Vereinfachung von BIM Geometrie für den Einsatz in Gebäudeautomationssystemen: Ein automatisierter Ansatz

Abstract

In der heutigen Zeit ist nahezu jedes moderne Bürogebäude mit einem Gebäudeautomationssystem (GA-System) ausgestattet, welches sich um die Steuerung, Regelung und Kontrolle von Heizung, Lüftung und Klimaanlage kümmert. Moderne Systeme sind jedoch nicht auf diese Funktionen beschränkt, sondern verwalten zusehends immer mehr Bereiche im Gebäude. Aufgrund gegenwärtiger Umweltprobleme und der aktuellen Klimakrise wird das Energiesparpotential moderner GA-Systeme immer wichtiger. Um dieses Ziel zu erreichen, benötigt ein modernes Gebäude eine große Menge an Informationen, welche von einer Vielzahl von Sensoren bereitgestellt werden. Diese Sensoren liefern eine sehr große Menge an Daten, welche entsprechend aufbereitet werden müssen, um daraus Erkenntnisse erzielen zu können. Mittlerweile bedient man sich moderner Methoden aus dem Forschungsbereich Visual Analytics, um die Daten im Kontext des Gebäudes zu visualisieren. Grundlage dafür bildet das BIM-Modell des Gebäudes, welches bereits die wichtigsten Daten für die Verwendung in GA-Systemen bereitstellt. Die Geometrie des Gebäudemodells ist aber oft zu komplex und lenkt den Benutzer von den wesentlichen Informationen ab. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher die Geometrie eines BIM-Modells vereinfacht, um sie in einem GA-System verwenden zu können. Ausgangspunkt des Algorithmus ist eine IFC-Datei, welche das Gebäudemodell enthält. Die im Modell enthaltene Geometrie wird vereinfacht und in Form von Brep Solid Geometry exportiert. Im Zuge dieser Arbeit wurde ein Prototyp entwickelt, welcher anhand ausgewählter Gebäudemodelle evaluiert und getestet wurde.

Nowadays, nearly every modern office building is equipped with a Building Management System (BMS) which is responsible for monitoring and controlling of Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) in an intelligent way. Moreover, such systems are not only limited to HVAC, but are also able to control more and more other equipments in the building. Considering our environment, it becomes increasingly important to operate such buildings in an energy efficient way. To be able to fulfill these requirements, a modern building needs a large number of sensors. These sensors are generating a large amount of data which is extremely valuable for optimizing the energy efficiency of the installed systems e.g. by visual data analysis methods. By visualizing the building together with the installed sensors and their measured values, building maintenance becomes much easier. The aim of this master thesis is to present an automated approach which allows the simplification of the geometrical representation of the spatial structure and the technical equipment of a building in such a way that the geometry can be used in a BMS. To reach this goal, a prototype implementation will be developed, which is able to read the geometric information of a BIM in the industry standard format Industry Foundation Classes (IFC) and transforms the geometry into a simplified form. The simplified geometry then is exported in the form of Brep Solid Geometry to be used in a BMS. To verify the results of the prototype implementation, a set of buildings models has been selected.