Entwurfsplanung

In der Entwurfsplanung ergeben sich vor allem durch eine frühzeitige enge Zusammenarbeit der verschiedenen Fachdisziplinen und computergestützte Analysen verschiedene Ressourceneffizienzpotenziale. Durch die Anwendung der BIM-Methode können die Projektbeteiligten mit einem zentralen digitalen Gebäudemodell arbeiten. Das verbessert die Kommunikation und reduziert den Planungsaufwand, was wiederrum ausführlichere Analysen ermöglicht. Methoden, die zur Schonung von Ressourcen beitragen können, sind in den nachfolgenden Abschnitten beschrieben.

Die Integration digitaler Werkzeuge zur Variantenuntersuchung und Erstellung eines materiellen Gebäudepasses in der Konzeptionsphase bietet bereits große Ressourcenschonungspotenziale * Honic, M.; Kovacic, I. und Rechberger, H. (2019): Der BIM‐basierte materielle Gebäudepass als Optimierungswerkzeug. In: Bautechnik, 96(3), 219-228. ISSN 0932-8351. doi:10.1002/bate.201800089 * Basbagill, J.; Flager, F.; Lepech, M. und Fischer, M. (2013): Application of life-cycle assessment to early stage building design for reduced embodied environmental impacts. In: Building and Environment, 60, 81-92. ISSN 03601323. doi:10.1016/j.buildenv.2012.11.009 . Mit fortschreitender Planung können die Werkzeuge detailliertere Ergebnisse liefern sowie bei weiteren Entscheidungen unterstützen* Both, P. von; Wagner, A.und Karlsruher Institut für Technologie, Hg. (2018): BauSIM2018 - 7. Deutsch-Österreichische IBPSA-Konferenz : 26.-28. September 2018, Karlsruhe, Germany ; Tagungsband (online), Karlsruher Institut für Technologie (KIT) (abgerufen am: 18.11.2022). . Die planungsbegleitenden Berechnungen manuell durchzuführen, würde einen großen Aufwand bedeuten. BIM ermöglicht es, den Aufwand zu reduzieren, die Ökobilanz kann dadurch als Optimierungsinstrument dienen und planungsbegleitend in verschiedenen Detailierungsstufen durchgeführt werden* Schadow, T. (2022): Ressourcenschonung im Bauwesen – Aspekte aus der Planungspraxis. In: Bautechnik, 99(1), 50-56. ISSN 0932-8351. doi:10.1002/bate.202100110 .

Die thermisch-energetische Gebäudesimulation ist ein essenzieller Baustein in der Planung hocheffizienter Gebäude. Ohne die Nutzung von BIM müssen sämtliche Informationen händisch in ein entsprechendes Simulationsprogramm eingetragen werden. Das führt zu einer Duplizierung bereits vorhandener Daten sowie zu Datenverlusten und Übertragungsfehlern* Pinheiro, S.; Wimmer, R.; O’Donnell, J.; Muhic, S.; Bazjanac, V.; Maile, T.; Frisch, J. und van Treeck, C. (2018): MVD based information exchange between BIM and building energy performance simulation. In: Automation in Construction, 90, 91-103. ISSN 09265805. doi:10.1016/j.autcon.2018.02.009 . Aufgrund des hohen Aufwands erfolgt die Simulation für gewöhnlich erst nach dem architektonischen Entwurf, jedoch bevor alle Details feststehen* Andriamamonjy, A.; Saelens, D. und Klein, R. (2019): A combined scientometric and conventional literature review to grasp the entire BIM knowledge and its integration with energy simulation. In: Journal of Building Engineering, 22, 513-527. ISSN 23527102. doi:10.1016/j.jobe.2018.12.021 . BIM bietet hier das Potenzial, eine Vielzahl relevanter Gebäudeinformationen automatisiert an die Software zur Gebäudesimulation zu übertragen. Für gewöhnlich sind mehr als 70 % der benötigten Daten bereits in einem BIM-Modell vorhanden und könnten genutzt werden* Pinheiro, S.; Wimmer, R.; O’Donnell, J.; Muhic, S.; Bazjanac, V.; Maile, T.; Frisch, J. und van Treeck, C. (2018): MVD based information exchange between BIM and building energy performance simulation. In: Automation in Construction, 90, 91-103. ISSN 09265805. doi:10.1016/j.autcon.2018.02.009 . Das beschleunigt die Modellierung und ermöglicht planungsbegleitende sowie frühzeitige Gebäudesimulationen. Darüber hinaus besteht das Potenzial, Gebäudesimulationen zu standardisieren und vollständig zu dokumentieren* Andriamamonjy, A.; Saelens, D. und Klein, R. (2019): A combined scientometric and conventional literature review to grasp the entire BIM knowledge and its integration with energy simulation. In: Journal of Building Engineering, 22, 513-527. ISSN 23527102. doi:10.1016/j.jobe.2018.12.021 .

