Berechnend konstruieren

08.08.2018 | Veröffentlicht in Ausgabe 08-2018 | Druckvorschau

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Komplexe haustechnische Anlagen lassen sich heute nur noch mit integrierter TGA-Software wirtschaftlich planen.
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1 Komplexe haustechnische Anlagen lassen sich heute nur noch mit integrierter TGA-Software wirtschaftlich planen.

Mit der zunehmenden Technisierung von Gebäuden wird TGA-CAD zu einem immer wichtigeren Werkzeug für das Planen, Bauen und Betreiben. Wie sich die einzelnen Programme unterscheiden, zeigt diese tabellarische Marktübersicht.

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Mit rund 30 deutschsprachigen Programmen für die TGA-Planung haben Ingenieurbüros eine große Auswahl.
Diese tabellarische Marktübersicht vergleicht aktuelle Versionen wichtiger 2D, 3D-CAD- und BIM-Software für die HKLS- und Elektroplanung.
Aufgelistet werden Funktionen für die Eingabe und Änderung, Berechnung und Ausgabe, Auswertung und Übergabe sowie den Datenaustausch von Projekten.
Vor einer Kaufentscheidung sollten individuelle Vorgaben, wie Planungsschwerpunkte oder Kompatibilitäten mit den anderen im Büro verwendeten Planungswerkzeugen, berücksichtigt werden.

Immer früher innerhalb der Planungsphase müssen gebäudetechnische Anlagen konzipiert und immer schneller muss auf Änderungen während der Planungs- und Bauphase reagiert werden. Der Wahl des richtigen Planungswerkzeugs kommt deshalb eine besondere Bedeutung zu. Doch ein Markt mit rund 30 deutschsprachigen CAD-Lösungen für die Gebäudetechnik macht eine Auswahl nicht gerade einfach.

Viele Programme sind für alle TGA-Gewerke konzipiert, andere haben ihre Schwerpunkte und Stärken in den Bereichen Heizung (TGA 04-2015: Von der Tabelle bis zum Verlege-Assistenten, Webcode 643349), Klima und Lüftung (TGA 08-2017: Prima Klima nach Programm, Webcode 778906), Sanitär (TGA 04-2017: Dimensionieren und optimieren, Webcode 760532 und TGA 10-2017: Auch der Ablauf muss stimmen, Webcode 786571) oder Elektro. Während sich einige Lösungen auf die Konzeption und Berechnung konzentrieren, haben andere ihre Stärken in der Ausführungsplanung. Was sich für wen eignet, sollte man deshalb im Voraus sorgfältig prüfen.

Was sollte TGA-CAD können?

Zu den Kernaufgaben von TGA-CAD-Programmen gehört die Unterstützung des TGA-Planers bei Routinetätigkeiten – der Dimensionierung von Heizungs-, Trinkwasser- und Abflussrohren oder Lüftungskanälen, der Generierung von Schema-, Übersichts- und Leitungsplänen in Form von Grundrissen, Schnitten oder 3D-Darstellungen sowie der Ausgabe von Stücklisten, Längen, Flächen und Mengen für Ausschreibungen, Kostenermittlungen, die Bestellung, Fertigung und Montage.

Da TGA-Planer um eine Eingabe der Gebäudestruktur häufig nicht herumkommen, lassen sich auch Gebäudebauteile, Räume, Geschosse und komplette Gebäude konstruieren bzw. „nachzeichnen“. Somit steckt in jedem TGA- auch ein Bau-CAD-Programm.

Für die Ausschreibung relevante Daten werden automatisch ermittelt und exportiert, wobei Einzelmassen den Leitungssträngen, Räumen und Geschossen prüfbar zugeordnet werden können. 3D-Darstellungen von Lüftungskanälen, Heizungsleitungen etc. ermöglichen eine Visualisierung, Optimierung oder As-Built-Dokumentation der Leitungsführung, die später im Bodenaufbau, in der Wand oder abgehängten Decke verschwindet.

Ein wichtiger Aspekt sind Änderungen, denn sie können ohne leistungsfähige Werkzeuge schnell einen großen Teil des Planungsaufwandes ausmachen. Im TGA-CAD-Programm sollte deshalb sowohl eine geometrische Konstruktion als auch eine parallele Berechnung nach DIN, VDI, EN, ISO etc. integriert sein, sodass geometrische Änderungen geschossübergreifend auch in der Berechnung automatisch nachgeführt werden und umgekehrt.

