Dieser Artikel beschreibt, wie der IFC-Import in DIALux funktioniert und gibt zusätzlich Tipps wie ein IFC-Gebäudemodell aufgebaut sein sollte, damit ein Import in DIALux besser gelingt.

 

Das IFC-Dateiformat bietet einige Freiheiten in der Beschreibung von Gebäudearchitektur, Gebäudeumgebung und technischer Gebäudeausrüstung. Durch diesen Freiheitsgrad können sich Fehler, Missinterpretationen oder Ungenauigkeiten einschleichen. Grundsätzlich stellt eine schlechte Qualität bei IFC-Modellen jedes Programm mit IFC-Schnittstelle vor Herausforderungen und erschwert eine flüssige Planung im open BIM Kontext.

 

DIALux evo mit seiner IFC-Schnittstelle ist ebenfalls betroffen und hat den Anspruch Modelle möglichst vollständig zu importieren. Das wird nicht für alle Modelle gelingen. Einige sind schlichtweg zu groß und sprengen die Ressourcen des Computers oder es sind Grundregeln beim Konstruieren des Modells verletzt worden. Die Datenqualität ist insgesamt sehr inhomogen.


Eine Dokumentation zum IFC-Datenmodell findet sich hier: http://www.buildingsmart.de/


1 - Minimalanforderungen an ein IFC Modell


Ab DIALux evo 13 fallen die weiter unten gestrichenen Einschränkungen weg. Es ist auch möglich IFC-Modelle ohne Gebäudestrukturen einzuladen. So lassen sich auch Modelle mit reinen Außenräumen (Umgebungen) oder auch einzelne TGA-Fachmodelle einladen und begutachten.

 

  • Definiert das IFC-Modell kein Gebäude, wird der IFC-Import abgebrochen. Das bedeutet eine IFC-Datei sollte als Minimum ein Gebäude mit einer Etage samt Außenwänden und Innenwände definieren, um später daraus Räume ableiten zu können.

  • Beinhaltet das IFC-Modell nur einen Außenraum ohne Gebäude, so hilft ein Trick, indem man ein simples Gebäude einzeichnet. DIALux akzeptiert anschließend das IFC-Modell.


  • Eine Gebäudestruktur ist in einem IFC-Modell nicht mehr zwingend erforderlich. Sollte das Modell aber eine Gebäudestruktur enthalten, müssen die folgenden IFC-Objekte in einer einzigen IFC-Datei zusammengefasst sein. DIALux benötigt zur Interpretation des Gebäudes die Kubatur samt Raumaufteilung in einer IFC-Datei. Zusammengehören sollten:

    - Außenwände
    - Geschossdecken und -böden,
    - Zwischenwände (um Räume abzugrenzen),
    - Fenster und Türen,
    - Dachkonstruktionen mit Oberlichtern
    - und neu ab DIALux evo 13, Bereiche

    Liegen diese Objekte in einer IFC-Datei zusammen vor, wird DIALux das Gebäudemodell interpretieren und in seiner eigenen Szene rekonstruieren. Dies ist notwendig, da DIALux evo 13 aktuell nur eine IFC-Datei laden kann. 


Wir arbeiten daran mehrere IFC-Dateien einladen zu können. Es ist häufig so, dass verschiedene Aspekte eines Gebäudemodells auf mehrere IFC-Dateien aufgeteilt sind. Im open BIM Workflow ist dies so gewollt. Meist können IFC-Tools aber mehrere IFC-Dateien zu einer zusammenführen und neu speichern (mergen). Ein solcher Merge ist aktuell noch erforderlich.


2 - Einstellungen für den IFC-Import

Der IFC-Import erfolgt in drei Schritten:

  • Im ersten Schritt wird ausgewählt, welche IFC-Inhalte DIALux importieren soll. Vorausgewählt ist zunächst alles. Bei Bedarf können größere Modelle hier auf eine Teilmenge reduziert werden. 

  • Im zweiten Schritt wird ausgewählt, wie DIALux die IFC-Objekte beim Import verarbeiten soll. Hier unterscheidet DIALux zwischen einer neuen Methode (ab DIALux evo 13) und einer älteren Methode. Der Unterschied wird weiter unten erläutert.

  • Zusätzlich können im zweiten Schritt noch Reflexionsgrade angepasst werden. DIALux ermittelt Reflexionsgrade direkt aus den Materialinformationen im IFC-Modell. Für normative Bewertungen kann es sinnvoll sein, die Reflexionsgrade mit üblichen Standardwerten beim Import zu überschreiben. Diese Werte können unter Einstellungen > Allgemeine Einstellungen > Projekt > Reflexionsgrade angepasst werden.

