BIM-Nachhaltigkeitsanalyse: BIM und Umweltbewertung

Wenn Sie sich fragen, ob es möglich ist, technologisch und digital fortschrittlich und gleichzeitig ökologisch nachhaltig zu sein, lautet die Antwort ja, und die Erklärung liegt im BIM für die Ökologie.

Die BIM-Nachhaltigkeitsanalyse ist die Anwendung der BIM-Methodologie auf den Prozess der Umweltbewertung des Projekts. Operativ handelt es sich um einen Prozess, der die geometrischen, quantitativen und informativen Daten des BIM-Modells nutzt, um die Umweltleistungen eines Gebäudes zu bewerten und, wenn er mit der Lebenszyklusanalyse (LCA) integriert wird, die mit den Materialien, dem Bau, der Nutzung, der Instandhaltung und dem Lebensende des Bauwerks verbundenen Auswirkungen zu schätzen.

In einem vorherigen Artikel haben wir über die verschiedenen BIM-Anwendungen gesprochen, zu denen auch die Bewertung der ökologischen Nachhaltigkeit des Projekts gehört, die auch als Nachhaltigkeitsanalyse bezeichnet wird.

In diesem Artikel werden wir gemeinsam genau diese spezifische Anwendung von BIM vertiefen, nämlich seine Bedeutung in einem der zentralen Aspekte einer guten Planung: der ökologischen Nachhaltigkeit.

Wie steht die Nachhaltigkeit im Verhältnis zur Bauindustrie?

Es ist mittlerweile bekannt, dass die Bauindustrie ein stark energieintensiver Sektor ist, der für 36% des Energieverbrauchs und 39% der CO2-Emissionen in der Atmosphäre verantwortlich ist. Der AEC-Sektor muss weiterhin Anstrengungen unternehmen und seinen grünen Ansatz zur Reduzierung der negativen Auswirkungen auf die Erde stärken und die Nachhaltigkeit seiner Projekte verbessern.

Das Konzept der Nachhaltigkeit umfasst in der Tat mehrere Bereiche des Planungsprozesses und sollte verfolgt werden, indem die Auswirkungen der Maßnahmen auf wirtschaftlicher, sozialer und ökologischer Ebene analysiert und verbessert werden. Diese Analyse sollte nicht nur auf den Zeitpunkt der Durchführung der Maßnahmen beschränkt sein, sondern auch während der Nutzungsdauer der Maßnahmen selbst und während ihrer Stilllegung durchgeführt werden.

Die Suche nach Nachhaltigkeit im Bauwesen bedeutet, ein Gleichgewicht zwischen den Anforderungen in den zuvor genannten Bereichen (wirtschaftlich, sozial und ökologisch) zu erreichen und dies in den verschiedenen Phasen des Lebenszyklus des Vermögenswerts zu tun.

Trotz der aktuellen Situation, die nicht die rosigsten Aussichten bietet, und des noch nicht definierten rechtlichen Rahmens, bewegt sich die Planung zunehmend in eine grüne Richtung, auf der Suche nach einem Dialog zwischen Mensch und Natur. Doch die Nachhaltigkeit im Bauwesen, verstanden als die Einhaltung spezifischer Umweltstandards, sollte versuchen, einen integrierten und ganzheitlichen Ansatz zu verfolgen.

Gerade der Begriff „integriert“ deutet auf den potenziellen Mehrwert hin, den das BIM als integrierter Planungsprozess zur Nachhaltigkeit der Projekte im AEC-Sektor beitragen kann.

Was versteht man unter einer BIM-basierten Nachhaltigkeitsanalyse?

Unter BIM-Nachhaltigkeitsanalyse versteht man die Anwendung der BIM-Methodologie auf den Prozess der Umweltbewertung des Projekts, gemäß dem LEED-Klassifizierungssystem oder anderen Nachhaltigkeitskriterien.

