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Simulationen bei Gruner GebäudetechnikErfahrungen aus der Praxis
Schwerpunkte
> Gebäudesimulation
> Anlagensimulation
> BIM & Simulation
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Gruner Gruppe
> Energie
> Gebäudetechnik
> Generalplanung
> Infrastruktur
> Konstruktion
> Sicherheit
> Umwelt
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Gruner Gruppe
Manuel Frey
B.Eng Gebäudeklimatik
Abteilungsleiter Digitale Planung,
Bauklimatik & Simulationen
Gruner Roschi AG
Gruner – Sparte Gebäudetechnik
> 150 Spezialisten in Bern, Basel & Zürich
> Gebäudetechnikplanung HLKSE & GA
> BIM-Management & Koordination
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Digitale Planung bei Gruner
BIM – Übergeordnete Strategie von Bauen Digital Schweiz
> 04/2016 – BAKOM – Digitale Strategie Schweiz 2016
> 04/2017 – Bauen Digital Schweiz – "Stufenplan Schweiz – Digital Planen, Bauen und Betreiben"
> 08/2017 – economiesuisse – "Zukunft digitale Schweiz"
> 09/2018 – BAKOM – Digitale Strategie Schweiz 2018
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Digitale Planung bei Gruner
Quelle: Bauen Digital Schweiz 04/2017
gestern
Bestandsprojekte
heute
Bestandsprojekte
heute
Neue Projekte
morgen
2019/2020
übermorgen
2020+
Gruner Gebäudetechnik
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Digitale Planung bei Gruner
BIM – Welche Betätigungsfelder nach SIA 112 – Modell Bauplanung
> SIA Phase 1: Strategische Planung Parametrische Projektentwicklung
> SIA Phase 2: Vorstudien Modellbasierte Konzepte & Studien
> SIA Phase 3: Projektierung Parametrisches Planen Gebäudetechnik,
3D-Koordination, Modellbasierter Mengenauszug
Modellbasierte Optimierungsrechnungen
> SIA Phase 4: Ausschreibung Modellbasierte Ausschreibung & Kosten
> SIA Phase 5: Realisierung BIM to Field, BIM to Construction, LEAN
> SIA Phase 6: Bewirtschaftung BIM to FM, Aktive Einbindung CDE, IoT
Bereits im täglichen Einsatz
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Digitale Planung bei Gruner
BIM Workflow Architektur & Gebäudetechnik Überblick
> Definition Modellanforderungen z.B. in BIMQ
> Modellaustausch aus z.B. Archicad, Revit oder Vectorworks
> Simulationsmodell in z.B. IDA ICE oder Polysun
> Modellierung Gebäudetechnik z.B. in Plancal Nova oder Revit MEP
Teilmodell
Simulation
TEG / TEA
Teilmodell
Gebäudetechnik
HLKSE
Teilmodell
Architektur
Gebäude
Anforderungen
LOG / LOI
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Digitale Planung bei Gruner
BIM Workflow Gebäudetechnik
> Grundlagen & Datenmanagement aus Simulation z.B. mit Revit
> Modellierung Gebäudetechnik z.B. in Plancal Nova oder Revit MEP
> Modellbasierter Mengenauszug & Submissionsdokument in Desite
> BIM2Field z.B. mit Dalux, Desite, BIM360 Field
Mengenauszug
Submission
(Kosten)
BIM to Field
Teilmodell
Gebäudetechnik
HLKSE
Grundlagen
Datenmanagement
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Informationsmanagement
Mengen- &
Massenermittlung
Modellprüfung
Modellkoordination
ModellerstellungDatengrundlage
Datenmanagement
Gebäudetechnikplanung
> IFC – Eingangsdaten aus Berechnungs- / Simulationsprozess
> IFC – Modellexport aus Plancal Nova
> IFC – Modellprüfung in Solibri
> IFC – Mengen- & Massenermittlung in Desite
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Digitale Planung bei Gruner
BIM Workflow Simulation
> Datenaustausch in & aus CDE z.B. dRofus oder BIM360
> Datenmanagement, QS und Aufbereitung z.B. mit SimpleBIM und Revit
> Gebäude- & Anlagensimulation z.B. in IDA ICE oder Polysun
> Datenmanagement, QS und Aufbereitung z.B. mit Revit und QlikSens
Gebäude- &
Anlagensimulation
Datenmanagement
Visualisierung
Datenmanagement
QualitätskontrolleDatenaustausch
CDE
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Digitale Planung bei Gruner
BIM Workflow Simulation
Gebäudesimulation
AnlagensimulationDatenplattform CDE
Datenmanagement
Qualitätskontrolle
