6D-BIM und Nachhaltigkeit im Bauwesen
Wie man Informationen zur Nachhaltigkeit von Gebäuden mit 6D-BIM-Modellierung verwaltet
In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf BIM 6D, die BIM-Dimension, die sich mit den Nachhaltigkeitsaspekten von Bauprodukten befasst, ein aktuelles Thema, das viel diskutiert wird.
Was sind BIM-Dimensionen? Was ist 6D-BIM? Entdecken wir es.
6D-BIM und Nachhaltigkeit
Die Dimensionen von BIM
Mit „BIM-Dimensionen“ werden alle Aspekte und Informationen definiert, die im Digitalisierungsprozess eines Bauwerkes ins Spiel kommen.
Bei der grafischen Darstellung eines Gebäudes werden häufig die Begriffe 2D (zweidimensionale Darstellung des Modells durch Pläne, Ansichten und Schnitte) und 3D (Darstellung des Modells im Raum) verwendet. 2D und 3D sind „Dimensionen“, die die Geometrie eines Modells charakterisieren.
Es gibt jedoch auch andere BIM-Dimensionen (4D, 5D, 6D usw.), welche weitere Eigenschaften desselben Modells darstellen.
BIM ist viel mehr als nur eine geometrische 3D-Modellierung und umfasst viele andere Aspekte (oder Dimensionen), welche dazu dienen, nützliche Informationen zu dem zu erstellenden oder zu verwaltenden Werk hinzuzufügen.
Sehen wir uns nun die BIM-Dimensionen an:
- 3D – Dreidimensionale Modell des Bauwerks;
- 4D – Bauzeitenanalyse der Bauwerke;
- 5D – Kostenanalyse;
- 6D – Nachhaltigkeit und Effizienz;
- 7D -Verwaltung von Wartungsmaßnahmen (BIM Facility-Management).
Zusätzlich zu den 7 Standard-Dimensionen, ist heute, eine offene Debatte über drei „neuen BIM-Dimensionen“ im Gange:
- 8D – Sicherheit in der Entwurfs- und Bauphase des Werks;
- 9D – Schlankes Bauen;
- 10D – Industrialisiertes Bauen.
Die 10 Dimensionen von BIM
In diesem Fokus befassen wir uns mit 6D-BIM, der Dimension der Nachhaltigkeit.
Bedeutung von 6D-BIM
6D-BIM ist die Dimension von BIM, die dem geometrischen Gebäude-Modell Informationen zur Nachhaltigkeit hinzufügt.
Der Begriff der Nachhaltigkeit kann wie folgt erklärt werden:
- Ökologische Nachhaltigkeit – Fähigkeit zu einem weitsichtigen und rücksichtsvollen Umgang mit natürlichen Ressourcen;
- Wirtschaftliche Nachhaltigkeit – Fähigkeit, Einkommen und Beschäftigung zu schaffen;
- Soziale Nachhaltigkeit – Fähigkeit, Wohlbefinden für den Menschen zu erzeugen.
Was versteht man unter Nachhaltigkeit?
Der Brundtland-Bericht der World Commission on Environment and Development 1987, definierte die Nachhaltigkeit als:
“Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt, ohne zu riskieren, dass künftige Generationen ihre eigenen Bedürfnisse nicht befriedigen können”.
Vereinfacht ausgedrückt ermöglicht die sechste BIM-Dimension: die Energieeffizienz des Gebäudes bereits in der Planungsphase zu analysieren und abzuschätzen, geeignete technische Lösungen zu finden, um einen geringeren Energieverbrauch zu gewährleisten und die Übereinstimmung der Gebäudeeigenschaften in Bezug auf die vorgegebene Leistung zu bewerten.
Im Wesentlichen handelt es sich um eine Vielzahl integrierter Informationen wie Herstellerdaten, Wartungspläne, Energiebedarf, Daten über die Entsorgung der einzelnen Gebäudekomponenten usw. Diese Methode erfordert einen interdisziplinären Ansatz, da die technischen und baulichen Lösungen auf einer maximalen Wechselbeziehung zwischen dem Gebäude, dem Umweltsystem und dem Anlagensystem basieren müssen.
All diese Aspekte werden in einem einzigen BIM-Modell zusammengefasst, welches das reale Verhalten aller beteiligten Aspekte simuliert.
Im Digitalisierungsprozess von Informationen, werden Daten über den Energieverbrauch, die Treibhausgasemissionen, die Recyclingfähigkeit der auf der Baustelle verwendeten und beim Abriss anfallenden Materialien und viele andere Informationen hinzugefügt, die auch bei der Instandhaltungsphase des Gebäudes umgesetzt werden können.
Energiemodell eines Gebäudes | BIM 6D
Ziel der 6D-BIM-Modellierung ist es, bereits in der Vorphase vollständige und genaue Energieabschätzungen zu ermitteln, um eine Gesamtreduzierung des Energieverbrauchs des Gebäudes über den gesamten Lebenszyklus zu erzielen und ein vollständig nachhaltiges Gebäude zu realisieren.
6D-BIM geht über den herkömmlichen Ansatz hinaus, der sich nur auf die anfänglichen Projektkosten konzentriert, sondern hilft, die Gesamtbetriebskosten eines Gebäudes abzuschätzen, um bestimmte Nachhaltigkeits- und Effizienzkriterien zu erfüllen.
