Gebäudeautomation in der BIM-Welt: zwischen Unsichtbarkeit und Potenzial

Also: Warum wird GA im BIM-Planungsprozess nicht gelebt? Das schwerwiegendste Argument vonseiten der Gebäudeautomation ist hierbei, dass dieses Gewerk räumlich wenig Platz einnimmt. Im Vergleich zu den anderen haustechnischen Gewerken wie Lüftungs-, Heizungs- oder Kältetechnik, die sich mit Bauteilen wie Lüftungskanälen, Kältemaschinen oder Heizungsverteilern im Architekturmodell durchsetzen müssen, hat die GA weniger Ansprüche mit ihren Feldgeräten. Der meiste Platz wird von Kabeltrassen und Schaltschränken beansprucht. Natürlich gilt es auch diese zu koordinieren und im Modell unterzubringen, doch werden sie meistens hinter den „größeren“ Gewerken angereiht und die GA-Trassenführung an der Orientierung von Lüftungskanälen oder Elektrotrassen angelehnt. Die Gebäudeautomation spielt also in der Kollisionsprüfung, im Vergleich mit Ihren großen Geschwistern, eine eher untergeordnete Rolle.

All das führt zu der Fehleinschätzung, dass ein Gewerk, das wenig Fläche einnimmt, im 3D-Modell nicht dargestellt werden muss. Dabei werden schließlich alle weiteren Benefits dieser Planungsmethodik fallengelassen und der Informationsgehalt der GA-Bauteile taucht im Modell nicht auf. 

Der eigentliche Job der Gebäudeautomation ist die Steuerung, Regelung und Überwachung der haustechnischen Anlagen. Für den Gebäudebetrieb liefert sie dafür zentrale Informationen: Temperaturwerte, Luftqualität, Präsenz, Energieflüsse, Störungen und Alarme, um nur die üblichsten zu nennen. Diese Informationsflüsse kommen nicht von Irgendwo her, sie sind das Ergebnis einer sorgfältigen Planung, in der Regelschemata, Datenpunktlisten, Funktionsbeschreibungen und Leistungsbilanzen aufgestellt werden. Die konkrete Aufgabe der GA ist es also, durch einen kontinuierlichen Austausch von Informationen, verschiedenste haustechnische Gebäudekomponenten zu verknüpfen und durch hinterlegte Funktionen zu steuern, zu regeln und zu überwachen. Der Platzbedarf hierfür ist tatsächlich überschaubar.

Trotzdem wird der digitale Zwilling fast nie dazu genutzt, um diese Funktionen und Programmbausteine planerisch festzuhalten und integrieren. Was ist der Grund dafür? Ganz klar, der Zeitaufwand. Kabeltrassen und Schaltschränke können noch mit der Unterstützung eines Dritten, z.B. der Elektrokonstrukteure, geplant werden. Die verschiedenen Feldgeräte, also Sensorik und Aktorik, und das Modellieren sowie das Ausstatten mit Attributen dieser, wird im branchenüblichen Planungsablauf nicht umgesetzt. Wer also unter hohem Termindruck steht, lässt die Modellierung weg.

Um den Benefit zu ermitteln, muss man sich jedoch mit den Möglichkeiten beschäftigen. Der klassische Planungsprozess in der GA, vom Funktionsschema der flankierenden Gewerke über die Regelschemata und schließlich hin zur Datenpunktliste ist zeitintensiv und geprägt von viel manueller und teilweise repetitiver Arbeit. Wenn ein 3D-Modell nicht nur als Visualisierung oder zur Kollisionsprüfung verwendet wird, kann es an dieser Stelle mit gut gepflegtem Informationsgehalt als Datenträger verstanden werden.

Hierzu gibt es aber eine Voraussetzung: Das Gewerk Gebäudeautomation muss sinnvoll in den BIM-Planungsprozess integriert werden. Dabei hilft es, die GA in zwei Kategorien mit jeweils unterschiedlichen Nutzungspotenzialen einzuteilen. 

