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Digitale Gebäudemodelle für nachhaltige Gebäude

Wer Gebäude mittels Building Information Modeling (BIM) plant, verwendet schon an sich eine innovative Methode. Einem Projektteam aus vier ACR-Instituten genügt das nicht: Im Projekt „Digitale Gebäudemodelle für nachhaltige Gebäude“ blicken sie über die Planungs- und Errichtungsphase hinaus und bringen Nachhaltigkeitsaspekte in BIM-Prozesse ein.

Forschung Ökobilanzen und Lebenszykluskosten Gebäudebewertung Bauphysik Materialökologie

Die Ansprüche an Energieeffizienz, Energieversorgung, Komfort und Wirtschaftlichkeit im Betrieb von Gebäuden und Wohnungen sind in den letzten Jahrzehnten stark gestiegen, wodurch die Planung bzw. Errichtung von Bauwerken immer komplexer wurde. Der Wunsch nach fachlich und digital reibungsloser Zusammenarbeit aller Projektbeteiligten gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. Die Projektbeteiligten müssen schon sehr früh im Planungs- und Errichtungsprozess problematische Entwicklungen erkennen können und Planung, Ausführung oder zukünftige Nutzung entsprechend anpassen, damit die geplante und versprochene Effizienz und Qualität erreicht wird.

Mit der Anwendung von BIM (Building Information Modeling / Gebäudedatenmodellierung) soll dieser Wunsch praxisgerecht und nachhaltig verwirklicht werden: BIM beschreibt einen smarten Prozess für Entwurf, Planung, Errichtung und Betrieb von Bau- und Infrastrukturmaßnahmen. Mit einem Modell als gemeinsame Datenbasis für alle Beteiligten entstehen konsistentere, durchgängigere Informationen - egal wann und wie oft der Entwurf im Planungsprozess geändert wird.
BIM basiert also auf dem 3D-Modell, dem realitätsnahen, digitalen Abbild des Gebäudes. Als vierte Dimension geht die Zeit in das Modell ein, die Kosten als die fünfte Dimension. Informationen zur Nachhaltigkeit eines Gebäudes über seinen Lebenszyklus zählen zu der sechsten Dimension.

Im Ergebnis sollen so Bauvorhaben mit dieser Methode schneller (4D), wirtschaftlicher (5D) und nachhaltiger (6D) umgesetzt und fertig gestellt werden.

Während in anderen Ländern die BIM 3D-Arbeitsweise schon lange in der Planungspraxis verankert ist, beginnt der deutschsprachige Raum erst seit kurzer Zeit, sich dieser Technologie zu stellen. Zur Nachhaltigkeit von Gebäuden gibt es auch international kaum Anwendungen. Diesen Aspekt in die BIM-Modellierung einzubringen, ist das zentrale Ziel des Projektes „Digitale Gebäudemodelle für nachhaltige Gebäude“. Energiebedarf, ökologische und ökonomische Aufwände sollen minimiert, NutzerInnenkomfort und Sicherheit maximiert werden.

Zur Nachhaltigkeitsbewertung verwenden die ACR-Institute bewährte Instrumente wie Ökobilanzen, Lebenszykluskostenberechnungen oder Gebäudezertifikate. Im Projekt werden aber auch neuere Entwicklungen wie die Methode des Product Environmental Footprint untersucht. Letztlich werden Wege aufgezeigt, um die entsprechenden Daten in BIM-Prozesse zu integrieren und ihre Auswirkungen sichtbar zu machen.

Nachhaltiger Gebäudebetrieb: Vorhersagen und optimieren

Die Anwendung von BIM ist bislang meist auf die Planungsphase beschränkt. Wirtschaftliche und ökologische Lebenszyklusanalysen werden jedoch wesentlich von den geplanten bzw. erreichten Betriebsdaten beeinflusst. Darum arbeiten die ACR-ExpertInnen daran, die Betriebs- und Nutzungsphase von Gebäuden in BIM-Prozessen abzubilden.

Die Senior Researchers aus den ACR-Instituten verfügen über umfangreiche Erfahrung in der dynamischen Simulation von Gebäuden und Anlagen: So können sie etwa vorhersagen, ob sich der erwartete Komfort (z.B. thermisch oder Tageslichtsimulation) einstellt, das Gebäude die Planungsziele bezüglich Energieeffizienz erreichen wird und ausreichender Brandschutz gegeben ist.

Ziel ist, die Daten aus der Simulation sowie die später tatsächlich gemessenen Verbrauchs- und Monitoringdaten in das BIM-Modell zu integrieren. So wird transparent, ob das Gebäude die Vorgaben erfüllt und an welchen Stellen Verbesserungen, z.B. mit Hilfe intelligenter Gebäudeautomation und –regelung, möglich sind.

Im Rahmen des Forschungsprojekts wird dies an einem praxisnahen Objekt erprobt. Alle entwickelten Datenmodelle und Forschungsergebnisse werden in einen BIM-basierten Planungsprozess überführt. Als Ergebnis soll es möglich sein, Nachhaltigkeitsaspekte direkt im BIM-Prozess dynamisch zu optimieren und so zu einem frühen Zeitpunkt für einen möglichst nachhaltigen Gebäudebetrieb zu sorgen.

Partner:

AEE INTEC - Institut für Nachhaltige Technologien

GET – Güssing Energy Technologies

IBS – Technisches Büro GmbH

Forschungszeitraum

November 2016 – April 2018

Fördergeber

Gefördert durch das BMWFW im Rahmen der Strategischen Projekte der ACR 2016

© David Venus