BIM: Building Information Modeling optimiert die TGA-Planung – ein Einstieg

Die drei Buchstaben TGA stehen als Abkürzung für den Begriff technische Gebäudeausrüstung. Zur technischen Gebäudeausrüstung zählen alle im Bauwerk eingebauten oder fest damit verbundenen technischen Einrichtungen sowie technische Einrichtungen in Außenanlagen, die der funktionsgerechten Nutzung von Gebäuden dienen. 
Dementsprechend umfasst die TGA-Planung vor allem die Auslegung und Ausführung der Anlagen für

• Sanitär (Gasverteilungsnetz, Entwässerung, Trinkwassernetz, Warmwasser),
• Heizung (Heizungsauslegung, Heizlastberechnung, Rohrnetzberechnung),
• Lüftung (Wohnungslüftung, Luftkanalaufmaß, Lüftungsnetz, Luft-Volumenstromberechnung, Druckverlust/Abgleich),
• Klima (Energiebedarfs- und Kühllastberechnung),
• Elektrotechnik und Gebäudeautomation (Beleuchtung, Stromversorgung, Sicherheit- und Kommunikationstechnik)
• Beförderungstechnik (Aufzug, Rolltreppe, Autoparksysteme)
• Informationstechnische Systeme (Netzwerke, Gebäudeleittechnik, Smart Home)

Weitere Leistungen einer TGA-Planung können sein:

• Wärmebrücken-Nachweise
• Bauphysikalische Nachweise
• Lüftungskonzepte
• Berechnung zum sommerlichen Wärmeschutz
• Bilanzierung nach EnEV
• Brand- und weitere Gefahrenmeldeanlagen
• Elektromagnetische Ausleuchtung (WLAN, Funkbusse, DECT)

Die TGA ist in der DIN 276 als Kostengruppe 400 gelistet.

Building Information Modeling, zu Deutsch Bauwerks- oder Gebäudedatenmodellierung, beschreibt eine Methodik zur optimierten Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden mittels Software. Dabei werden alle gebäuderelevanten Daten zentral digital erfasst, kombiniert und vernetzt. Das Gebäude ist auch als virtuelles Modell bis auf den Dübel genau geometrisch erfasst. Jeder Beteiligte hat jederzeit Zugang zum aktuellen und zum geplanten Stand. Finden Änderungen statt, werden alle davon betroffenen Beteiligten informiert.

Angewendet wird BIM 

• im Bauwesen zur Bauplanung und Bauausführung
• und im Facility Management, um Gebäude in ihrer Nutzungsphase digital zu verwalten und möglichen Informationsverlusten entgegenzuwirken.

Elementar für BIM ist eine gemeinsame Datenumgebung – auch Common Data Environment (CDE) genannt. Hier fließen alle Informationen ein, die die Projektbeteiligten wie der Architekt, der Statiker und der TGA-Planer, aber auch der spätere Gebäudenutzer liefern. CDE dient dabei nicht nur dem Datenaustausch, sondern dem Informationsmanagement wie Liefer-, Prüf- und Abnahmeprozesse. 
Ein BIM-Manager sollte alle Planungsteile gleichberechtigt zusammenführen und während des Baus auch aktuell halten. Er ist der digitale Bauleiter.
In der Architektur bereits etablierter ist das LoD (Level of Detail) Modell – eine Vereinbarung in welcher Planungsstufe, welcher Detailgrad erreicht wird (von LoD 000 – dem Luftbild des Grundstücks zu LoD 400 – den Texturen des Modells). 

Die technische Gebäudeausrüstung (TGA), in der DIN 276 gelistet als Kostengruppe 400, ist meist der teuerste Teil eines Objekts. Dabei verschwindet sie zum Großteil unsichtbar in Wänden und Decken. Wird die TGA falsch eingebaut, kann es dadurch sehr aufwendig und kostspielig werden, die Fehler zu beheben. Eine gute TGA-Planung ist also sehr wichtig, wenn unnötige Reparaturen und Folgekosten vermieden werden sollen.