Je mehr der Planungsprozess „digitalisiert“ ist, desto besser kann der „grüne“ Weg verfolgt werden.

Nachhaltige Informationsverwaltung

Mit anderen Worten, um aus einer Perspektive der Umwelt-Nachhaltigkeit zu planen, ist es notwendig, eine erhebliche Menge an Informationen zu verwalten, die sich auf die Daten beziehen, die aus den getroffenen Entscheidungen und den damit verbundenen Umwelt-, Wirtschafts- und Sozialauswirkungen ergeben.

Es ist klar, dass es nicht einfach ist, alle Informationen zur Nachhaltigkeit der verschiedenen Maßnahmen durch einen traditionellen Planungsprozess bewusst zu verwalten.

Im Gegenteil stellt BIM per Definition einen integrierten Planungsprozess dar, durch den ein informationsreiches BIM-Modell entsteht, dessen Informationen einfach und effizient:

• integriert;
• intelligent;
• interoperabel;
• multidisziplinär

verwaltet werden können.

Die BIM-Nachhaltigkeitsanalyse ermöglicht es somit, ein komplexes System von Informationen in Bezug auf die verschiedenen Technologiesysteme und die verschiedenen Phasen des Lebenszyklus des Objekts integriert zu verwalten.

Welches Verhältnis besteht zwischen der BIM-Nachhaltigkeitsanalyse und der Lebenszyklusanalyse (LCA)?

Die Lebenszyklusanalyse (LCA) ist eine analytische und systematische Methodologie, die die Umweltbelastung eines Produkts oder einer Dienstleistung, oder in unserem Fall eines Vermögenswerts, über seinen gesamten Lebenszyklus bewertet, von der Phase der Materialproduktion über die Installation und Inbetriebnahme bis hin zur Stilllegung.

Lebenszyklusanalyse

Wenn wir uns vorstellen, diese Bewertung unter Einbeziehung der BIM-Methodologie durchzuführen, ist es nicht schwer vorzustellen, wie viel einfacher und leistungsfähiger das Management der vielfältigen Datenmengen im Zusammenhang mit der Umweltbewertung durch LCA ist.

Die Kombination BIM-LCA ermöglicht es uns, in der Planungsphase Informationen über die Nachhaltigkeit aller getroffenen Planungsentscheidungen zu liefern, die sich auf die verschiedenen Phasen des Lebenszyklus des Gutes beziehen.

Der Punkt liegt gerade in der Komplexität und der Menge an Daten und Informationen, die in der Phase der Bewertung der Umwelt-Nachhaltigkeit verwaltet werden müssen, und wie BIM in der Lage ist, dies effektiv und relativ einfach zu tun.
Wenn wir die LCA-Verfahren, die durch die ISO 14040 (2006) geregelt sind, genauer analysieren, sehen wir, dass sie sich in vier Phasen gliedert:

1. Ziel- und Geltungsdefinition: Definition des Produkts, seiner Anwendung und der Annahmen für die LCA-Studie;
2. Bestandsaufnahme: Definition eines Flussdiagramms, das den gesamten Lebenszyklus des Produkts beschreibt;
3. Bewertung der Lebenszyklusauswirkungen: Bewertung der Auswirkungen auf die Umwelt;
4. Interpretation der Ergebnisse: Bewertung der Phasen des Lebenszyklus oder der Komponenten, die einen größeren Beitrag in Bezug auf die Umweltbelastung leisten.

Es ist offensichtlich, dass im AEC-Sektor die Menge an zu verwaltenden Daten extrem hoch ist, da sie aus der Verwendung verschiedener Materialien, Systeme, Anlagen usw. resultiert. Die Möglichkeiten von BIM, Informationen zu speichern und zu verwalten, auch in großen Mengen und in Bezug auf die verschiedenen Phasen des Lebenszyklus, bieten die Möglichkeit, den Entscheidungsprozess der Planung zu unterstützen, indem ein Lebenszyklusansatz verfolgt wird, der in den BIM-Modellen Informationen über die Umweltwirkungen der einzelnen Komponenten integriert.

