Seit Ende 2007 setzt das Ingenieurbüro PGT – Planungsgruppe Technische Gebäudeausrüstung – die gewerkeübergreifende Planungssoftware DDS-CAD von Data Design System aus Ascheberg ein. PGT hat es sich zur Aufgabe gemacht, technische Gebäudeausrüstungen nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu projektieren, zu optimieren und umzusetzen. In der Regel erhält das Ingenieurbüro aus Schaafheim bei Aschaffenburg die Planvorgaben vom Architekten und es gilt, die Rahmenbedingungen aus dem jeweiligen Bauschein oder dem technischen Gutachten zu realisieren. Dabei umfasst das Tätigkeitsfeld das komplette Leistungsbild der HOAI. Vorentwurf, Entwurfs- und Ausführungsplanung sowie Bauüberwachung werden schrittweise mit den Kunden – öffent-lichen Auftraggebern, Architekturbüros und Generalunternehmen – abgestimmt und dokumentiert.
„Auf der ISH 2007 informierte ich mich bei DDS über deren CAD-Planungssoftware und habe dann am Messestand bei einer Tombola ein vollwertiges Architektur-Tool gewonnen“, berichtet Jürgen Werner, Inhaber des Ingenieurbüros PGT. „Dies war allerdings nicht der Grund dafür, dass wir heute DDS-CAD einsetzen. Vielmehr trug neben der gebotenen Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit wesentlich dazu bei, dass wir die Software gewerkeübergreifend anwenden können. Beispielsweise ist die softwareseitige Koordination zwischen den Gewerken für unsere Nutzung sehr hilfreich. So können wir u.a. Zwischendecken mit Rasterdeckeneinzügen optimal konzipieren und auch auf mögliche Kollisionen überprüfen. Mit dem zuvor eingesetzten CAD-System, das sich auf die rein zeichnerischen Funktionen in 2D-Darstellungen und nur auf jeweils einzelne Gewerke beschränkt, waren wir dazu nur begrenzt in der Lage.“
Gewerkeübergreifendes Arbeiten ist für Werner besonders wichtig. Als er 2000 sein Unternehmen gründete, startete er allein und bot Dienstleistungen für die technische Gesamtplanung an. Heute bearbeiten sechs Ingenieure und Techniker die Gewerke Heizung, Klima-, Lüftung-, Sanitär-, Förder- und Elektrotechnik, oft mehrere zeitgleich an verschiedenen Gewerken eines Projekts.
Zugelieferte Grundrisse werden bei PGT mit der Planungssoftware über IFC, DXF, DWG, JPG, BMP usw. eingelesen. Liegen die Grundrissdaten vor, werden sie um die Raumdefinition ergänzt. Liegt eine IFC-Datei vor, wird sie automatisch generiert. Die Plattform-übergreifende Objektsprache IFC stellt sicher, dass ohne Informationsverluste und unter Erhalt der Bauteileigenschaften ein virtuelles Gebäudemodell übergeben werden kann. Soweit die Theorie.
Die Realität hinkt aber noch weit hinter diesem Ideal her. Werner: „Bedauerlicherweise haben wir feststellen müssen, dass wir der Zeit ein wenig voraus sind. Denn die Architek-ten nutzen bisher die IFC-Schnittstelle nur in geringem Maße. Derzeit tragen wir fehlende Daten wie Höhen, U-Werte der verwendeten Baustoffe usw. bei den Grundrissen nach, wenn sie in anderen Formaten geliefert werden. Wir sehen zukünftig jedoch in der automa-tischen Übergabe der intelligenten Daten ein weiteres Zeiteinsparungspotenzial für uns. Aber auch den Vorteil des bidirektionalen Datenaustauschs mit den Auftraggebern, Architekten oder Bauherren.
Gewerkeübergreifende Funktionalität
Durch die Verknüpfung zu Artikeldaten-banken stellen die Programme DDS-CAD SHK und DDS-CAD Elektro auf einfache Art und Weise Masse-Ermittlungen und Stücklisten für das Ingenieurbüro bereit. Über das in der Planung platzierte Symbol erfolgt der Zugriff auf die in der Datenbank hinterlegten Informationen wie Artikel-Nr., Bezeichnung und alle technischen Leistungsdaten. Die so erfassten Artikeldaten sind strukturiert und von allen gängigen Kalkulationsprogrammen zu verarbeiten. Änderungen in der Planung können ohne großen Aufwand eingepflegt werden: Es wird der Grundriss eingelesen und die betreffende Änderung vorgenommen. Durch die intelligente Raumerkennung ändern sich im System automatisch alle betroffenen Raumdaten inkl. der Massen, und es erfolgen alle entsprechenden Berechnungen sowie Prüfungen.