Die Vorteile von 6D-BIM
Die Vorteile von 6D im BIM-Entwurf sind:
- Schnelle und genaue Entscheidungsprozesse bereits im Vorentwurf;
- Verbesserung des Kommunikationsflusses und des Informationsaustauschs zwischen den verschiedenen Prozess-Beteiligten;
- Möglichkeit, verschiedene Lösungen schnell zu bewerten;
- Geringere Auswirkungen des Gebäudes auf die Umwelt;
- Reduzierung des Energieverbrauchs;
- Detaillierte Auswirkungsanalyse auf wirtschaftliche und betriebliche Aspekte, während des gesamten Lebenszyklus des Gebäudes;
- Größere Einsparungen bei Änderungen vor Ort;
- Besseres Gebäudemanagement nach der Übergabe;
- Bewusstere und geplante Steuerung des Investitionsflusses des Bauwerks.
6D-BIM und Nachhaltigkeit
Das Konzept der Nachhaltigkeit definiert das optimale Gleichgewicht zwischen Mensch und Natur: von der Nutzung natürlicher Ressourcen über die Entwicklung von Technologien und Produkten bis hin zur Entwicklung von Städten und der Nutzung des Territoriums.
Unter den wichtigsten Herausforderungen für eine nachhaltige Entwicklung, spielt das Bauwesen eine Schlüsselrolle.
Nachhaltigkeit wird im Bauwesen oft nur mit dem Energiebedarf eines Gebäudes in Verbindung gebracht: Ein Gebäudeeingriff wird nur dann als nachhaltig definiert, wenn dieser zu Energieeinsparungen führt.
Nachhaltigkeit hingegen umfasst mehrere Aspekte und betrifft das Erreichen eines dauerhaften Gleichgewichts zwischen der Erfüllung wirtschaftlicher, ökologischer und sozialer Anforderungen.
BIM kann den Rahmen bieten, um all diese Aspekte zu vereinen, indem es die Möglichkeit bietet, ein komplexes Informationssystem auf integrierte Weise zu verwalten, das die verschiedenen technischen Systeme, die Gebäudekomponenten und die verschiedenen Phasen des Lebenszyklus umfasst.
In diesem Zusammenhang zielt die Integration von Life Cycle Assessment (LCA) und BIM, darauf ab, die Umweltauswirkungen von Bauwerken, über den gesamten Lebenszyklus „from cradle to grave“ (von der Herstellungsweise der einzelnen Materialien über die Umsetzung bis hin zur Entsorgung) zu bewerten.
Die BIM-Methode eignet sich für die Verwaltung großer Mengen komplexer und multidisziplinärer Daten (wie im Fall von Umweltverträglichkeitsprüfungen mit LCA-Analyse) und leitet den Entscheidungsprozess bereits in der Planungsphase.
Darüber hinaus ermöglichen die Geschwindigkeit der BIM-Verfahren und die Gewissheit der Korrektheit der direkt aus dem Modell abgeleiteten Informationen, eine schnelle Bewertung verschiedener Alternativen. Diese gewährleisten eine Einsparung von Ressourcen und die Anforderungen der Benutzer.
6D-BIM, Energiemodell und Bauqualität
Einer der wichtigsten Aspekte der 6D-Modellierung ist das Energiemodell des Gebäudes, mit dem mögliche Alternativen zur Verbesserung der Energieeffizienz, des Komforts und des Wohlbefindens der Nutzer untersucht und auch andere effizientere und nachhaltigere Energieformen (wie erneuerbare Energien) einbezogen werden können).
Die Entwicklung von Modellen zur Überprüfung der Durchführbarkeit des Bauprojekts und der Übereinstimmung der Arbeiten mit den Anforderungen, erfordert einen interdisziplinären Ansatz. Die verwendeten technischen und baulichen Lösungen müssen in der Tat die Wechselbeziehung zwischen Bauwerk, Umweltsystem und des Anlagensystems gewährleisten.
Die Bauqualität kann wie folgt definiert werden:
“Die Gesamtheit der Eigenschaften und Merkmale der Gebäudestruktur oder seiner Teile, die dieser die Fähigkeit verleihen, durch ihre Leistung ausdrückliche oder implizite Bedürfnisse zu erfüllen”
und ist in 7 Bereiche unterteilt:
- räumlich funktional
- ökologisch
- technologisch
- technisch
- operativ
- nützlich
- wartungsfähig.
Das Ziel der BIM-Modellierung sollte genau darin bestehen, ein Werkzeug zur Bewertung einer Vielzahl von Lösungen anzubieten, die auf der Grundlage einer Reihe von Qualitätsindikatoren und gesetzlich festgelegten Parametern, nach dem Konzept von Performance Based Building Design (PBBD) analysiert werden.
6D-BIM-Modellierungssoftware
Für die BIM-6D-Modellierung ist eine spezielle Software erforderlich, um das dreidimensionale Gebäudemodell zu erstellen und parametrische Objekte mit Daten und Informationen über die Energieeffizienz der einzelnen Elemente (Türen/Fenster, Gebäudehüllen, Anlagen usw.) einzufügen, wobei aktuelle und anpassbare Objektbibliotheken verwendet werden.
Diese Art von Modell ist auch unter dem Akronym BEM (Building Energy Modeling) bekannt und ermöglicht:
- automatisch die Berechnung von Wärmebrücken und Wärmeverlust zu erhalten;
- das thermodynamische Verhalten des Gebäude-Anlagen-Systems zu kontrollieren;
- Daten in Bezug auf die Leistungsmerkmale des Gebäudes während seines gesamten Lebenszyklus zu überwachen, aktualisieren und umsetzen;
- die effizientesten Entwurfslösungen zu bewerten;
- die Auswirkungen der Verschattung und der natürlichen Beleuchtung zu analysieren;
- die Simulation der Energieanalyse im statischen oder dynamischen Bereich durchzuführen.
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