Auf diese Weise kann das Projektteam die Umweltbelastung eines Gebäudes über den gesamten Lebenszyklus hinweg vollständig bewerten, von der Materialproduktion über die Installation und Inbetriebnahme bis hin zur Stilllegung.

Die BIM-Nachhaltigkeitsanalyse ermöglicht es somit, die Leistung des Vermögenswerts während aller Phasen seines Lebenszyklus zu optimieren, da jeder Aspekt (Technik, Beleuchtung, Energie usw.) bewusst auf der Grundlage eines dichten Systems von verknüpften Daten bewertet wird, das dem Team ermöglicht, nachhaltige Entscheidungen zu treffen.

Lebenszyklus eines Gebäudes: LCA-Analyse und BIM

Welchen potenziellen Wert bietet die Anwendung von BIM in der Nachhaltigkeitsanalyse?

Die möglichen Mehrwerte, die sich aus der Anwendung von BIM in der Nachhaltigkeitsanalyse ergeben, sind vielfältig und sollten nicht unterschätzt werden.

Die Einführung dieser spezifischen BIM-Nutzung in Ihr Projekt:

• erleichtert die Interaktion, die Zusammenarbeit und die Koordination der Teammitglieder bereits in den frühen Phasen des Planungsprozesses, was wiederum die Realisierung nachhaltiger Projekte fördert;
• ermöglicht eine zeitnahe und zuverlässige Bewertung der Planungsalternativen, um nachhaltigere Entscheidungen zu treffen;
• stellt bereits in der Planungsphase „kritische“ Informationen zur Verfügung, die helfen, mögliche Konflikte effizient in wirtschaftlicher und ökologischer Hinsicht zu lösen;
• verkürzt den Prozess der nachhaltigen Planung;
• garantiert eine bessere Projektqualität und optimiert die Energieeffizienz des Gebäudes.

Im Gegensatz dazu sind die Ressourcen und Kompetenzen, die für die Implementierung erforderlich sind:

• Vertrautheit mit BIM-Authoring-Software und den Softwarelösungen zur Überwachung der Bewertungskriterien der Nachhaltigkeit;
• Fähigkeit zur 3D-Modellierung;
• Kenntnisse über aktuelle Kriterien zur Bewertung der Nachhaltigkeit;
• Fähigkeit zur Organisation und Verwaltung von Informationsdatenbanken.

Die BIM-LCA-Integration erfordert strukturierte Informationsmodelle, zuverlässige Umweltdaten und Fachkenntnisse. Wenn der Arbeitsablauf jedoch korrekt organisiert ist, kann er Teile der Bearbeitungen automatisieren und den Vergleich zwischen den Planungsalternativen beschleunigen.

Wie erleichtert BIM die Nachhaltigkeitsanalyse?

BIM erleichtert die Nachhaltigkeitsanalyse auf viele verschiedene Arten.

Zunächst ermöglicht die BIM-Methodologie, Daten und Informationen zu sammeln, während der Planungsprozess voranschreitet, was es den Planern erlaubt, die Leistungen eines Gebäudes von Anfang an zu analysieren.

Es ist möglich, Objekten Informationen über den Recyclinganteil, das Wiederverwendungspotenzial der Komponenten, die Herkunft der Produkte und die End-of-Life-Szenarien zuzuordnen. Diese Daten werden jedoch nicht automatisch von BIM bestimmt: Sie müssen eingegeben, importiert oder mit vertrauenswürdigen Informationsquellen verknüpft werden.

Es können auch Simulationswerkzeuge verwendet werden, um die Energieeffizienz, das natürliche Licht, den Komfort und den möglichen Beitrag erneuerbarer Energien in einem bestimmten Kontext zu bewerten.

Die Analyse der dreidimensionalen Modelle und die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Projektbeteiligten helfen dabei, ein umweltbewussteres Projekt zu entwickeln.