In der Zentralentechnik, welche die GA behandelt, geht es um große Anlagen: Heizungsverteiler, Lüftungsanlagen oder Kältemaschinen. Diese Komponenten finden sich übelicherweise in Technikzentralen wieder, sie werden von den zugehörigen Gewerken im Modell geplant. Da häufig der Platzbedarf in diesen Technikräumen überschaubar ist, müssen diese mit vielen Planungsbeteiligten koordiniert werden. Auch die zu Beginn genannten Trassen und Schaltschränke der Gebäudeautomation müssen hier untergebracht werden. Heißt: viel Technik auf engem Raum.

Anders ist es bei der dezentralen GA, also der Raumautomation. Hier wird raumweise, über eine weite Fläche mit aufgeteilter Sensorik und Aktorik gearbeitet. Je nach Nutzung der Räume, werden Raumtemperaturfühler, Luftqualitätsmesser, Licht- und Bewegungssensoren oder Jalousiesteuergeräte platziert und mit den entsprechenden Raumfunktionen zusammengeführt. Dieser Umstand sorgt schließlich dafür, dass das BIM-Modell seinen Trumpf ausspielen kann.

Hat der GA-Planer erstmal Zugang zum Gebäudemodell, gerade was die Grundrissansicht mit klar definierten Raumnutzungen und der haustechnischen Komponentenausstattung betrifft, werden die Karten neu gemischt. Auf dem Markt der GA-Planungstools gibt es bereits erste Lösungen, die eine direkte Einbindung in das BIM-Modell ermöglichen. Räume werden dabei bereits mit allen kritischen Informationen dargestellt, da sie die flankierenden Gewerke, Attribute wie Nutzung, Volumen, Raumanforderungen oder HKLS-Komponenten in das Modell eingebunden haben. Es kann an dieser Stelle also auf die Schemata der Raumautomation verzichtet werden.

Die GA-Software erkennt anhand des Modells, welche haustechnischen Komponenten vorhanden sind. Diese werden in der Grundrissansicht symbolisch eingeblendet. Der Planer entscheidet dann, welche Datenpunkte und Funktionen vergeben werden. Die abzugebenden Unterlagen vonseiten des GA-Planers sind Teilauszüge der Grundrisse anstelle der gewohnten Raumautomationsschemata. Die üblichen VDI-Datenpunktlisten bleiben den Ausdrücken der Grundrisse folgend.

Die Software erzeugt also, und das in diesem Vorschlag nur für die Raumautomation, eine Darstellung von Symbolen in Grundrissen, aus denen ersichtlich wird, welche Raumfunktionen zu programmieren und welche Feldgeräte zu verbauen sind. Somit wird eine neue Transparenz für alle weiteren Planungsbeteiligten und auch den Bauherren geschaffen. 

Erste Softwarelösungen ermöglichen zudem ein bidirektionales Koppeln. Werden also Änderungen auf dem eingespielten Grundriss vorgenommen, können diese auch wieder in das Modell geladen werden. Das passiert nicht in Echtzeit, sondern per Knopfdruck nach Anforderung des Planers. Es wird die Kommunikation zwischen den Planern bedient und das Modell bleibt aktuell. Ohne, dass viele Anpassungen bei Änderungen notwendig werden. Die bedeutet gerade für den GA-Planer, der bei technischen Änderungen im Projekt als letzter in der Bearbeitungskette den höchsten Zeitaufwand hat.

Noch steckt dieser Prozess in den Kinderschuhen und der konventionelle GA-Planer funktioniert hierbei klassisch. Um das Gewerk, bei welchem am Ende alle Gebäudedaten zusammenlaufen, weiter in die Sichtbarkeit der Planungsabläufe zu bringen, muss jetzt was passieren. 

Ein BIM-Modell wird über die einzelnen Planungsphasen zwar in den verschiedenen Detailtiefen wachsen, der Automatisierungsgrad der Anlagentechnik taucht aber noch nicht auf. Haustechnische Anlagen werden in Maßen und mit hinterlegten Attributen wie zum Beispiel den Leistungsmerkmalen im Projekt projektiert und platziert. Soweit business as usual. Die GA-Planer könnten für all diese Anlagen aber auch die Automatisierungsgrade nach DIN V 18599 Teil 11 definieren. Das neue Gebäudeenergiegesetzt [GEG] verlangt schließlich den Automatisierungsgrad B für Bauten mit bestimmten Anforderungen. Ein Bürogebäude mit einer Nennleistung der kombinierten Raumheizungs- und Lüftungsanlagen größer 290 kW, ist demnach raumweise zu Regeln. Der GA-Planer setzt im Modell also nicht nur die Raumtemperaturfühler und Zonenventile, er zeigt damit auch, dass alle Feldgeräte, die zu Erfüllung dieser Anforderung vorhanden sind und könnte diesen somit ein Attribut „Automatisierungsgrad B“ zuweisen. Das kann bei der Nachweisführung solcher gesetzlichen Anforderungen und auch der Selbstkontrolle helfen. 