Datenmanagement & Visualisierung
Modellbasierte Gebäude- und
Anlagensimulation im BIM-Prozess
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Beispielgebäude Spitalkomplex
Gebäude- und Anlagensimulation
> Gebäudesimulation mit IDA ICE
> Anlagensimulation mit Polysun
Eckdaten
> Spitalkomplex mit zwei Einzelgebäuden GFtot: 95'000 m2
> IFC – Modellbasierte Gebäudesimulation
> Anlagensimulation mit multiplen Wärmequellen und -senken
> Integraler Bestandteil der Gebäudetechnikplanung & Optimierung
Architekturmodell in Solibri Model Checker
Gebäudesimulationsmodell in IDA ICE
Teilausschnitt Anlagensimulationsmodell
Wärme- & Kälteerzeugung in Polysun
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Beispielgebäude Spitalkomplex
Modellbasierte Gebäudesimulation
> Raumscharfe dynamische Heiz-/Kühllastberechnung
> Analyse Innenraumklima & Raumluftqualität
> Energetische Anforderungen & Optimierung
Gebäudesimulationsmodell in IDA ICE (Fa. Equa)Architekturmodell in Autodesk Revit basierend auf Modell von Herzog & de Meuron
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
Leis
tun
g [k
W]
Jahresverlauf Heiz- und Kühlleistung Total
Wärme Total Kälte Total
Jahresverlauf thermischer Heiz- & Kühlleistungsbedarf
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Beispielgebäude Spitalkomplex
Modellbasierte Gebäudesimulation
> Informationsmanagement und skriptbasierte Qualitätssicherung
> Single Source of Truth – Raumbuch mit Autodesk Revit Plugin in dRofus
Architekturmodell in Solibri Model Checker mit eingetragenen Nutzungsrandbedingungen für die Gebäudesimulation in IDA ICE
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Beispielgebäude Spitalkomplex
Detaillierte Anlagensimulation mit Polysun
> Thermischer Wärme- & Kälteleistungsbedarf: 2'800 / 3'100 kW
> Nutzenergiebedarf Wärme & Kälte: 5'400 / 7'900 MWh/a
> El. Endenergiebedarf Wärme- & Kälte: 3'100 MWh/a
Anlagensimulationsmodell Wärme- & Kälteerzeugung in Polysun
Energieflussschema in e!Sankey
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Beispielgebäude Bürokomplex
Gekoppelte Gebäude- und Anlagensimulation
> Gebäude- und Anlagensimulation mit IDA ICE
> Analyse Innenraumklima und Optimierung Energiekonzept
> Modellbasierte Optimierungsrechnungen u.a. mit GenOpt
Bestandsgebäude (heutige IST-Situation)
Vereinfachtes Gebäudesimulationsmodell in IDA ICE
Vereinfachtes Anlagensimulationsmodell in IDA ICEIFC-Architekturmodell in Solibri Model Checker
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Beispielgebäude Bürokomplex
Detaillierte Anlagensimulation mit IDA ICE
> Bürokomplex mit GFtot: ca. 40'000 m2
> Bivalente Wärme- & Kälteerzeugung
> Detaillierte Abbildung Gebäudetechnik
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18
20
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28
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So Mo Di Mi Do Fr Sa So
Tem
pe
ratu
r [°
Cl
Raum U1_05 - Wochenverlauf für KW 33 (16.08 - 22.08)
Raumlufttemperatur TABS Vorlauftemperatur
TABS Rücklauftemperatur Decke Oberflächentemperatur
TABS
Analyse thermisches Verhalten TABS und Bauteil
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
So Mo Di Mi Do Fr Sa So
spe
z. L
eis
tun
g [W
/m2]
Raum U1_05 - Wochenverlauf für KW 33 (16.08 - 22.08)
Wärme von Decke zum Kühlkreis Wärme von Raumluft zur Decke
Wärme von Raumluft zum Boden
TABS
Analyse energetisches Verhalten TABS und Bauteil
Analyse thermische Behaglichkeit und Raumluftfeuchte
Vorgabe Betriebsweise TABS
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Beispielgebäude Bürokomplex
Detaillierte Anlagensimulation mit IDA ICE
> Bivalente Wärme- &
Kälteerzeugung
> Multiple Wärmequellen &
Wärmesenken
> Detaillierte Analyse der
thermischen Speicher
> Detaillierte Modellierung
der BWW-Erzeugung
Detailliertes Anlagensimulationsmodell in IDA ICE
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Beispielgebäude Bürokomplex
