C.A.T.S. Referenzprojekte

1 Allgemeine Vorbemerkungen
Am Beispiel eines realen Vorhabens sollen die Möglichkeiten und Vorteile einer 3D-Planung gegenüber einer konventionellen 2D-Planung gezeigt werden.
Basis für diese lüftungstechnische Planung ist AUTOCAD mit der Applikation für Lüftungstechnik der Firma C.A.T.S. Software GmbH.

Bei diesem Projekt handelt es sich um ein Laborgebäude für Lehr- und Forschungszwecke. Hier kommen verschiedenartige Lüftungssysteme zum Einsatz, wie zum Beispiel:

  • klimatisierte Zuluft für Hörsäle mit verzinkten und teilweise isolierten Stahlleitungen
  • normale Be- und Entlüftung von Praktikumräumen mit verzinkten Stahlleitungen
  • Laborabluftanlagen mit Kunststoffleitungen
  • 24-Stundenabluft mit Kunststoffleitungen für Sicherheitsschränke
  • Unterbringung der Lüftungsgeräte unter sehr beengten Platzverhältnissen in einer Dachzentrale


Grundlage für die Planung der Lüftungstechnik waren 2D-Architektenpläne. Aus diesen Plänen wurde mit vertretbarem Aufwand, ca. 16 Zeichnerstunden, ein 3D-Baukörper generiert, der nur die notwendigsten Bauteile wie Wände, Decken und Fußböden enthält.

Die 2D-Architektenpläne wurden zusätzlich als externe Referenzen in die Pläne der Lüftungstechnik eingebunden.


2 Das 3D-Modell der Lüftungstechnik
Ausgangspunkt wie bei jeder konventionellen Lüftungsplanung ist das Raumbuch mit den entsprechenden Nutzungsanforderungen. Im Unterschied zur 2D-Planung werden bei der 3D-Planung die Luftleitungen und alle Bauelemente sofort in der richtigen Größe und vor allen Dingen herstellungsgerecht sowie in der richtigen Einbauhöhe und -läge dargestellt.

Dank der intelligenten Bauteildatenbank der C.A.T.S.-Software erfordert das erheblich weniger Zeichenaufwand als mit dem traditionellen 2D-Verfahren.


2.1 Variantenvergleiche
Mit den 3D-Bauelementen lassen sich wesentlich bessere lüftungstechnische Leitungssysteme realisieren, als im 2D-Verfahren, weil durch das Hantieren mit 3D-Bauelementen viel schneller Varianten untersucht werden und somit optimale Lösungen gefunden werden können.

Exotische Konstruktionen, wie zum Beispiel stumpf einbindende Kanäle in 90-Grad-Bögen, extreme Etagenübergänge oder ähnliche Erfindungen, sind weder technisch sinnvoll noch künstlerisch wertvoll und in den seltensten Fällen unvermeidbar. Sie werden aber immer wieder in 2D-Planungen dargestellt. Wir haben bisher für derartige Problemfälle immer eine strömungstechnisch günstigere Lösung durch die 3D-Planung gefunden.

Mit den integrierten Stücklistenfunktionen der 3D-Software lässt sich auch sofort beim Konstruieren ermitteln, mit welcher Lösung das geringste Material verbraucht wird.

Siehe hierzu  
Die Variante 1 ist eine weit verbreitete Lösung für Absaugungen in Tiefgaragen und Einkaufszentren. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass am ersten Gitter der gesamte Druckverlust des Kanalsystems abgedrosselt werden muss. Das führt zwangsläufig zu hohen Geräuschen am Gitter und zu Beschwerden der Nutzer. Die bessere Lösung ist die Variante 2.

Die in der C.A.T.S.- Software integrierte Druckverlustberechnung liefert dafür den rechnerischen Nachweis.

Berechnungsergebnisse für die Variante 1


Drosselung vor Messstelle 47 um 149,71-13,00 = 136,71 Pa
Drosselung vor Messstelle 48 um 144,83-13,00 = 131,83 Pa
Drosselung vor Messstelle 49 um 140,59-13,00 = 127,59 Pa
Drosselung vor Messstelle 50 um 136,92-13,00 = 123,92 Pa
Drosselung vor Messstelle 51 um 113,67-13,00 = 100,67 Pa
Drosselung vor Messstelle 52 um 92,76-13,00 = 79,76 Pa
Drosselung vor Messstelle 53 um 84,23-13,00 = 71,23 Pa
Drosselung vor Messstelle 54 um 76,72-13,00 = 63,72 Pa
Drosselung vor Messstelle 55 um 70,02-13,00 = 57,02 Pa
Drosselung vor Messstelle 56 um 64,26-13,00 =51,26 Pa
Drosselung vor Messstelle 57 um 59,47-13,00 = 46,47 Pa
Drosselung vor Messstelle 58 um 45,08-13,00 = 32,08 Pa
Drosselung vor Messstelle 59 um 25,91-13,00 = 12,91 Pa
Drosselung vor Messstelle 60 um 17,90-13,00 = 4,90 Pa
Drosselung vor Messstelle 63 um 15,63-13,00 = 2,63 Pa
Am ersten Gitter, der Messstelle 47, sind 137 Pa abzudrosseln!!!