  • Nach dem Klick auf Fertigstellen importiert DIALux das IFC-Modell in seine eigenen Datenstrukturen. Bei Erfolg sieht man das Ergebnis anschließend in der CAD-Ansicht. Sollte es Probleme mit dem IFC-Modell geben, notiert DIALux sämtliche Punkte in ein Textfile, welches zur weiteren Problemanalyse unten rechts gespeichert werden kann.


2.1 - Vergleich neue und alte Methode

Im zweiten Schritt des IFC-Imports wird ausgewählt, wie DIALux die IFC-Objekte verarbeiten soll. Ein Programm wie DIALux benötigt eine Softwarekomponente, die sich Solid Modeller nennt. Ein Solid Modeller kann z.B. mehrere einzelne 3D-Körper zu einem neuen Körper miteinander verschmelzen oder subtrahiert zwei 3D-Körper voneinander, um den Differenzkörper zu ermitteln. In DIALux gäbe es sonst z.B. keine Löcher in den Wänden, in denen wiederum Fenster oder Türen eingesetzt sind. Solid Modeller Operationen sind zum einen zeitintensiv. Zum anderen kann es bei den Operationen zu numerischen Ungenauigkeiten kommen, die sich beim Import in Form von Instabilitäten äußern.

 

Dies ist meist die Ursache, warum sich IFC-Modelle unvollständig oder nicht in DIALux einladen lassen.


  • Die Strategie der neuen Methode ist, die Anzahl an Solid Modeller Operationen während des Imports zu minieren. Es wird eine kleinere Teilmenge des Gebäudemodells durch den Solid Modeller verarbeitet. Dies wiederum spart Zeit und führt zur höheren Stabilität. Wir konnten in unseren Tests bis zu 90% der Importzeit einsparen (abhängig vom IFC-Modell). Modelle, die zuvor nicht importiert werden konnten, lassen sich mit der neuen Methode problemlos und fehlerärmer verarbeiten. Je feiner die Details und komplexer das IFC-Modell desto eher bietet sich diese Methode an.

    Ein Minimieren von Solid Modeller Operationen führt zu folgenden Seiteneffekten. DIALux markiert in seinem Datenmodell verdeckte Flächen als sogenannte Verbindungsflächen. Verbindungsflächen sind z.B. Stellen, an denen Wände, Geschossdecken, Geschossböden oder andere Wände berühren. Bei der Lichtvisualisierung achtet DIALux darauf, dass Licht an diesen Verbindungsflächen begrenzt wird, damit es nicht auf der anderen Seite dieser Flächen hindurchscheint.

    Entscheidet man sich für die neue Methode werden diese Verbindungsflächen im gesamten Modell nicht mehr ermittelt. Dies hat zur Folge, dass selbst wenn sich IFC-Objekte sauber berühren und ohne Lücken konstruiert sind, dennoch Licht hindurchscheinen kann. Zudem können Schatten in Ecken bei der Lichtvisualisierung auftreten. Auf Rechenergebnisse von Berechnungsflächen ist dieser Einfluss eher klein. Die Lichtvisualisierung wirkt nicht mehr so schön.
     

  • Mit der alten Methode wird immer das komplette Gebäudemodell durch den Solid Modeller verarbeitet und es werden alle Verbindungsflächen ermittelt. Das führt dazu, dass der Import in der Regel länger dauert und außerdem die bereits erwähnten Instabilitäten verursacht. Aufgrund aller markierten Verbindungsflächen, erhält man hier eine schönere Lichtvisualisierung.


  • Im Grunde wird hier ein Deal eingegangen:
    - wird die die neue Methode gewählt, entscheidet man sich für eine weniger schöne Lichtvisualisierung zugunsten eines schnelleren und stabileren IFC-Imports.
    - wird die alte Methode gewählt, entscheidet man sich für eine schönere Lichtvisualisierung zulasten eines langsameren und instabileren IFC-Imports.


Die Auswahl zwischen neuer und alter Methode gibt es ab DIALux evo 13. Man hat keine Nachteile in Sachen Kompatibilität mit der neuen Methode in zukünftigen Versionen. Wir arbeiten an einer Lösung, um das Beste beider Methoden in einer späteren Version zusammenzuführen. Dieses Angebot ist als Zwischenschritt gedacht und wird sich in Zukunft verändern.



3 - Was zeichnet eine hohe Modellqualität aus?

