BIM für nachhaltige Planung

Es ist mittlerweile bekannt, dass ein großer Teil der Material- und Energie-Ressourcen für den Bau und die Instandhaltung von Bauwerken verwendet wird. Dasselbe gilt für die CO2-Emissionen in die Umwelt und die Gesamtabfälle, die aus den Bau- und Abbruchaktivitäten der Baubranche resultieren.

Angesichts dieser Daten ist es unmöglich, die richtigen Gegenmaßnahmen zu ignorieren, um weniger negative Auswirkungen auf unser ökologisches, wirtschaftliches und soziales System zu haben.

Sehen wir uns also an, was nachhaltige Planung ist und wie sie auch durch die Nutzung von Prozessen und BIM-Tools für die architektonische Planung vorbildlich umsetzen lässt.

Was ist nachhaltiges Bauen?

Nachhaltiges Bauen ist ein ganzheitlicher Ansatz in der Architektur und im Bauwesen, der darauf abzielt, Bauwerke unter vollständiger Berücksichtigung des ökologischen Gleichgewichts zu planen, zu realisieren, zu verwalten und abzubauen, während gleichzeitig wirtschaftliche Effizienz und soziale Gerechtigkeit gewährleistet werden.

Das grundlegende Ziel der nachhaltigen Planung und des nachhaltigen Bauens besteht darin, die negativen Auswirkungen auf die Umwelt durch intelligente, sensible und zielgerichtete technologische und planerische Entscheidungen zu minimieren, um die Lebensqualität der Nutzer und der lokalen Gemeinschaften zu verbessern.

Nachhaltiges Design: Grünes Bauen

Ökologische, wirtschaftliche und soziale Nachhaltigkeit

Um wirklich nachhaltig zu sein, muss ein Bauwerk drei grundlegende Dimensionen ausbalancieren, die historisch auf internationaler Ebene seit den ersten globalen Umweltabkommen festgelegt wurden:

• ökologische Nachhaltigkeit – umfasst den Schutz der Ökosysteme, die Erhaltung der natürlichen Ressourcen, die Reduzierung der schädlichen Emissionen und das richtige Abfallmanagement;
• wirtschaftliche Nachhaltigkeit – stellt sicher, dass das Vorhaben wirtschaftlich tragfähig ist, indem die Effizienz über die Zeit hinweg optimiert, die Betriebskosten und Wartungskosten während des gesamten Lebenszyklus des Gebäudes (Life Cycle Costing) gesenkt werden;
• soziale Nachhaltigkeit – fördert Gerechtigkeit, Gesundheit und Wohlbefinden der Menschen, indem gesunde Innenräume (Indoor Environmental Quality) gewährleistet und die aktive Beteiligung der lokalen Gemeinschaften gefördert wird.

Dieser integrierte Ansatz geht auf die großen internationalen Abkommen zurück, darunter die Konferenz der Vereinten Nationen über Umwelt und Entwicklung (UNCED), die im Juni 1992 in Rio de Janeiro stattfand. An diesem Anlass wurde die Agenda 21 festgelegt, ein globaler Aktionsplan, der von 178 Ländern unterzeichnet wurde, um die Umweltprobleme und die nachhaltige Entwicklung des 21. Jahrhunderts anzugehen.

Die Schlüsselpunkte der Agenda 21, die auf das Bauwesen und die Raumordnung angewendet werden, umfassen:

• nachhaltige Entwicklung – Förderung von Maßnahmen, die die Bedürfnisse der Gegenwart erfüllen, ohne die Fähigkeit künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen;
• gemeinschaftliche Beteiligung – aktive Einbeziehung der lokalen Gemeinschaften in die Planung und Umsetzung von Entwicklungsstrategien, wobei der Wert der auf territorialer Ebene getroffenen Entscheidungen anerkannt wird;
• Erhaltung der natürlichen Ressourcen – verantwortungsvolle Bewirtschaftung des Territoriums sowie der Wasser- und Materialressourcen, um den ökologischen Fußabdruck zu minimieren;
• globale Verantwortung – Förderung der internationalen Zusammenarbeit zur Bekämpfung grenzüberschreitender Herausforderungen wie Klimawandel, Verlust der Biodiversität und Armut;
• Maßnahmen in Schlüsselbereichen – Eingreifen zum Schutz der Atmosphäre, zur Förderung nachhaltiger Produktions- und Konsummodelle sowie zur Umweltbildung.