Das klingt doch alles großartig. Warum also nicht starten? Sind sich denn nicht alle einig? Ja, alle sind sich einig. Allerdings setzt eine neue Arbeitsweise ein Umdenken voraus. Es reicht nicht, das Benefits klar dargestellt werden, es braucht auch die Sicht auf den dahinter arbeitenden Menschen mit seinen Gewohnheiten und Routinen. Daher müssen sich die Planungsprozesse und ganze Gewohnheiten ändern.

Nicht alle Softwarehersteller die GA-Planungstools anbieten, bieten die Möglichkeiten der Modell-Schnittstelle an, somit ist das Fenster der bidirektionalen Arbeitsweise noch nicht weit genug geöffnet. 

Um in der jetzigen Situation weiterzukommen, müssen vier Dinge passieren:

1.        Standardisierte Abläufe

Die hier hoch angepriesene Arbeitsweise ist erstmals ein Vorschlag aus der Branche, für den es gute Gründe gibt. Bei der überschaubaren Anzahl an Herstellern von GA-Softwarelösungen ziehen da momentan auch nicht alle mit. Unter Umständen kann sich eine Alternative etablieren, die noch effizienter ist.

2.        Verständnis bei den Fachplanern

Natürlich ist ein Umdenken in der Arbeitsweise notwendig. Doch der neue Planungsprozess sollte hierfür nicht aufwändiger als bislang sein, schließlich müssen die Benefits auch im Planungsablauf spürbar sein. Besser noch: Planungsprozesse sollten gerade deshalb einfacher werden.

3.        Wahrnehmung beim Projektleiter

Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser. Ein Projektleiter kann nicht alle Planungsabläufe in allen Gewerken kennen, trotzdem: je mehr „checks and balances“, desto besser. Diese Planungsprozesse müssen schließlich über die Projektleitung eingefordert werden.

4.        Weitere Benefits

Mit den hier behandelten Arbeitsweisen wurden Maßnahmen für den Einstig der GA-Planung in der BIM-Welt behandelt, dezentrale Anlagentechnik im Modell und das Pflegen von Automatisierungsgraden. Was ist aber mit der zentralen Anlagentechnik? Oder warum nicht die Attribute von Feldgeräten im Regelschemata hinterlegen und ins Modell spielen? Werden hierbei dann auch die Zentralanlagen berücksichtigt? Schließlich sind softwaretechnisch keine Quantensprünge mehr zu meistern.    

Die Gebäudeautomation wird von einigen auch das „Königsgewerk“ genannt. Die Herleitung für diese gewagte Namensgebung liegt auf der Hand: Alle wichtigen Gebäudedaten laufen hier zusammen: die Steuerung, Regelung und Überwachung findet nun Mal hier statt. Auch das neue Gebäudeenergiegesetz fordert einen Mindeststandard bei bestimmten baulichen Randbedingungen. Und diese dürften in Zukunft noch strikter werden.

Die Tatsache, dass die Gebäudeautomation im BIM-Prozess unterrepräsentiert ist, liegt nicht etwa an einer mangelnden Relevanz, sondern an der fehlenden Sichtbarkeit und der gelebten Praxis.

Für Planer und Projektleiter bedeutet das also, GA-Planungsabläufe neu zu denken. Es soll nicht nur als datenbasierendes Gewerk im Modell profitieren, sondern auch durch die hier vorgeschlagenen effizienten Arbeitsabläufe die Zukunft transparenter sowie kollaborativer gestalten. Das Umdenken lohnt sich, vor allem dort, wo Automation im Raum vorhanden ist. Genau das, was das GEG fordert.