Wie BIM beim kreislauffähigen Bauen hilft

Bis 2022 entsteht in Düsseldorf das Holzhybrid-Bürogebäude The Cradle. Seinen interessanten Namen verdankt es vor allem seinen inneren Werten, denn es wird nach dem Cradle to Cradle-Prinzip (deutsch: von der Wiege bis zur Wiege) realisiert.

Es geht dabei um ein kreislauffähiges Verfahren, bei dem Produkte, Prozesse und Gebäude so gestaltet werden, dass sie gesund für den Menschen und sicher für die Umwelt sind. Am Beispiel von The Cradle bedeutet das: Alle eingesetzten Produkte werden auf ihren ökologischen Fußabdruck, ihre Materialgesundheit, Recyclingfähigkeit und Trennbarkeit geprüft. Zum Einsatz kommen nur chemisch unbedenkliche und kreislauffähige Materialien. Nach einem späteren Gebäudeabriss gehen sie in den technischen oder biologischen Kreislauf zurück – ganz ohne Qualitätsverluste und Abfälle.

Da die Bauwirtschaft als größter Verbraucher der weltweiten Rohstoffe und Verursacher von immensen Abfallmengen gilt, stellt diese Art des ressourcensparenden Bauens eine innovative und handfeste Lösung für Klima- und Ressourcenprobleme dar. Dabei kommt auch den digitalen Tools und Methoden wie BIM eine enorme Bedeutung zu. Denn sie erhöhen die Akzeptanz und das Verständnis für zukunftsweisende Konzepte wie Cradle to Cradle (C2C) und beschleunigen ihre Umsetzung.

Bei dem von HPP Architekten entworfenen und von INTERBODEN Innovative Gewerbewelten realisierten Holzhybrid-Haus The Cradle wird die BIM-Methode erstmals mit dem C2C-Designprinzip verknüpft. Konkret bedeutet das, dass alle verfügbaren Informationen zu unterschiedlichen Bauteilen des Gebäudes in einem sogenannten Building Circularity Passport (Gebäude-Materialpass) hinterlegt werden. Dieser funktioniert wie ein klassischer Bauteilkatalog, der zusätzlich C2C-Kriterien beinhaltet, und gibt Auskunft über die verwendeten Materialien sowie deren chemische Beschaffenheit und ökologische Auswirkung.

Ein Beispiel für den Building Circularity Passport. Das Tool dokumentiert alle Informationen zu verbauten Materialien und hilft so, die Kreislauffähigkeit des Projekts auszuwerten, Bild: Drees & Sommer

Entwickelt wurde der Building Circularity Passport von der EPEA GmbH und Drees & Sommer. Als Planungs- und Dokumentationsinstrument hilft er den Vertretern der Architekturbüros, sämtlicher Planungsdisziplinen sowie ausführender Firmen, die Anforderungen an die Nachhaltigkeit und die Kreislauffähigkeit des Gebäudes besser zu verstehen und gemeinsam umzusetzen. Alle Planungsdaten können in Form digitaler Gebäudemodelle im offenen Standard der Industry Foundation Classes (IFC) genutzt werden – und das ohne erheblichen Mehraufwand. Das Verfahren ist dabei so konzipiert, dass es jederzeit flexibel auf Strukturen externer Planer reagieren kann.

Vorteile durch Umsetzung mit BIM

Da im Building Circularity Passport alle Informationen zu verbauten Materialien elektronisch dokumentiert werden, lässt er sich einfach in das BIM-System integrieren oder auch direkt aus dem BIM-Modell erstellen. Um die Kreislauffähigkeit des Projekts auszuwerten, werden im Gebäude-Materialpass die C2C-Bewertungskriterien des gesamten Projektes dargestellt. Wie viel CO2 verursachen die eingesetzten Materialien? Welche Konstruktionen lassen sich wieder trennen?

Ein Beispiel für die Darstellung der Ergebnisse hinsichtlich der Bewertungskriterien Recycling (grün) und Downcycling (gelb), Bild: Drees & Sommer

Alle Beteiligten erhalten dadurch einen direkten und leicht verständlichen Überblick über die Qualitäten des Gebäudes. Dabei bietet der Solibri Model Checker die Möglichkeit, den Modellbezug bis auf Elementebene herzustellen. Die übergeordnete Darstellung basiert auf den verschiedenen Aufbauten der Gebäudeelemente, den zugehörigen Mengen und Massen sowie Kennwerten zur Ökobilanzierung.

Hilfreich ist auch die nahtlose Excel-Einbindung in Solibri. Planungsdaten lassen sich einfach weiterverarbeiten. Ergebnisse können anhand von Klassifikationen wieder mit dem jeweiligen Modell und seinen Elementen rückverknüpft werden. Hierdurch werden die fünf Cradle to Cradle-Kriterien farblich hervorgehoben und die Optimierungspotenziale bis auf Elementebene verständlich transportiert.

Einzelne Elemente werden über die Codierung des bauphysikalischen Bauteilkataloges in jedem der fünf Kriterien klassifiziert:

• CO2-Fußabdruck
• Gesundheit
• Flexibilität
• Recyclingfähigkeit
• Trennbarkeit

Die Klassifikationen enthalten jeweils eindeutige Farbskalen, um Qualitäten des Gebäudes zu identifizieren und zu bewerten. So wird für alle klar ersichtlich: Rote und gelbe Elemente können potenziell noch optimiert werden, grüne Elemente sind bereits positiv. Ist zum Beispiel der CO2-Fußabdruck noch zu hoch, wird er in Rot dargestellt, während die einwandfreie Trennbarkeit der Materialien grün markiert wird.

Methoden-Mix mit großem Zukunftspotenzial

Die Erfahrung des Projektteams zeigt: Die komplexen Zusammenhänge des Cradle to Cradle-Ansatzes werden anhand der Darstellung im digitalen Gebäudemodell leichter verständlich. Die Kommunikation mit allen an der Planung Beteiligten wird vereinfacht. Optimierungspotenziale werden dadurch besser wahrgenommen. Gewonnene Erkenntnisse können zudem anhand des BIM Collaboration Formats (BCF) mit Modellbezug innerhalb des Teams weitergegeben werden und erleichtern somit den Arbeitsprozess.

Neben The Cradle in Düsseldorf wird diese Verknüpfung der beiden Methoden auch beim Drees & Sommer-eigenen Neubauprojekt OWP 12 in Stuttgart angewendet. Die Erfolge, die die Experten in diesen Projekten verzeichnen, lassen bereits heute die Tragweite dieses Methoden-Mix für die Bauwirtschaft erkennen. Denn die Digitalisierung der Prozesse und die Integration von Produktinformationen in das digitale Gebäudemodell vereinfachen und beschleunigen die Umsetzung von nachhaltigen und kreislauffähigen Gebäudekonzepten um ein Vielfaches. Klimabelange, Probleme der Rohstoffknappheit und auch des bisher großen Abfallaufkommens können dadurch viel effektiver angegangen und gelöst werden. Zudem werden Gebäude und Städte so zu nachhaltigen Depots, die nicht nur wertvolle Rohstoffe speichern, sondern Menschen eine gesunde und lebenswerte Umgebung bieten.