Einfach und schnell können Räume, Einrichtungen und Gesamtgebäude komplett in 3D erstellt und berechnet werden, inklusive Dächern, Gauben, Solar- und PV-Anlagen etc. Gemäß DIN-Vorgaben können Beleuchtungsverhältnisse in Räumen und Außenanlagen mit dem Berechnungs-Tool Dialux ermittelt und dargestellt werden. Mithilfe von Zusatzberechnungsmodulen, wie Heizlast, EnEV, Energiesimula-tion, Kühllast und Wohnraumlüftung lassen sich nicht nur die Planungsprozesse optimieren, sondern auch die Ergebnisse visualisieren und simulieren.
PGT realisiert auch zahlreiche Projekte mit gewerkeübergreifender Planung für Bauvor-haben im Ausland, beispielsweise das „Fu Mao Business Center“ in Ning Bo bei Shanghai oder gegenwärtig die TGA-Planung für eine Moschee, ein Hotel sowie eine Autowerkstatt im Raum Oslo. Den Zuschlag für die Planungen für das Fu Mao Business Center, bestehend aus einem Bürokomplex, einem Hotel und einer Mall, erhielt PGT aufgrund des Vorschlags, für die Objekte Blockheizkraftwerke einzusetzen. Hintergrund ist, dass die Stromversorgung vor Ort relativ problematisch ist, sodass ohne autarke Lösungen mit Ausfällen zu rechnen wäre. Die nun eingeplanten BHKWs liefern Wärme, Kälte und Strom mit hoher Sicherheit und machen das Objekt unabhängig von der externen Stromversorgung.
Energetische Untersuchungen
Zu Beginn des Einsatzes von DDS-CAD hat PGT noch häufig die DDS-Hotline genutzt. Kurz nach der Einführung wurde die Software zur energetischen Untersuchung von 22 Objekten einer Kommune genutzt. Es handelt sich um öffentliche Gebäude wie Rathäuser, Büchereien, Schulen, Kindergärten, Sporthallen, Leichenhallen usw. Um im Rahmen einer Ist-Analyse die energetischen Verbrauchswerte zu ermitteln und um aufzuzeigen, wo z.B. überhöhte Verluste auftreten und mit welchen alternativen Maßnahmen sich diese beseitigen lassen, ist das Planungswerkzeug geradezu prädestiniert.
Mit nur einem Mausklick können die U-Werte von Außenwänden und/oder Fenstern verändert werden. Unmittelbar wird erkennbar, in welcher Höhe Einsparungen zu erzielen sind und ob die Maßnahmen wirtschaftlich sind. Exemplarisch ist hierfür die energetische Untersuchung eines 1985 erstellten Kindergartens. Der umbaute Raum beträgt rund 1500 m3 bei einer Hüllfläche von 360 m2 und einer Fensterfläche von 127 m2. Bei den Fenstern handelt es sich um Kunststofffenster mit Isolierverglasung. Die ungedämmten Außenwände des Gebäudes bestehen aus 30 cm dicken Ziegelsteinen. Das Dach weist eine 10cm dicke Dämmung auf. Zur Wärmeerzeugung ist ein Brennwert-Heizkessel (45 kW) mit zentraler Trinkwassererwärmung vorhanden. Die Regelung erfolgt zeitgesteuert ohne Raumthermostat. Die Rohrleitungen und Armaturen sind teilweise ungedämmt. In den Räumen sind Plattenheizkörper montiert. Die Vorlauftemperatur am Aufnahmetag betrug 60 °C. Die thermografischen Aufnahmen des Gebäudes zeigen Wärmebrücken im Sockel und Fassadenbereich. Auch an den Fenstern und besonders im erhöhten Bereich des Flurs wurden so überhöhte Wärmeverluste erkennbar.
Die Darstellung des Ist-Zustands erfolgt so detailliert wie bei einer Heizlastberechnung inklusive aller Bauteile und der Luftdichtheit der Gebäudehülle. Für den Kindergarten wurde eine spezifische Heizlast von 104 W/m2 ermittelt. Der sich aus dem Koeffizienten für Transmissionswärmeverlust und Lüftungswärmeverlust zusammensetzende Gebäude-Wärmeverlust-Koeffizient beträgt 2376 W/K. Die Transmissionswärmeverluste nach außen ergaben einen Wert von 47,2 kW und die Lüftungswärmeverluste beliefen sich auf 14,4 kW, die Auslegungs-Heizlast beträgt ohne Zusatz-Aufheizleistung 61,6 kW.
