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am 25.04.2025 - 08:21 Uhr
Integration von Gebäudeautomation & Building Information Modeling (BIM)
Der LUX-Pavillon dient als Austausch- und Präsentationsplattform der Hochschule Mainz für Studierende, Lehrende sowie externe Partner aus Wirtschaft, Kultur und Forschung. Neben seiner Funktion als Veranstaltungsort wird er als Pilotprojekt für einen vollständigen digitalen Zwilling genutzt, der auf einem BIM-Modell basiert. Ziel ist es, die Verknüpfung von Gebäudeautomation (GA) und BIM aufzuzeigen, um Energieeffizienz, Betriebsführung und Wartung zu optimieren – und letztlich das Konzept eines intelligenten, digitalen und nachhaltigen Gebäudes umzusetzen.
Im Rahmen eines Reallabors, das von Prof. Thomas Giel und Fabian Naethbohm (Hochschule Mainz) geleitet wird – unter Beteiligung des Lehrbeauftragten Christian Wild (Hochschule Mainz) sowie Frank Schröder, Director of Efficient Technologies der Phoenix Contact GmbH & Co. KG – wird ein durchgängiger Datenfluss von der Gebäudeautomation (GA) ins BIM-Modell entwickelt. Dabei werden auch Daten aus dem Facility- und Asset-Management einbezogen.
Das Konzept zielt auf die vollständige Integration aller relevanten Gebäudedaten und -funktionen der GA, einschließlich der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) wie Heizungs-, Lüftungs- und Klimasysteme. Der entwickelte Ansatz ermöglicht die Live-Übertragung von GA-Daten direkt ins BIM-Modell und bildet so die Grundlage für eine dynamische, kontinuierlich aktualisierte digitale Repräsentation des Gebäudes.
Von der Gebäudeautomation zum digitalen Zwilling – Kernelemente
Digitale Abbildung von Hülle, TGA und GA-Funktionen
Die Grundlage der Modellierung bildet die digitale Erfassung physischer Gebäudeelemente (z. B. Fassade, Dach, Wände, Türen) sowie der technischen Anlagen (z. B. Heizung, Lüftung, Klima). Ergänzt wird dies durch die modellhafte Abbildung gebäudeautomatisierter Funktionen wie Raumklima, Beleuchtung oder Beschattung.
Die Verknüpfung mit Live-Daten unterstützt sowohl klassische Optimierungsmethoden als auch KI-gestützte Analysen, was eine datenbasierte Betriebsführung und Energieoptimierung ermöglicht.
Technische Integration und Datenstandardisierung
Die Integration erfolgt über etablierte Schnittstellen wie BACnet, M-Bus, Modbus oder LoRa. Ziel ist eine standardisierte und herstellerunabhängige Adressierung, insbesondere in heterogenen Bestandsbauten.
Ein zentraler Baustein für die Standardisierung, insbesondere in Bestandsgebäuden, ist das BACtwin-Datenmodell, das 2024 von der AMEV empfohlen wurde. Es ermöglicht eine systemübergreifende, herstellerneutrale und nachhaltige Nutzung technischer Gebäudedaten (z. B. BACnet). Die technische Umsetzung erfolgt unter Anwendung der Forschung von Dr. Maximilian Both (Entendix GmbH).
Ein nächster Schritt ist die Überführung der standardisierten Daten in international etablierte Ontologien wie Brick oder RealEstateCore. So wird ein konsistenter Informationsfluss zwischen GA, BIM und weiteren Systemen sichergestellt.
ESG-Reporting und Nachhaltigkeit
Im Rahmen des EU Green Deal ist ESG-Reporting für viele Unternehmen verpflichtend. Der digitale Zwilling liefert die notwendigen Daten zur Überwachung von CO₂-Emissionen und zur Einhaltung regulatorischer Vorgaben wie der EU-Taxonomie und der CSRD. Simulationen und Prognosen unterstützen bei der Zielerreichung.
Herausforderungen: Fachkräftemangel und Wartung
Mit dem Fachkräftemangel wird die Effizienz in Betrieb und Wartung kritischer. Standardisierte Daten ermöglichen KI-basierte Betriebsoptimierung und Fehlerfrüherkennung. In Kombination mit Augmented Reality und KI-gestütztem Wissensmanagement können auch weniger qualifizierte Fachkräfte zukünftig unterstützt werden.
Ein digitaler Zwilling liefert Informationen zu Komponenten, Zustand und Wartung, was vorausschauende Instandhaltung und gezielten Ressourceneinsatz ermöglicht.
Smarte Gebäude und IoT
Gebäude werden komplexer und es werden immer mehr Sensoren verbaut. Das Management der Sensorik sowie der damit erfassten Daten wird im reibungslosen und sicheren Gebäudebetrieb immer wichtiger. Der digitale Zwilling ermöglicht die Überwachung, gibt Informationen zum Fabrikat, Zustand und Einbauort sowie gegebenenfalls notwendiger, sicherheitsrelevanter Software-Updates.
Gesetzlicher Rahmen: GEG §71a
Ab dem 01.01.2025 fordert das Gebäudeenergiegesetz (GEG) in §71a die Integration von GA-Systemen und digitalem Monitoring in Nichtwohngebäuden über 290 kW Heiz- oder Kühlleistung. Neben digitaler Energieüberwachung wird ein herstellerneutraler Datenaustausch über frei konfigurierbare Schnittstellen verlangt. Der Gesetzgeber fordert so aktiv die Standardisierung im Gebäudemanagement.
Umsetzung: Scan2BIM, KI und Low Code
Scan2BIM nutzt 3D-Laserscanning oder Photogrammetrie zur digitalen Erfassung realer Gebäude. Gemeinsam mit dem BIM-Labor der Hochschule Mainz wird interdisziplinär daran gearbeitet, die Erstellung des BIM-Modells mithilfe von KI und standardisierten Workflows zu automatisieren. Ziel ist es, den digitalen Zwilling mit minimalem Aufwand effizient zu erzeugen – insbesondere für Bestandsgebäude.
Low-Code-Lösungen wie z. B. in Autodesk Tandem ermöglichen die einfache Anbindung von Sensordaten an operative Use Cases, ohne aufwändige Programmierung.
KI-gestützte Datenanalyse und Mapping sollen zunehmend automatisiert erfolgen, um Personalressourcen zu entlasten und die Qualität der Datenverarbeitung zu verbessern. Die KI soll dazu mit Plänen, Regel-Schemata und weiteren Gebäudedaten trainiert werden.
Use Cases im Betrieb
Fazit
Der LUX-Pavillon zeigt exemplarisch das Potenzial des digitalen Zwillings im Gebäudemanagement. Die Integration von GA und BIM führt zu messbaren Effizienzgewinnen, Kostensenkungen und nachhaltiger Betriebsoptimierung. Durch automatisierte Datenprozesse, KI und IoT wird ein zukunftsfähiges, intelligentes Gebäudemanagement realisiert.
Beteiligte
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