Green BIM

Die Bauindustrie gehört weltweit zu den ressourcenintensivsten Wirtschaftssektoren.

Gebäude sind für 36 Prozent des Energieverbrauchs und 39 Prozent der energiebedingten CO!SUB(2)SUB!-Emissionen verantwortlich. Darüber hinaus verursachen sie mit 55 Prozent den Großteil des Gesamtaufkommens an Abfall [1]. Laut dem „EU Buildings Climate Tracker 2022“ besteht bei der Dekarbonisierung noch viel Aufholbedarf für die Baubranche, wenn bis 2050 sektorenübergreifende Klimaneutralität erreicht werden soll [2]. Das Erreichen der Klimaziele kann nicht allein von der Baubranche gelöst werden. Fest steht allerdings, dass sie einen wesentlichen Beitrag leisten muss, beispielsweise durch den Einsatz wiederverwendbarer Rohstoffe, die Verbesserung der Ökobilanz bei der Produktion oder die Reduktion des Energiebedarfs von Gebäuden während des Betriebs.

Nachhaltigkeit wird bereits in den frühen Phasen eines Projekts zu einem wesentlichen Planungsziel. Die in dieser Konzeptphase getroffenen Entscheidungen stellen die Weichen für die Energieeffizienz und Klimabelastung des Gebäudes, und zwar über seinen gesamten Lebenszyklus – von der Errichtung über den Betrieb bis hin zum Abriss und Recycling. Digitale Lösungen und Methoden wie BIM haben das Potential, einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele zu leisten. Ihr Wert liegt darin, dass sie sowohl eine faktenbasierte Entscheidungsfindung ermöglichen als auch verbesserte Visualisierung, Koordination und Effizienz bieten.

BIM hilft, die Ressourceneffizienz von Bauwerken zu steigern. Ob bei Renovierungen oder Neubauten – die virtuellen Gebäudemodelle ermöglichen eine fundierte Entscheidungsfindung für Planende, Bauherren und Betreiber von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken. Im Hinblick auf die Nachhaltigkeit bedeuten diese Entscheidungen, dass der Materialeinsatz optimiert, Abfälle reduziert, die Anlagenauslastung verbessert und die Nutzungseffizienz im Betrieb erhöht werden. Dies wiederum bringt weitere Vorteile mit sich, wie die Reduktion von Lebenszykluskosten, geringere Risiken sowie Verbesserungen im Bereich Gesundheit und Sicherheit.

Green BIM in der Entwurfs- und Planungsphase

Mit BIM wird das Projekt bereits in einer früheren Phase detaillierter geplant, als das mit herkömmlichen 2D-Plänen der Fall ist. Einerseits erfordert dies im Vorfeld mehr Zeit für die Planung, andererseits können mehr Informationen zu Beginn dazu beitragen, die Anzahl der zeitaufwendigen Planungsänderungen zu reduzieren. BIM ermöglicht eine verbesserte Zusammenarbeit durch Erstellung eines Koordinationsmodells, das die Modelle sämtlicher Disziplinen umfasst. Dadurch trägt die Methode dazu bei, Planungsfehler und Abfälle durch Nacharbeit auf der Baustelle zu vermeiden. Laut einer Studie von PwC werden durch die digitale Modellierung und die verbesserte Zusammenarbeit der Beteiligten ressourcenintensive Kollisionen vermieden und das Zeitmanagement verbessert [3].

Zudem ermöglicht BIM, vor dem Bau eines Gebäudes umfangreiche Analysen durchzuführen, wodurch die Zusammenarbeit zwischen Planungsbeteiligten massiv verbessert wird. Mit BIM können Varianten simuliert und die Ergebnisse auf Basis von Fakten bewertet werden. So lassen sich beispielsweise Maßnahmen zur Erhöhung der Energie- und Materialeffizienz simulieren und vergleichen, bevor der Entwurf fertiggestellt ist.

Start-ups und Softwareunternehmen bieten Softwarelösungen, die den CO!SUB(2)SUB!-Fußabdruck eines Baumaterials mithilfe integrierter Funktionen zur modellgestützten Mengenermittlung transparent darstellen. Auf diese Weise kann die CO!SUB(2)SUB!-Belastung für verschiedene Bauarten ermittelt und so die optimale Variante gewählt werden. In Kombination mit einer interaktiven Datenvisualisierung profitieren Planende außerdem von Dashboards für eine bessere Entscheidungsfindung.

Mit parametrischem Modellieren lassen sich Planungsprozesse automatisieren und Änderungen massiv beschleunigen. Das lässt sich nutzen, um den Einsatz von Baumaterial zu optimieren und zu reduzieren. Mithilfe der parametrischen Eingabe können unterschiedliche Entwurfsvarianten erzeugt werden, um die beste Geometrie zu finden. Einfach zu bedienende Scripting-Methoden wie „Visual Scripting“ helfen Planenden, Betonbauteile einschließlich Bewehrung parametrisch zu beschreiben, um sie mithilfe von statischen Berechnungsverfahren iterativ zu optimieren.

