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Elektro-CAD unterstützt Elektroplaner und Fachbetriebe bei der Planung von Niederspannungsanlagen, Telekommunikations- und EDV-Netzwerken, Einbruch- und Brandmeldeanlagen, teilweise auch der Beleuchtungsplanung und Gebäude­systemtechnik.

Berechnungen und Auswertungen vereinfachen die Kabeldimensionierung, Ausschreibungen, Angebote und Bestellungen. Gleichzeitig liefert die Software umfassende rechtssichere Nachweise in Form von Prüfberichten und Protokollen sowie Dokumentationen für die spätere Gebäudenutzung.

Gegenüber anderen TGA-Gewerken besteht allerdings noch Nachholbedarf, beispielsweise bei der Standardisierung und beim digitalen Produktdatenaustausch zur Unterstützung des BIM-Planungsprozesses.

CAD-Lösungen für Elektroplaner und -installateure versprechen von der Akquisition und Planung, Arbeitsvorbereitung und Ausführung – bis hin zur Bestands- und Revisionsplanung sowie Dokumentation effizientere Arbeitsabläufe. Installationspläne lassen sich damit ebenso rationell erstellen wie Schaltschrank- oder Verdrahtungspläne, Blockbilder oder Flussdiagramme.

Zeitraubende und unproduktive Routinetätigkeiten entfallen: So werden beispielsweise eingefügte Elektrosymbole automatisch ausgerichtet und beschriftet, Leitungen angeschlossen, sobald ein Symbol eingefügt wird, Stromkreise vom Programm dimensioniert, Stromkreis- und Verteilerlisten, Übersichts-, Schalt-, Steigleitungs- und Stromlaufpläne automatisiert erzeugt und anderes mehr.

Elektro-CAD-Lösungen: Vom Angebot bis zur Gebäudebewirtschaftung

Elektro-CAD fügt nicht nur Elektrosymbole in zweidimensionale Grundrisspläne ein und verkabelt diese. Manche CAD-Programme sind Teil einer umfassenden ERP-/CRM- oder TGA-Lösung für alle Bereiche der Elektroplanung – von der Angebotserstellung bis zur Projektdokumentation und Datenübergabe an Gebäudemanagement-Systeme.

Aus Symbolbibliotheken abrufbare parametrisierbare Objekte vereinfachen die Planung. Die in einem Schema platzierten Symbole sind mit konkreten Produkten und dazugehörigen Herstellerdaten aus der mitgelieferten oder im Internet abrufbaren Datenbank hinterlegt.

Die Symbole enthalten vordefinierte elektrische Eigenschaften (Leistung, IP-Schutzklasse, Spannung etc.) sowie Installationsangaben (Einbauhöhe, Schaltkreisart etc.). Diese Eigenschaften können individuell angepasst, ergänzt, in der Zeichnung dargestellt und ausgewertet werden. Die eingefügten Symbole dienen als Grundlage für Material- und Stücklisten, die Materialbeschaffung und Preisermittlung. Auch Legendentabellen werden automatisch erstellt und in die Zeichnung eingefügt.

Bild: Treesoft

Bild: IGE+XAO Group

Neben Niederspannungsanlagen, Telekommunikations- oder EDV-Netzwerken, Einbruch- oder Brandmeldeanlagen unterstützt Elektro-CAD teilweise auch die Beleuchtungsplanung, die Gebäudesystemtechnik und anderes mehr.

Diverse Richtlinien schreiben vor, dass elektrische Anlagen in regelmäßigen Abständen fachgerecht geprüft und gewartet werden müssen, um deren Betriebs- und Brandsicherheit zu gewährleisten. Dazu sind – je nach Anwendungsbereich – Stromlaufpläne, Installationspläne, Übersichtsschaltpläne, Prüfprotokolle etc. und andere der Dokumentation dienende Unterlagen notwendig.

Elektro-CAD vermindert den Aufwand für Projektdokumentationen und vereinfacht die Abnahme elektrischer Anlagen. In der Entwurfs- und Konzeptionsphase eingegebene Werte werden während der Planung, Ausführung und Dokumentation fortlaufend verfeinert und vervollständigt, sodass sie in der Nutzungsphase wichtige Informationen für Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen liefern.

Sind die Elektroobjekte qualifizierbar, das heißt nach Ordnungszahl (Los, Titel, Position), Gebäudeteil (Gebäude, Stock, Raum), Verteiler und Stromkreis nachvollziehbar zugeordnet, lassen sich die Daten strukturiert an Systeme für das rechnergestützte Gebäudemanagement (CAFM) übergeben.