Berechnungsergebnisse für die Variante 2

Drosselung vor Messstelle 46 um 111,02-40,00
= 71,02 Pa
Drosselung vor Messstelle 50 um 49,29-40,00
= 9,29 Pa
Wie man schon an der Größe der Tabelle erkennt, gibt es nur 2 Drosselstellen. Bei einer Voreinstellung der ersten beiden Gitter auf einen akzeptablen Druckverlust von 40 Pa sind an den Regelklappen nur noch max. 71 Pa abzudrosseln. Damit sind keine Geräuschprobleme zu erwarten.
Vergleicht man nun mal die Materialkosten beider Varianten ergibt sich folgendes Ergebnis:

Bauteil
Variante Stück Einzelpreis Gesamtpreis
Variante 1
Gesamtpreis
Variante 2
Abluftgitter mit Mengeneinstellung AT-AG 425x225 1 16 47,00 EUR 752,00 EUR  
Abluftgitter ohne Mengeneinstellung AT 525x1226 2 3 97,00 EUR   291,00 EUR
Regelklappe mit Feststeller 2 3 117,00 EUR   351,00 EUR
Kanal m2 1 30 141,00 EUR 4230,00 EUR  
Kanal m2 2 30 111,00 EUR   3300,00 EUR
Summe       4982,00 EUR 3972,00 EUR
Differenz zw. Var1 und Var2         1010,00 EUR
Hierbei sind noch nicht die Mehraufwendungen für die Einstellarbeiten in 3-4m Höhe für die 16 Gitter der Variante 1 enthalten.


2.2 Darstellung der Montagepläne
Die Darstellungsqualität durch die 3D-Planung ist um ein vielfaches besser als es mit der 2D-Technik überhaupt möglich ist.

Es lassen sich aus dem 3D-Modell beliebig viele Schnitte generieren, die alle automatisch aktualisiert werden, sobald irgendwelche Änderungen am 3D-Modell erfolgen.

Es können 3D-Ansichten in beliebiger Darstellung erzeugt werden

Auch diese Darstellungen werden bei jeder Änderung automatisch aktualisiert.


2.3 Koordinierung mit anderen Gewerken und Kollisionskontrolle
Mit der Anwendung der 3D-Planung gehören Kollisionen mit anderen Gewerken der Vergangenheit an. Da das 3D-Modell die Möglichkeit bietet, jeden erforderlichen Schnitt zu generieren, kann auch unter kompliziertesten Platzverhältnissen kollisionsfrei geplant werden.

Die Kanalteile für die Dachzentrale wurden gemäß positioniertem Plan bestellt und eingebaut. Konstruktionsbedingten Schrott gab es nicht!


2.4 Positionierte Anlagenpläne
Für die Ausführungsfirmen sind Pläne, in denen jedes Teil einzeln dargestellt ist, von unschätzbarem Wert! Das zeigt sich ganz schnell beim Aufmaß!

Dank der umfangreichen und flexiblen Stücklistenfunktionen der C.A.T.S.-Software ist es mit wenig Aufwand möglich, aus dem 3D-Modell beliebige Materiallisten zu generieren.

Es können zum Beispiel alle Kanalteile, Rohrleitungsteile und Einbauteile für Anlage 1 Zuluft in Excellisten ausgegeben werden und die nummerierten Teile in einem separaten Plan dafür dargestellt werden.

Es können auch entsprechend dem Bauablauf Stücklisten ausgegeben werden, zum Beispiel geschossweise sortiert.

Es kann auch der Schacht als separater Bauabschnitt dargestellt und ausgegeben werden.


Weitere positionierte Pläne siehe  
  musterplan POS Anl 4  
  musterplan POS Anl 5  
  musterplan POS Anl 6-9  
Für die Endabrechnung kann eine Gesamtstückliste vom ganzen Bauvorhaben erstellt werden, sortiert nach Bauteilen.

