27. Juni 2022

Jeder dieser Standards hat bei BIM seine Berechtigung

Wenn sich Experten für Building Information Modeling (BIM) treffen, wird schon mal über scheinbar kryptische Begriffe diskutiert: „VDI 3805“, „ISO 16757“, „ETIM“. Dann geht es darum, welcher Standard bei BIM seine Berechtigung hat, wie sich VDI 3805 und ETIM voneinander unterscheiden und Doppelungen vermeiden lassen. Ein genauerer Blick auf die Vor- und Nachteile des jeweiligen Standards für BIM zeigt, was dieser in Zusammenhang mit BIM jeweils leistet.

Im Fokus jedes BIM-Prozesses steht das 3D-Gebäudemodell (Building Information Model). Es wird von allen Gewerken gleichmäßig genutzt und fortlaufend mit den gewerkspezifischen Daten angereichert. Architekten und TGA-Fachplaner benötigen konkrete Produktdaten der Hersteller, um die technische Gebäudeausrüstung mittels BIM planen zu können, beispielsweise Daten für die Komponenten des Heizsystems, für Trinkwasser und Abwasser. Diese Informationen können, ebenso wie das spätere 3D-Modell, in verschiedene Computerprogramme eingelesen und den Nutzern für Berechnungen und Kostenermittlungen verfügbar gemacht werden (Bild 1). Dann schlägt die Stunde der VDI 3805.

Grundlage von BIM: Daten nach VDI 3805
Experten haben die VDI-Richtlinie 3805 unter dem Titel „Produktdatenaustausch in der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA)“ vor etwa 20 Jahren definiert, um Produktdaten von Herstellern computerlesbar zu machen. Sie beschreibt ein maschinenlesbares Format, mit dem sich herstellerspezifische technische Produktkataloge, die bisher ausschließlich in gedruckter Form vorlagen, per Computer verarbeiten lassen. Ein Produktdatensatz nach VDI 3805 enthält alle Daten für Konstruktion, Planung, Dimensionierung, Simulation und Betrieb der TGA eines Gebäudes:

• 3D-Geometriedaten in unterschiedlichen Details zur Verwendung der Produkte in CAD-Konstruktionsprogrammen,
• technische Daten für Berechnungen aller Art, z. B. für Druckverlustberechnungen in Rohrnetzen, Akustikberechnungen in Lüftungskanälen und für Simulationen von PV-Anlagen,
• beschreibende Auswahldaten der Produkte, z. B. Gerätetypen, Anschlusskonfigurationen und Dämmstandards,
• Mediendaten, z. B. Explosionszeichnungen, Montage-/Inbetriebnahme-Anleitungen/-videos, Wartungsvorschriften und Produktbilder,
• baureihen- oder produktspezifisches Zubehör.

Daten, die für die TGA relevant sind, werden in das 3D-Gebäudemodell integriert und stehen so während der gesamten Lebenszeit des Gebäudes zur Verfügung. Das ermöglicht auch Um- oder Erweiterungsplanungen während des Gebäudebetriebes, beispielweise beim Mieterwechsel mit sich ändernden Nutzerprofilen oder bei Erweiterungsbauten, weil alle Daten für Dimensionierungen oder Simulationen über das Modell verfügbar sind. Der BIM-Prozess wird so optimal unterstützt bzw. überhaupt ermöglicht. Weltweit tätige Hersteller und Baukonzerne fordern aufgrund der positiven Erfahrungen mit der VDI 3805 deshalb, diese zu internationalisieren. Das Deutsche Institut für Normung (DIN) unterstützt dieses Vorhaben. Erste Teile sind über die Normungsorganisationen CEN und ISO bereits als EN ISO 16757 erschienen und von den guten Erfahrungen, die in Deutschland mit der Anwendung der VDI 3805 gewonnen wurden, können global weitere Anwender profitieren.

Viele Vorteile durch VDI 3805
Funktionen und Geometrien sind zwei Besonderheiten der VDI 3805. Zu den Funktionen, die der Nutzer eingeben kann, zählen Druckverlust-, Akustik- oder Leistungsberechnungen. Hier können Hersteller ihre eigenen Auslegungs- oder Berechnungsalgorithmen hinterlegen, die dann von den Anwendungsprogrammen an Stelle von Standardalgorithmen benutzt werden. Beispielsweise lassen sich Leistungsdiagramme von Produkten erstellen. Bild 2 zeigt ein Beispiel für die Kennlinien einer Luft/Wasser-Wärmepumpe.

Mit diesen Kennlinien berechnet ein Simulationsprogramm in beliebigen Zeitschritten für die aktuell nötige systembedingte Vorlauftemperatur und für die aktuelle klimaabhängige Außentemperatur die Parameter Stromaufnahme, Wärmeleistung und Wirkungsgrad der Wärmepumpe. Die daraus ermittelten stündlichen oder minütlichen Ergebnisse sind, über das Jahr aufsummiert, viel genauer als etwa eine Norm-Berechnung nach VDI 4650, bei der mit wenigen Lastfällen und Jahreshäufigkeiten eine Leistungszahl errechnet wird. Zusätzlich sind über die Funktionen auch Artikelnummern generierbar.