Berechnung und Auslegung

Berechnungsfunktionen für die Kabel- und Trassendimensionierung, Kurzschluss-Nachweise, eine Berechnung des Spannungsfalls zur Kontrolle der zulässigen Leitungslängen, von Verlusten, Gewinn und Amortisation vereinfachen die Planung, Auslegung und Änderung elektrischer Anlagen.

Die Stromkreise werden vom Programm geschossübergreifend berechnet und dimensioniert. Die Leitungsberechnung erfolgt unter Beachtung der Verlegeart, Kabelhäufung und Temperatur. Sie berücksichtigt den Verschnitt und weist auch darauf hin, wenn maximale Leitungslängen überschritten werden. Werden Installationsrohre verwendet, ermittelt das Programm alle Nennweiten und Typen. Da Elektro-CAD aus den Projektdaten Mengen ermittelt, die mit Preisen hinterlegt sind, ermöglichen einige Programme auch Kostenvorhersagen. Alle Berechnungsergebnisse werden in Reportform ausgegeben.

Für die Beleuchtungsplanung kann die erforderliche Anzahl von Leuchten für eine bestimmte Beleuchtungsstärke berechnet und platziert werden. Über Schnittstellen zu externen Lichtberechnungsprogrammen wie Dialux oder Relux können Raumleuchten dimensioniert, passende Leuchtenprodukte ausgewählt und deren Lichtwirkung im Raum visualisiert werden. Mit 3D-Ansichten der Kabeltrassenführung lassen sich Kollisionen auch mit anderen technischen Gewerken oder dem Tragwerk frühzeitig erkennen.

Bild: IBS Döbeln – Ingenieurbüro Softwareentwicklung

Vor dem Output steht der Input

Grundlage des Installationsplans ist der Gebäudegrundriss. Ist er lediglich als Papiervorlage (Aufmaßskizze oder Grundrissplan) verfügbar, muss er Wand für Wand mit dem integrierten Editor eingegeben werden. Für die Planung
von 2D-Grundrissplänen oder kompletten 3D-Gebäuden halten die Programme mehr oder weniger umfangreiche Funktionen bereit. Liegen der Grundriss oder das 3D-Gebäude als vom Planer erstellte Datei vor und verfügt das Elektro-CAD-Programm über eine DXF-, DWG-, PDF- oder IFC-Schnittstelle, kann man auf dieser Basis unmittelbar die Installationsplanung beginnen.

Bild: IBS Döbeln – Ingenieurbüro Softwareentwicklung

Die Installation beschränkt sich auf die Auswahl der gewünschten Symbole aus der Symboldatenbank, gegebenenfalls einer genauen Spezifikation technischer oder kaufmännischer Daten (Montagehöhe, Belastungswert, Artikelnummer etc.) und der Positionierung im Grundriss. Vorgefertigte oder individuell programmierbare Befehlsfolgen (Makros), erleichtern die Positionierung kompletter elektrischer Baugruppen. Die Objekte werden selbstständig dem zugehörigen Raum, Verteiler und Stromkreis, sowie der zugehörigen Zeichnungsfolie zugeordnet.

Verkabelungs-Funktionen helfen bei der Gestaltung der detaillierten Verkabelung bei komplexen Installationen, beginnend mit der Installationsübersicht. Im CAD enthaltene
Kabeltrassen-Funktionen vereinfachen das
Planen, Zeichnen und Auswerten von Kabel­kanälen. Für die Planung des Verlegungs­systems muss nur die Trassenführung der ­Kabelbahnen, Kanäle und Rohre vorgegeben werden. Die Programme berechnen die er­forderlichen Maße und Mengen und wählen
die passenden Bauteile aus der individuell ­erweiterbaren Datenbank.

Bild: Data Design System

Eine Definition von Abständen zu Wänden oder beliebigen Konturen ist dabei ebenso möglich, wie Veränderungen des Querschnittes oder der Einsatz von Formteilen innerhalb der Kabeltrassen. Die Kanal- und Rohrkonstruktionen können auch inklusive Isolierungen generiert werden.

Informationen über Stromkreis, Verteilung und Leitungstyp lassen sich an jeder Stelle eines Kabelstranges oder einer Leitung abrufen und in die Zeichnung einfügen. Übersichts-, Schalt-, Steigleitungs- und Stromlaufpläne werden nach Bedarf automatisch erzeugt.

Eine häufige Fehlerquelle bei der Bauausführung sind unübersichtliche oder unzureichende Aussparungspläne. Elektro-CAD unterstützt deshalb auch die Eingabe von Schlitzen und Durchbrüchen. Man kann sie über ein Dialogfenster definieren oder ändern, automatisch bemaßen, ein-/ausblenden und auflisten. Kanäle- und Leerrohrkonstruktionen oder Elektro-Objekte, wie Leuchten oder Verteiler etc., werden als Stückliste ausgegeben, die an AVA- oder Tabellenkalkulationsprogramme übergeben werden kann.

