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17.04.2024 | J.Lorena Peters

Kreislaufwirtschaft und BIM in der Baubranche – Umsetzung mit As-planned- und As-built-Gebäuderessourcenpass

Das Zentrum für zirkuläre Wertschöpfung an der FH Münster, bestehend aus den Professoren Flamme, Bäcker und Strotmann, widmet sich aktiv der Förderung von Klimafreundlichkeit, Nachhaltigkeit und Zirkularität in der Baubranche. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit dieser Professoren werden verschiedene Fachkenntnisse gebündelt, um ganzheitliche Lösungen zu entwickeln.

Damit einhergehend wurden Potentiale des Gebäuderessourcenpasses zur Unterstützung der Kreislaufwirtschaft in der Baubranche im Zuge einer Masterarbeit untersucht. Dieser geht der Vorschlag zur Erstellung eines As-planned- und eines As-built-Gebäuderessourcenpasses hervor, der mehrere Anwendungsmöglichkeiten mit sich bringt.

Nachhaltigkeit durch Kreislaufwirtschaft und BIM

Eine nachhaltige Zukunft, die sowohl wirtschaftlich effizient, sozial gerecht als auch ökologisch tragfähig ist, ist das wesentliche Ziel des 2019 vorgestellten European Green Deals. Er wurde als Maßnahme gegen den Klimawandel von der Europäischen Kommission veröffentlicht. Mit dem European Green Deal soll eine moderne, ressourceneffiziente und wettbewerbsfähige Wirtschaft, die bis 2050 keine Netto-Treibhausgase mehr ausstößt, erreicht werden.

An das Ziel, eine ressourceneffiziente Wirtschaft zu erreichen, die die Kreislaufwirtschaft mit einschließt, knüpft die deutsche Bundesregierung mit dem im Koalitionsvertrag geforderten digitalen Gebäuderessourcenpass an. Mit der lebenszyklusbegleitenden Objektdokumentation, dem digitalen Gebäuderessourcenpass, ist eine Kartierung verwendeter Materialien und Ressourcen möglich, die zu einem späteren Zeitpunkt erneut verwertet werden können. Damit können die Ideen der Kreislaufwirtschaft durch weniger Rohstoffe, weniger Abfall und schließlich weniger Ressourcen vorangetrieben werden. Ergänzend dazu soll der Gebäuderessourcenpass bei der Bewertung von eingesetzter grauer Energie und den Lebenszykluskosten unterstützen können.

Demzufolge steht fest, dass in der Baubranche verwendete Ressourcen und entstehende Umweltwirkungen dokumentiert werden sollten. Möglich macht dies ein Modell der 6D-BIM-Dimension. Abhängig vom Informationsgehalt eines Modells zusätzlich zu den geometrischen Eigenschaften erfolgt eine Zuordnung zu den verschiedenen BIM-Dimensionen (3D, 4D, 5D, 6D,…; siehe Bild 1). Dabei beinhaltet die 6D-BIM-Dimension Informationen zur Nachhaltigkeit und Effizienz von Gebäuden. Deshalb ist der digitale Gebäuderessourcenpass, der als Instrument zur Erreichung einer Kreislaufwirtschaft und damit von nachhaltigem Handeln gewertet wird, hier anzusiedeln. Er kann auf Grundlage eines Modells erstellt werden.

Im Allgemeinen eignet sich BIM als kooperative Arbeitsmethodik der integrierten und digitalen Erfassung, Verwaltung und Dokumentation aller für den Lebenszyklus von Bauwerken relevanten Daten, besonders für Betrachtungen rund um nachhaltige Themen, da für beides eine rechtzeitige integrale Planung vorauszusetzen ist1.

