Simulationen bei Gruner Gebäudetechnik > Gebäude- und Anlagensimulation mit IDA ICE > Analyse...

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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

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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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Quelle: Bauen Digital Schweiz 04/2017

gestern

Bestandsprojekte

heute

Bestandsprojekte

heute

Neue Projekte

morgen

2019/2020

übermorgen

2020+

Gruner Gebäudetechnik

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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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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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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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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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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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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

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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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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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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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Detaillierte Anlagensimulation mit IDA ICE

> Bürokomplex mit GFtot: ca. 40'000 m2

> Bivalente Wärme- & Kälteerzeugung

> Detaillierte Abbildung Gebäudetechnik

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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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> 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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> 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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Workflow Simulation

> Prozessintegration

> Automation

> Datenanalyse

> Verfügbarkeit

> Effizienzsteigerung

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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

[email protected] www.raumklima.gruner.ch

http://www.gruner.ch/

http://www.digital.gruner.ch/

http://www.raumklima.gruner.ch/

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