Universelle Werkzeuge für TGA-Fachplaner

Kompakt informieren

• Mit rund 30 branchenspezifischen CAD-Programmen bietet der Markt für TGA-Fachplaner eine große Auswahl.
• Neben modular strukturierten Allround-Lösungen für alle haustechnischen Gewerke werden auch Spezialanwendungen für Trinkwasser-, Sprinkler-, Gas- oder Elektroinstallationen offeriert.
• Diese Marktübersicht vergleicht aktuelle TGA-spezifische CAD- und CAE-Lösungen in wichtigen Punkten tabellarisch und bietet dadurch eine erste Hilfe bei der Produktauswahl.
• Da man qualitative Unterschiede nur schwer erfassen kann – wie etwa die Erreichbarkeit, Kompetenz und Freundlichkeit des Supports – sollte man nach einer Vorauswahl favorisierte Produkte zusätzlich einem ausgiebigen Praxistest unterziehen.
• Darüber hinaus sollten auch die individuellen Randbedingungen des eigenen Ingenieurbüros, wie etwa Planungsschwerpunkte, CAD-Vorkenntnisse der Mitarbeiter oder die Kompatibilität mit den anderen im Büro verwendeten Planungswerkzeugen in die Kaufentscheidung einbezogen werden.

CAD-Software spielt in den Planungsbüros gleich in mehrfacher Hinsicht eine zentrale Rolle: Mit TGA-CAD werden nahezu alle Projektdaten für die Auslegung und Planung, Visualisierung, Simulation und Berechnung, Kostenschätzung und Ausschreibung, Fertigung und Montage haustechnischer Anlagen generiert. CAD-Daten bilden zudem in Verbindung mit As-Built-Plänen und Berechnungen eine wichtige Datengrundlage für die zeitlich längste Phase – die Gebäudenutzung und -bewirtschaftung (siehe auch TGA 09-2014: Mit FM-gerechten Projektdaten punkten Webcode 606397). Nicht zuletzt erwirtschaften Fachplaner mit TGA-CAD einen beträchtlichen Teil ihrer Honorare.

Welche CAD-Lösungen gibt es …

Ohne CAD kann heute kein Planungsbüro wirtschaftlich arbeiten, denn immer früher müssen haustechnische Anlagen geplant, immer schneller muss auf Änderungen reagiert werden. Die Wahl des richtigen Werkzeugs ist deshalb besonders wichtig. Ein Markt mit rund 30 TGA-spezifischen CAD/CAE-Lösungen macht eine Auswahl jedoch nicht gerade einfach. Viele Programme sind für alle Haustechnik-Gewerke konzipiert, andere haben ihre Schwerpunkte in den Bereichen Heizung, Klima und Lüftung (TGA 05-2013: What you see is what you get! Webcode 419442) oder Sanitär (TGA 08-2013: Hygienegerecht ausgelegte Trinkwasserinstallationen Webcode 547276 und TGA 12-2013: Software schafft mehr Planungssicherheit Webcode 565576) teilweise auch Elektro.

Da sich mit der zunehmenden Gebäudetechnisierung die einzelnen TGA-Gewerke immer stärker gegenseitig beeinflussen, haben Komplettlösungen nicht nur in Bezug auf Kollisionsprüfungen Vorteile. Abhängigkeiten und Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Gewerken können besser berücksichtigt, einmal eingegebene Daten mehrfach und damit effizienter genutzt werden. Auf bestimmte Bereiche (beispielsweise Trinkwasser-, Gas- oder Sprinkleranlagen) spezialisierte CAD-Programme können umgekehrt Vorteile bieten, wie etwa tiefer ins Detail gehende Funktionen oder erweiterte Bauteilkataloge, über die Komplettlösungen meistens nicht verfügen.

… und was können sie?

Allen Programmen gemein sind Funktionen, die TGA-Planer bei Routinetätigkeiten unterstützen. Dazu gehören die Dimensionierung von Ver- und Entsorgungsnetzen, 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 und Kostenermittlungen.

Da Haustechnik-Planer häufig auch die Gebäudestruktur eingeben müssen, verfügen die Programme auch über Funktionen zur Konstruktion wichtiger Gebäudebauteile wie Wände oder Geschossdecken. Gebäude- und Installationselemente werden dabei automatisch auf separate, nach den verschiede-nen TGA-Gewerken strukturierte Zeichnungsfolien (Layer) abgelegt. Das beugt in den komplexen TGA-Plänen Chaos vor und ermöglicht eine gefilterte Ausgabe bestimmter Planinformationen.

