EnEff-BIM – Planung, Auslegung und Betriebsoptimierung von energieeffizienten Neu- und Bestandsbauten durch Modellierung und Simulation auf Basis von Bauwerksinformationsmodellen

Abb. Ansatz Verbundprojekt EnEff-BIM

Überblick Verbundprojekt

Im Verbundprojekt EnEff-BIM sollen IT Methoden für die Planung, Auslegung und Betriebsoptimierung energieeffizienter Neu- und Bestandsbauten entwickelt und getestet werden. Eine grundlegende Zielstellung des durch das BMWi geförderten Projektes ergibt sich dabei aus dem Rahmengebenden Schwerpunktes EnTool innerhalb der EnOB Forschungsinitiative. Darin sind Projekte versammelt, die forschungsnahe Lösungsansätze und Hilfsmittel gezielt einer breiteren praktischen Anwendung öffnen sollen. Zudem nimmt das nationale Forschungsprojekt in der EBC Intitiative Annex 60 teil, die einen formalisierten Einsatz der erfolgreichen Simulationssprache Modelica international vorantreibt.
Im Besonderen werden in EnEff-BIM Möglichkeiten untersucht, die eine Generierung von Simulationsmodellen der offenen Simulationssprache Modelica mit Quelldaten des lebenszyklisch orientierten Bauwerkinformationsmodell IFC aus dem Building Information Modeling (BIM) Kontext erlauben. Die Umsetzungsstrategie sieht als Zwischenschritt die Überführung der Bauwerksinformationen in eine zu den Informationsbedarfen der Simulationsdomäne bereits harmonisierte Formatierung vor. Das hierfür designierte Modellformat – SimModel – wurde im Kontext des US-Amerikanischen energetischen Nachweises im Rahmen der EnergyPlus Plattform entwickelt.

Abb. Ansatz der Datenkette von IFC zu Modelica (angepasste Grafik nach Remmen et. al., Seite 380)

BLM EnEff-BIM Teilprojekt 03ET1177E: Softwarewerkzeug zur semantischen regelbasierten Analyse und Visualisierung des erweiterten BIM (IFC) Modells

In der verfolgten Strategie ist ein wesentlicher Aspekt die Qualitätssicherung von BIM-Modellen mit der Prüfung und Analyse der für die Simulationsszenarien notwendigen semantischen Informationen und im Modell abgebildeten Input-Parameter. Durch Fehlerbericht gestützte Validität- und Kohärenzprüfung der Eingangsmodelldaten soll die Kollaboration zwischen den Beteiligten Fachdisziplinen – Architekt (IFC), Fachplaner bzw. Energieberater (SimModel) und Simulationsexperte (modelica) – unterstützt und die effiziente und praxistaugliche Gestaltung des Optimierungsprozesses ermöglicht werden.
Hier setzt der inhaltliche Schwerpunkt des BLM mit der Entwicklung eines Softwarewerkzeuges zur semantischen, regelbasierten Analyse und Visualisierung des für den Anwendungskontext der Energiesimulation erweiterten BIM (ifcXML) Modells an. Dieses Werkzeug soll zum einen zur Qualitätssicherung der Schnittstellen BIM→Modelica und somit als Basis des Mappingprozesses dienen.
Prinzipiell können damit aber auch ifcXML-Modelle mit integrierten energetischen Simulationsergebnissen analysiert und visualisiert werden.
Weitere Arbeitsinhalte sind die Mitwirkung bei der Erweiterung des BIM Datenschemas (ifcXML E+) sowie die Mitarbeit am generellen Mappingkonzept BIM – Modelica. Der Fokus liegt dabei auf der Überführung der ifcXML Inhalte in das designierte XML-basierte Zwischenformat SimModel. Durch die begleitende Entwicklung einer Model View Definition (MVD) wird dabei eine formalisierte Spezifizierung der IFC Inhalte für den Simulationsfall definiert.
Zusammen mit den im Rahmen der szenariobasierten Anforderungsanalyse auf modelica-Seite identifizierten Informationsbedarfen (Mappingtabelle) bildet die MVD die Grundlage zur Entwicklung einer ausführbaren Konvertierungslogik für technische Gebäudekomponenten (IFC Partialmodell zur Beschreibung der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik). Die dafür durch das BLM konzipierte Konverierungsmethode wird auf Basis von XSLT Bausteinen realisiert und in einem Konvertierungswerkzeug zusammengeführt. Es bildet dabei den Teil der BLM Entwicklungen die im Rahmen des Projektes als Open Source Werkzeug veröffentlicht wird.

Abb. Technische Umsetzungsstrategie (Grafik BLM; rote Kästen sind die Beiträge des BLM/KIT)

Entwickelte Software Prototypen im Rahmen des Forschungsprojektes

Die veröffentlichte Beta-Version der Tools kann hier heruntergeladen werden.

KIT EnEff-BIM ModelCheck

Art: Desktop Applikation

Betriebssystem: MS Windows

Bediente Modell Standards: ifcXML4 (alle Prüfregeln, keine Visualisierung); ifcXML2x3 (Visualisierung, ausgew. Prüfregeln)

Angebundene Drittanbieter Software: RDF IFC VIEWER (http://rdf.bg/ifc-viewer.html, Anmerkung: für die Visualisierung wird die Microsoft DirectX® Runtime benötigt - https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=35)

Programmiersprache/-plattform: C#, MS .NET 4.5

KIT EnEff-BIM Converter

Art: Konsolen Applikation

Betriebssystem: MS Windows

Bediente Modell Standards: ifcXML4 ADD1

Programmiersprache/-plattform: XSLT (Starten der Transformation durch BATCH Datei, welche eine Javascript-basierte Orchestrierung der XSLT Transformation auslöst)

Zur offenen Weiterentwicklung des Quelltexts des Tools veröffentlicht das BLM eine Entwicklungsversion (GIT Repository).