Zum Inhalt springen
Hero_VNII_Galurgii.jpg

Der digitale Zwilling als Grundlage der Optimierung

liNear unterstützt den russischen Generalplaner JSC „VNII Galurgii“ bei der Implementierung von BIM-konformen Planungsprozessen an den Standorten von PJSC Uralkali, einem weltweit führenden Kaliumproduzenten.

Das russische Unternehmen JSC „VNII Galurgii“ ist seit über 85 Jahren auf die komplexe Planung von Anlagen für die Kaliindustrie spezialisiert. Das Institut fungiert als Generalplaner an den Standorten von PJSC Uralkali, einem der weltweit führenden Kaliumproduzenten. Uralkali produziert einen erheblichen Anteil des weltweiten Kaliumchloridvolumens und kontrolliert die gesamte Produktionskette – von der Gewinnung von Kalierz bis zur Lieferung von Fertigprodukten an Verbraucher auf der ganzen Welt. 
Bei der Umsetzung hat JSC „VNII Galurgii“ bereits vor Jahren begonnen, BIM-konform zu planen. So wurden Erfahrungen in der Entwicklung von Informationsmodellen sowohl für Neubauten als auch für Bestandsimmobilien und neu auszurüstende Anlagen gesammelt. Die Implementierung von BIM-Projekten erfolgt in einer einzigen Informationsumgebung. 2019 begann das Unternehmen, alle Bestandsbauten inklusive bestehender Heizsystem in digitale Modelle zu überführen (Abb.1). Dies bildete die Grundlage für die Ausarbeitung von Optimierungsmaßnahmen zur Effizienzsteigerung. Bei der Realisierung des Projektes entschied man sich für den Einsatz der ­liNear Software, da diese nahtlos in die bereits eingesetzte Plattform Autodesk Revit integriert ist und zudem eine Zertifizierung für die Einhaltung russischer Standards vorliegt.

Im Rahmen der ersten Phase des Pilotprojekts untersuchten die Spezialisten des Instituts die Heizungs- und internen Wärmeversorgungssysteme von fünf Gebäuden mit Kalierz-Umschlagknoten. Das Projekt umfasst eine Gesamtfläche von mehr als 2.000 m2 und fünf geneigte Transportgalerien mit einer Gesamtlänge von mehr als 1 km.

Der erste Arbeitsschritt der Umsetzung stellte die Modellerstellung der Gebäude und Bauwerke dar. Als Grundlage dienten ­Zeichnungen von Architekten, Baugenehmigungen und Neuplanungen sowie die thermischen Eigenschaften von Gebäudehüllen, die aus Messungen hervorgegangen waren. Mit Hilfe von Autodesk Revit konnten die Gebäudehüllen erstellt und die Informationen über die Wärmeleitfähigkeit ihrer Materialbestandteile zur weiteren Berechnung in das Gebäudemodell aufgenommen werden. 

Anschließend erfolgte im zweiten Schritt die Berechnung der Wärmeverluste von Gebäuden und Bauwerken an die Umwelt und die daraus resultierende Heizlast. Diese Berechnung wurde mit der Software liNear Building gemäß den Anforderungen der russischen Norm SP 60.13330.2016 durchgeführt. Die Funktionalität von liNear ­Building Analyse ermöglichte es, das 3D-Gebäudemodell für die Analyse vorzubereiten und anschließend ein Berechnungsmodell zu erstellen. Dieses Modell wurde zur Grundlage für die thermischen Lastberechnungen, die mit liNear Building Heating erfolgten.

Der dritte Arbeitsschritt bestand anschließend aus der Modellierung der Heizsysteme und der internen Wärmeversorgung im Revit-Modell. Angaben zur Wärmeleistung und zum Druckverlust wurden aus technischen Datenblättern in die Komponenten des Modells übertragen. 

Die Hauptaufgabe beim Aufbau von Systemen besteht natürlich darin, stabile thermische und hydraulische Betriebszustände durch die korrekte Verteilung des Heizmediums gemäß den ermittelten thermischen Belastungen zu erreichen. In diesem vierten Schritt half die hydraulische Berechnung mit der Software liNear Analyse Heating, die richtigen Entscheidungen zu treffen. Im Rahmen der Berechnung der Wärmeversorgungsanlagen wurden die optimalen Einsatzorte von Ausgleichsventilen, deren Größe, Auslegungsparameter und Einstellungen ermittelt und Empfehlungen zur Änderung der Leitungsführung vorhandener Anlagen zur Steigerung ihres Wirkungsgrades gegeben. Schließlich wurden die Einstellwerte aller Regulierventile automatisch ermittelt und ausgegeben.

Dank der visuellen Darstellung der Quelldaten und Berechnungsergebnisse sowie der direkten Kommunikation der Berechnung mit dem 3D-Modell des Gebäudes durch die liNear Software, konnten alle bestehenden Probleme in den unterschiedlichsten Heizungs­systemen genau bewertet werden.  