Für die Ausschreibung relevante Daten werden automatisch ermittelt und exportiert, wobei die Einzelmassen den Leitungssträngen, Räumen und Geschossen prüfbar zugeordnet werden können. 3D-Darstellungen der haustechnischen Infrastruktur ermöglichen die Visualisierung, Präsentation und Kollisionskontrolle der gesamten Leitungsführung.

Änderungskomfort spart Zeit

Änderungen und daraus resultierende Folgeänderungen haben häufig einen größeren Anteil an der gesamten Planungsphase, als die eigentliche CAD-Eingabe. Für die Haustechnik eines Gebäudes relevante Änderungswünsche des Bauherren oder Architekten machen viel Arbeit. Der dadurch entstehende Mehraufwand wird selten (vollständig) honoriert, sodass ohnehin knappe Gewinnmargen schnell dahinschmelzen können. Die Fähigkeit eines CAD-Programms, schnell und komfortabel auf Änderungen reagieren zu können, ist also mindestens ebenso entscheidend, wie effiziente Zeichen- und Konstruktionsfunktionen.

Ebenso wichtig ist die Fehlerminimierung, denn unter Zeitdruck ausgeführte Änderun-gen bergen ein hohes Fehlerrisiko. Mal werden Aufsichten oder Schnitte versehentlich nicht angepasst, Bemaßungen oder Beschriftungen nicht aktualisiert oder not-wendige Folgeänderungen an benachbarten Bauteilen komplett vergessen. Bereits kleine, unscheinbare Modifikationen können eine ganze Kette an weiteren Änderungen aus-lösen, die man in der Hektik eines bevor-stehenden Abgabetermins schnell übersieht. Die Planung an einem zentralen, objektorien-tierten 3D-Gebäudemodell sowie im Pro-gramm integrierte Änderungsautomatismen, Plausibilitätsprüfungen oder eine automa-tische Generierung von Planlegenden sorgen dafür, dass man die Übersicht behält und Fehler vermeidet.

Alles mit einer Programmumgebung

Mit TGA-CAD kann man sowohl planen und konstruieren als auch berechnen. Wichtig dabei ist, dass eine an aktuellen Regelwerken orientierte Berechnung komplett in die geometrische Konstruktion integriert ist. Damit wird jede geometrische Änderung auch in der Berechnung automatisch nachgeführt und umgekehrt. Ist das nicht der Fall, kann es zu Dateninkonsistenzen kommen, weil Änderungen an der Grafik oder Berechnung nicht automatisch abgeglichen werden.

Dass Grafik und Berechnung manchmal nicht in einer CAD-Lösung integriert sind, hat historische Gründe. Zur reinen CAD-Konstruktion haustechnischer Anlagen kamen nämlich erst nach und nach integrierte Berechnungs-, Simulations- und Analysefunktionen sowie Werkzeuge für die technische, energetische und wirtschaftliche Anlagenoptimierung hinzu. Inzwischen verfügen die meisten Programme beispielsweise über eine automatische Berechnung der Heiz- und Kühllast unter Berücksichtigung der Raum-/Gebäudegeometrie, der Wandaufbauten und der Bauteile sowie deren Änderung.

Einige TGA-Lösungen bieten auch Simulationswerkzeuge. Dabei werden relevante Parameter in zeitlicher Auflösung berücksichtigt und beispielsweise Heiz- und Kühllasten für beliebige Tage im Jahr berechnet. Mit einigen Programmen lassen sich zusätzlich bauphysikalische Nachweise führen oder Energieausweise nach DIN / EnEV erstellen, inklusive einer automatischen Geometrie-/Bauteilübernahme, einer Zonierung komplexer Gebäudegeometrien, einer exakten Berücksichtigung der Eigenverschattung etc.

Neue Impulse durch Cloud und BIM

Mobilität spielt eine zunehmend wichtige Rolle. Die mobile Erfassung und Verarbeitung von Daten und der digitale Austausch von Informationen zwischen Büro, Baustelle und Projektpartnern spart Zeit, Kosten und verbessert die Terminsicherheit. Mit mobilen Rechnern und drahtlosen Kommunikationstechnologien lassen sich beispielsweise CAD-Aufmaße des Raum- und Gebäudebestands an Ort und Stelle erstellen und ins Büro senden.

Einen mobilen Zugriff auf Programme und Daten ermöglichen „Cloud“-Lösungen, bei denen diese nicht mehr auf der Festplatte des Büro-PCs gespeichert, sondern auf externen Servern abgelegt sind. Das bietet den Vorteil eines plattform-, zeit- und ortsunabhängigen Zugriffs auf Programme, Daten, Speicher- oder Rechenkapazitäten, sofern vor Ort eine ausreichend schnelle Internetverbindung vorhanden ist (TGA 07-2013: Planung im Team mit Plänen in der Cloud Webcode 542180).

