an den deutschsprachigen Universit ten Denkschrift des Arbeitskreises Bauinformatik zu beziehen unter www bauinf tu cottbus de Abgerufen am 23 03 2006 BLIS Project 2003 SABLE Project Discription zu beziehen unter www blis project org sable Abgerufen am 06 03 2006 Bos B 1999 XML in 10 Points World Wide Web Consortium zu beziehen unter http www w3c de Misc XML in 10 points html Abgerufen am 10 01 2006 Buhl F 1999 DOE 2 Weather Processor LBNL Simulation Research Group zu beziehen unter http gundog bl gov Abgerufen am 15 01 2006 Crawley D Winkelmann F Lawrie L Pedersen C 2001 EnergyPlus New Capabilities in a Whole Building Energy Simulation Program Proceedings of Building Simulation 2001 Volume 1 S 51 58 Dayal M 2004 Analyse des 3D
183. zlich kann der Gesamtenergieverbrauch berechnet werden wenn Angaben ber die elektrischen Anlagen im Geb ude gemacht werden Die Energiesimulation basiert auf Eingabedaten der Raumdatenbank oder auf einer Sizing and Conditions Simulation Ergebnis der Energiesimulation sind der j hrliche Energieverbrauch und der Gesamtluftvolumenstrom sowie die Gesamtk hlleistung am Auslegungstag Bei der Behaglichkeitssimulation wird auf Grund von Geometrie Wetterdaten inneren Lasten und Profilen sowie Angaben zu Innentemperatur und Mindestluftvolumenstrom der Zustand in einem einzigen Raum am Auslegungstag berechnet Im Zuge der Simulation k nnen die Behaglichkeitsindices PMV und PPD berechnet werden Die Behaglichkeitssimulation bietet zwei Berechnungs m glichkeiten Conditions Der Temperaturverlauf wird bei festgelegtem Luftvolumenstrom und K hlleistung berechnet Diese Option erm glicht es festzustellen ob aus gew hlte Anlagen tats chlich Behaglichkeit im Raum gew hrleisten k nnen Sizing and Conditions Luftvolumenstrom und K hlleistung werden so berechnet dass eine bestimmte Innentemperatur im Raum gew hrleistet werden kann Nach der iterativen Ermittlung des Luftvolumenstroms wird automatisch eine Conditions Simulation durchgef hrt um die Behaglichkeit im Raum zu best tigen Diplomstudiengang Geb udetechnik Seite 68 Kernkompetenzbereich Energie und Umweltmanagement Im Gegensatz zum j hrlichen Verlauf der Inne

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