So können von Beginn der Planung einem 6D-BIM-Modell nachfolgende Informationen zugeordnet werden:

  • Gebundene Umweltwirkungen, u. a. Treibhausgase
  • Materialherkunft (primärer oder sekundärer Rohstoff)
  • Verwertungsmöglichkeit

Mit diesen Informationen ist eine Variantenbetrachtung unter nachhaltigen und damit auch ökologischen Gesichtspunkten möglich, die während der Entwurfsplanung durchgeführt werden kann. In diesem Zuge können z. B. die Sonneneinstrahlung, der Schattenwurf, die Windverhältnisse und Verkehrsflüsse verschiedener Entwürfe untersucht werden.

Im weiteren Projektverlauf kann ein 6D-BIM-Modell für eine Zertifizierung (z. B. DGNB) genutzt werden. Eine andere Möglichkeit der weiteren Datennutzung besteht in der Datenübernahme in die Bau- oder Betriebsphase. Eine solche Datenübernahme ist effizienter als eine Datenerhebung allein für die Betriebsphase (BIM2FM), wodurch das grundsätzliche Ziel einer nachhaltigen Zukunft gefördert wird.

Erstellung eines Gebäuderessourcenpasses – verschiedene Modellarten

Bei der Erreichung der vorgestellten Nachhaltigkeitsziele ist der digitale Gebäuderessourcenpass unterstützend tätig. Dieser kann auf Basis eines 6D-BIM-Modells oder über die Verknüpfung von Datenbanken mit einem Modell, wie es bei Madaster, EPEA und Concular der Fall ist, erstellt werden.

Gebäudemodelle durchlaufen während des Bearbeitungszeitraums verschiedene Planungszustände. So wird mit Fertigstellung der Werkplanung von einem As-planned-Modell gesprochen, das den Soll-Zustand abbildet. Nach dem Bau eines Gebäudes und der Abbildung in einem Modell ist von einem As-built-Modell, das den Ist-Zustand zeigt, die Rede (siehe Bild 2).

Die bisherigen Möglichkeiten, einen Gebäuderessourcenpass zu erstellen, bauen auf ein As-build-Modell auf, was sinnvoll für Materialdokumentationen, Zertifizierungen und spätere Rückbauplanungen ist. Bei Rückbauten dient der Gebäuderessourcenpass als Grundlage für das Urban Mining, wobei möglichst viele Bauteile wiederverwendet werden. Hierfür ist der Gebäuderessourcenpass bei allen Änderungen am Gebäude zu aktualisieren, sodass stets der Ist-Zustand eines Gebäudes abgebildet wird.

Soll allerdings eine Variantenuntersuchung hinsichtlich vorgestellter Nachhaltigkeitsaspekte oder eine Zirkularitätsbewertung erfolgen, dann ist ein As-planned-Gebäuderessourcenpass notwendig. Mit diesem kann ein optimaler Entwurf bzw. ein optimaler Soll-Zustand eines Gebäudes identifiziert werden. Ein As-planned-Gebäuderessourcenpass ist deshalb noch vor der abgeschlossenen Werkplanung zu erstellen. Sinnvoll ist er während der Entwurfsplanung, innerhalb der die Variantenuntersuchungen stattfinden.

Der Gebäuderessourcenpass und seine Inhalte

Die Notwendigkeit eines Gebäuderessourcenpasses ist unstrittig, allerdings sind die genauen Inhalte nicht endgültig definiert. Die DGNB veröffentlichte nach einer Konsultationsphase im Februar 2023 eine erste Fassung eines Gebäuderessourcenpasses. Insgesamt beinhaltet die vollständige Fassung 64 Inhaltspunkte, die sich in sieben Kategorien gliedern. Dieser Vorschlag an Inhalten wurde von verschiedenen Softwareanbietern in ihren Lösungen zur Erstellung von Gebäude- und Materialpässen berücksichtigt.