Die grundlegenden Prinzipien der nachhaltigen Planung

Während der EXPO 2000 in Hannover hat der Architekt William McDonough die notwendigen Leitprinzipien für eine verantwortungsvolle Planung formalisiert.

Diese als Hannover-Prinzipien (oder Bill of Rights for the Planet) bekannten Punkte bilden die konzeptionelle Grundlage des nachhaltigen Designs:

• auf den Rechten der Menschheit und der Natur bestehen, um gesund, solidarisch, vielfältig und in einem nachhaltigen Zustand koexistieren zu können;
• Interdependenz anerkennen. Die Elemente des menschlichen Designs interagieren und hängen vom natürlichen Umfeld ab, mit weitreichenden und unterschiedlichen Implikationen auf jeder Ebene. Die planerischen Überlegungen erweitern, um auch entfernte Auswirkungen zu erkennen;
• die Beziehungen zwischen Geist und Materie respektieren. Alle Aspekte der menschlichen Ansiedlung berücksichtigen, einschließlich Gemeinschaften, Wohnraum, Industrie und Handel, in Bezug auf bestehende und sich entwickelnde Verbindungen zwischen spirituellem und materiellem Bewusstsein;
• die Verantwortung für die Konsequenzen akzeptieren bezüglich der Planungsentscheidungen für das menschliche Wohl, die Tragfähigkeit der natürlichen Systeme und deren Recht auf Koexistenz;
• sichere, langfristig wertvolle Objekte schaffen. Künftige Generationen nicht mit Anforderungen an Wartung oder sorgfältige Verwaltung potenzieller Gefahren durch die unbedachte Schaffung von Produkten, Prozessen oder Standards belasten;
• das Konzept des Abfalls eliminieren. Den gesamten Lebenszyklus von Produkten und Prozessen bewerten und optimieren, um dem Zustand natürlicher Systeme näher zu kommen, in dem es keine Abfälle gibt;
• von natürlichen Energieflüssen inspirieren lassen. Menschlich gestaltete Designs sollten, genau wie die natürliche Welt, ihre kreativen Kräfte aus der Sonnenenergie schöpfen und diese sicher und effizient in den Projekten integrieren, um einen verantwortungsvollen Gebrauch zu gewährleisten;
• die Grenzen des Designs verstehen. Keine menschliche Schöpfung hält ewig, und das Design löst nicht alle Probleme. Wer schafft und plant, muss Demut gegenüber der Natur praktizieren. Die Natur als Modell und Mentor betrachten, nicht als Unannehmlichkeit, die es zu umgehen oder zu kontrollieren gilt;
• stetige Verbesserung anstreben durch Wissensaustausch. Direkte und offene Kommunikation zwischen Kollegen, Kunden, Herstellern und Nutzern fördern, um langfristige nachhaltige Überlegungen mit ethischer Verantwortung zu verbinden und die integrale Beziehung zwischen natürlichen Prozessen und menschlichen Aktivitäten wiederherzustellen.

Nachhaltige Planung: Kriterien, Protokolle und Zertifizierungssysteme

Reduzierung von Energie, Materialien und Bauabfällen

In praktischer Hinsicht erfordert die Realisierung eines nachhaltigen Bauwerks konkrete Maßnahmen zur Ressourcennutzung während der Bau- und Betriebsphasen des Gebäudes:

• Reduzierung und Energieeffizienz – vorrangiger Einsatz erneuerbarer Energien (Solar, Wind, Geothermie) und Reduzierung des Primärverbrauchs durch leistungsfähige Wärmedämmung sowie passive Strategien für Beleuchtung und Belüftung;
• verantwortungsvolle Materialwahl – Verwendung von zertifizierten Materialien (z. B. mit Umweltlabels wie EPD, FSC usw.), mit geringem ökologischen Fußabdruck, lokal (kurze Lieferkette), wiederverwendbar oder mit hohem Recyclinganteil, deren Produktion und Entsorgung perfekt in den Kreislauf der Nachhaltigkeit passen;
• Abfallmanagement und Wartung – Minimierung von Abfällen während der Bauphase, Förderung der Wiederverwendung und des Recyclings von Bauteilen sowie Planung von Wartungsmaßnahmen, um die Lebensdauer des Bauwerks zu verlängern und vor vorzeitigem Verfall zu schützen.

