23-24 Okt 2024

in Hallein, Salzburg

Österreichs zentrales Event

für klimaneutrale Sanierung

“Comparison of Renovation Concepts through an open BIM Workflow Incorporating Validated Building Model”

eingereicht von Team: Maria Dioszegi

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Kurze Beschreibung

Die vorliegende Forschungsarbeit konzentriert sich auf die zentrale Rolle der Zeit bei der Erreichung der ehrgeizigen Klimaziele der Europäischen Union und Österreichs. In diesem Kontext wird die Dringlichkeit der Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden, sei es durch Neubauten oder Renovierungen, als entscheidender Faktor zur Reduzierung von CO₂-Emissionen erkannt.

Um diese Ziele zu unterstützen, setzt die Arbeit auf die Vorteile des Building Information Modeling (BIM) und dessen Einfluss auf den Gebäudeenergiemodelldatenaustausch. Insbesondere wird das Konzept des Open BIM eingeführt, das eine nahtlose Erstellung von Informationsmodellen ermöglicht und den Datenaustausch über die Industry Foundation Classes (IFC) für die Gebäudeleistungssimulation erleichtert. Dieser Prozess verspricht beschleunigte Energieberechnungen und trägt somit zur Effizienzsteigerung im Planungsprozess bei.

Die Studie gliedert sich in zwei Hauptphasen. Zunächst erfolgt die Erstellung eines fiktiven Gebäudemodells mithilfe der BIM-Software Revit. Anschließend wird dieses Modell in die BEM-Software IDA Indoor Climate and Energy (IDA ICE) übertragen, um detaillierte Energiesimulationen durchzuführen. Im Fokus stehen hierbei Sanierungskonzepte zur Energieeffizienzverbesserung.

Die Ergebnisse der Arbeit verdeutlichen, dass der Open BIM-Workflow den Sanierungsprozess erheblich beschleunigen kann, trotz einiger identifizierter Herausforderungen. Die implementierten Sanierungskonzepte zeigen erhebliche Verbesserungen bei U-Werten, Energieverbrauch und CO₂-Emissionen. Insbesondere wird eine beeindruckende Reduktion der spezifischen Endenergienachfrage und der CO₂-Emissionen in den renovierten Zuständen festgestellt, sei es durch Fernwärmeversorgung oder Erdwärmepumpen.

Insgesamt unterstreicht die Arbeit die Potenziale des Open BIM-Ansatzes für die Beschleunigung und Verbesserung von Gebäudesanierungskonzepten zur Erreichung der angestrebten Energieeffizienzziele. Dies trägt maßgeblich zur notwendigen Minderung der CO₂-Emissionen und zur Realisierung einer nachhaltigeren gebauten Umwelt bei.

Projektziele

Das Hauptziel der Bachelorarbeit ist die Untersuchung des Potenzials eines offenen BIM-basierten Workflows im Renovierungsprozess. Dies umfasst:

– Untersuchung des BIM-zu-BEM-Workflows und Identifikation von Datenaustausch-Schwachstellen.
– Umfassende Darstellung des Gebäudes und seiner Systeme.
– Vergleich unterschiedlicher Renovierungsvarianten mittels eines einheitlichen Gebäudesimulationsmodells.
– Echtzeit-Rückmeldung zur Energieeffizienz und Klimaauswirkungen basierend auf Simulationsmodell-Daten.
– Nachweis der Vereinfachung und Beschleunigung der Variantenanalyse durch den offenen BIM-Workflow.

Methodik

Die Methodik der Arbeit umfasst eine Literaturübersicht zur Nutzung von BIM und Simulationstools zur Energiebewertung und Klimaauswirkungsanalyse. Zur Umsetzung des BIM-basierten Workflows sind folgende Schritte vorgesehen:

-Erstellung eines Gebäudemodells im Stil der Wiener Gründerzeit unter Einbeziehung von Geometrie, Materialien und Energiesystemen in Autodesk Revit.
-Übertragung des Gebäudemodells mittels IFC.
-Definition von Renovierungskonzepten gemäß OIB-Standards mit Variationen in Gebäudehülle und Energiesystemen.
-Simulation der Sanierungsszenarien in IDA ICE.
-Auswertung der Simulationsergebnisse zur Bewertung der Renovierungsoptionen.
-Diskussion der Vorzüge und Begrenzungen eines offenen BIM-Workflows im Renovierungsprozess.

Ergebnisse

Die Übersetzung von IFC in das IDA ICE-Format erfolgt durch die Umwandlung der IFC-Daten, wobei häufig auftretende Fehler auftreten können:

1. Ungenaue Geometrie.
2. Unvollständige oder inkonsistente Daten.
3. Unterschiede in der Terminologie.
4. Annahmen und Vereinfachungen.

Positive Aspekte:
1. Gebäudegeometrie.
2. Thermische Eigenschaften.

Die Hauptprobleme liegen in der Datenübertragung. Kurzfristige Lösungen sind manuelle Erstellung fehlender Daten und Annahmen bei fehlenden Informationen, um den Mapping-Prozess fortzusetzen. Eine langfristige Lösung könnte die Entwicklung spezieller Softwaretools sein, die die Informationsübertragung von fehlenden Elementen oder Einstellungen ermöglichen.

Die Simulation des unsanierten Gebäudes mit Gasversorgung zeigt Mängel in der Gebäudehülle, Fenstern, Wärmebrücken und Heizsystem. Nach der Renovierung verbessern sich U-Werte der Hülle um 84-97 % gemäß OIB-RL 6 Mindeststandards durch Dämmung, Fenstertausch, Wärmebrückenverbesserung und Heizsystem-Upgrade. Die Sanierung senkt den jährlichen Heizenergieverbrauch um 56,4 % und den Gesamtenergieverbrauch um 28,6 %. Dies mindert CO₂-Emissionen um 37,2 %.

Adressierte Innovationsfelder

Angesprochene Innovationsfelder umfassen:

1. Integrierte Planung und Simulation.
Die Integration von BIM und BEM ermöglicht eine umfassendere Planung und Simulation von Gebäudeenergieeffizienz.

2. Automatisierte Datentransformation.
Die Entwicklung von spezialisierten Tools zur automatisierten Übersetzung und Anpassung von Daten zwischen IFC und IDA ICE kann Fehler minimieren und den Prozess effizienter gestalten.

3. Datenvalidierung.
Fortschritte in der Validierung und Sicherung der Datenqualität sind entscheidend, um ungenaue Übersetzungen zu reduzieren.

4. Standardisierung von Datenformaten.

Die Etablierung von einheitlichen Datenformaten und -standards erleichtert den reibungslosen Austausch zwischen verschiedenen Softwarelösungen.

5. Kombination von Energiequellen.
Die Erkundung von Möglichkeiten zur Kombination verschiedener Energiequellen, wie erneuerbarer Energie und effizienter Heizsysteme, trägt zur Optimierung der Gebäudeenergieeffizienz bei.

Die Betonung dieser Innovationsfelder kann dazu beitragen, die Herausforderungen bei der Übersetzung von IFC zu IDA ICE anzugehen und die Effektivität des gesamten Prozesses zu steigern.

Infos zum Studium

Hochschule
FH Technikum Wien
Studium
Bachelor
Studienübergreifend?
Ja

Bilder und Skizzen


[PDF] ScientificWork_BachelorPaper_Maria_Dioszegi.pdf