Außerdem ist für die haustechnischen Systeme oft ein separater Technikraum notwendig, der meistens von der eigentlichen Wohnfläche abgezogen wird. Funktioniert die TGA nicht einwandfrei, wurde die Wohnfläche reduziert, ohne dafür mehr Leistung, Funktion und Komfort zu erhalten. Das ist für den Verkauf eines Hauses von Nachteil.

Fazit: Nur eine funktionsfähige TGA lohnt sich. Dann können Hauseigentümer beim schlimmsten Wetter mit dem Laptop im perfekt temperierten Wohnzimmer auf der Couch sitzen, mit genau der richtige Lichtfarbe und Helligkeit und noch eine extra Stunde konzentriert arbeiten – oder eine andere Temperatur und Lichtsituation wählen und einfach den Feierabend genießen.

TGA-Planer nutzen für ihre Planung unterschiedliche, fachspezifische Softwareprogramme, mit denen sie Berechnungen und Simulationen durchführen können. Dazu müssen die Planer vorab einige Informationen zu Standort, Ausstattungsqualitäten, Nutzflächen und Bauteilen in die Programme eingeben. Diese Informationen können zum Beispiel den Schichtaufbau der Wände, Decken und Dächern, die Größe und Position der Fenster, die Lage der Installationsschächte und der Bereitstellungs- sowie Verbrauchspunkte von Wasser, Strom und Gas betreffen.

Ohne BIM ist das Zusammentragen und die Eingabe der TGA-relevanten Informationen äußerst mühselig. Dadurch sind Änderungen am Gebäudeentwurf nur mit sehr hohem Aufwand auf die Berechnungsmodelle der TGA-Planung übertragbar. Ein weiterer Nachteil einer TGA-Planung ohne BIM ist, dass sie oft zu Informationsverlusten und Konflikten führt, die erst während der Ausführung entdeckt werden oder sogar erst, wenn das Gebäude bereits in Betrieb genommen wurde.

Mit Building Information Modelling (BIM) und Common Data Environment (CDE) ist bereits in der Leistungsbeschreibung eine saubere Abbildung der Planung möglich und es können offene sowie versteckte Mängel vermieden werden.

Ein häufiges Problem bei der Elektrofachplanung ist, dass die Fachplaner nicht schon in der Planungsphase eines Gebäudes zurate gezogen werden und mitwirken können, sondern erst dann, wenn das Gebäude bereits steht. Eine richtige und frühzeitige Kooperation, wie sie BIM zum Ziel hat, fehlt. Architekt oder Bauträger geben eine Leistungsbeschreibung raus, die oft mangelhaft ist oder von anderen Projekten einfach unverändert übernommen wurde, zu niedrig budgetiert und zu eng festgelegt ist, da bereits die genaue Ausstattung der Elektroinstallationen definiert wurde. Der Elektroplaner muss dann auf der Baustelle sehen, wie er mit den Gegebenheiten umgeht und dem Bauherren beziehungsweise Kunden eventuelle Mehrkosten erklärt oder mit ihm Kompromisse bei der Elektroplanung findet. Die ausführenden Gesellen kommen aufgrund der zu knapp bemessenen Zeit unter Zeitdruck und können ihre Arbeit nicht mehr sauber ausführen. So enden die Projekte oft mit Anwälten, Gutachtern, außergerichtlichen Vergleichen und Preisnachlässen. 

Die erste Stellschraube, um diese, für alle Beteiligten frustrierende Situation zu vermeiden, ist die Leistungsbeschreibung. Oft ist darin zu lesen:

• „Die Ausstattung (Schalter und Steckdosen) mit der Serie XY (Produktname) der einzelnen Räume ergibt sich nach nachfolgender Tabelle.“

Die genannte Tabelle hat selten Bezug zur anzuwendenden DIN 18015-2 (Mindestausstattung in Wohngebäuden) und enthält meistens nur eine ungefähre Kostenplanung nach DIN 276. Daraus berechnet sich der Quadratmeterpreis für das Projekt, ohne, dass vorher ein Fachplaner zur Elektroinstallation zu Wort kam. Die Ausschreibungen sind dadurch in der Regel zeitlich zu knapp bemessen und erheblich zu niedrig budgetiert und Sonderwünsche können nicht mehr abgerechnet werden.