Für Massenerzeugnisse wie Heizkörper, bei denen aufgrund der hohen Zahl an Längen, Farben und Anschlusspositionen schnell eine sechsstellige Anzahl von Varianten in einer Baureihe zustande kommen, ist das eine praktische Möglichkeit, alle Versionen einer Baureihe abzubilden. Dieses Feature wird auch in der Lüftungstechnik bei Schalldämpfern oder bei Brandschutzklappen gern verwendet.

Über die Standardfunktion Geometrie lassen sich wiederum parametrisierte Geometrien verwenden. Mit nur einer Geometriebeschreibung kann man so eine komplette Baureihe abbilden. Diese Beschreibung enthält viele unterschiedliche Informationen, die erforderlich sind, um eine TGA und die Rohrnetze für Heizung, Kühlung, Trinkwasser, Abwasser, Löschwasser und Lüftung mit CAD-Programmen zu konstruieren:

• Produktraum, Bedienraum, Einbringraum, Montageraum (für Berechnungen zur Kollisionskontrolle),
• vier Detailstufen der Produktdarstellung,
• Farb- und Materialinformationen,
• umfangreiche Anschlussinformationen (DN, Anschlussformen und -kennungen, Medientypen und
  -flussrichtungen etc.).

Hinzu kommen weitere interessante Möglichkeiten der VDI 3805: Beispielsweise können Nutzer Systeme oder Produktpakete bilden – über Querverweise zu VDI 3805-Datensätzen anderer Produkte oder auch zu Artikeln anderer Hersteller. Speicher (VDI 3805 Blatt 20) lassen sich so etwa Wärmeerzeugern (VDI 3805 Blatt 3) oder Wärmepumpen (VDI 3805 Blatt 22) zuordnen. Oder der Anwender verbindet Einstellventile (VDI 3805 Blatt 2) fest mit Heizkörpern (VDI 3805 Blatt 6).

Schneller zu Artikeln mit ETIM
Das ETIM-Klassifikationsmodell entstammt ursprünglich der Standardisierung von Erzeugnissen der Elektrotechnik. Der ETIM Deutschland e. V. wurde 1999 von neun Elektro-Großhändlern und Einkaufsgemeinschaften gegründet. Elektrotechnische Erzeugnisse werden mit ETIM einheitlich und technisch beschrieben: Produkt- und Katalogdaten zwischen Industrie und Großhandel lassen sich so einfacher austauschen. Die Standardisierung ermöglicht es, lieferantenunabhängig technische Produkte anhand der Klasse oder technischer Merkmale wiederzufinden.

ETIM teilt dabei jedes gehandelte Erzeugnis einer bestimmten Produktklasse zu. Innerhalb dieser werden den Produkten unterschiedliche objektivierbare Eigenschaften wie Material oder Leistungsaufnahme zugeordnet, die sie beschreiben. Diese Klassen werden zusätzlich in der Regel durch Synonyme beschrieben, die die Suche erleichtern. Außer den zur Klassifizierung nötigen Daten werden auch zusätzliche Informationen übertragen. Es ist davon auszugehen, dass es eine umfassende Beschreibung für fast alle elektrotechnischen Produkte gibt, weil der Elektrogroßhandel das ETIM-Klassifikationsmodell seit etwa Anfang 2000 aktiv nutzt.

Der Sektor SHK ist seit September 2017 ebenfalls enthalten, mit der Veröffentlichung der ETIM-Version 7.0 stehen rund 2700 Produktklassen inklusive definierter Merkmale zur Verfügung. Der Einsatz des Standards in der SHK-Branche wird unterstützt von ARGE Neue Medien, dem Deutschen Großhandelsverband Haustechnik (DG Haustechnik) und der ZVSHK.

ETIM und VDI ergänzen sich
Beide Formate sind im BIM-Prozess unverzichtbar und ergänzen sich gut. ETIM legt im SHK-Bereich den Fokus überwiegend auf die kaufmännische Seite des BIM-Prozesses, etwa mit Kostenermittlung, Bauabwicklung (Angebote, Bestellungen) und Ersatzteilmanagement. Die VDI 3805 legt den Schwerpunkt dagegen darauf, technische Produktdaten für Konstruktion, Planung, Auslegung und Simulation bereitzustellen. Gerade bei Massenware wie Heizkörpern überzeugt die Richtlinienreihe VDI 3805: Sie kann komfortabel alle Varianten abbilden, weil diese erst zur Laufzeit des Anwendungsprogrammes konfiguriert und mit Artikelnummern versehen werden. Und: Ein nicht komprimierter Heizkörperdatensatz mit rund 4,5 Mio. Produkten ist kleiner als vier MB. Dieses sehr kompakte Format ist ein weiterer Pluspunkt.

ETIM kann die VDI/ISO-Standards nicht ersetzen. Natürlich gibt es aufgrund der parallelen und voneinander unabhängigen Entwicklung Daten, die in beiden Welten vorkommen. Die verantwortlichen Gremien im Bereich ETIM/VDI/ISO haben deshalb eine Zusammenarbeit signalisiert, um die Merkmale abzustimmen. Ziel ist es, hier künftig noch mehr Synergien zu nutzen und die Schnittstellen zwischen beiden Systemen effizienter zu gestalten.

Autoren:
Martin Schröder, Marketing Engineering Management-Data, Bosch Thermotechnik GmbH, Wetzlar Dr.-Ing. Lutz Blaich, Leiter der Abteilung Forschung, Hottgenroth Software GmbH & Co. KG

www.buderus.de

www.hottgenroth.de