1 Grundlagen

Nachstehend werden die wesentlichsten Punkte des Planungsablaufs nach [SIA 108] für die Gebäudetechnikplaner beschrieben.

Phase 1: Strategische Planung

Besteht aus der (besonders zu vereinbarenden) Be­dürfnisformulierung und der Entwicklung von Lö­sungsstrategien.

Phase 2: Vorstudien

Besteht aus der (besonders zu vereinbarenden) Pro­jektdefinition, Machbarkeitsstudie:

• Grundlagenbeschaffung und Problemanalyse
• Vorgehen und Organisation festlegen
• bestehende Anlagen aufnehmen
• Energiekonzept, Energiebilanzen erarbeiten
• Lösungsansätze darstellen und bewerten
• fachspezifisches Projektpflichtenheft erstellen
• Kosten und Wirtschaftlichkeit untersuchen

Auftraggeber: Entscheiden über Organisation und Vor­gehen. Genehmigen Projektpflichtenheft und Lö­sungsansatz. Eintretensentscheid

Phase 3: Projektierung

Teilphase Vorprojekt:

• Gebäudetechnikkonzepte einschliesslich Gebäude­automation (GA)
• Messkonzept erarbeiten
• Energiebedarf abschätzen
• beim Informationsaustausch mitwirken
• Prinzipschemas und Anlagebeschrieb
• Anlagekosten schätzen, i.d.R. ±15 %
• Betriebs- und Unterhaltskosten schätzen
• Terminplan erstellen

Auftraggeber: Genehmigen Vorprojekt

Teilphase Bauprojekt:

• Leistungs- und Energiebedarf berechnen
• GA-Funktionsbeschrieb und -Projekt
• Messkonzept bereinigen
• Platzbedarf und Dispositionspläne
• Prinzipschemas ausarbeiten
• Anlagebeschrieb erstellen
• Detaillierter Kostenvoranschlag, i.d.R. ±10 %
• Terminplan überarbeiten

Auftraggeber: Genehmigen Bauprojekt

Teilphase Bewilligungsverfahren/Auflageprojekt:

Auftraggeber: Genehmigen Unterlagen Baueingabe

Phase 4: Ausschreibung

Ausschreibung, Offertvergleich, Vergabeantrag:

• Ausschreibungspläne und -unterlagen
• Angebote überprüfen und vergleichen
• Vergabevorschläge ausarbeiten
• Terminplan erstellen

Auftraggeber: Genehmigen Ausschreibungsunterlagen. Entscheid zur Ausführung. Vergabe

Phase 5: Realisierung

Teilphase Ausführungsprojekt:

• definitive Berechnungen durchführen
• Ausführungsunterlagen erstellen
• Unternehmerverträge aufstellen
• Terminplan nachführen

Auftraggeber: Werkverträge abschliessen. Genehmigen Ausführungsprojekt

Teilphase Ausführung:

• Kontrolle der Arbeiten auf der Baustelle
• Teilnahme an Koordinationssitzungen
• Kontrolle von Regie- und Ausmassarbeiten
• Teilabnahmen durchführen
• amtliche Kontrollen veranlassen
• Projektänderungen überwachen
• Kostenkontrolle führen

Auftraggeber: Genehmigen von Projekt-, Kosten- und Terminänderungen

Teilphase Inbetriebnahme, Abschluss:

• Inbetriebnahme, Tests, Abnahmen organisieren
• bei Übergabe an Betreiber mitwirken
• Betriebsinstruktionen einholen
• Ausführungspläne nachführen
• Mängelbehebung überwachen
• Schlussabrechnung
• Liste der Mängel führen, die bis zum Ablauf der 2-jährigen Rügefrist aufgetreten sind

Auftraggeber: Abnahme. Übernehmen der Bauwerks­akten. Genehmigen Schlussabrechnung

Phase 6: Bewirtschaftung

Besteht aus den (besonders zu vereinbarenden) Teilphasen Betrieb und Erhaltung. Nur mit der Betriebsoptimierung und Erfolgskontrolle lassen sich höhere energetische Ziele tatsächlich erreichen. In der Regel sind periodisch Betriebsdaten abzulesen, was eine entsprechende Instrumentierung voraussetzt. Nach der Auswertung werden die nötigen Optimierungsschritte veranlasst. Eine Betriebsoptimierung dauert etwa zwei Jahre.

1.3.3 Digitale Bauwerksmodellierung (BIM)

Was ist BIM?