Was Elektro-CAD können sollte

Elektro-CAD lässt sich grob in zwei Gruppen einteilen – in zeichnungsorientierte Programme und datenbankbasierte Systeme, aus denen sich alle für die Elektroplanung und -installa­tion ­notwendigen Informationen und Dokumente ableiten lassen.

Einige Programme verfügen über einen
eigenen CAD-Kern, andere bauen als Applikationslösung auf Standard-CAD-Programmen
auf, zum Beispiel AutoCAD, BricsCAD oder ­MegaCAD. Neben Schnittstellen sind ausreichende Zeichen- und Editierfunktionen wichtig (schräge, runde, frei geformte Wände,
Wandanschlüsse etc.). Auch auf Papier vor­liegende Grundrisse sollten gescannt werden
können, um danach den Installationsplan ­einfach darüber zu zeichnen.

Die Elektroinstallation sollte durch Automatismen unterstützt werden. So sollte das Einfügen von Kombinationen (z. B. Steckdose/Schalter oder Zweifachsteckdose) ebenso wie die Vorgabe von Standardwerten, global für ein Projekt oder lokal für jedes Bauteil (z. B. Lichtschalterhöhe) möglich sein.

In jeder Projektphase sollte der Detaillierungsgrad der Planung individuell bestimmt werden können. Wird etwa ein Leuchtensymbol in einer Zeichnung platziert, sollte man es auch später näher definieren können (Bauart, Produkt, Hersteller, Anschlusswert etc.).

Gängige Editierfunktionen (Bewegen, Kopieren, Spiegeln, Strecken etc.) sollten ebenso vorhanden sein, wie ein von Office-Programmen gewohntes, mehrstufiges Undo / Redo. Und eine automatische Folienschaltung sollte darüber wachen, dass Objekte automatisch in der passenden Zeichnungsfolie abgelegt werden.

Die aus dem CAD-Programm ermittelten Einzelmassen sollten den Stromkreisen, Fernmeldelinien, Verteilern, Räumen und Geschossen prüfbar zugeordnet werden können. Die sortierten Massen sollten sich einzeln, gruppenweise oder gesamt ausgeben lassen.

Bild: Panasonic

Bild: EDV-Software-Service

Markt, Preise und Einstieg

Einsatzschwerpunkte der rund 20 Programme für Elektro-CAD (siehe Info-Kasten) liegen nicht nur auf
der Elektroinstallation. Einige Anbieter haben sich auf die Planung von ­Elektroschaltschränken oder die Automatisierungs- und Steuerungstechnik spezialisiert, zum Beispiel Ecscad, ELSchrank, Eplan, ESplan
oder Wscad.

Vor allem auf das Handwerk zugeschnittenes Elektro-CAD, beispielsweise SCC-CAD Elektro oder Treesoft CAD, ist direkt mit einer ERP- oder CRM-Software für die Erstellung von Angeboten, Rechnungen oder für die Auftrags- und Kundenverwaltung verknüpft.

Andere CAD-Programme oder -Module sind Teil einer umfangreichen CAD-Lösung für die Gebäudetechnik, wie etwa AX3000, DDS-CAD, Pit-CAD oder Plancal nova etc. Integrierte TGA-Lösungen haben den Vorteil einer einheitlichen Bedienung und gewerkübergreifenden Kollisionskontrolle innerhalb einer Software.

Bild: IGE+XAO Group

Prüfen sollte man allerdings, ob der Funktionsumfang gegenüber einer auf den Elektrobereich spezialisierten CAD-Lösung den Anforderungen genügt. Die Preise für Elektro-CAD liegen zwischen 500 bis 5000 Euro und darüber, je nach Funktionsumfang und Ausbaustufe. Hinzu kommen einmalige Schulungskosten, zwischen 250 und 750 Euro pro Tag und Person, sowie jährliche Wartungskosten in Höhe von etwa 10 bis 15 %
des Software-Kaufpreises.

Ob eine Software den individuellen Anforderungen entspricht, lässt sich am besten am konkreten Programm und Projekt feststellen. Deshalb sollten nach einer Vorauswahl anhand einer Anforderungs-Checkliste zwei bis drei Produkte für die engere Wahl übrig bleiben, die anschließend als Testversion anhand eines Beispielprojekts miteinander verglichen werden sollten.