Was ist BIM für die Nachhaltigkeit?

BIM für die Nachhaltigkeit, auch bekannt als Green BIM, bezeichnet die Anwendung der Methodik Building Information Modeling, die darauf abzielt, die Umwelt-, Wirtschafts- und Sozialauswirkungen eines Bauwerks über den gesamten Lebenszyklus zu analysieren, zu bewerten und zu optimieren.

Anstatt Nachhaltigkeit als theoretische Verpflichtung nach Abschluss des Projekts zu betrachten, verwandelt Green BIM sie in einen integrierten Informationsprozess. Durch die Erstellung eines dreidimensionalen digitalen Modells, das mit Leistungsdaten (physikalischen, thermischen, ökologischen und verwaltungstechnischen Attributen) angereichert ist, können die Planungsteams das Verhalten des Gebäudes simulieren, noch bevor es gebaut wird, und strategische Entscheidungen in Bezug auf Energieeffizienz, Ressourcennutzung und Minimierung des ökologischen Fußabdrucks antizipieren.

Die Vorteile von BIM für nachhaltiges Bauen

Die Einführung von BIM im Bereich des nachhaltigen Bauens bietet konkrete Vorteile sowohl in der Planungs- als auch in der Betriebsphase:

• präventive Leistungsbewertung – ermöglicht die Durchführung von thermo-fluid-dynamischen Simulationen, Strahlungsanalysen und Studien zur natürlichen Beleuchtung in den frühen Planungsphasen (Early Design Stage), wodurch die Kosten für Varianten reduziert werden;
• Optimierung des Ressourceneinsatzes – verringert Materialverschwendung durch die präzise Modellierung der Mengen (BIM 5D) und die Erkennung von Kollisionen (Clash Detection), wodurch Nacharbeiten auf der Baustelle vermieden werden;
• Vereinfachung des Zertifizierungsprozesses – erleichtert die automatische Erstellung von technischen Datenblättern und Informationen, die für den Erhalt der von den Umweltprotokollen geforderten Zertifikate (LEED, BREEAM, ITACA, CAM) erforderlich sind;
• Transparenz entlang der Lieferkette – verfolgt die Herkunft, den Recyclinganteil und die Entsorgung der Materialien, um Modelle der Kreislaufwirtschaft zu fördern und Materialpässe zu erstellen;
• Reduzierung der Betriebskosten (OpEx) – optimiert das Management der Einrichtungen (Facility Management), indem der Verbrauch in Echtzeit überwacht und die vorausschauende Wartung unterstützt wird.

BIM und Informationsmanagement für nachhaltiges Bauen

Die Nachhaltigkeit eines Bauwerks hängt direkt von der Qualität und Verwendbarkeit der Daten ab, die mit seinen Komponenten verbunden sind. BIM fungiert als zentrales Informationshub, das es ermöglicht, die Komplexität der Umwelt- und Leistungsinformationen von der Planung bis zur Demontage/Selektion zu steuern.

Nachhaltigkeitsdaten sammeln und organisieren

Um nachhaltige Entscheidungen zu treffen, müssen bereits in den frühen Phasen des Prozesses genaue Daten gesammelt werden. Dies setzt die Definition präziser Informationsanforderungen in Bezug auf die Nachhaltigkeit in den Informationsverzeichnissen voraus:

• Produkteigenschaften – Eingabe von Werten wie Wärmeübertragungskoeffizient, Leitfähigkeit, Emissivität und Reflektivität in die digitalen Komponenten;
• Umweltdaten EPD – Zuordnung der Umweltproduktdeklarationen (Environmental Product Declarations) zu den BIM-Familien zur Berechnung des globalen Erwärmungspotenzials (GWP – Global Warming Potential);
• Minimale Umweltkriterien (CAM) – Strukturierung der Modellinformationen zur Überprüfung der Einhaltung der verbindlichen Nachhaltigkeitsanforderungen.