Zunehmend wird die Konzeption und Planung gebäudetechnischer Anlagen durch integrierte Visualisierungs-, Berechnungs-, Simulations- und Analysefunktionen sowie Werkzeuge für die technische, energetische und wirtschaftliche Anlagenoptimierung ergänzt. Deshalb verfügen einige Programme beispielsweise nicht nur über eine automatische Berechnung der Heiz- und Kühllast unter Berücksichtigung der Raum-/Gebäudegeometrie, individueller Wandaufbauten und Bauelemente. Einige TGA-Lösungen können darüber hinaus auch Gebäude thermisch simulieren.

Dabei werden neben dem Standort und der Gebäudeausrichtung auch die jeweiligen Jahres-Klimadaten, individuelle Nutzungsprofile, interne Lasten und zahlreiche weitere Parameter berücksichtigt. In Zeitschritten mit hoher zeitlicher Auflösung können anschließend Kühl- und Heizlasten, Raum- oder Zonentemperaturen für beliebige Tage im Jahr berechnet werden. So lassen sich insbesondere bei Gebäuden besonderer Art oder Nutzung Schwachstellen aufdecken oder Entwurfsalternativen per Variantenvergleich optimieren. Einige Programme können zusätzlich Energieausweise nach DIN/EnEV ausstellen, Lüftungskonzepte erstellen oder bauphysikalische Nachweise führen.

Worauf sollte man achten?

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal ist das Programmkonzept: Etwa die Hälfte aller Lösungen verfügt über einen eigenen CAD-Kern, die andere Hälfte ist ein sogenannter Programmaufsatz. Das ist ein auf einem branchenunabhängigen CAD-Programm (z. B. AutoCAD, Bricscad, MicroStation etc.) aufgesetzte fachspezifische Programmapplikation.

Beides hat Vor- und Nachteile: Bei der Weiterentwicklung kann sich ein Applikations-Hersteller voll auf Haustechnik-spezifische Funktionen konzentrieren und muss seine Kapazitäten nicht parallel auch noch in die CAD-Basis stecken. Andererseits ist man vom Applikationsentwickler und vom Basis-CAD-Hersteller abhängig. Bei der Softwareinvestition muss man zudem zu den Kosten des TGA-Aufsatzes die Kosten des Basis-CAD-Programms hinzuzählen und wird auch bei den jährlichen Software-Wartungskosten doppelt zur Kasse gebeten.

Auch die Einsatzbereiche und Zielgruppen sind wichtig: Für Planungsbüros, die alle haustechnischen Bereiche abdecken, sind Komplettlösungen ideal, weil damit Abhängigkeiten und Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Gewerken berücksichtigt und Eingabedaten mehrfach und damit effizienter genutzt werden können. Auf bestimmte Bereiche (z. B. Trinkwasser- oder Sprinkleranlagen) spezialisierte CAD-Programme können umgekehrt spezielle detaillierte Funktionen bieten, über die andere Lösungen nicht verfügen.

Reine 2D-Programme richten sich eher an Fachhandwerker und sind mit 5 bis 6 Lösungen in der Minderheit. 3D-CAD- und BIM-Lösungen richten sich vornehmlich an TGA-Fachplaner. Hier ist die Berechnung und Ausgabe wichtig, die man sich im Detail anschauen sollte: Sind Berechnungen wichtiger Kenngrößen, etwa des U-Werts, des Wärmebedarfs, der Heizlast, der Heizkörper, des Rohrnetzes, der Verteiler etc. integriert oder laufen diese extern ab? Werden dabei alle relevanten Normen erfüllt?

Kollisionsprüfungen innerhalb eines oder mehrerer Gewerke bietet nur ein Teil der Programme. Unterschiede gibt es auch bei den 3D-Visualisierungsfunktionen oder bei der Auswertung und Übergabe von Objekt- und Berechnungsdaten. Sie reichen von der ASCII-, über die Tabellenkalkulations- und Datenbankausgabe, die Übergabe von Ausschreibungsdaten per GAEB-Standard an AVA-Programme oder die Anbindung an kaufmännische Software – bis hin zum Abgleich und zur Verknüpfung von Daten mit Facility-Management-Lösungen (z. B. C.A.T.S. Software, liNear Desktop oder pit – CAD). Da sich qualitative Eigenschaften tabellarisch nicht erfassen lassen, sollten favorisierte Produkte vor der Kaufentscheidung zusätzlich einem Praxistest unterzogen werden.