Ein weiterer Vorschlag zu Inhalten eines Gebäuderessourcenpasses wurde mit der im März 2024 veröffentlichten DIN SPEC 91475: Datenpunkte für Aspekte der ökologischen Nachhaltigkeit in den Umlauf gebracht. Dieser beinhaltet insgesamt 323 Daten- bzw. Inhaltspunkte, die sich auf 32 Ebenen in vier Bereiche aufteilen. Die DIN SPEC wurde dafür erarbeitet, alle relevanten Daten für eine ökologische Analyse zu benennen, die für Ziele des europäischen Green Deals von Bedeutung sein können. Die Gesamtheit an Datenpunkten wird als „Brutto-Liste“ angesehen, aus der für jeden Anwendungsfall die passenden Datenpunkte gewählt werden.

Der Gebäuderessourcenpass kann bei der Erreichung von Zielen des Europäischen Green Deal unterstützen, weshalb sich an den Datenpunkten für sinnvolle Inhalte orientiert werden kann und sollte. Hierzu müssen allgemeine Projekt- und Gebäudeinformationen, Material- und Produktbezeichnungen sowie deren Herkunft gehören. Weiterhin sollte ein Gebäuderessourcenpass Auskunft über die Verwertungsmöglichkeiten der Bauteile und der beim Bau anfallenden Abfälle leisten sowie deren Umweltwirkungen auflisten können. Die Gesamtheit an Daten ist schließlich die Grundlage für eine Zirkularitätsbewertung.

Fazit

Der European Green Deal strebt eine wirtschaftlich effiziente, sozial gerechte und ökologisch tragfähige Zukunft an. In Deutschland wird dieser Ansatz durch die Einführung des digitalen Gebäuderessourcenpasses unterstützt, der eine Kartierung verwendeter Materialien und Ressourcen ermöglicht und damit die Ideen der Kreislaufwirtschaft vorantreibt. Die Integration von Informationen zur Nachhaltigkeit und Effizienz von Gebäuden in Modelle der 6D-BIM-Dimension bietet hierbei eine vielversprechende Lösung. Durch die frühzeitige Planung und Zuordnung relevanter Daten können nachhaltige Aspekte bereits während der Entwurfsphase berücksichtigt werden.

Deshalb ist die Aufteilung eines Gebäuderessourcenpasses in einen As-planned- und einen As-built-Pass sinnvoll, um in der Entwurfs- und Planungsphase den optimalen Soll-Zustand eines Gebäudes durch Variantenuntersuchungen zu ermitteln und mit dem As-built-Gebäuderessourcenpass eine Grundlage für Materialdokumentationen, Zertifizierungen und Rückbauplanungen zu ermöglichen.
Die genauen Inhalte eines Gebäuderessourcenpasses sind noch nicht abschließend definiert, jedoch wurden erste Vorschläge präsentiert. Sie bilden die Grundlage für die Entwicklung eines standardisierten Gebäuderessourcenpasses, der wichtige Informationen über Materialien, Herkunft, Verwertungsmöglichkeiten und Umweltwirkungen bereitstellt.

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Vgl. Heinze GmbH | NL Berlin | BauNetz, 2024, Potenziale von BIM für die Nachhaltigkeit, Abruf unter: Potenziale von BIM für die Nachhaltigkeit | Integrales Planen | Grundlagen | Baunetz_Wissen (baunetzwissen.de) (14.02.2024)

 

Bilder
© DIgilife – stock.adobe.com
Autor

J.Lorena Peters (geboren 1998 in Brunsbüttel), B. Sc. an der HCU Hamburg. Derzeit im Masterstudium an der FH Münster mit Fachrichtung Bau- und Projektmanagement, Abschluss voraussichtlich Mai/Juni 2024. Verschiedene Werkstudententätigkeiten in Bauunternehmen (Max, Bögl, Implenia) in der Projektentwicklung (Landmarken AG) und dem Projektmanagement (UKM IM). Seit Februar 2023 wissenschaftliche Mitarbeiterin an der FH Münster im Forschungsprojekt zirkuläre Wertschöpfung im Bauwesen (ZWiB). (Bild: Anna Haas.)

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