Umweltinformationen im BIM-Modell verwalten

Durch die benutzerdefinierten oder standardisierten Property Sets (Pset) (wie sie in den IFC-Spezifikationen vorgesehen sind) wird das dreidimensionale BIM-Modell zu einer dynamischen Datenbank, in der jedes einzelne Bauobjekt Informationen über die Umweltwirkungen enthält:

• LCA (Life Cycle Assessment) – Integration der Modelldaten mit Software, die für die Lebenszyklusanalyse entwickelt wurde, um die eingebettete Energie (Embodied Carbon) und den gesamten Kohlenstoff-Fußabdruck der Materialien zu berechnen;
• Verwaltung der thermischen Eigenschaften – präzise Einstellung der Isolations- und thermischen Trägheitsparameter der Schichten der Gebäudehülle, sowohl opak als auch transparent;
• Materialmonitoring – Erfassung des Recyclinganteils, der regionalen Herkunft aus kurzen Lieferketten sowie der Freiheit von Schadstoffen und VOC (flüchtigen organischen Verbindungen).

Daten über eine gemeinsame Datenumgebung (CDE) austauschen

Die Effektivität von Green BIM beruht auf interoperabler Zusammenarbeit. Die gemeinsame Datenumgebung (CDE) stellt sicher, dass alle Projektbeteiligten (Architekten, Ingenieure, Umweltberater, Bauunternehmer und Auftraggeber) mit aktuellen und überprüften Informationen arbeiten:

• Zentralisierung der Informationen – ein einziger Zugangspunkt für Umweltberichte, Materialzertifikate und Simulationsmodelle;
• Offene Interoperabilität (openBIM) – Verwendung der standardisierten IFC-Formate (Industry Foundation Classes), um sicherzustellen, dass die Nachhaltigkeitsdaten von jeder Software lesbar sind, ohne Informationsverlust;
• Workflow-Kontrolle – Verfolgung von Genehmigungen und Überarbeitungen bei umweltrelevanten Planungsentscheidungen.

Nachhaltige Entscheidungen während des gesamten Lebenszyklus des Bauwerks unterstützen

Die Nutzung von BIM für das digitale Management der Nachhaltigkeit erstreckt sich über die Übergabephase des Gebäudes (Handover):

• Nachhaltiges Asset Management – Übertragung des BIM-Modells in die Immobilien-Managementumgebung (BIM-FM), um den tatsächlichen Energieverbrauch kontinuierlich zu überwachen und zu optimieren im Vergleich zu den simulierten Werten (Performance Gap);
• Planung von Eingriffen – Programmierung von Wartungs- und Effizienzmaßnahmen zur Verlängerung der Nutzungsdauer des Bauwerks bei gleichzeitiger Reduzierung des Verbrauchs neuer Ressourcen;
• Kreislaufwirtschaft und selektive Demontage – Konsultation des Modells als „Materialbank“ am Ende des Lebenszyklus des Gebäudes, um präzise die Komponenten zu identifizieren, die demontiert, wiederverwendet oder recycelt werden können.

Bioarchitektur und BIM

Im Bereich der Architektur ist Bioarchitektur oder bioklimatische Architektur der Zweig der Baubranche, der eine ausgeprägte Sensibilität für Umweltfragen aufweist.

Bioarchitektur ist ein Ansatz im Bauwesen, der den Respekt vor der natürlichen Umgebung in den Vordergrund stellt und versucht, Gebäude harmonisch in den ökologischen Kontext zu integrieren. Dieser Ansatz orientiert sich an biologischen und ökologischen Prinzipien und zielt darauf ab, gebaute Umgebungen zu schaffen, die gesund, nachhaltig und im Einklang mit der Natur sind.

In einem bioarchitektonischen Kontext liegt der Fokus auf der Verwendung von nachhaltigen und umweltfreundlichen Materialien, der Optimierung der Ausrichtung der Gebäude zur bestmöglichen Nutzung natürlicher Ressourcen und erneuerbarer Energiequellen sowie der Schaffung von Räumen, die das Wohlbefinden der Nutzer fördern. Dieser Ansatz berücksichtigt auch die Energieeffizienz und versucht, die Umweltbelastung der Gebäude während ihres Lebenszyklus zu minimieren.

Beispiel für nachhaltige Planung: Deckung des Firmensitzes von ACCA software

Der Einsatz von BIM (Building Information Modeling) Software und die vollständige Integration der verschiedenen Aspekte der Statische Planung, TGA-Planung und Architektonischen Planung kann als natürlicher Verbündeter der Bioarchitektur betrachtet werden, da sie dazu beiträgt, diese Prinzipien effektiv und präzise in die Praxis umzusetzen.