Cloud-Dienste werden in Teilbereichen schon in Form von Mietsoftware-Lösungen (Software as a Service, SaaS) genutzt. Aller-dings bestehen noch Anwender-Vorbehalte hinsichtlich der Datensicherheit, Verfügbarkeit oder Schnelligkeit der Netzverbindungen. Außerdem kommt TGA-CAD in den Büros in der Regel werktäglich und über die volle Arbeitszeit hinweg zum Einsatz, sodass Vorteile einer Abrechnung nach der Nutzungsdauer kaum greifen.

Ein Impulsgeber für die Branche ist vor allem das Building Information Modeling (BIM, TGA 08-2014: 3D oder 7D, Little oder Big, Closed oder Open? Webcode 600067). Im Zusammen-hang mit der Auslegung, Berechnung und Planung haustechnischer Anlagen bietet BIM unter anderem den Vorteil, dass viele der für die Berechnung relevanten Bauteilinformationen im digitalen Raum- bzw. Gebäudemodell bereits enthalten sind, was den Eingabeaufwand für Heiz- und Kühllastberechnungen, Luftkanal- oder Rohrnetzberechnungen, bauphysikalische oder thermische Simulationen reduzieren kann.

Einen weiteren Vorteil bietet 4D- und 5D-BIM durch Bauablauf- und Montagesimulationen. Dabei werden zusätzlich Zeiten, Materialien, Kosten und Ressourcen berücksichtigt, wodurch beispielsweise Kollisionen beim Montageablauf aufgedeckt werden können. Außerdem lassen sich haustechnische Anlagen einfacher dokumentieren und per BIM-Schnittstelle IFC an Gebäudebewirtschaftungs-Systeme (CAFM) für die Wartungs- und Serviceplanung übergeben.

Da im Zuge von BIM die 3D-Planung zum Standard wird, erhalten spezielle Eingabegeräte eine größere Bedeutung. So haben sich bei der Konstruktion dreidimensionaler Objekte spezielle 3D-Eingabegeräte bewährt. Mit ihnen kann man effizienter arbeiten und 3D-Objekte schneller und präziser konstruieren, als mit der konventionellen 2D-Maus. Über eine Kugel oder Kappe der 3D-Maus, die sich in allen sechs Freiheitsgraden bewegen lässt, lassen sich 3D-Objekte auf dem Bildschirm intuitiv drehen, zoomen und bewegen. 3D-Mäuse des Marktführers 3Dconnexion werden allerdings erst von wenigen TGA-CAD-Programmen unterstützt (beispielsweise von AutoCAD MEP, DDS-CAD und Revit MEP).

Unterschiede im Detail

Erst wenn man TGA-CAD im Detail vergleicht, werden die Unterschiede deutlich. Wichtig ist zunächst das Programm-Konzept. Während CAE-Programme (Computer Aided Engineering) Vorteile bei der Konzeption und Berechnung bieten, verfügen CAD-Lösungen über Stärken in der Werk- und Detailplanung.

Unterschiede weisen die Programme nicht nur bei den Einsatzbereichen (siehe oben), sondern auch beim Eingeben und Ändern auf. Zwar sind reine 2D-Lösungen in der Minderheit, aber keineswegs zum Standard gehören objektorientierte 3D-Raum-/Gebäudemodelle oder parametrisierbare und auch nachträglich änderbare TGA-Objekte. Auch das nicht nur während der Einstiegsphase so wichtige mehrstufige Undo & Redo zuletzt ausgeführter Aktionen ist nicht bei allen Programmen selbstverständlich – erst recht nicht das komfortablere Undo & Redo aus einer Auswahlliste.

Ein zentrales Auswahlkriterium sind die Bereiche Berechnung und Ausgabe, die man sich pro Gewerk im Detail anschauen sollte. Ist die Berechnung wichtiger Kenngrößen, etwa des U-Werts, der Heizlast, der Heizkörper, des Rohrnetzes, der Verteiler etc. integriert oder wird extern berechnet? Entscheidend ist natürlich auch die Frage, ob dabei alle relevanten Normen erfüllt werden. Das gilt beispielsweise ganz aktuell im Hinblick auf die Berechnung der Kühllast: Folgt die Berechnung der älteren VDI 6007 oder ist sie nach der neuen und strengeren VDI 2078 validiert? Zum normalen Standard gehörende Normen wurden in dieser Marktübersicht allerdings nicht explizit aufgeführt.