Besser ist es deshalb, die Leistungsbeschreibung wie folgt zu formulieren:

• „Entsprechend den Empfehlungen der RAL-RG 678 wird das Objekt in Absprache mit dem Eigentümer/ Käufer ausgestattet.“ 

Mit dieser Formulierung wird die genaue Ausstattung der Elektroinstallation erstmal kein Vertragsbestandteil. Lediglich die Planung muss als Werk (BGB §631) erbracht werden und der Bauherr erhält eine Mitwirkungspflicht. Ihm wird nichts zugesagt, was später womöglich nicht einzuhalten ist und zu Frust führen könnte.

Zum besseren Verständnis der Theorie, hier ein konkretes Beispiel dafür, wie wenig zielführend die Elektrofachplanung häufig abläuft:

Ein Immobilienunternehmen möchte fünf Reihenhäuser bauen und hat dafür ein passendes Grundstück erworben. Ein externer Architekt wird beauftragt, Grundrisse einreichungsfähig zu erstellen, der Bauantrag wird eingereicht, die Baugenehmigung erteilt und schließlich die Leistungsbeschreibung formuliert, die auch die potenziellen Käufer bekommen. Sie enthält unter anderem eine Liste, die die Anzahl der Steckdosen in den jeweiligen Zimmern und bereits ein bestimmtes Fabrikat vorgibt. 

Obwohl das Objekt eine Baufreigabe hat und bereits verkauft ist, ist für die Elektroinstallation lediglich ein sehr grober Schätzwert angesetzt. Erst dann erfolgt die Ausschreibung. Der Bedarf an Mantelleitungen, Dosen, Klemmen und Arbeitszeit wurde für das Objekt nicht bestimmt. Dennoch ist ein Budget vorhanden, aus dem sich auch noch Gewinn für das Immobilienunternehmen ergeben soll. Die Erfahrung zeigt, dass in diesen Fällen der Fachbetrieb, der sich den Auftrag letztlich sichert, nicht einmal den Grundriss gesehen hat. Lediglich anhand der tabellarischen Auflistung wird eine möglichst niedrige Abschätzung durchgeführt – nach dem Motto: „20 Prozent über Kostenvoranschlag geht immer“. Anders wäre es für das Immobilienunternehmen auch nicht mehr möglich. Betrag X für die gesamte KG 400 (vielleicht mit Ausnahme der Küche und Lampen) ist bereits bezahlt und eingeplant.

Im beginnenden Rohbau soll der Fachbetrieb dann die ungeplante Elektroinstallation vornehmen. Auch der Käufer sieht zum ersten Mal seine spätere Wohnung und möchte natürlich Änderungen und Vorschläge umgesetzt haben. Es folgt ein Teufelskreis aus Umplanung, Verzögerungen und Kollisionen der Gewerke – die anderen beteiligen Fachbetrieb, insbesondere SHKL, sehen ebenso zum ersten Mal ihre Aufgaben. Besonders problematisch wird oft die Vergabe der Filigrandecken. Beleuchtung und Durchbrüche für die gesamte TGA sind immer ein Desaster für die Statik, sofern diese nicht rechtzeitig berücksichtigt werden. 

Zwei Ziele im BIM Prozess sind genaue Budgetierung und Kollisionsvermeidung, denn Kollision bedeutet immer Zeitverzögerung, Umplanung und damit Mehrkosten. Beispielhaft ein besseres Vorgehen des Immobilienunternehmens bezüglich der Elektrofachplanung:

Das Objekt, das das Immobilienunternehmen verkaufen möchte, ist mit einem Preisschild „ab x €/m2“ angeboten. Wie bei einem PKW-Kauf muss sich der spätere Besitzer dann entscheiden, welche Technik hinter der Fassade verbaut sein soll. Für die Baugenehmigung ist dies kein Hindernis. Daher wäre es sogar möglich, wie bisher gewohnt bereits den Rohbau zu starten.