In einem BIM-Prozess können Planer detaillierte digitale Modelle erstellen, die Informationen über die Anordnung der Räume, die Verwendung nachhaltiger Materialien integrieren und helfen, die Gebäude während ihres gesamten Lebenszyklus zu verwalten (von der Idee bis zu ihrer Stilllegung). Auf diese Weise hat man die volle Kontrolle über die in jeder Phase des Lebenszyklus des Objekts eingesetzten Ressourcen und es entsteht ein Qualitätsprozess in prozeduraler, technologischer, ökologischer und räumlicher Hinsicht.

Wie BIM die nachhaltige Planung von Gebäuden unterstützt

Die Stärke der BIM-Methodik in der nachhaltigen Planung liegt im integrierten und kollaborativen Ansatz. Anstatt die Umweltleistungen nach Abschluss des Projekts zu bewerten, ermöglicht BIM die Simulation und Optimierung des Gebäudes bereits in den frühen Entwurfsphasen (Early Design Stage).

• Parametrisches und adaptives Design – die Änderung eines Parameters (wie die Ausrichtung der Verglasungsflächen oder die Dicke der Dämmung) aktualisiert sofort sowohl die Geometrie als auch das thermische und lichttechnische Verhalten des Objekts.
• Multidisziplinäre Integration – Architekten, Tragwerksplaner und TGA-Planer arbeiten an einem einzigen Informationsmodell, wodurch räumliche Konflikte beseitigt und die Gesamtleistung des Gebäude-Anlagen-Systems optimiert wird.
• Frühzeitige multikriterielle Bewertung – ermöglicht es den Planern, verschiedene Designoptionen schnell anhand konkreter Metriken zu vergleichen: Kohlenstoff-Fußabdruck, solare Gewinne, Lebenszykluskosten und Ressourceneffizienz.

BIM für die energetische Analyse und die Gebäudeleistung

Die Integration zwischen der BIM-Methodik und den Werkzeugen zur energetischen Simulation (Building Energy Modeling – BEM) stellt den wahren Motor für die Planung mit höchster Effizienz dar, die für die Realisierung von nahezu Nullenergiegebäuden (NZEB) oder Nullemissionen (ZEB) unerlässlich ist.

Der erste große Vorteil dieses Ansatzes liegt in der Effizienz des Informationsflusses: Dank von Datenaustauschstandards wie dem gbXML-Format oder dem IFC werden die Geometrie des Gebäudes und die entsprechenden thermischen Eigenschaften direkt an die dynamischen Berechnungssoftware übertragen. Dies eliminiert die Notwendigkeit, das Modell von Grund auf neu zu erstellen, wodurch die Zeiten für die Neumodellierung auf null reduziert und der Fehlerbereich auf ein Minimum verringert wird.

Sobald das Modell eingerichtet ist, können die Planer umfassende Analysen zur Bestrahlung und Beschattung durchführen. Durch die detaillierte Bewertung der solaren Einträge sowohl in den Wintermonaten als auch in den Sommermonaten wird es möglich, Elemente wie Überstände, Vorsprünge und dynamische Beschattungssysteme präzise zu kalibrieren und die Glasflächen zu optimieren, um die sommerlichen thermischen Lasten drastisch zu senken und den Bedarf an künstlicher Kühlung zu minimieren.

Parallel dazu ermöglichen die Simulationen des natürlichen Lichts die Untersuchung des durchschnittlichen Tageslichtfaktors (FLD) und die Vermeidung von Blendphänomenen (glare). Diese Art der Analyse gewährleistet nicht nur einen hohen visuellen Komfort für die Nutzer, sondern maximiert auch den Beitrag des Sonnenlichts, wodurch der Verbrauch für künstliche Beleuchtung erheblich reduziert wird.

Schließlich erweist sich das BEM als grundlegend für die Validierung der Leistung der Gebäudehülle. Durch die Simulation des thermo-hygrometrischen Verhaltens, die Berechnung der thermischen Trägheit und die präzise Analyse der Wärmebrücken ist es möglich, die Bildung von Kondensat und Wärmeverlusten von vornherein zu verhindern und ein hohes und konstantes Leistungsniveau über die Zeit zu gewährleisten.