Building Information Modelling (BIM) ist eine Methode, die Planungsteams in allen Phasen der integralen Planung unterstützt. Sie nutzt digitale Bauwerksmodelle und wird auch als VDC (Virtual Design and Construction) bezeichnet. Die BIM-Methode unterstützt die Zusammenarbeit mit allen Akteuren über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks. Sie ist weit mehr als eine 3-D-Planung. Die Idee ist, Daten entsprechend den jeweiligen Projektzielen aufzubereiten, zu nutzen und weiteren Projektpartnern zur Verfügung zu stellen. Die dahinterstehenden Datenmodelle erlauben, sofern richtig angewandt, das phasen- und adressatengerechte Arbeiten. Entscheidend dabei ist, so viel als nötig, aber so wenig wie möglich an Informationen in die digitalen Bauwerksmodelle einzupflegen. Das Arbeiten von «grob zu fein» ist entscheidend.

Bearbeitungsformen

Das Arbeiten an einem einzelnen Modell (little BIM) wird für die Optimierung der eigenen, meist betriebsinternen Effizienzsteigerung und Qualitätssicherung eingesetzt.

Das Arbeiten an einem gemeinsamen Modell (big BIM) ist die Summe von synchronisierten Fach- und Teilmodellen. Dabei sollen alle Beteiligten zweckmässigerweise mit der gleichen Software (Typ, Version) arbeiten (deshalb closed BIM genannt). Mit dem Arbeiten an einem gemeinsamen Gesamtmodell soll die Effizienz in der Zusammenarbeit gesteigert werden. Alle Beteiligten arbeiten in definierten Austauschzyklen an den jeweiligen Fach- und Teilmodellen.

Nutzen und Aufwand

Wie bei jedem IT-Projekt ist die Lernphase konsequent anzugehen. Vor einem BIM-Projekt sollte das Merkblatt [SIA 2051] verinnerlicht, das Vertragliche geregelt und dann mit den Planungspartnern die Planung begonnen werden. Das Arbeiten mit digitalen Bauwerksmodellen nützt allen Beteiligten:

• Verifizierung des Bauprogramms (z.B. Räume, Abläufe)
• Mengenermittlung und Kostenplanung
• Führung zentraler Sachinformationen (Form-, Flächen- und Rauminformationen)
• Aggregation von objektspezifischen Daten (Türlisten, Raumlisten)
• Nachweise gesetzlicher und funktionaler Anforderungen (Energie, Brandschutz)
• Zustands‐ und Verhaltenssimulationen (z.B. Personenströme)
• Visualisierungen zur Unterstützung von Entscheidungsprozessen
• Grundlagen für die Gebäudebewirtschaftung (BIM-gestütztes Facility-Management)
• Datenaustausch mit externen Stellen (digitales Baugesuch, Nachführung amtliche Vermessung).

Wie Bild 1.18 zeigt, werden aus den verschiedenen Zielen, die Aufgaben und Fragestellungen abgeleitet. Daraus ergeben sich dann die Anforderungen an den Informationsumfang und -gehalt. Diese Anforderungen beeinflussen direkt das digitale Bauwerksmodell, dessen Aufbau und Struktur im Modellplan festgehalten wird.

Bild 1.18 Zielformulierung und BIM‐Projekte [SIA 2051]

BIM-Modellplan

Aufbau und Struktur der digitalen Bauwerksmodelle müssen im Voraus festgelegt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass der Informationsgehalt der Modelle dem tatsächlichen Projektfortschritt entspricht. Dazu sind die Informationsgehalte der Modelle mit den Projektphasen nach [SIA 112] abzustimmen. Der Entwicklungsstand (LOD = Level of Development) wird beschrieben durch den Stand der geometrischen Detaillierung (LOG = Level of Geometry) und den Gehalt an nicht geometrischer Information (LOI = Level of Information). Zu viel und zu detaillierte Information ist ebenso schädlich wie fehlende Information.