Allerdings treffen sich so früh wie möglich alle Beteiligten für den sogenannten Kick-Off. Dabei entsteht hier keine Änderung an der Vertragskonstellation – anders als bei unsortierten späteren Änderungswünschen.

• Der Fachplaner ist weiterhin vom Immobilienunternehmen beauftragt, ein Werk zu erstellen.
• Der Fachplaner wird anschließend beauftragt, das geplante Gewerk in einem zweiten Werkvertrag umzusetzen.
• Der Käufer hat eine Mitwirkungspflicht, bleibt aber alleiniger Vertragspartner des Immobilienunternehmens.

Um nicht auf teure CAD/CAE Anbieter zurückgreifen zu müssen, können auch kleinere Fachbetriebe bereits mit einfachen Office-Lösungen arbeiten.

Im ersten Schritt bespricht der Fachplaner die tabellarische Übersicht der RAL-RG 678 und einigt sich mit dem Käufer auf die Ausstattungswerte:

• Mindestausstattung (plus)
• Standardausstattung (plus)
• Komfortausstattung (plus)

Wohlgemerkt geht es zuerst nur um die Ausstattungswerte, denn damit ist bereits das Wichtigste klar – also welche Kabelstrecken notwendig werden. Zum Beispiel müssen aus dem Schlafzimmer drei Mantelleitungen für Steckdosen, zwei für Beleuchtung, zwei Installationsrohre für Netzwerk und eine EIB-Leitung zum Hauptverteiler gelegt werden. Damit sind dann Kollision und Durchbruch planbar. Wie muss der Bodenaufbau aussehen? Muss die Bewehrung angepasst werden?
Für diesen Schritt wurde vom Fachplaner anhand der ausgearbeiteten Ausstattungswerte ein Raumbuch erstellt. Dieses enthält die Kabelstrecken und -typen und die Betriebsmittel der Räume. Damit ist auch ein sehr exaktes Angebot möglich. Vor allem kann an dieser Stelle der Käufer immer noch die Entscheidung treffen, welcher Ausstattungswert in sein Budget passt.

Die Grundrisse des Architekten, zum Beispiel als einfache PDF-Datei, werden anschließen mit der Anordnung der Betriebsmittel und eindeutigen Bezeichnungen versehen. 

Der etwas erfahrenere Techniker kann daraus Stromlaufpläne ableiten und die Verteiler vorgefertigt auf die Baustelle liefern lassen. Termin gerecht kommt der fertige Verteiler auf die Baustelle und kann dort eingesetzt werden.

Dies nur der erste Schritt in Richtung BIM. Allerdings sind bereits damit viele Vorteile gegenüber der BIM-freien Planung erkennbar – sowohl für die Marge des Bauträgers als auch den Anspruch der späteren Eigentümer:

1. Vollständige Bestandsaufnahme der Kundenwünsche in vertraglich genau festgelegter Form

• Keine späteren Missverständnisse 
• Genaue Vorgaben gegenüber ausführenden Unternehmen (keine strittigen Mängel)

2. Vollständige Elektrofachplanung mit

• Raumplänen und Materiallisten zur Ausschreibung/ Preiskalkulation
• Zeitbedarfs- und Ausführungsplanung
• bereits fertiger Dokumentation zur späteren Übergabe

3. Wahlfreiheit bezüglich

• Sichtteilen, zum Beispiel Blenden und Abdeckungen müssen noch nicht vereinbart sein
• Beleuchtung, etc. kann ohne Änderung der Ausführung noch mit dem Innenarchitekten besprochen werden
• Smart Home Ready ohne zusätzlichen späteren Aufwand 

Bis zum vollständigen digitalen Zwilling fehlt noch manches. Dennoch ist es sinnvoll, den BIM Prozess anzugehen, wenn auch in kleinen Schritten. Wie in jedem komplexen Projekt ist es schwierig, Prozesse überstürzt umzustellen und damit die Unternehmenskultur grundlegend zu ändern (Resistance to Change). Warum also nicht mit einem Teil anfangen, der dafür gemacht ist – die Elektrofachplanung. Der digitale Zwilling als Endresultat ist es definitiv wert.