Maßnahmen auf dem Prüfstand
Durch eine zusätzliche Außendämmung sinkt der Gebäude-Wärmeverlust-Koeffizient auf 2012 W/K. Damit reduziert sich die Auslegungs-Heizleistung auf 59,0 kW. Die Installation neuer Fenster verringert den Gebäude-Wärmeverlust-Koeffizient auf 1690 W/K. Aus den TGA-Berechnungen und den Kalkulationen hinsichtlich der Investitionskosten und der Amortisation ergeben sich folgende Erkenntnisse: Das Aufbringen der Fassadendämmung amortisiert sich nach einer Nutzungszeit von ca. 28 Jahren, die Erneuerung der Fenster bereits nach 16 Jahren. Der Einsatz einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einem Deckungsanteil von ca. 60 % kommt auf eine Amortisationszeit von ca. 13 Jahren. Bei den Berechnungen wurden statische Energiepreise zugrunde gelegt.
Nach den energetischen Analysen und Investitionsbetrachtungen lassen sich konkrete Empfehlungen aussprechen. Für den Kindergarten sahen sie wie folgt aus: Zur Reduzierung des Energieverbrauchs und zur Vermeidung bauphysikalischer Probleme sind die Wärmebrücken im Sockelbereich zu beseitigen und es ist eine Fassadendämmung aufzubringen. Die vorhandenen Fenster weisen recht hohe U-Werte auf, sodass sich hier ebenfalls ein Austausch empfiehlt, zumal die Erneuerung im Rahmen der Außenwanddämmung Kostenvorteile hat. Da sich die Heizungsanlage in einem guten Zustand befindet, wird lediglich die ohnehin vorgeschriebene Dämmung von Heizungsleitungen und Zirkulationspumpe empfohlen. Grundsätzlich sind die Regelungseinstellungen der Heizungsanlage inklusive des Nutzungsprofils neu einzustellen. Eine wirtschaftliche Optimierung des Gesamtssystems wäre durch die Integration einer Luft/Wasser-Wärmepumpe möglich. Weitere Energie- und Kostenersparnisse können durch das Abschalten der Beleuchtung in ungenutzten Räumen erzielt werden.
Planungssoftware voll akzeptiert
DDS-CAD trägt beim Ingenieurbüro PGT dazu bei, dass Energiekonzepte schneller, einfacher und sicherer zu erstellen sind. Mit der CAD-Planungssoftware kann u.a. die gesamte Heizlast eines Gebäudes ermittelt werden. „Hinzu kommt, dass über eine Schnittstelle zur Software ‚Energieberater’ Daten übernommen werden können und sich somit einfach und schnell Energieausweise erstellen lassen. Die von DDS-CAD dokumentierten Berechnungsergebnisse lassen sich auch mit den Energieeffizienzklassen abgleichen, sodass für den einen oder anderen Bauherren auch eine Bezuschussung über entsprechende Förderprogramme bei der Nutzung erneuerbarer Energien zustande kommt“, erklärt Werner. Als sehr effektiv stellte sich der Zugriff auf die in DDS hinterlegten Artikeldaten dar, beispielsweise zu Wärmeerzeugern, Heizkörpern und Thermostatfabrikaten, die bei der Projektierung der Moschee bei Oslo benötigt wurden oder die norwegischen Normen, die ebenfalls für dieses Projekt relevant waren. Für ein Projekt in Kasachstan standen über DDS Weltklimadaten bereit.
„Unsere Mitarbeiter arbeiten gerne mit den DDS-Tools, sie werden von Routinearbeiten entlastet und können sich anspruchsvolleren Aufgaben in den Projekten zuwenden. Das Verständnis für die jeweilige Projektproblematik wird geschärft und Zusammenhänge werden nachvollziehbar. Dadurch erhalten die Ingenieure vom Team eine sehr hohe Unterstützung, sodass mehr Zeit für konzeptionelle Fragestellungen, Kostenschätzung und Bauleitung zur Verfügung steht“, resümiert Werner. „Ebenso stoßen unsere Ausarbeitungen bei den Auftraggebern auf sehr positive Resonanz. Mit dem Einblick in die besonders anschaulichen Entwurfs- und Ausführungsordner kann der Kunde auch im Abgleich mit dem Preisgefüge sehr gut aus-wählen und sich vergegenwärtigen, was er letztlich erhält. Hier vermitteln die 3D-Visualisierungen Vertrauen und die Überzeugung, dass die ausgewählte Anlagentechnik den Anforderungen entspricht.“ Dr. Ralf V. Schüler, Essen