Die Nutzung von Software zur energetischen Berechnung ermöglicht die Bewertung und Optimierung der Energieeffizienz von Gebäuden, um sicherzustellen, dass sie so geplant werden, dass die Effizienz maximiert und der Energieverbrauch minimiert wird. Diese Werkzeuge können verwendet werden, um umfassende Analysen zur Wärmedämmung, zur natürlichen Beleuchtung und zum Management der Energiequellen durchzuführen, wodurch die Planer in die Lage versetzt werden, informierte Entscheidungen zu treffen, die die Nachhaltigkeit fördern.

Diese Synergie zwischen nachhaltiger Planung und digitalen Technologien trägt zur Realisierung von Green Buildings bei, die sich nicht nur in die Natur integrieren, sondern auch optimiert sind, um den zeitgenössischen Energie- und Umweltanforderungen gerecht zu werden.

BIM für das nachhaltige Management von Materialien

Durch die BIM-Methodik hört das Gebäude auf, eine einfache dreidimensionale Struktur zu sein, und verwandelt sich in eine echte dynamische Datenbank der Materialien, die den Planern eine vollständige Kontrolle über die ökologische Auswirkung jedes einzelnen ausgewählten Bauteils bietet.

Die direkte Integration der Umweltprodukt-Deklarationen (EPD) innerhalb der BIM-Familien stellt das Herzstück dieses Prozesses dar: Durch die Zuordnung dieser Daten zu den einzelnen Elementen des Modells wird es möglich, eine Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessment – LCA) präzise und weitgehend automatisiert durchzuführen.

Dieser Informationsreichtum übersetzt sich in die Möglichkeit, den verkörperten Kohlenstoff (Embodied Carbon) in Echtzeit zu überwachen, d.h. die gesamte Menge an CO₂-Emissionen, die entlang der gesamten Lieferkette erzeugt wird, von der Rohstoffgewinnung über die Produktion bis hin zum Transport zur Baustelle.

Schließlich erleichtert die punktgenaue Kartierung der Umwelteigenschaften die strenge Auswahl von zertifizierten und regionalen Materialien. Durch die Verfolgung von Schlüsselparametern wie dem Prozentsatz an recyceltem Inhalt, der FSC-Zertifizierung für Holz oder der lokalen Herkunft der Lieferungen ermöglicht das BIM-Modell eine sofortige und transparente Überprüfung der Einhaltung der Mindestumweltkriterien (CAM) und der strengsten europäischen Normen.

Projekte für nachhaltige Architektur und BIM-Anwendungen

Wir nennen als Beispiel einige der bekanntesten Projekte für nachhaltige Architektur.

In unmittelbarer Nähe zur Piazza Gae Aulenti in Mailand erhebt sich der bekannte Bosco Verticale von Stefano Boeri. Es handelt sich um zwei Wolkenkratzer mit 28 und 26 Etagen, aus denen 900 Bäume, 5.000 Sträucher und 11.000 Pflanzen hervorragen, was insgesamt zwei Hektar Wald entspricht. Zwischen 2007 und 2014 erbaut, wurde es, wie der Architekt selbst erklärte, als „Zufluchtsort für Bäume, der auch Menschen und Vögeln Unterkunft bietet“ konzipiert. Die beiden Türme bilden somit ein Mikroklima, in dem die Vegetation die Feuchtigkeit kontrolliert, Sauerstoff produziert und die Anwesenheit von Kohlendioxid reduziert.

Begeben wir uns etwas weiter nach Süden, um in Guastalla, in der Provinz Reggio Emilia, die Struktur „Balena“ zu entdecken, einen Kinderkrippe, die von MCArchitects erbaut wurde, die durch eine Anordnung von Holzrahmen den Bauch des Wals von Pinocchio nachbildet.

Nachhaltige Planung | Kindertagesstätte Balena | Mit Edificius erstelltes Rendering

Entwickelt nach den strengsten erdbebensicheren Normen, hat es zwei durch das Erdbeben von 2012 beschädigte Kindergärten ersetzt. Wärmedämmung, ein System zur Regenwasserrückgewinnung und eine Photovoltaikanlage machen es zu einem Beispiel für nachhaltige Architektur.

In Europa gilt The Edge in Amsterdam als das nachhaltigste Bürogebäude der Welt, das in der Lage ist, Strom selbst zu erzeugen. Es hat zahlreiche Auszeichnungen erhalten und die BREEAM-Zertifizierung (Building Research Establishment Environmental Assessment Methodology).