Planen und Projektieren

Schon beim Entwurf des Architekten zeigen sich Vorteile, indem neben den modellbasierten Variantenstudien auch gleich die Flächen, die Logistik und die Kosten verglichen werden können. Der Bauherr hat dabei jederzeit Einblick in die Arbeiten und sieht den Projektfortschritt anhand der aktuellen Bauwerksmodelle. Bei der Projektierung wird die Zusammenarbeit im Planungsteam von Architekt und Fachplanern quasi erzwungen, da allen Beteiligten der aktuelle Stand des Projektes zur Verfügung steht. Eine intensive Zusammenarbeit kann ein Projektteam erreichen, das wesentliche Teile der Projektbearbeitung in einem gemeinsamen Projektbüro (Big Room) erbringt, in dem auch die notwendige Infrastruktur zur Verfügung steht. Wichtiger Teil dieser Koordination ist die Kostenoptimierung und die Kollisionsprüfung bei den Installationen der Gebäudetechnik. Dabei wird der Blick auf das Ganze geschärft und eine kollegiale Zusammenarbeit gefördert.

Realisierung

Für alle Beteiligten ist die Phase der Submittierung entscheidend, da nun die Bauleistungen mit den Kosten synchronisiert werden. Anstatt wie früher ein Leistungsverzeichnis zu erstellen, kann das BIM-Modell dem Offertsteller übergeben werden, der dieses weiter verwenden kann. Zwar können aufgrund von Kennzahlen die Kosten schon vorher kalkuliert werden, doch erst mit der Unterzeichnung der Werkverträge wird dem Bauwerksmodell ein Preis hinterlegt.

Die Installationen auf der Baustelle basieren auf einer digitalen Positionierung der Bauteile. Das Aufhängesystem für die Rohrleitungen und anderen Installationen kann schon im Bauprojekt derart detailliert positioniert werden, dass eine fehlerfreie Installation möglich ist.

Betrieb

Die Betriebsführung und der Unterhalt im Gebäude erfahren mit der Digitalisierung die grösste Veränderung. Stand früher das «Kennen und Verstehen der Anlagen» im Vordergrund, stehen mit dem BIM-basierten Facility-Management alle Daten für einen effizienten Betrieb jedermann zur Verfügung. Die Hauswartung und die FM-Leistungen können u.U. neutraler beschafft werden. Trotzdem werden die Jahreskosten für Betrieb und Unterhalt steigen. Komfort, Energieeffizienz, hohe Verfügbarkeit sowie die Konzentration auf Nachhaltigkeit und Langlebigkeit haben ihren Preis. Werden jedoch die Ausfallkosten bei einer Störung mitberücksichtigt, können eher sinkende Kosten über den Lebenszyklus eines Gebäudes erwartet werden.

1.3.4 Energie- und Gebäudetechnikkonzept

Ein Energie- und Gebäudetechnikkonzept sollte im Rah­men einer integralen Planung während der Vor­stu­di­en­pha­se erarbeitet und in der Vorprojektphase präzisiert werden. Dabei sind Bauherr und Architekt in den Entscheidungsprozess mit­ein­zu­be­zie­hen. Bei der Ausarbeitung des Energiekonzeptes sollten folgende Ziele angestrebt werden:

• möglichst tiefer Energieverbrauch
• Nutzung passiver Kühlmöglichkeiten
• möglichst einfache, der Problemstellung angepasste Gebäudetechnikanlagen

Bei der Erarbeitung des Gebäudetechnikkonzeptes wer­den alle wichtigen Randbedingungen (Gebäudehülle, interne Lasten, Zonierung und Technisierungsgrad) im Team definiert. Zudem müssen die Kenngrössen für die Wirtschaftlichkeits-Berechnung mit dem Bau­herrn abgesprochen werden.

Der Schlussbericht sollte eine Kurzzusammenfassung der wichtigsten Systementscheide enthalten und nach­fol­gen­de Punkte beinhalten:

• Abschätzung Jahresenergiebedarf (Wärme, Käl­te, Elektrizität)
• Probleme des sommerlichen Wärmeschutzes
• Notwendigkeit von Kühlung
• Wärme- und Kälteleistungsbedarf (Schätzung, Gleichzeitigkeit verschiedener Verbraucher berücksichtigen!)
• Art der Aussenluftversorgung
• Systemvarianten und Ent­schei­dungs­grund­la­gen
• Wirtschaftlichkeit
• Umweltbelastung, Versorgungssicherheit
• Messkonzept
• Grobkonzept der Gebäudeautomation
• Pflichtenheft für die Fachplaner