Die folgenden Tipps gelten teilweise für die Arbeit mit DIALux, sind aber auch für andere CAD-Programme relevant. Insgesamt profitiert der open BIM Planungsprozess von einer hohen Modellqualität.


Genauigkeit des Modells

open BIM mit IFC lebt von der virtuellen Konstruktion eines Gebäudes und erfordert ein so hohes Maß an Genauigkeit, wie es später bei einer realen Konstruktion der Fall ist.

  • Wände sollten nicht schweben, sondern auf Stoß mit Boden und Decke konstruiert sein (Millimetergenau).

  • Wände, die sich berühren, sollten auch auf Stoß konstruiert sein. Gibt es Lücken, werden diese auch so importiert und angezeigt (Millimetergenau).

  • Bauteile die andere Bauteile durchdringen oder in diese reinragen, werden auch so von DIALux importiert und angezeigt.

  • Fenster und Türen liegen meist in Außen- oder Zwischenwänden. Die notwendige Wandöffnung kann so verlässlich ermittelt werden.

  • Etagenböden oder Geschossdecken sollten vorhanden sein  

           Gewährleistet ein IFC-Modell die oberen Punkte nicht, so äußert sich dies durch diverse Nachteile in DIALux:

  • Performanceprobleme nehmen zu

  • Etagen haben keine Böden oder Decken

  • Räume werden als solche schlecht erkannt

  • die Rechengenauigkeit nimmt ab

  • die Visualisierung wird unschön

  • Darstellungsprobleme nehmen zu

  • Es fehlt an Informationen zur Statik, Materialmenge, Isolation etc.


Fenster (Türen) mit Wandöffnung

DIALux ermittelt für Fenster die dazugehörigen Wandöffnungen. Andere CAD-Programme tun dies nicht immer, was per se nicht falsch ist. Ist eine Rohbau-Betonwand konstruiert, hat diese i.d.R. eine Öffnung, wo Fenster oder Türen positioniert sind. Ein Fensterhersteller liefert IFC-Informationen zum Fenster, aber nicht zur notwendigen Wandöffnung in der späteren Anwendung. IFC-Modelle sollten den Bezug von Wandöffnung zum Fenster oder einer Tür klar definieren.

Fehlen diese Bezüge im IFC-Modell, können Wandöffnungen mit der alten Methode nicht mehr fehlerfrei mit verschoben werden. Wählt man im zweiten Schritt beim IFC-Import die neue Methode, so werden Löcher für Fenster und Türen grundsätzlich nicht mehr mit verschoben.


Materialien und Farben
Es kommt vor, dass Farben und Materialien zwischen den CAD-Programmen und DIALux unterschiedlich aussehen. DIALux mit seiner Lichtberechnung wertet im IFC-Modell Angaben zur Reflexion von Oberflächen aus. Farben sehen in DIALux z.B. blasser aus, weil die Reflexion bei der Darstellung mit einfließt. Grundsätzlich werden diese Informationen aus dem IFC-Modell ermittelt.


Wir haben festgestellt, dass CAD-Programme zum Teil Texturen und Materialien in der Darstellung ergänzen. DIALux orientiert sich beim Import streng an den Angaben, die es im IFC-Modell vorfindet.


Korrekte Verwendung der IFC-Objekte
Planer, die ein IFC-Gebäudemodell erstellen, haben es in der Hand die richtigen IFC-Typen anzuwenden. Werden z.B. sanitäre Anlagen (IfcSanitaryTerminal) oder Leuchten (IfcLightFixture) im CAD-Programm über das Möbelwerkzeug konstruiert, so sind das im Ergebnis Möbel (IfcFurniture). DIALux wertet die IFC-Typen beim Importieren aus und klassifiziert das gesamte IFC-Modell nach diesen Typen. Werden Typen falsch angewandt, haben die betroffenen Objekte in DIALux keine erkennbare Funktion und werden bei Anschlüssen und Leistungsberechnung nicht korrekt berücksichtigt.

 

Für DIALux evo ist es z.B. sehr wichtig, dass Fenster auch als Fenster definiert sind (und nicht als Wände oder Möbel), da sonst der Einfluss von Tageslicht nicht korrekt berechnet werden kann. Häufig werden auch Fassadenvorhänge (IfcCurtainWall) konstruiert, die eigentlich Fensterfronten sind.


Welche IFC-Objekte werden unterstützt?