Kollisionsprüfungen innerhalb eines oder mehrere Gewerke bietet nur ein Teil der Programme, dagegen beherrschen alle Lösungen grundlegende Plandarstellungen, wie Grundriss, Ansicht oder Schemaplan. Unter-schiede gibt es auch bei den 3D-Präsenta-tionstechniken, die vom einfachen Einfärben von Objektflächen (Shading), über eine nahezu fotorealistische Objektdarstellung (Rendering), bis zur virtuellen, interaktiven „Begehung“ haustechnischer Anlagen reichen können (Walkthrough).

Erhebliche Unterschiede weisen die Programme auch bei der Auswertung und Übergabe von Objekt- und Berechnungsdaten auf. Während insbesondere einfache 2D-Lösungen teilweise keine alphanumerische Datenübergabe bieten, verfügen andere über die volle Bandbreite. Diese reicht von der einfachen 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-Programmen.

Für den Austausch von Vektorgrafik-Daten verfügen nahezu alle Programme über eine DXF-Import- und Exportschnittstelle. Weitere wichtige Exportformate sind DWG, DWF sowie das PDF-Format. Eine IFC-Schnittstelle zum Austausch von BIM-Daten kann inzwischen immerhin etwa die Hälfte aller Programme vorweisen (bei der vorherigen TGA-CAD-Übersicht im Jahr 2012 war es knapp ein Drittel). Einen Austausch von Herstellerdaten in der Heizungs-/Sanitärtechnik gemäß VDI 3805 ermöglichen zwei Drittel aller Programme.

Unterschiede gibt es auch in der Programm-Konzeption: Eine Hälfte der Lösungen verfügt über einen eigenen CAD-Kern, die andere Hälfte sind sogenannte „Programmaufsätze“ auf ein branchenunabhängiges CAD-Programm (AutoCAD, BricsCAD, Microstation etc.). Beides hat Vor- und Nachteile: So kann sich ein „Programmaufsatz-Entwickler“ zwar voll auf die Haustechnik konzentrieren. Als Anwender ist man allerdings von zwei Software-Entwicklern abhängig. Zudem muss man beim Kauf zu den Kosten der TGA-Applikation die Kosten des Basis-CAD-Programms hinzurechnen und in der Regel auch jährliche Software-Wartungskosten doppelt entrichten.

Programm-Einsteiger sollten auch auf Einstiegshilfen, Schulungs- und Supportleistungen achten, denn auch hier gibt es Unterschiede. So gehören gedruckte Handbücher oder Tutorials mit Beispielprojekten und Schritt-für-Schritt-Anleitungen längst nicht mehr zum Standard. Dagegen sind digitale Handbücher und Online-Hilfen fast immer vorhanden. Immer häufiger werden zusätzlich Lernprogramme oder Lernvideos zum Selbststudium offeriert.

Will man die Software von Anfang an effizient nutzen, sind Schulungen beim Hersteller oder Vertriebspartner empfehlenswert, wobei es erhebliche Kostenunterschiede gibt. Die Qualität von Supportleistungen per Telefon/Fax oder E-Mail kann allerdings erheblich differieren (Erreichbarkeit, Kompetenz etc.). Häufig werden Anwenderfragen auch per FAQ- oder Online-Forum beantwortet. Die Online-Fernwartung ist mittlerweile Standard.

Ein Wartungsvertrag sollte alle Update- und Supportleistungen sowie gegebenenfalls Zusatzleistungen enthalten und 10 bis 15 % des Kaufpreises jährlich nicht übersteigen. Ebenso wichtig wie die oben beschriebenen Programmeigenschaften sind bei der Programmauswahl die individuellen Randbedingungen des jeweiligen Ingenieurbüros. Dazu zählen beispielsweise Planungsschwerpunkte, CAD-Vorkenntnisse der Mitarbeiter oder die Kompatibilität mit den anderen Planungswerkzeugen, die im Büro eingesetzt werden, respektive von den anderen Planungsbeteiligten verwendet werden.Marian Behaneck

Der Begriff „Computer-Aided Design“ (CAD) entstand Ende der 1950er-Jahre im Zuge der Ent-wicklung des Programmiersystems APT für die rechnerunterstützte Programmierung von NC-Maschinen. Am MIT in Boston zeigte Ivan Sutherland 1963 mit seiner Sketchpad-Entwicklung, dass es möglich ist, an einem computergesteuerten Radarschirm interaktiv (Lichtstift, Tastatur) einfache Zeichnungen (englisch Sketch) zu erstellen und zu verändern. 1965 wurden bei Lockheed (Flugzeugbau, USA) die ersten Anläufe für ein kommerzielles CAD-System zur Erstellung technischer Zeichnungen (2D) gestartet. Das System, basierend auf IBM-Großrechnern, speziellen Bildschirmen, wurde später von IBM vermarktet und war, zumindest im Flugzeugbau, Marktführer bis in die 1980er-Jahre. Quelle: Wikipedia