BIM & Digitalisierung im Gebäude : BIM-basierte Qualitätssicherung

Zu groß ist die Vielzahl und zu eng die Verzahnung von Gewerken wie z. B. Heizungs- und Sanitärleitungen bzw. -elementen, Lüftungskanälen und -auslässen oder unterschiedlichste Elektroinstallationen. Die begleitende Kontrolle ist eine unabhängige Kontrollinstanz zur Verbesserung der Qualität von Bauprojekten. Diese bindet den Einsatz von neuen modernen Prüfungstechniken zwecks Qualitätskontrolle mit ein. Auf Basis der vorhandenen Daten kann praktisch alles analysiert und planungsbegleitend überprüft werden. In Umfragen wurde der Nutzen von Model-Checkern allerdings für die fachliche TGA-Planung und die Sicherung der IFC-Qualität mit Abstand am höchsten bewertet. Tatsächlich erschließen sich Nutzen und Qualitätssicherung jedoch nur bei kompetenter Anwendung.

Die begleitende Kontrolle ist eine originäre Auftraggebertätigkeit, die auf Grund zu vermeidender Selbstkontrolle oder auch Ressourcenengpässen des AG an einen externen AN übertragen werden kann. Sie setzt auf den Unterlagen und Erläuterungen der Projektsteuerung und Planer im Sinne eines Mehraugenprinzips auf und analysiert diese im Kontext der Projektziele sowie der allgemein anerkannten Regeln der Technik. Diese bindet den Einsatz von neuen modernen Prüfungstechniken zwecks Qualitätskontrolle mit ein. Die BIM-Arbeitsmethode unterstützt die Umsetzung der Qualitätssicherungsziele des Projektes auf digitaler Weise.

Im Rahmen von Modellprüfungen werden neben der allgemeinen Validität- und Plausibilitätsprüfung der IFC Modelle auch gewerkespezifische Plan- und Modellprüfungen durchgeführt. Die Sicherstellung der Qualität eines BIM-Modells und die Definition von (Anwendungsfällen AIA) Usecases für die Ausführung und den Betrieb schon während der Planung hat entscheidende Vorteile für den Bauprozess und die Nachhaltigkeit im Immobilienlebenszyklus, die methodisch bedingt sind: Durch die vorlaufende digitale Erstellung des Gebäudes, werden Konflikte und technische Betriebsanforderungen vor dem eigentlichen Bau erkannt und planerisch im Ausführungselement/Bauteil (z.B. spezielle Wärmepumpe) bereinigt bzw. abgestimmt. Das Resultat sind anhand eines Referenzgebäudes des TÜV SÜD in Singapur bis 35 % Einsparungen an Investitionskosten durch die Vermeidung von Planungsänderungen, Nachträgen und Bauverzögerungen während der Bauausführung.

Für die Gebäudetechnik steht die BIM-basierte Qualitätssicherung durch regelbasierte Modellprüfungen mit BIM TGA Model Checks im Mittelpunkt. Mit einem TGA Model Check lassen sich die Risiken eines TGA-Modells beispielsweise bei der Planung des Brandschutzes oder der Rohre und beheizten Elemente bedeutend reduzieren. Hinterlegte Regeln in diesem Modell-Check adressieren Themen aus Bereichen wie TGA-Planungsqualität, Gebäudeperformance, Zertifizierbarkeit, Genehmigungsfähigkeit, Wartbarkeit und vor allem Sicherheit. Im hier dargestellten Beispiel anhand des TGA Model Check der TÜV SÜD Advimo GmbH setzt sich dieser aus diversen Modulen zusammen, wie etwa auch für Brandschutz oder HLK-Anlagen etc. Unter jedem Modul werden Regelsätze und darunter einzelne Regeln aufgesetzt, die dann prüfen, ob die Planung des jeweiligen Moduls den dazugehörigen Vorschriften entsprechen.

Im Brandschutzmodul wird beispielsweise geprüft, ob die geplanten Installationen (hier den deutschen) Brandschutzvorschriften wie z. B. DIN 4102 - Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen, MLAR - die Muster-Leitungsanlagen-Richtlinie und insbesondere die Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Lüftungsanlagen (Muster-Lüftungsanlagen-Richtlinie M-LüAR) entsprechen. In der Anwendung der Regelsätze werden in einer Kaskade mehrere Einzelregeln kombiniert, um die als Prüfkriterien definierten Anforderungen z.B. an Abstände zwischen einzelnen Gewerken bereits in einem Modell zu identifizieren, mit weiteren Anforderungen zu versehen und auf deren Einhaltung zu prüfen. Diese mehrfach geschachtelten Prüfabläufe ermöglichen so, Bauteile oder Elemente von Leitungsanlagen auf eine durchgehende Modellierung exakt zu prüfen und in deren Umgebung befindliche andere Bauelemente und Gewerkeinstallationen aufzuspüren.