Man kann die Gesamtlisten auch nach Positionsnummern sortiert ausgeben.

Auf die Positionierung von Rohrleitungsteile kann man gegebenenfalls verzichten, da diese Teile normalerweise durch ihren Nenndurchmesser und ihre Bezeichnung eindeutig zu identifizieren sind.

Die Listen können auch nach Kanalmaterial und Isolierung sortiert werden.

In den Listen der Bauteile wird auch dargestellt, welcher Luftauslass mit welcher Luftmenge und welchem Druckverlust vorgesehen ist. Wo der jeweilige Auslaß eingebaut werden soll, lässt sich anhand der positionierten Pläne genau feststellen.


2.5 Änderungen während der Montage
Es gibt wohl keine Anlage, die genau so gebaut wird, wie sie geplant wurde. Werden während der Montage erforderliche Umplanungen notwendig, so können die schon bestellten, aber überflüssig gewordenen Teile in einer separaten Liste erfasst werden und bei Bedarf für weitere Umplanungen genutzt oder zum Schluss als Schrott ausgewiesen werden.



3 Druckverlustberechnung von Lüftungsanlagen
Leitungsnetze von Lüftungsanlagen, die über das Niveau von Toilettenabluftsträngen hinausgehen, sind auf der Grundlage einer 2D-Planung nur mit extrem viel Arbeitsaufwand exakt zu berechnen.

Wenn das Leitungsnetz als 3D-Planung vorliegt, ist die exakte Druckverlustberechnung auch für noch so verzweigte Anlagen kein unlösbares Problem.


Die Berechnungsergebnisse für dieses Vorhaben füllen 503 Seiten!!!

Die Berechnungsergebnisse für das hier beschriebene Laborgebäude fallen etwas bescheidener, aber dafür anschaulicher aus.

Siehe hierzu  

4 FAQ
Wer braucht 3D-Planung?
Den größten Nutzen einer 3D-Planung haben Bauherren, die von Anfang an auf 3D-Planung setzen.
Gerade bei dem hier geschilderten Laborgebäude konnte bereits in der Entwurfsphase, durch den Einsatz der 3D-Planungstechnik Einfluss auf die Architektur genommen werden, weil die Platzprobleme der Lüftungstechnik durch die räumliche Darstellung eindeutig und für jeden nachvollziehbar dargestellt werden konnten. Mit der für Entwurfsplanung üblichen Einstrichdarstellung wäre dieses Platzproblem mit Sicherheit bis zur Montage der Anlagen unerkannt geblieben. Und dann wären wieder exotische Lösungen gefragt.

Welchen Nutzen haben Montagebetriebe von der 3D-Planung?
Aber selbst wenn bereits eine mehr oder weniger gute 2D-Ausführungsplanung vorliegt, kann eine Neuplanung in 3D für den Ausführungsbetrieb noch Vorteile bringen:
  • Zum Beispiel dann, wenn verschiedene Kanalmaterialien (Stahl verz., PPs, Edelstahl usw.) und unterschiedliche Isolierungen zum Einsatz kommen und ein exaktes Aufmaß gefordert wird.
  • Oder wenn für ein kompliziertes Kanalsystem eine Druckverlustberechnung mit verschiedenen Teillastzuständen erforderlich ist.
  • Oder wenn für einen Pauschalauftrag eine Materialoptimierung notwendig ist.
  • Oder wenn komplizierte Platzverhältnisse in der Zentrale Probleme bereiten.

Ist 3D-Planung aufwändiger und teurer als 2D-Planung?
Aus 15-jähriger Erfahrung mit 2D-Planung und 5-jähriger Erfahrung mit 3D-Planung ist die Frage eindeutig mit nein zu beantworten. Das gilt aber nur für die 3D-Planung der Lüftung selbst.

In der Praxis ist es doch so, dass zu der Lüftung ja noch ein Bauwerk drumherum gehört. Und in den vergangenen 5 Jahren ist es noch nie vorgekommen, dass für die Planung eine 3D-Bauplanung zur Verfügung stand.

Also muss der Lüftungsplaner sein 3D-Bauwerk selbst erstellen. Und das erhöht natürlich, je nach Qualität der zur Verfügung stehenden Baupläne, den Aufwand.
Berücksichtigt man jedoch das Einsparpotential der maschinellen Stücklistenerstellung bei der Materialbestellung und beim Aufmass, so kann trotz des Mehraufwandes an 3D-Planung ein Gesamtnutzen entstehen. Es muss also von Fall zu Fall eine Aufwand-/Nutzenanalyse erfolgen.