Wenn wir den Blick nach Osten richten, sollte man den Shanghai Tower in der gleichnamigen Stadt nicht vergessen. Er kann als eine wahre Stadt beschrieben werden, die sich über 127 Etagen erstreckt. Er kann über sechzehntausend Menschen beherbergen und besteht aus Büros, einem Kongresszentrum, Restaurants, Hotelzimmern und Freizeitbereichen. Ausgestattet mit vertikalen Gärten und Grünflächen, natürlicher Beleuchtung und hervorragender Wärmedämmung, ist es ein Gebäude der Energieeffizienzklasse A. Es verfügt über Windturbinen, eine geothermische Anlage und ein System zur Regenwasserrückgewinnung und -Recycling, die dem Gebäude die LEED-Platin-Zertifizierung des Green Building Council der Vereinigten Staaten eingebracht haben.

Doch wir könnten noch lange fortfahren und das passive Solarhaus in Edmonton, Kanada, das BedZED-Gelände in Hackbridge, den One Angel Square in Manchester, den Pearl River Tower in Guangzhou, China, das Bahrain World Trade Center in Bahrain und eine Vielzahl weniger bekannter Gebäude nennen, die zum Wohl der Umwelt beitragen, indem sie ihre Auswirkungen reduzieren.

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Nachhaltige Planung in 3D mit einer einfachen BIM-Software: Video

Im Folgenden möchten wir Ihnen zeigen, wie Sie einfach und professionell mit einer 3D-Software zur Gebäudeplanung planen können.

Es stehen eine Reihe integrierter Funktionen zur Verfügung, die es Ihnen ermöglichen, verschiedene Arten von Projekten zu realisieren, wie zum Beispiel Innenarchitektur, Außenraumgestaltung, Anlagen und alle anderen Bereiche der Gebäudeplanung.

Aber sehen wir uns im Detail an, wie es geht!

FAQ

Was ist nachhaltiges Bauen?

Nachhaltiges Bauen ist ein ganzheitlicher Ansatz, der darauf abzielt, Bauwerke unter vollständiger Berücksichtigung des ökologischen Gleichgewichts zu entwerfen, zu realisieren, zu verwalten und abzubauen, während wirtschaftliche Effizienz und soziale Gerechtigkeit gewährleistet werden. Das Hauptziel ist es, die Umweltbelastung zu minimieren und die Lebensqualität der Nutzer und der lokalen Gemeinschaften zu verbessern.

Was sind die drei Säulen der Nachhaltigkeit im Bauwesen?

Die drei Säulen sind: 1) Ökologische Nachhaltigkeit, die sich auf den Schutz der Ökosysteme, die Erhaltung der Ressourcen und die Reduzierung der Emissionen konzentriert; 2) Wirtschaftliche Nachhaltigkeit, die die Machbarkeit des Eingriffs sicherstellt, indem die Betriebs- und Wartungskosten über den gesamten Lebenszyklus (Life Cycle Costing) gesenkt werden; 3) Soziale Nachhaltigkeit, die das Wohlbefinden und die Gesundheit der Menschen fördert, indem gesunde Umgebungen gewährleistet und die Gemeinschaft einbezogen wird.

Was sind die grundlegenden Prinzipien der nachhaltigen Planung?

Formalisiert als ‚Hannover-Prinzipien‘ von William McDonough, umfassen sie: die Anerkennung der Interdependenz zwischen Mensch und Natur, den Respekt vor den Beziehungen zwischen Geist und Materie, die Übernahme von Verantwortung für die Planungsentscheidungen, die Schaffung langfristig sicherer Objekte, die Eliminierung des Konzepts von Abfall, die Nutzung natürlicher Energieflüsse (wie Sonne), die Beachtung der Designgrenzen und die ständige Verbesserung durch Wissensaustausch.

Wie werden Energie, Materialien und Abfälle im nachhaltigen Bauen reduziert?

Dies gelingt durch den vorrangigen Einsatz erneuerbarer Energien sowie passive Strategien zur Wärmedämmung und Tageslichtnutzung. Weitere Maßnahmen sind die verantwortungsvolle Auswahl zertifizierter (EPD, FSC), regionaler und wiederverwendbarer Materialien, die Minimierung von Verschnitt auf der Baustelle, die Förderung des Recyclings und die Planung einer regelmäßigen Instandhaltung.