Mit diesen Prüfmatrizen können so auch komplexere Anwendungsfälle, wie erforderliche Abstände und Freiräume oder im Umkehrschluss gewünschte Berührung, ermittelt und ausgewertet werden. Insbesondere bei Hochbauelementen mit Anforderungen an den Widerstand gegen Brand- und Rauchübertragung wird so eine normenkonforme Planung von Brandabschottungen oder Mindestabständen zwischen brennbaren Bauteilen und Leitungsdurchführungen vollständig automatisiert validiert. Dies erlaubt auch bei komplexen Modellen eine sichere und beschleunigte Überprüfung der Einhaltung von Brandschutzkonzepten oder der Ausrüstung von Leitungsdurchführungen mit Brandschutzelementen und Abschottungen. Im Rahmen der Prüfmethoden für technische Isolierungen können so mit geringstem Aufwand auch die Ausrüstung von Medien mit geeigneten Dämmstoffen, durchgehende Modellierung der Dämmanforderungen und mögliche thermische oder mechanische Lücken ausgeprüft und visualisiert werden. Ebenso werden negative Beeinflussungen z. B. durch nahe aneinander liegende Leitungen unterschiedlicher Betriebsmedien (Wärmeversorgung, Klimakaltwasser oder Trinkwasser) zuverlässig identifiziert und aufgezeigt.

Die aus den Anwendungen der Regelsätze entstehenden Ergebnisse lassen sich durch gewählte Kombinationen auf eine Vielzahl von Synergien erweitern. Dazu zählen unter anderem Aussagen zu besonderen Anforderungen an die Bauausführung, Minderungen von Schallschutzeigenschaften oder besonders zu betrachtende Mehrfachbelegungen von Schächten. Auch solche fachspezifischen Anzeigen sind Bestandteil der erstellten Erläuterungsberichte der TÜV SÜD Advimo. Dort gehen sie über die tabellarische Aufstellungen und reine Kollisionsprüfungen hinaus und bieten allen Planungsbeteiligten eine Absicherung und Mehrwerte bei der Erstellung einer fach- und normengerechten Planung. Somit wird sowohl eine effiziente und gesetzeskonforme TGA-Planung für ein reibungsloses Genehmigungsverfahren als auch eine problemlose Abnahme und maximale Verfügbarkeit und Betriebssicherheit gesichert. Die durch den automatisierten Prüfablauf mögliche Konsistenzprüfung umfasst eine gewerkeübergreifende und vollständige Prüfung der Planungsinhalte auf die angewendeten Regelsätze und er erhöht dadurch die Planungssicherheit gegenüber den zumeist manuell durchgeführten Stichproben.

Vor dem Hintergrund der Anforderungen eines nachhaltigen Betriebs und der Anforderungen der EU-Taxonomie mittels verschiedenster ESG-Kriterien bietet BIM durch seine Methode der Definition von Nutzer- und Anwendungsfällen mit den entsprechenden Betriebsanforderungen (BIM 5-7D) auf Element- und Bauteilebene einen entschiedenen Vorteil gegenüber der klassischen 3-D Planung. Alle notwendigen Informationen liegen jedem Planer und Projektbeteiligten / Nutzer unmittelbar und gleichwertig am zu planenden Element im 3D-Modell vor. Im Resultat wird eine extrem hohe Nutzerzufriedenheit und ein nahezu optimaler energetischer Betrieb des Gebäudes vom ersten Tag der Nutzung des Gebäudes ermöglicht. Es liegt auf der Hand, dass bei einer 5D-7D Nutzung der BIM-Methode das Inbetriebnahmemanagement mit weniger Aufwand verbunden ist. Die Dokumentation und die Betriebsanforderung liegen zum großen Teil bereits vor, abgestimmte mit Sollparametern. Funktionstest, Probebetriebe und die Abnahmen sind besser vorbereitet, weniger Mängel liegen vor, nicht berücksichtige Nutzungsfälle werden vermieden. Aus den gleichen Gründen stellt sich eine Aufwandsreduktion für eine vermeintlich gewünschte Zertifizierung des Gebäudes ein.

In Summe amortisiert sich der höhere Aufwand für einer BIM 5-7D Planung gegenüber einer klassischen Planung bereits innerhalb der originären Projektrealisierung. Darüber hinaus stellen sich Aufwandsreduktionen in den Themen Inbetriebnahmemanagement, Abnahmecontrolling, Gebäudezertifizierung, Gebäudebetrieb und ESG-Reporting ein.

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