Detaillierte Anlagensimulation mit IDA ICE
> Modellbasierte Optimierungsrechnungen
> Einsatz von GenOpt & Parametric Runs
> Statische Analyse u.a. mittels Monte Carlo-Methode
Prozessschema GenOpt Simulationsergebnis Laufzeitoptimierung Kältemaschine
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Grosspeter Tower Basel
Gebäude- und Anlagensimulation – Analyse Performance Gap
> Gebäudesimulation mit IDA ICE & Energy Plus
> Anlagensimulation mit Energy Plus & FeFlow
20132018
Grosspeter Tower Basel, Architekten: Burckhardt+Partner AGGebäudesimulationsmodell IDA ICEGebäudesimulationsmodell Energy Plus & FeFlow
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Grosspeter Tower Basel
Gebäude- und Anlagensimulation – Analyse Performance Gap
> Gebäude - & Anlagensimulation mit Energy Plus, Geothermiesimulation mit FeFlow
Gebäudesimulationsmodell Energy Plus & FeFlow
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Innenraumklima
Thermische Behaglichkeit und sommerlicher Wärmeschutz
> Nachweis sommerlicher Wärmeschutz nach SIA 180.C1 & 382/1
> Aufzeigen, welche Räume ohne aktive Kühlung auskommen
> Optimierung Fassade & Gebäudetechnik, zur Reduktion der Überhitzung
Nachweis thermische Behaglichkeit in einem Einzelraum Variantenstudie mit Auswirkung der gewählten Optimierungsmassnahmen
Ra
um
luft
tem
pe
ratu
r [°
C]
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Gebäude- & CFD-Simulation
Gekoppelte Gebäude- & CFD-Simulation
> Detailuntersuchung Doppelfassade
> Strömungsgeschwindigkeit & Temperaturverteilung
> Wärmestau / Überhitzung inkl. Energieoptimierung
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Legende
1) Globalstrahlung
2) Luftspalte
3) Luftstrom
4) Konvektiver Wärmeübergang
5) Wärmeleitung
6) Innenraum2
Architekturmodell von Caruso St. John Architects Gebäudesimulationsmodell in IDA ICE CFD-Simulationsmodell in STAR-CCM+
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Tages- & Kunstlichtsimulation
Modellbasierte Tages- & Kunstlichtsimulation
> Designfindung & Konzeptoptimierung
> Analyse und Optimierung visuelle Behaglichkeit
> Energetische Optimierung & Raumautomation
> Zertifizierung & Nachweise (z.B. Minergie, LEED, DGNB)
> Bestandteil des BIM-Workflows (Revit / IFC)
Simulationsmodell Tageslicht in IDA ICE Simulationsmodelle Tageslicht in IDA ICESimulationsmodell Innenraum Kunstlicht in Relux
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Informationsmanagement
Workflow Simulation
> Prozessintegration
> Automation
> Datenanalyse
> Verfügbarkeit
> Effizienzsteigerung
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Informationsmanagement
Was macht Simulationen erfolgreich?
> Praxisrelevante Ergebnisse (für den HLKSE-Planer)
> Integrale Einbindung in den Planungsprozess
> Durch die Projektbeteiligten anerkannt und gewürdigt
> Mehrwert für möglichst viele Akteure im Planungsprozess
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Zusammenfassung
Wo stehen wir?
> Informationen analysieren zu können bedeutet, die technische
wie auch finanzielle Kontrolle zu behalten.
> Heutzutage braucht es eine grosse Softwarevielfalt, um ein
open-BIM durchzuführen.
> Spezialisten, u.a. aus Simulation & Brandschutzplanung,
müssen weiter in den BIM-Prozess integriert werden.
> Methoden sind noch nicht ausgereift, d.h. es gibt viele kleine
Hürden während der Bearbeitung.
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Ausblick
Wie geht es weiter?
> "BIM" bzw. die digitale Planung steht erst am Anfang
> Extrem spannende Phase ALLE Prozesse verändern sich
> Stetige Weiterentwicklung ist zwingend
> Kompetente und offene Mitarbeiter sind extrem gefragt
> Gruner geht in die Zukunft
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Vielen Dank!
Gruner Roschi AG
Manuel Frey
Sägestrasse 73
CH-3098 Köniz www.gruner.ch
+41 31 917 20 90 www.digital.gruner.ch
manuel.frey@gruner.ch www.raumklima.gruner.ch
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