Um eine korrekte Berechnung durchzuführen, müssen Systeme korrekt modelliert werden. Eines der Probleme, die während des Betriebs festgestellt wurden, war die Tatsache, dass Heizungen ­(Register) mit kleinen Lasten, die durch einen Einrohrkreis verbunden waren, nicht durch Ventile mit benachbarten Abzweigen ausge­glichen werden konnten. In diesen Fällen wurde die Rohrführung von Einrohr- auf Zweirohrsystem geändert (Abb. 2).

In enger Zusammenarbeit mit dem liNear Team konnten Ungenauigkeiten bei der Modellierung von Konstruktionssystemen beseitigt und wichtige Nuancen bei der Erstellung von Autodesk Revit-Familien geklärt werden (Abb. 3). Auch liNear profitierte von der guten Kooperation und konnte Anforderungen aus dem russischen Markt in der Software verbessern und zeitnah mit einem Update zur Verfügung stellen. 

Der fünfte Schritt war schließlich die Kostenbewertung für die Durchführung der geplanten Maßnahmen (Demontage und Installation von Rohrleitungen und Armaturen). Die geschätzten Berechnungen wurden aus Informationsmodellen unter Verwendung der russischen Software Gektor 5D Smeta gebildet.

Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden dem Kunden mithilfe von Autodesk Navisworks präsentiert. Dazu wurden verschiedene 3D-Ansichten und Abschnitte erstellt, in denen relevante Elemente im Modell ausgewählt werden konnten, um deren Eigenschaften anzuzeigen. Dies ermöglichte, auf den traditionellen Papieraustausch der Arbeitsergebnisse zwischen Kunden und Auftragnehmer zu verzichten und den Auftraggeber in eine gemeinsame Datenumgebung einzubeziehen. So konnte die Arbeit der Ingenieurdienstleistungen deutlich optimiert werden.

Die erstellten Informationsmodelle von Gebäuden und Bauwerken mit Heizungsnetzen verlieren nach der Berechnung nicht ihre Gültigkeit, sondern werden weiterhin als Informationsquelle in der Nutzung verwendet. Die Mitarbeiter des Kunden erhalten so Informationen über den Standort jedes Geräts, über dessen technische Parameter und weitere Daten für die Nutzung im Facility Management. In Zukunft ist geplant, diese Modelle mit Wartungsdaten zu versehen, damit sie bei der Ausführung von Arbeiten als Betriebsdatenbank verwendet werden können. Nach der erfolgreichen Pilotphase sind nun weitere Gewerke geplant. Lüftung, Wasserversorgung und Elektro sollen zeitnah ebenfalls digital erfasst und optimiert werden. So entsteht im Laufe der Zeit ein „digitaler Zwilling“ aller Objekte des Kunden.

Der erfolgreiche Abschluss der ersten Phase erlaubte es, die bewährte Methodik auch in der zweiten Phase des Pilotprojektes fortzuführen. In dieser Phase wurden ebenfalls fünf Gebäude, allerdings diesmal mit einer mehr als zehnmal so großen Gesamtfläche von 25.000 m2 ­digital erfasst und die Heizungs- und Wärmeversorgung optimiert (Abb. 4). Nach den überaus positiven Ergebnissen der ersten beiden Phasen des Pilotprojekts entschied sich der Kunde, digitale Modelle aller Gebäude und Strukturen seiner Anreicherungsanlagen zu erstellen.

„Ich möchte mich ausdrücklich beim Team von liNear bedanken. Bei ­allen auftretenden Problemen und auch bei der Lösung nicht standardmäßiger Aufgaben hat uns der technische Support umgehend geholfen. Die Tatsache, dass die Entwicklung und der technische Support von ­liNear eng zusammenarbeiten, hat auch in schwierigsten Fällen schnell zu Ergebnissen geführt. Außerdem hat uns auch der autorisierte Partner in Russland NIP Informatica mit Rat und Tat zur Seite gestanden.“ 

Aleksey N. Balyshev, 
Head of Building Information Modeling department

Autoren

Anastasiia Bakhareva
Engineer, BIM-Coordinator, 
Building Information Modeling department

Elena Malinina
Engineer, heating and ventilation sector

Aleksey N. Balyshev
Head of Building Information Modeling department


 

 

 

JSC „VNII Galurgii“ ist ein Forschungs- und Design­institut auf dem Gebiet der Exploration, Produktion und Verarbeitung von Bergbau- und Chemierohstoffen, das wissenschaftliche und Designspezialisten in Perm und St. Petersburg vereint.

Das 1931 auf der Grundlage des Salzlabors der Akademie der Wissenschaften der UdSSR gegründete Institut führt eine breite Palette von Forschungsarbeiten zum Studium der Geologie, Hydrogeologie, Geomechanik von Salz- und Kali-Lagerstätten durch: In Belarus, der Ukraine, dem Ural, Sibirien und den zentralasiatischen Republiken werden Untertagetechnologien zur hochmechanisierten Gewinnung von Kalierzen sowie der unterirdischen Auswaschung von Kali- und Salzvorkommen entwickelt.

Derzeit verfügt die VNII Galurgia JSC über 14 Forschungslabors und 24 Konstruktionsabteilungen mit mehr als 500 Mitarbeitern.