TGA-CAD wird TGA-BIM

Neue Impulse erhält TGA-CAD durch die Planungsmethode Building Information Modeling (BIM), die eine Optimierung von Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden zum Ziel hat. Im Zentrum von BIM steht ein digitales Gebäudedaten-Modell, das sowohl Geometriedaten als auch Objekteigenschaften, wie Materialien, Mengen, Kosten und Termine, enthält und im Projektverlauf von allen Projektbeteiligten immer weiter verfeinert wird. Auf diese Weise entsteht eine umfassende Informationsgrundlage für die Planung, Realisierung und für die zeitlich längste Phase – die Gebäudenutzung.

Im Zusammenhang mit der Auslegung, Berechnung und Planung haustechnischer Anlagen soll BIM unter anderem den Vorteil bieten, dass viele der für die Berechnung relevanten Bauteilinformationen im digitalen Raum- bzw. Gebäudemodell bereits enthalten sind. Dadurch soll sich der Aufwand für Heiz- und Kühllastberechnungen, Luftkanal- oder Rohrnetzberechnungen, bauphysikalische oder thermische Simulationen etc. reduzieren.

Zu den weiteren Vorteilen von BIM werden die gewerkübergreifende Kollisionskontrolle oder die Optimierung der Leitungsführung insbesondere von Haustechnik-Zentralen oder Installationsschächten gezählt. Ferner lassen sich haustechnische Anlagen einfacher dokumentieren und per IFC-Schnittstelle an Gebäudebewirtschaftungs-Systeme (CAFM) für die Wartungs- und Serviceplanung übergeben.

Allerdings führen in der Praxis durch zu große Datenmengen, Interpretations- oder Übertragungsfehler verursachte Probleme, beispielsweise beim Import des Architekturmodells in die TGA-CAD- oder Berechnungssoftware immer wieder zu einem Nachbearbeitungsaufwand, der die Vorteile der BIM-Planungsmethode schmälert.

Trotz dieser und weiterer Herausforderungen ist abzusehen, dass BIM mittel- und langfristig zu einem Standard in der Bau-, Tragwerks- und TGA-Planung wird. Rund zwei Drittel der hier vorgestellten Programme verstehen sich inzwischen als BIM-Lösung und verfügen über eine entsprechende IFC-Schnittstelle (2014 waren es etwa die Hälfte). Eine VDI-3805-Schnittstelle für die Standardisierung des Austausches von TGA-Produktdaten enthalten ebenfalls zwei Drittel der Programme.

Was bietet der Markt Neues?

Gegenüber der letzten Marktübersicht TGA-CAD von 2014 (TGA 11-2014: Universelle Werkzeuge für TGA-Fachplaner, Webcode 616379) mit 29 Produkten stellt dieser Produktver-gleich eine etwas kleinere Anzahl von TGA-Programmen tabellarisch vor. Das liegt daran, dass einige Anbieter aus unterschiedlichen Gründen nicht teilgenommen haben, darunter auch Autodesk.

Auch Stabicad (siehe TGA-Marktübersichten von 2017, Webcode 778906, Webcode 760532, Webcode 786571) konnte nicht berücksichtigt werden. Vermutlicher Hintergrund: der niederländische Hersteller Stabiplan ist Anfang des Jahres Teil von Trimble geworden, der 2012 auch Plancal nova akquiriert hat. Wie die beiden konkurrierenden Programme aus gleichem Hause nun im Markt positioniert werden sollen, muss offensichtlich erst noch geklärt werden.

In die Marktübersicht neu aufgenommen wurde RedCAD. Spezielle Apps für Elektro, Sanitär und Heizung sollen laut Anbieter Installateuren eine einfache 2D-TGA-Planung auf der Grundlage importierter DXF-/DWG- oder gescannter PDF-Pläne ermög-lichen, inklusive Layersteuerung und Stücklistengenerierung.

Neu ist auch das aus Polen stammende ArCADia BIM, das sich als Alternative zu AutoCAD, Revit, Allplan oder ArchiCAD präsentiert. Das Programm basiert auf der BIM-Planungsmethode und soll neben der Gebäudeplanung auch die Auslegung von Trinkwassernetzen, Entwässerungsanlagen, Gas- oder Elektroinstallationen sowie eine Energiebedarfsberechnung ermöglichen. Leider konnte der deutsche Anbieter keine detaillierten Programmdaten für den Tabellenvergleich liefern. Marian Behaneck