Entwicklungen und Trends

Immer mehr elektrische Leitungen zur Energie- und Datenversorgung müssen bei der Elektroplanung berücksichtigt werden: Wärmepumpen, BHKW, Photovoltaik, Kommunikationstechnik etc. Auch Gebäudeautomationslösungen spielen eine immer größere Rolle. Sie versprechen mehr Komfort,
Sicherheit und Einsparungen bei den laufenden ­Kosten.

Einige Anbieter von Elektro-CAD, beispielsweise DDS-CAD oder Wscad, unterstützen die Gebäudeautomation deshalb mit ent­sprechenden Funktionen und Modulen. Damit können Projekt- und Feldgerätedaten an­gezeigt, bearbeitet und Prozesse optimiert werden. Feldgeräte, Aktoren und Sensoren
lassen sich präzise abbilden, alle erfassten Datenpunkte können durchgängig bearbeitet und einzelnen Steuerungskanälen zugeordnet werden.

Anlagen- und Funktionsschemata, inklusive Auswertung aller Funktionen, Materialien, Feldgeräte und Kabel sorgen für mehr Transparenz und Nachvollziehbarkeit. Ein integriertes Datenpunkt- und Signalmanagement ermöglicht die einfache Verwaltung aller Objekte, Signale und Funktionen.

WSCAD

WSCAD

Ein weiterer Trend ist die BIM-Planungs­methode. Immer mehr für die Elektroinstallation konzipierte Programme können das BIM-Standardformat IFC in der aktuellen Ver­sion 2x3 importieren. Es ermöglicht eine
Übernahme von BIM-Projektdaten des Architekten, Tragwerks- und TGA-Planers. Im Rahmen einer BIM-Planung kann man damit schon in früher Phase prüfen, ob Kabeltrassen mit anderen TGA-Gewerken kollidieren. Bei der Übergabe kommt allerdings der digitale Datenfluss (noch) häufig ins Stocken, weil ­Fehler entstehen oder die Qualität der exportierten Daten nicht den Anforderungen des Empfängers entspricht.

Fazit: es fehlt an Standards

Obwohl die Elektrotechnik ein sehr komplexes gebäudetechnisches Gewerk ist, mit einem großen Umfang an Einzelteilen und teilweise sehr kleinen Baugruppen, hängt Elektro-CAD ein wenig der TGA-Planung hinterher. Es fehlt an Geometrie- und Berechnungsschnittstellen, teilweise mangelt es aber auch an Standards – etwa beim Produktdatenaustausch. So weit, wie die Heizungs-, Klima-, Lüftungs- und Sanitärbranche mit der VDI-3805- bzw. ISO-16757-Schnittstelle für den BIM-Produktdatenaustausch, ist die Elektrobranche noch nicht.

Im Gegensatz dazu ist die Automatisierung und CAD-Datenübergabe an die Fertigung und Produktion elektrischer und elektronischer Bauteile schon weit vorangeschritten. So werden beispielsweise CAD-Daten an Fertigungszentren übergeben, die mittels Bohrautomaten Montageplatten für die Schaltschrankinstallation vorbereiten oder über Verdrahtungsautomaten die Schaltschrankverdrahtung übernehmen. Bleibt zu hoffen, dass die Standardisierung und Automatisierung auch in der Planung, Berechnung und Bestellung weiter voranschreitet, denn hier besteht noch Aufholbedarf.
Marian Behaneck

Literatur / Zusatzinfos

[1] www.ba-online.info Magazin Building & Automation

[2] www.cad.de CAD-Portal, Rubrik: Elektrotechnik

[3] www.elektro.net Magazin Elektro-/Gebäudetechnik

[4] www.elektrofachkraft.de Magazin für Elektrofachkräfte

[5] www.elektropraktiker.de Magazin Elektropraktiker

[6] www.gebaeudedigital.de Magazin GD Gebäudedigital

Programme / Anbieter (Auswahl)

AutoCAD Electrical www.autodesk.de
AX3000 www.ax3000.de
cadett Elsa www.cadett.se
C.A.T.S. Software www.cats-software.com
DDS-CAD Elektro www.dds-cad.de
EboCADpro edwin HT www.elfak.de
Ecscad www.ecscad.de
Elektro www.eboplan.ch
Elaplan www.elektrasoft.de
ELSchrank www.hos.de
Eplan www.eplan.de
ESplan www.espgmbh.com
LVZ www.ibsdl.de
MagiCAD Electrical www.magicad.com
pit-CAD Elektro www.pit.de
Plancal nova mep.trimble.de/plancal-nova
ProfiCAD de.proficad.eu
RED CAD www.redcad.de
SCC-CAD Elektro www.ziemer.de
SEE Electrical www.ige-xao.de
Treesoft CAD www.treesoft.de
Wscad www.wscad.de