Umnutzungsfähigkeit

Die Umnutzungsfähigkeit eines Gebäudes beeinflusst dessen Lebensdauer und ist stark von der Tragstruktur abhängig. Die Skelettbauweise bietet beispielsweise im Vergleich zu der Massivbauweise durch den Verzicht auf lastabtragende Wände die Möglichkeit, Raumaufteilungen horizontal und vertikal flexibel zu gestalten. Durch entsprechende Raumhöhen sind z. B. Wohngebäude als Bürogebäude nutzbar. Zu beachten ist außerdem eine ausreichende Dimensionierung vertikaler Schächte. Einerseits können sich durch eine Nutzungsänderung die Ansprüche an die Technische Gebäudeausrüstung ändern. Andererseits ergeben sich neue Anforderungen an die Größe der Erschließungskerne, die als Fluchtwege dienen, wenn sich die Anzahl der Nutzenden des Gebäudes erhöht* Hillebrandt, A.; Riegler-Floors, P.; Rosen, A. und Seggewies, J.-K. (2021): Recycling Atlas - Gebäude als Materialressource. 2. Auflage, Edition Detail, München, ISBN 978-3-95553-415-8. .

Materialwahl

Die Ressourceneffizienz einer Tragkonstruktion wird insbesondere durch das Material und dessen Ressourcenaufwand in der Herstellung beeinflusst. Da Holzprodukte im Vergleich zu Beton- oder Stahlprodukten in der Herstellung nur sehr wenig Energie benötigen, schneiden Holztragwerke in der Regel ökobilanziell betrachtet am besten ab. Durch die kurze Errichtungszeit von Holzmodulbauwerken können auch die Kosten gegenüber konventionellen Bauweisen reduziert werden* Krawczyk, A.; Bielmeier, S.; Knappe, F.; Reinhardt, J. und Veith, C. (2020): IS-Mahlsdorf, Bilanzierung und Bewertung alternativer Bauweisen aus ökologischer Sicht. NKBAK, Ifeu, Berlin (abgerufen am: 18.07.2022). .

Deckensysteme

Das Deckensystem hat einen wesentlichen Einfluss auf die Ressourceneffizienz des Tragwerks. Der Anteil der Geschossdecken an den gesamten grauen Emissionen des Bauwerks steigt mit zunehmender Gebäudehöhe und kann 50 – 65 % betragen. Durch eine Materialoptimierung, z. B. durch den Einsatz einer Gradientenbetondecke anstelle einer Stahlbetonflachdecke, kann der Materialaufwand reduziert werden. Folglich verringert sich das Gesamtgewicht des Tragwerks, wodurch schlankere Stützen realisierbar sind* Weidner, S.; Mrzigod, A.; Bechmann, R. und Sobek, W. (2021): Graue Emissionen im Bauwesen – Bestandsaufnahme und Optimierungsstrategien. In: Beton- und Stahlbetonbau, 116(12), 969-977. ISSN 0005-9900 (abgerufen am: 18.11.2022). doi:10.1002/best.202100065 . Auch der Einsatz von Brettsperrholz- oder Holzbetonverbunddecken kann zur Ressourcenschonung beitragen. Welches Deckensystem am ressourceneffizientesten ist, muss für den spezifischen Fall untersucht werden. Einflussfaktoren sind unter anderem die Spannweite(n), Lagerung, Materialgüte und Deckenaufbauhöhe* Warter, L. (2022): Objektiver Vergleich unterschiedlicher Hochbau-Deckensysteme auf ihre ökologische Effizienz (abgerufen am: 18.11.2022). .

Um in Zukunft verbaute Materialien besser verwerten und wiederverwenden zu können, muss bereits in der Planungsphase ein möglicher Rückbau berücksichtigt werden. Für öffentliche Bauvorhaben gilt z. B. in Berlin die Verpflichtung zur Erstellung eines Rückbaukonzepts. In diesem sind sämtliche Bauteilaufbauten und eingesetzte Materialien mithilfe von Schnittansichten darzustellen. Das Konzept muss aufgreifen, inwieweit eine sortenreine Erfassung der Materialien möglich ist. Außerdem muss hervorgehen, wie die Verwertung nach aktuellem Stand der Technik stattfinden kann* Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz (2021): VwVBU: Anhang 1: Umweltschutzanforderungen bei der Beschaffung (Leistungsblätter) (abgerufen am: 12.07.2022). . Mit diesen Regelungen (Leistungsblätter in der VwVBU) setzt das Land Berlin deutschlandweit Maßstäbe für nachhaltiges Bauen* SenUMVK (2022): Nachhaltiges Bauen (online). Senatsverwaltung für Umwelt, Mobilität, Verbraucher- und Klimaschutz (abgerufen am: 12.07.2022). . Es ist davon auszugehen, dass in Zukunft weitere Bundesländer ähnliche Vorschriften einführen.

Rapid Prototyping bezeichnet die schnelle Herstellung physischer Modelle basierend auf einem digitalen 3D-Modell. Die Methodik erlaubt die Validierung und Testung digitaler Entwürfe in der Realität mit geringstem Aufwand. So können neuartige Entwürfe und verschiedenste Ausführungsvarianten miteinander verglichen und iterativ die beste Lösung ausgewählt werden. Als Fertigungsverfahren kommen z. B. 3D-Druck und CNC-Fräsen zum Einsatz. Potenzielle Fertigungsprobleme können im kleinen Maßstab identifiziert werden, bevor die reale Fertigung beginnt* Bayar, M. S. und Aziz, Z. (2018): Rapid Prototyping and Its Role in Supporting Architectural Design Process. In: Journal of Architectural Engineering, 24(3). ISSN 1076-0431. doi:10.1061/(ASCE)AE.1943-5568.0000307 .