Die Energiemessung und die LCA müssen jedoch als unterschiedliche und komplementäre Aktivitäten betrachtet werden. Erstere bewertet hauptsächlich das Energieverhalten des Gebäudes während der Nutzung; letztere berücksichtigt ein breiteres Spektrum an Auswirkungen und kann auch Materialien, Bau, Wartung und das Ende der Lebensdauer einbeziehen.

Das green BIM kann somit einen wichtigen Beitrag zur Transformation in eine nachhaltigere gebaute Umwelt leisten, indem es den Planern nützliche Daten zur Verfügung stellt, um die Folgen ihrer Entscheidungen zu bewerten.

BIM und LCA: Anwendungsbeispiel der Nachhaltigkeitsanalyse

Ein Anwendungsbeispiel der BIM-Nachhaltigkeitsanalyse betrifft die Nutzung von usBIM.sustainability zur Bewertung der Umwelt- und Wirtschaftsauswirkungen von zwei Baualternativen, die im Rahmen einer Verbesserungsmaßnahme am Hauptsitz von ACCA vorgesehen sind.

Die Fallstudie wurde für ein modernes Bürogebäude entwickelt, das in Harmonie mit der Umgebung entworfen wurde und besonderes Augenmerk auf Energieeffizienz, das Wohlbefinden der Menschen und die Qualität der Arbeitsräume legt.

Der Komplex hat eine Gesamtfläche von etwa 30.000 m² und ist in vier Blöcke auf zwei Ebenen unterteilt, in denen über 250 Mitarbeiter tätig sind.

Ziel der Analyse war es, zwei Planungsalternativen klar, messbar und überprüfbar zu vergleichen, indem sowohl die Umweltwirkungen durch die Lebenszyklusanalyse (LCA) als auch die wirtschaftlichen Auswirkungen durch das Life Cycle Costing (LCC) bewertet wurden.

Die erzielten Ergebnisse unterstützten die Auswahl der Materialien und Bauprodukte, die in der Maßnahme verwendet werden sollten, und ermöglichten es dem Projektteam, die Daten über interaktive Dashboards zu analysieren und die umwelt- und wirtschaftlich vorteilhaftesten Lösungen zu identifizieren.

Die Quellen des Prozesses: Edificius-Modell, PriMus IFC-Kostenberechnung und EPD

Der Workflow von usBIM.sustainability wurde auf der Grundlage von drei Datenquellen aufgebaut, die bereits in der Planungspraktik vorhanden sind:

• das BIM-Modell des Gebäudes, mit Edificius erstellt und im IFC-Format exportiert;
• die Kostenschätzung, die dynamisch aus dem IFC-Modell mittels PriMus IFC erzeugt und mit dem Modell verknüpft wurde;
• die Environmental Product Declaration (EPD) der Materialien und Bauprodukte.

Die erste Quelle wird durch das BIM-Modell dargestellt, das in Edificius entwickelt wurde. Das Modell enthält die geometrischen, physischen, funktionalen und leistungsbezogenen Informationen des architektonischen Objekts.

Sobald es im IFC-Format exportiert wurde, stellt das Modell die digitale Wiedergabe des Gebäudes dar, enthält jedoch in der Anfangsphase noch nicht die Werte zu den Umweltimpakten und den Lebenszykluskosten. Diese Parameter werden später durch usBIM.sustainability berechnet und den Elementen des Modells zugeordnet.

Die zweite Quelle besteht aus der Kostenschätzung, die dynamisch aus dem IFC-Modell mittels PriMus IFC generiert wird.

Die BIM-Objekte werden mit den Messzeilen und den Positionen der Preisliste verknüpft. Letztere enthalten die Details der Ressourcen, die für die Durchführung der einzelnen Arbeiten erforderlich sind, einschließlich Materialien, Arbeitsmittel und Arbeitskraft.

