Budoucnost navrhování otopných soustav metodou BIM

Stavebnictví je jeden z nejméně efektivních oborů průmyslu, což je způsobeno především minimální možností opakovatelnosti moderních staveb a vždy se měnicích okrajových podmínek návrhu. Proto je vhodné se zaměřit především na přípravnou projektovou fázi, kdy je možné se pomocí moderních nástrojů „podívat do budoucnosti“. Připravit virtuální stavbu a zajistit tak, aby byla výstavba a následný provoz co nejvíce promyšlený.

Metoda, která takový postup umožňuje, je BIM. Cílem této metody je obecně centralizovat návrhové informace a s nimi spojenou komunikaci, umožnit efektivní sdílení dat a vytváření 3D modelů za účelem komplexní přípravy stavebního záměru.

Vytápění a chlazení, stejně jako jiné technologie TZB, patří mezi stěžejní části projektu pozemních staveb, a tudíž se tato problematika dotýká i této profese. Cílem příspěvku je seznámit čtenáře více s touto problematikou a poukázat na její benefity i úskalí na příkladech z praxe.

Obr. 1 Ukázka systému INVYSYS (ESL a.s.) simulujícího celkovou otopnou soustavu

Úvod

Obr. 2 Míra úspor v závislosti na stupních projektové dokumentace

Samotná výstavba a provoz stavby zkonzumuje v rámci celého životního cyklu budovy 98 % finančních prostředků. Zbylá 2 % jsou určena na přípravu stavebního záměru. Tato 2 % jsou však naprosto zásadní vzhledem k tomu, že v přípravné fázi ovlivňujeme jak cenu díla, tak náklady na jeho provozování. Proto je přípravná fáze pro stavební projekt zcela zásadní a neměla by být podceňována. Na grafu na obr. 2 je zřejmé, kde je možné dosáhnout největších úspor a zároveň jak složité je zapracování změn během životního cyklu stavby. Obě křivky podporují výše zmíněné.

BIM

BIM je ve stavebnictví velmi skloňované téma. A v poslední době nemá příliš pozitivní tón. Důvodem je prodlužování zákonné povinnosti, chybějící metodiky a standardy, a pak hlavně i fakt, že zadání BIM projektů klade na projektanty mnohem větší nároky, než tomu byli projektanti zvyklí. A to vše při zachování času a financí. Ačkoliv je BIM proces nepopíratelně efektivnější a pro stavebnictví přínosnější, pozitivní efekt se dostaví až po jeho kompletní implementaci a nalezení optimální cesty, jak BIM nástroje používat. A toto je vždy velmi individuální proces.

Nasazení BIM znamená u projekčních firem nákup nového software, v některých případech i hardware, neboť BIM modeláře jsou náročnější než standardní CAD nástroje. Mnohem důležitější je však výuka projektantů a jejich průběžná podpora při práci na pilotních projektech. S tím je spojená i potřeba pracovat na kvalitních projektových šablonách a s knihovními prvky, které umožňují tvorbu TZB systémů s respektem k lokálním zvyklostem a normám. Vzhledem k tomu, že všechny BIM modeláře používané v ČR nejsou české, není splnění těchto podmínek samozřejmostí.

Nástroje pro tvorbu BIM modelů

Na trhu je několik nástrojů, pomocí kterých je možné tvořit komplexní BIM modely. Buď se jedná o oborově specifické nástroje, nebo nástroje univerzální, které jsou dělené na profesní moduly. Asi nejznámější nástroje, které se používají v ČR, jsou nástroje od společnosti Autodesk nebo Nemetschek. Ačkoliv každá z platforem reprezentuje odlišné přístupy (universální vs. oborově specifické), ve všech nástrojích se k tvorbě projektu přistupuje obdobně. Začíná se tvorbou prostorového modelu, kde každý vložený prvek do modelu obsahuje i potřebné atributy odpovídající především stupni projektu. Následuje koordinace, a poté generování projektové dokumentace, která musí být vždy přímo propojená s modelem. Důvod požadavku propojení výkresové dokumentace a modelu je jasný. Změna v modelu generuje změny v projektové dokumentaci i v podkladech pro výkazy výměr. Je to jediná efektivní cesta k udržení konzistence návrhových dat v průběhu projektu.

Datový standard

Seznam vlastností, které jsou potřeba evidovat u jednotlivých prvků v různých fázích projektu, se nazývá datový standard. Dnes není datový standard jasně definován, a tak každá projekční kancelář může v různých stupních PD odevzdávat jiná data. Samozřejmě, že jsou výstupy většinou shodné, ale pro BIM modely a jejich strojové zpracování je důležité správné pojmenování vlastností, resp. atributů v daném software, jejich datový typ (číslo, celé číslo, textový řetězec apod.), případně i rozsah. Z toho důvodu je snahou České agentury pro standardizaci (ČAS) připravit jednotný datový standard. Jedná se o nelehkou úlohu především proto, že se datový obsah liší podle stavby a systému, ve které je prvek umístěn, a zároveň je nutné i identifikovat pro koho, kdy a proč jsou data potřeba.