Nachhaltiges Bauen bedeutet auch, den Einsatz nachwachsender Rohstoffe im Gebäude zu erhöhen. Neben seiner günstigen Auswirkung auf die Ökobilanz ist Holz wegen seiner Eignung für das serielle Bauen aus vorgefertigten Elementen attraktiv. Auch hier spielt BIM eine zentrale Rolle. Durch die Koordination der Fachmodelle mit Softwarelösungen wie „Bimplus“ wird eine fehlerfreie Planung möglich.

Green BIM in der Bauphase

Im Hinblick auf Nachhaltigkeit besteht der Hauptnutzen von BIM in der Bauphase darin, die Qualität des Datenmanagements so zu erhöhen, dass hoch automatisiert und mangelfrei gebaut werden kann. Dazu gehört auch das modulare Bauen: McKinsey & Co. prognostizieren beispielsweise, dass die Nachfrage nach Vorfertigung in Zukunft erheblich steigen wird und so eine breite Palette an Bauteilen in Fertigteilwerken hergestellt wird [4]. Eine der Triebfedern dieses Wandels ist die Tatsache, dass die Vorfertigung eine nachhaltigere Baumethode ist – und zwar eine, die in hohem Maße von BIM abhängt. Denn nur eine fehlerfreie und ganzheitliche Werkplanung ermöglicht auch eine fehlerfreie Vorfertigung mit digital gesteuerten Maschinen.

Digitale Arbeitsabläufe können auch dazu beitragen, Abfälle auf der Baustelle zu vermeiden. So kann beispielsweise der Bauablauf vorab simuliert werden, um sicherzustellen, dass das Gebäude tatsächlich so gebaut werden kann wie geplant. Diese Simulation kann sowohl für die traditionelle Bauweise als auch für modulare oder vorgefertigte Methoden erfolgen. Ein automatisierter Abgleich zwischen Punktwolken und BIM-Modell während der Bauphase deckt Ausführungsmängel auf und verhindert Konflikte mit nachfolgenden Gewerken.

Auf der Baustelle ist es möglich, mit BIM und digitalen Werkzeugen papierlos zu arbeiten. Mithilfe von Tablets kann das BIM-Modell auf der Baustelle abgerufen werden, so dass das gesamte Baustellenteam von jedem Ort aus die Projektübersicht und ständig aktualisierte Informationen abrufen kann. Kollaborationsplattformen ermöglichen die gemeinsame Nutzung von Modellen und Informationen sowie ein einfaches und transparentes „Issue Management“, welches sicherstellt, dass Informationen von der Baustelle zuverlässig und strukturiert zu den Fachplanern zurückfließen.

Green BIM in der Betriebs- und Abbruchphase

BIM bietet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für den nachhaltigen Betrieb, sei es für die Planung von Wartungsarbeiten, die Verwaltung von Büroarbeitsplätzen oder die Überwachung des Energieverbrauchs. Es ermöglicht ein virtuelles Abbild des fertigen Gebäudes, insbesondere wenn es während der Bauphase zu einem „As-Built“-Modell aktualisiert wurde. Alternativ kann das Bauwerk mit geringem Aufwand in 3D gescannt und mit einer BIM-Lösung modelliert werden.

Die in einem datenreichen BIM-Modell enthaltenen Informationen erleichtern die Planung von Reparaturen und Sanierungsarbeiten. Dabei können sogar Technologien wie „IoT“-Sensoren („Internet of Things“) für die Leistungsüberwachung und -bewertung in Echtzeit mit dem Modell verknüpft werden. Dies wiederum kann dazu beitragen, die Lebensdauer des Gebäudes zu verlängern oder den Energieverbrauch zu senken. Fest steht: Digitale Arbeitsabläufe verbessern die Effizienz und Nachhaltigkeit von Bauwerken und stellen ein wertvolles Instrument zur Erreichung der Klimaziele dar.

Stefan Kaufmann Allplan Deutschland GmbH Konrad-Zuse-Platz 1 D-81829 München skaufmann@allplan.com

Literatur:

[1] Deutschland 2021, www.destatis.de/DE/Presse/Pressemitteilungen/2021/06/PD21_261_321.html.

[2] Buildings Performance Institute Europe, 2022. EU Buildings Climate Tracker. [online] S.2. Verfügbar unter: www.bpie.eu/publication/eu-buildings-climate-tracker-urgency-to-close-the-buildings-decarbonisation-gap/.

[3] Pricewaterhouse Coopers, 2018. BIM Level 2 Benefits Measurement. [online] p.29. Verfügbar unter: www.cdbb.cam.ac.uk/files/4.pwcbmmapplicationreport_0.pdf

[4] McKinsey & Company, 2020. Die nächste Normalität im Bauwesen. [online] p.50. Verfügbar unter: www.mckinsey.com/~/media/McKinsey/Industries/Capital%20Projects%20and%20Infrastructure/Our%20Insights/The%20next%20normal%20in%20construction/The-next-normal-in-construction.pdf