Diese Verknüpfung ermöglicht eine höhere Informationsgranularität, ohne dass der Planer gezwungen ist, jede einzelne Ressource explizit im BIM-Modell zu modellieren. Die Detailinformationen können tatsächlich aus den Preisanalysen abgeleitet werden, die mit den Arbeiten verbunden sind.

Die dritte Quelle bestand aus den EPD der zu bewertenden Produkte. Die Umwelterklärungen enthielten die technischen Daten und die Indikatoren zu den Auswirkungen, die die Produkte in den verschiedenen Phasen des Lebenszyklus erzeugen.

Workflow openBIM für nachhaltige Analyse

Die Integration von Daten mit openBIM®, Business Intelligence und Künstlicher Intelligenz

Das Hauptinnovationsmerkmal von usBIM.sustainability besteht in der Fähigkeit, Daten aus heterogenen Quellen zu extrahieren, zu verknüpfen und zu aggregieren.

Das IFC-Modell, die Mengenermittlung und die EPD werden innerhalb einer gemeinsamen Datenumgebung (CDE) gesammelt, also einer Datenfreigabeumgebung, in der die für die Analyse erforderlichen Dokumente und Dateien organisiert sind.

Die Plattform nutzt Technologien der Business Intelligence und Künstlichen Intelligenz, um die Informationen aus den verschiedenen Quellen in ein relationales Dataset zu transformieren, das nach openBIM-Kriterien strukturiert ist.

Um dieses Dataset zu erstellen, müssen spezifische Join-Operationen durchgeführt werden, durch die Daten aus unterschiedlichen Systemen über gemeinsame Felder verknüpft werden.

Die Verknüpfung zwischen dem IFC-Modell und der Mengenermittlung erfolgt unter Verwendung der GlobalId, der eindeutigen Kennung, die jedem Objekt im IFC-Schema zugewiesen ist.

Dank der GlobalId kann das System jedes Element des Modells mit den entsprechenden Zeilen von Messungen, Arbeiten und Ressourcen in der Mengenermittlung in Beziehung setzen.

Die Verknüpfung zwischen der Mengenermittlung und den Umweltproduktdeklarationen wird hingegen durch die Künstliche Intelligenz unterstützt.

Die Technologien zur semantischen Erkennung analysieren die Beschreibungen der Arbeiten, Materialien und Produkte in den Preisanalysen und suchen nach Übereinstimmungen mit den Informationen in den EPD.

Auf diese Weise können die Umweltwerte der Produktdeklarationen zusammen mit den Mengen aus dem Modell und den wirtschaftlichen Daten der Mengenermittlung in das Dataset einfließen.

Die von der Künstlichen Intelligenz vorgeschlagene Zuordnung muss jedoch vom Techniker überprüft werden, insbesondere wenn die Beschreibungen allgemein sind, spezifische Informationen fehlen oder mehrere Produkte ähnliche Eigenschaften aufweisen.

Das Ergebnis ist ein einzigartiges Dataset, in dem jedes BIM-Objekt in Beziehung gesetzt werden kann mit:

• seinen geometrischen und informativen Eigenschaften;
• den Mengen der Arbeiten;
• den eingesetzten Ressourcen;
• den Kosten;
• den Umweltinformationen der Materialien;
• den Indikatoren, die für die LCA- und LCC-Analysen erforderlich sind.

Die Berechnung der LCA- und LCC-Auswirkungen

Sobald der Datensatz erstellt ist, wendet usBIM.sustainability die Logiken der Business Intelligence an, um die Daten zu verarbeiten und die erforderlichen analytischen Abfragen zur Berechnung der Auswirkungen durchzuführen.

Das System kann auch große Mengen an Informationen analysieren und Umwelt- sowie Wirtschaftswerte für einzelne Materialien, Bauelemente, Arbeiten oder das gesamte Gebäude zurückgeben.

