Entwicklung einer Methode zur Automatisierung der Gebäudeökobilanz unter Einbindung von Open-BIM

Das Projekt wurde als Masterarbeit von Jannick Höper, Technische Hochschule Köln, eingereicht.

Weitere Partner
Erstprüferin: Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Michaela Lambertz (TH Köln)

Zweitprüfer: Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Reinhard Wimmer (TMM Group Gesamtplanungs GmbH)

Kurzbeschreibung
Ziel der Masterarbeit war die Entwicklung einer Methode zur Automatisierung der Gebäudeökobilanz (LCA) im BIM-Prozess. Weiterhin sollte die Methode durch einen technischen Lösungsansatz prototypisch umgesetzt werden, wodurch Baukonstruktion und TGA vollständig gemäß DGNB ökologisch bilanziert werden können.

Hierbei sollte herausgestellt werden, wie die Open-BIM-Methode unter Verwendung von IFC zur Berechnung einer LCA inklusive der TGA schneller und detaillierter genutzt werden kann. Dazu wurden alle notwendigen Informationen und Prozesse für eine automatisierte LCA für die Kostengruppen 300 und 400 gemäß DIN 276 identifiziert und spezifiziert.

Im Ergebnis wurden neben der Methode die verschiedenen Anforderungen in Bezug auf die grundlegende maschinelle Verknüpfbarkeit von Komponenten der KG 300 und 400 mit LCA-Datensätzen innerhalb von BIM definiert. Weiterhin wurden neben Modellierungshinweisen in AutoDesk Revit auch Exchange Requirements (ER) gemäß ISO 29481 speziell für die Bilanzierung der LCA definiert. Im Anschluss erfolgten ein Mapping der ER mit dem IFC Datenformat sowie Empfehlungen für deren weiteren Anwendung in einer MVD.

Verwendete Standards von buildingSMART: IFC, MVD, IDM

Projektbeschreibung
Das Verfahren wurde in sechs Entwicklungsphasen umgesetzt. Zunächst wurde im ersten Schritt ein BIM-Beispielmodell mithilfe von AutoDesk Revit entwickelt, um die Unterschiede innerhalb der Verlinkung von semantischen Informationen und geometrischen Objekten zu simulieren. Weiterhin wurden in dieser Phase die ER für die BIM-Anwendung LCA identifiziert und notiert.

In der zweiten Entwicklungsphase wurde eine geeignete Verlinkungsstrategie zwischen ökologischen Informationen und den geometrischen BIM-Objekten untersucht. Diesbezüglich wurde die Verknüpfung anhand der Universally Unique Identifier (UUID) gewählt. Innerhalb der ÖKOBDAUT und der IBU.data besitzt jeder Datensatz eine UUID, wodurch alle Informationen durch die UUID referenziert werden können.

Darauf folgend wurde im dritten Entwicklungsschritt die Schnittstellenarchitektur zwischen den verwendeten Programmen untersucht. Da das Ziel dieser Arbeit eine Open-BIM-integrierte LCA war, wurde das IFC-Datenformat hierfür verwendet. Für die Berechnung der LCA mussten auch nicht standardisierte Attribute nach buildingSMART verwendet werden. Aus diesem Grund erfolgte die Verwendung des IFC-Datenformats in Verbindung mit der User Defined Property Sets Methode. Daraufhin erfolgte in diesem Schritt der Export des Modells mittels IFC 2x3 und anschließendem Import in DESITE BIM.

Danach wird im vierten Schritt eine eindeutige automatisierte Zuordnung der Objekte zu einem passenden ökologischer Datensatz innerhalb des Linkmodells erstellt. Zur Berechnung der LCA wurden bei der prototypischen Umsetzung (fünfte Entwicklungsphase) Algorithmen mithilfe JavaScript aufgebaut, die die Bilanzierung der LCA automatisieren. Abschließend kann im sechsten Schritt mittels weiterer Skripte das Modell detailliert ausgewertet werden.

Motivation
Zusammenfassend wurde im Ergebnis erstmals eine Methode entwickelt, um die materialgebundenen Umweltauswirkungen der Baukonstruktion und TGA mithilfe der Open-BIM-Methode unter Anwendung des IFC-Datenformats berechnen zu können. Während bisherige Arbeiten meist auf geschlossene Lösungen für die Architektur basieren, sollte diese Arbeit die ganzheitliche LCA und die damit verbundenen Anforderungen im open BIM-Ansatz hervorheben.

Hierzu wurden die Anforderungen an den Informationsaustausch für eine ganzheitliche LCA und deren Abbildung im IFC-Datenformat definiert. Die vorliegende Arbeit stellt einen ersten Schritt zur Standardisierung der Open-BIM-integrierten LCA dar, der auch als Grundlage für die sich momentan in der Entwicklung befindenden VDI 2552 Blatt 11.4 dient. Ferner kann die entwickelte Methode auch für weitere BIM-Anwendungen adaptiert werden.