DIALux versucht alle IFC-Objekte eines IFC-Modells zu importieren und darzustellen. Ab DIALux evo 12 werden auch Informationen anderer Gewerke wie z.B. HVAC, Sanitäranlagen oder die Elektroinstallation mit importiert und dargestellt. Für jedes IFC-Objekt wird geprüft, ob es eine 3D Geometrie samt Materialeigenschaften mitbringt. Bringt es diese mit, stellt DIALux solche IFC-Objekte an der richtigen Stelle mit dar.


Welche IFC-Objekte werden explizit noch nicht unterstützt?
IFC-Bereiche (IfcSpaces)
IFC-Bereiche sind in der Praxis leider nicht immer so genau konstruiert, dass DIALux eine Raumerkennung fehlerfrei durchführen kann. Deshalb setzt DIALux auf einen eigenen Mechanismus zur Erkennung von Räumen. IFC-Bereiche enthalten, aber wertvolle Informationen, die für einen IFC-Export zur Beleuchtungsanlage wichtig sind. Wir arbeiten daran, die IFC-Bereiche wieder zu importieren.


2D-Inhalte
Das IFC-Dateiformat kennt auch diverse Objekte, um Inhalte in 2D darzustellen, die z.B. für einen Grundriss definiert sind. Der IFC-Import unterstützt aktuell nur 3D-Inhalte.

 

IFC-Objekte ohne 3D-Geometrie werden von DIALux beim Importieren übersprungen, weil diese sich nicht darstellen lassen. Überspringt DIALux solche Objekte, wird dies im Textfile als Information vermerkt.


Welche IFC-Versionen werden unterstützt?
Auf der Importseite wird das IFC-Format in der Version 2x3 unterstützt. Neu ab DIALux evo 12 ist auch eine teilweise IFC 4 Unterstützung. Mit IFC 4 wurde eine neue Beschreibung von 3D-Geometrie eingeführt. Wir unterstützen dieses neue Format noch nicht vollumfänglich. Es gibt aber genügend Fälle, in denen IFC 4-Dateien auf das Beschreibungsformat von IFC 2x3 zurückgreifen. Die Kombination aus einer IFC 4 Datei mit einem IFC 2x3 Geometrieformat wird importiert. Dies ist wichtig zu wissen, um in den IFC-Tools die für DIALux passende IFC-Version zu exportieren.

Hilfreiche Export Einstellungen in CAD Programmen
DIALux bevorzugt Geometrien als BREP (Boundary Representation - Begrenzungsflächenmodell, Beschreibung von Objekten durch ihre begrenzenden Oberflächen). Evo kommt besser mit nicht-triangulierten Oberflächen klar. Die Flächen sollten richtig orientiert sein und ein geschlossenes Volumen bilden, was leider in vielen CAD-Programmen keine Selbstverständlichkeit ist. Erlaubt das CAD-Programm Export-Einstellungen dieser Art, so unterstützt dies den Import in DIALux.

  • Mehrschichtige Bauelemente: Diese Bauelemente sollten nicht in einzelne Objekte aufgetrennt werden.

  • Elemente in Solid Element Operationen: Ja, als BREP

  • Elemente mit Verbindungen : Ja, als BREP

  • Decken mit geneigter(n) Seitenflächen(n): Ja, als BREP

  • IFC-Geländeinformationen: Ja, als BREP

  • IFC-Grundstückslage: am Projektursprung



4 - Was tun, wenn IFC-Modelle zu schwerfällig für den Rechner und/oder DIALux sind?


Grundsätzlich gilt je komplexer das IFC-Modell, desto höher der Einfluss auf die Performance bei der Arbeit in DIALux. Kann DIALux ein Gebäudemodell nicht importieren, so gibt es Möglichkeiten sich zu behelfen, um die Komplexität zu reduzieren.

  • Der Inhalt des IFC-Modells wird reduziert. DIALux zwingt keinen ein ganzes Gebäude zu planen. Vor allem wenn es sehr komplex ist. Eine IFC-Datei kann auch nur ein Teilmodell eines Gebäudes beinhalten, wie z.B. nur eine Etage etc. Man teilt das Gebäude so auf mehrere IFC-Teilmodelle auf.

  • Ab DIALux evo 12 kann über einen Assistenten ausgewählt werden, welche Informationen aus dem IFC-Modell importiert werden sollen. Hier wird die gesamte Gebäudestruktur (Spatial structure) mit sämtlichen Etagen und deren Inhalte aufgelistet. Planer können einfach ganze Etagen oder auch nur Inhalte innerhalb der Etagen abwählen. Es so möglich Gebäude ohne Gebäudeausrüstung oder Möblierung zu importieren. Sogar Fenster und Türen können abgewählt werden, um nur das Kunstlicht in geschlossenen Räumen zu berechnen.