EnEff-BIM

Prozessoptimierung – Digitale Innovationsschmiede

Planung und Betriebsoptimierung von energieeffizienten Gebäuden durch Bauwerkinformationsmodelle (BIM)

© RWTH Aachen

Schematische Darstellung der zu entwickelnden BIM-Modelica Schnittstelle, sowie der Kopplung zu weiteren Werkzeugen mittels Functional Mockup Interface (FMI) und zu Methoden der Sensitivitäts- und Unsicherheitsanalyse.

Im Verbundprojekt EnEff-BIM werden informationstechnische Methoden für die Planung, Auslegung und Betriebsführung von energieeffizienten Neu- und Bestandsbauten entwickelt, getestet und Fachplanern zugänglich gemacht. Die Modellierung, Simulation und Betriebsoptimierung erfolgt auf Basis offener digitaler Bauwerkinformationsmodelle (BIM). Ausgehend von einem digitalen 3D-Planungsmodell soll ein durchgängiger Datenaustausch erreicht werden. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer offenen Schnittstelle zur automatischen Generierung von Modelica-Teilmodellen aus BIM-Daten. Die zu entwickelnde Modelica Schnittstelle bietet ferner eine Grundlage für Lebenszykluskostenanalysen, die energetische Nachweisführung und Nachhaltigkeitszertifizierung von Gebäuden.

Bei der Planung, Auslegung, Inbetriebnahme und Betriebsoptimierung von energieeffizienten Gebäuden kommen häufig numerische Simulationswerkzeuge zum Einsatz, um das dynamische Zusammenspiel aktiver und passiver Komponenten zu analysieren. Diese ermöglichen beispielsweise die Vorhersage operativer Raumtemperaturen, die Einbeziehung von Nutzerverhalten oder Wettervorhersagen, die Erprobung von Regelungsstrategien in der Gebäudebetriebsführung, oder das Testen von Hardwarekomponenten in einer virtuellen Umgebung (Hardware-in-the-Loop Simulation). In diesem Projekt wird gezielt auf dem objektorientierten Modellierungsansatz Modelica aufgebaut, in welchem bereits verfügbare Modellbibliotheken angepasst, ausgetauscht und wiederverwendet werden können. Ziel ist es, die Wiederverwendbarkeit von Modellen über verschiedene Planungsphasen und Anwendungsbereiche hinweg zu erleichtern. Hierzu wird eine offene Schnittstelle zwischen Modelica- und BIM-Modellen entwickelt, sowie Schnittstellen zu anderen Simulationsverfahren durch Co-Simulation unter Verwendung des offenen Standards Functional Mockup Interface (FMI) genutzt. Weiterhin werden praxistaugliche Methoden zur Unsicherheitsbewertung und Sensitivitätsanalyse für Gebäudesimulationen entwickelt, um diese für die Betriebsoptimierung zu erschließen. Zur Bündelung von Ressourcen ist die Anbindung an das internationale ECBCS Annex 60 Projekt "Modelica-based next-generation tools for new and existing buildings and communities" vorgesehen. Eine Demonstration der Methoden in der Praxis liefert Feedback für den Entwicklungsprozess.