BUiLD-DIGITiZED - IoT und BIM für die Inbetriebnahme und den Betrieb von netzdienlichen Niedrigstenergiegebäuden

Die Baubranche setzt sich seit mehreren Jahren mit dem Building Information Modeling (kurz BIM) auseinander. Während diese Methode in Architekturbüros vermehrt zur optimierten Planung eingesetzt wird, halten BIM-Methoden nur langsam Einzug in die Planung der technischen Gebäudeausrüstung (TGA), die Ausführung und in die Betriebsphase von Gebäuden. Das Forschungsprojekt »BUiLD-DIGITiZED« entwickelt BIM-Methoden für die Inbetriebnahme und betriebsbegleitende Optimierung von TGA-Anlagen und demonstriert diese an einem Niedrigstenergiegebäude. Damit gibt das Projekt einen Impuls zur breiten Anwendung von BIM-Methoden von der Entwurfsplanung über die Ausführung bis hin zur Inbetriebnahme. So können BIM-Methoden zielgerichtet genutzt werden, um Arbeitsplatzqualität und Energieeffizienz deutlich zu verbessern.

In »BUiLD-DIGITiZED«  sollen BIM-Methoden für die Inbetriebnahme und die Betriebsführung hocheffizienter Gebäude angewendet werden. Dabei sind diese Methoden nicht das primäre Forschungsziel. Es geht vielmehr um deren Anpassung und Anwendung für die Automatisierung, Inbetriebnahme und Betriebsüberwachung eines netzdienlichen Nullenergiegebäudes.

Als Demonstrator dient das Regionale Innovationszentrum für Energietechnik (RIZ Energie) der Hochschule Offenburg. Das RIZ Energie umfasst über 50 Arbeitsplätze sowie ein Technikum mit rund 800 m² Grundfläche. Das Gebäude wird als netzdienliches Nullenergiegebäude realisiert und bietet eine sehr hohe Arbeitsplatzqualität. Erzeugungs-, Verteil- und Übergabesysteme werden dabei bedarfsgerecht, netzdienlich und energieoptimiert geregelt. Hier kommen neben etablierten Regelungsmechanismen auch bei den Projektpartnern entwickelte, innovative Algorithmen zum Einsatz.

BIM-Methoden bieten hierfür eine hervorragend geeignete Datenstruktur und einheitliche Datenhaltung, um die Informationen, die für die Betriebsüberwachung und die Entwicklung modell-prädiktiver Regler notwendig sind, zu erfassen.

Herausforderungen liegen dabei in den Bereichen

• der automatisierten Generierung von maschinenlesbaren Strukturdaten aus Planungsdokumenten,
• der Erfassung und sinnvollen Strukturierung der Informationen in einem BIM-Format
  
• der Qualitätssicherung des energetischen Anlagenbetriebs und
• der kontinuierlichen Verbesserung komplexer Regelalgorithmen.

Ein weiteres Themenfeld des Projekts befasst sich mit der Raumluftqualität. Die Fa. Testo entwickelt hierzu eine neuartige Messtechnik für die Erfassung von VOCs und Feinpartikeln und testet diese in einzelnen Zonen des Gebäudes. Des Weiteren wird untersucht, wie Luftqualitätsmerkmale sich in digitaler Form in einem BIM-Modell abbilden lassen, um die Verfügbarkeit dieser gesundheitlich relevanten Informationen über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes für verschiedene Anwendungen zu gewährleisten.

Ziel ist es, die im Gebäude vorhandenen Betriebsdaten zu nutzen, um einerseits die komplexen Anforderungen an die Betriebsführung netzdienlicher Gebäude zu erfüllen. Andererseits können BIM-Methoden in der Inbetriebnahmephase eines Gebäudes im ersten Betriebsjahr erfolgversprechend eingesetzt werden, um die vorliegende Information aus der Planungs- und Bauphase systematisch und digital zu erfassen und diese für die Optimierung des Anlagenbetriebs und die Einhaltung von Luftqualitätsmerkmalen betriebsbegleitend zu nutzen.