Was ist BIM für Nachhaltigkeit (Green BIM)?

Green BIM ist die Anwendung der Methodik Building Information Modeling zur Analyse, Bewertung und Optimierung der ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen eines Bauwerks. Durch ein digitales 3D-Modell, das mit Leistungsdaten angereichert ist, ermöglicht es die Simulation des Verhaltens des Gebäudes vor der Konstruktion, wodurch der ökologische Fußabdruck reduziert wird.

Was sind die Hauptvorteile von BIM für nachhaltige Bauprojekte?

Die Vorteile umfassen: präventive Bewertung der thermischen und lichttechnischen Leistungen (Early Design Stage), Optimierung des Ressourceneinsatzes mit Reduzierung von Abfällen, Vereinfachung des Erhalts von Umweltzertifikaten (LEED, BREEAM, CAM), Transparenz bei der Rückverfolgbarkeit der Materialien und Senkung der Betriebskosten (OpEx) durch effizientes Management der Anlagen.

Wie verwaltet BIM die Umweltinformationen eines Projekts?

BIM sammelt und organisiert die Daten in den digitalen Komponenten (Wärmedurchgang, Leitfähigkeit, EPD-Daten, CAM-Anforderungen) und verwaltet sie über benutzerdefinierte Property Sets (Pset) oder IFC. Dies ermöglicht Lebenszyklusanalysen (LCA), die Berechnung des eingebetteten Kohlenstoffs, die Überwachung der thermischen Eigenschaften und die Überprüfung des Fehlens schädlicher Substanzen.

Welche Rolle spielt das Common Data Environment (CDE) für die Nachhaltigkeit?

Das CDE gewährleistet die Zentralisierung der Informationen und die interoperable Zusammenarbeit (openBIM®) zwischen allen Projektbeteiligten. Es ermöglicht das Teilen von Umweltberichten, Materialzertifikaten und Simulationsmodellen, wodurch informierte und nachvollziehbare Entscheidungen über den gesamten Lebenszyklus des Bauwerks getroffen werden.

Wie ist die Verbindung zwischen Bioarchitektur und BIM?

Die Bioarchitektur zielt darauf ab, gesunde und harmonische gebaute Umgebungen zu schaffen, indem natürliche Ressourcen und Materialien mit geringem Einfluss genutzt werden. BIM ist ihr natürlicher technologischer Verbündeter, da es ermöglicht, die Integration von Architektur, Struktur und Anlagen präzise zu modellieren, die Nachhaltigkeit der Materialien zu verfolgen und die Energieeffizienz des Bauwerks zu kontrollieren.

Wie unterstützt BIM die energetische Analyse des Gebäudes?

Durch die Integration mit dem BEM (Building Energy Modeling) über Standards wie gbXML oder IFC werden geometrische und thermische Daten an dynamische Berechnungssoftware übertragen. Dies ermöglicht die Simulation der Sonneneinstrahlung, der natürlichen Beleuchtung (FLD), der Blendung und der Leistungen der Gebäudehülle, wodurch Wärmebrücken eliminiert und der Verbrauch gesenkt werden.

Wie hilft BIM beim nachhaltigen Management von Materialien?

Es verwandelt das Gebäude in eine informierte Datenbank: Durch die Integration der EPD-Datenblätter in die einzelnen Elemente des Modells ermöglicht es die Echtzeitberechnung der LCA-Analyse und des eingebetteten Kohlenstoffs (Embodied Carbon). Darüber hinaus erleichtert es die Überprüfung der Einhaltung der Mindestumweltkriterien (CAM) und die Auswahl zertifizierter oder regionaler Materialien.

Was sind einige bekannte Beispiele für nachhaltige Projekte?

Zu den Beispielen gehören der Bosco Verticale in Mailand (Mikroklima und CO₂-Reduzierung), die Kindertagesstätte ‚Balena‘ in Guastalla (Holzkonstruktion und Photovoltaikanlage), The Edge in Amsterdam (energieautarkes Büro mit BREEAM-Zertifizierung) und der Shanghai Tower in China (ausgestattet mit Windturbinen, Geothermie und LEED-Platin-Zertifizierung).