Obr. 3 Knihovní prvek s uvedenými hodnotami základních parametrů

Koordinace

Obr. 4 Potenciální kolizní problém, který může vést k neproveditelnosti návrhu

Prostorový model je nutné postupně koordinovat opět s respektem k tomu, v jaké fázi se projekt nachází. Koordinace v úvodních fázích je tak hrubá, koordinují se pouze páteřní rozvody. Ve fázi provedení stavby je pak třeba koordinovat i rozvody jednotlivých větví. I v této fázi není třeba, aby byl model „bezkolizní“. U menších průměrů potrubí, kde je dostatek prostoru ke koordinaci na stavbě, je možné, aby se jednotlivá vedení v modelu křížila. Lze předepsat jasné pravidlo, od jakého průměru potrubí je nutné zamezit křížení, ovšem důležitější je logická úvaha. Správnou koordinací modelů si jako inženýr „kryji záda“ před nároky stavby na vícepráce, a tak je na mém zvážení, co je koordinovat třeba a co už nikoliv.

Projektová dokumentace

Projektová dokumentace generovaná z BIM modelů nemusí vždy odpovídat zvyklostem projekční praxe. Výstupy typu „rozvinutý řez“ jsou pro BIM nástroje poměrně komplikované, neboť rozvinutý řez zobrazuje projektované prvky ve schématu, zatímco BIM model zobrazuje prvky ve skutečných polohách ve stavbě. Obdobně tomu je při zobrazování půdorysů s rozvodem otopné soustavy. To je totiž do jisté míry také schematické.

Tyto specifické výstupy lze programově postihnout, otázkou však je, zda je to třeba. Např. rozvinuté řezy kanalizace jsou dnes nahrazovány izometriemi, které jsou přehlednější a jasnější i na stavbě. Dopracování těchto specifických výstupů zabírá poměrně velké množství práce, a to především v době, kdy dochází v projektu ke změnám. Otázkou tedy je, zda tyto výstupy, vzhledem k nasazení moderní BIM technologie, ještě potřebujeme a zda není vhodnější zaměřit se na efektivitu a faktickou správnost návrhu, než utrácet drahocenný čas na pilování 2D výstupů.

Obr. 5 BIM model části otopné soustavy v praktickém projektu

Podklad pro výkaz výměr

Jeden z nejvíce opomíjených benefitů BIM je, že modely, které vznikají v průběhu návrhové fáze, dokáží poměrně věrně reflektovat budoucí stav. Všechny prvky umístěné v modelu se dají automaticky vykázat včetně všech evidovaných parametrů. Z výkazu je velmi snadné získat informaci o přesném počtu konkrétních armatur, jejich DN a dalších parametrů, které jsou do modelu vloženy. Tento benefit je neocenitelný především v momentě, kdy se návrh objektu mění. Změny se totiž automaticky propisují i do tabulek, tj. i do podkladu pro výkaz výměr.

Jak s BIM začít?

Pokud chcete přejít na BIM platformu, je vhodné prostudovat, jaké jsou dostupné produkty na trhu a jakou platformu používají společnosti, se kterými spolupracujete. Spolupráce na úrovni nativních formátů, či převodových můstků je vždy komfortnější než sdílení informací prostřednictvím IFC. Využívání výměnného formátu IFC však nepředstavuje zásadní problém, neboť při jeho správném nastavení dostáváte požadovaná data pro koordinaci.

Po výběru platformy je třeba zaškolit pilotní tým (čili není třeba celou firmu, pokud čítá více osob) a otestovat ji na vybraných projektech. U nich není zásadní velikost, ale čas, ve kterém má být odevzdaná dokumentace. Je totiž třeba počítat s tím, že dojde k propadu v produktivitě práce. To lze kompenzovat tím, že kromě základního školení absolvujete i implementaci, kdy se vám konzultant věnuje po dobu pilotního projektu.

Vzhledem ke zmiňovanému očekávanému propadu produktivity je základním kamenem úspěchu trpělivost. Ke zvýšení produktivity zpravidla dochází za 6 měsíců až rok. V době, kdy pilotní tým řeší projekty rutinně a vynechává projekční procesy, které už mohou postrádat smysl.

Závěr

Metoda BIM je evolučním krokem v projektování. Není tak otázkou „zda“ se bude využívat, ale jen „kdy“. U některých investorů už jinak dokumentaci dodávat nelze, další jsou ve fázi pilotního nasazování a někde k nasazení BIM nedojde vůbec vzhledem k typu projektů (např. na rodinném domě je využívání BIM méně efektivní, než u velké administrativní budovy). Pak už jen záleží na tom, pro kterého investora pracujete anebo, jak moc se vidíte v nových technologiích. Obecně však pak platí, že čím dříve si technologii osvojíte, tím dříve v ní budete efektivní, a tím rychleji se zvýší vaše konkurenceschopnost.

Literatura

1. ČSN EN 12 831-1. Energetická náročnost budov – Výpočet tepelného výkonu – Část 1: Tepelný výkon pro vytápění, Model M3-3. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2018.
2. ČSN 73 0540-2. Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011.
3. BIM základní informace [online] 7. 6. 2021 Dostupné z:
   https://www.tzb-info.cz/bim-informacni-model-budovy/20007-co-je-bim
4. Metody tlakových ztrát [online] 7. 6. 2021 Dostupné z:
   https://www.cad.cz/stavebnictvi/79-stavebnictvi/6894-projektovani-tzb-v-revitu%20problemy-a-uskali.html