1.3.5 Randbedingungen

Für jeden Gebäudetechnikplaner muss es das Ziel sein, ein Gebäudetechniksystem auszuwählen, das auf das Ge­bäu­de, die Nutzer, den Bauherrn und den Betreiber optimal abgestimmt ist (Bild 1.19). Die grosse Zahl von Rand­be­din­gun­gen beeinflusst und erschwert die Wahl eines geeigneten Gebäudetechniksystems. Die wich­tig­sten Randbedingungen, die einen Einfluss auf die Systemwahl haben, sind:

Objektstandort

• Klima (Temperatur, Strahlung usw.)
• Gebäudelage, Umgebung

Verfügbarkeit Energieträger

• Öl, Gas, Elektrizität, Holz, Fernwärme
• Umweltwärme (Luft, Wasser, Erdreich), Abwärme, Sonnenenergie

Bild 1.19 Einflussfaktoren auf das Gebäudetechnikkon­zept

Randbedingungen des Architekten

• Nutzung passiver Sonnenenergie
• Tageslichtnutzung
• äusserer Sonnenschutz
• Abdeckungen der Böden und Decken

Randbedingungen der Behörden

• lokale Bauvorschriften
• Gesetze und Vorschriften (Energiegesetze, Wärmedämmvorschriften, Nachweis für Klimaanlagen)

Randbedingungen der Bauherrschaft

• Gebäudenutzung
• Komfort-Anforderungen
• interne Lasten
• Art der Bauherrschaft: Es erleichtert dem Planer die Arbeit, wenn er die Bauherrschaft zutreffend erfasst (Bild 1.20). Welches sind deren Präferenzen?
• Art des Betreibers: Im Einfamilienhaus ist meistens der Bauherr selbst Betreiber. Im Verlauf der Projektierungsarbeiten entwickelt sich seine Einstellung der Anlage gegenüber. Bei grösseren Bauten ist es oft ein neben- oder vollamtlicher Hauswart. Seine Fähigkeiten und Motivation sind ausschlaggebend dafür, wie sich die Anlage im Betrieb bewährt. Immer öfter wird ein professioneller Betreiber (Dienststelle) beauftragt, welcher auch sehr komplexe Anlagen betreuen kann.

Bild 1.20 Grundvorstellungen der Bauherrschaft

1.3.6 Entscheidungsfindung

Die konzeptionelle Arbeit und die Systemwahl werden oft rein intuitiv vorgenommen. Wenn zwischen mehreren komplexen Alternativen ausgewählt werden muss, ist die Entscheidungsfindung allerdings oft nicht einfach. Es sind sowohl messbare, objektive als auch nicht messbare, subjektive, gefühlsbetonte Kriterien zu berücksichtigen.

Voraussetzung ist, dass verschiedene brauchbare Lösungsvarianten für die gleiche Aufgabe vorliegen (echte Varianten). Um diese zu erarbeiten, empfiehlt sich folgendes Vorgehen:

• Brainstorming: Das ist eine unbeschwerte Kreativitätstechnik zur Ideenfindung im Team [Gpm].
• Grobauswahl: Im Team werden die Vor- und Nachteile der einzelnen Systeme diskutiert und beurteilt. Es bleiben wenige aussichtsreiche Varianten übrig.
• Variantenbearbeitung: Die Varianten werden soweit bearbeitet, bis die Erreichung der Ziele (Kriterien) eingeschätzt werden kann. Dies umfasst eine grobe Dimensionierung, Optimierung und Schätzung der Investitionskosten sowie der Betriebskosten (Energie, Wartung, Unterhalt).

In schwierigen Fällen ist ein systematisches Vorgehen nach den Methoden des Projektmanagements nötig. Nachstehend die hier am ehesten infrage kommenden PM-Methoden [Gpm]:

• Entscheidungsbaum-Methode
• Nutzwertanalyse
• Kosten-Nutzen-Analyse

Das Resultat der Anwendung von PM-Methoden kann – auch wenn seriös durchgeführt – nicht die Entscheidung sein. Immerhin ist es eine gute Hilfestellung dazu. Der im Team erarbeitete Vorschlag wird nun dem Entscheidungsträger unterbreitet. Da bei integraler Planung die Bauherrschaft im Team vertreten ist, steht normalerweise nicht zu erwarten, dass ihr Entschluss vom Antrag abweicht. Die entscheidende Instanz Bauherrschaft weist allerdings eine andere Gruppendynamik auf als das Planungsteam. Die Entscheidung ist ein freier Willensakt der Bauherrschaft. Es sind denn auch deren Werthaltungen, die bei der Entscheidungsvorbereitung einfliessen müssen.