Zu den berechneten und aggregierten Daten gehört folgendes:

• Kosten für Arbeiten und Materialien;
• Emissionen, ausgedrückt in CO₂-Äquivalent;
• Umweltindikatoren, die in den EPD enthalten sind;
• Mengen an recycelbaren und nicht recycelbaren Materialien;
• Auswirkungen, die mit den verschiedenen Komponenten des Gebäudes verbunden sind;
• Gesamtergebnisse der Planungsalternativen;
• Kosten, die sich auf die verschiedenen Phasen des Lebenszyklus beziehen.

Die integrierte Verfügbarkeit von LCA- und LCC-Daten ermöglicht es, dass die Umweltbewertung und die wirtschaftliche Bewertung nicht durch separate und nicht koordinierte Prozesse durchgeführt werden.

Das Team kann somit überprüfen, ob eine Lösung mit geringeren Umweltauswirkungen höhere oder niedrigere Kosten im Lebenszyklus verursacht und die Alternativen anhand homogener Kriterien vergleichen.

Das Dashboard zum Vergleich von Kosten, Emissionen und Alternativen

Die von usBIM.sustainability erarbeiteten Ergebnisse werden in interaktiven Dashboards gesammelt, die darauf ausgelegt sind, die Umwelt- und Wirtschaftsdaten lesbar und navigierbar zu machen.

Durch Dashboards ist es möglich:

• mehrere Planungs-Szenarien zu vergleichen;
• die Kosten und Emissionen von CO₂-Äquivalenten zu analysieren;
• bestimmte Umweltindikatoren auszuwählen;
• die Ergebnisse nach Material, Produkt oder Verarbeitung zu filtern;
• die Daten auf unterschiedlichen Ebenen zu aggregieren oder zu disaggregieren;
• die Beziehungen zwischen Mengen, Kosten und Auswirkungen zu visualisieren;
• das dreidimensionale Modell des Gebäudes zu navigieren;
• die Elemente zu identifizieren, die am stärksten auf die Ergebnisse Einfluss nehmen;
• recycelbare Materialien von nicht recycelbaren zu unterscheiden;
• die Bewertungen von der Ebene des Elements auf die des gesamten Gebäudes oder des Gebiets auszuweiten.

Der Hauptvorteil der Dashboards besteht darin, dass man vom Gesamtwert zum einzelnen BIM-Objekt wechseln kann.

Der Planer kann beispielsweise die Gesamtemissionen, die mit einer bestimmten Alternative verbunden sind, beobachten und anschließend zu den Elementen, Materialien oder Verarbeitungen zurückverfolgen, die am stärksten zum Ergebnis beitragen.

Die dreidimensionale Navigation ermöglicht es zudem, direkt ein Element des Modells auszuwählen, wie z.B. einen Dämmstoff oder ein Bauteil der Gebäudehülle, und dessen Umwelt-, Wirtschafts- und Recyclingwerte zu konsultieren.

Diese Art der Konsultation erleichtert es, kritische Punkte zu identifizieren und die Auswirkungen eines Materialwechsels oder einer Planungsänderung vor der Durchführung der Maßnahme zu überprüfen.

Dashboards stellen somit nicht nur ein Visualisierungstool dar, sondern unterstützen den Entscheidungsprozess, der auf messbaren und vergleichbaren Daten basiert.

Die Anreicherung des IFC 4.3-Modells mit Umwelt- und Wirtschaftsergebnissen

Nach der Berechnung werden die Ergebnisse der LCA- und LCC-Analysen im IFC-Modell in Form von objektbezogenen Eigenschaften dargestellt.

Das Modell wird somit nicht ausschließlich als Quelle zur Extraktion von Geometrien und Mengen verwendet, sondern wird zu einem zentralen digitalen Container, in dem Daten zusammenfließen:

• geometrische;
• physikalische;
• funktionale;
• leistungsbezogene;
• wirtschaftliche;
• umweltbezogene;
• bezogen auf die Recyclingfähigkeit und die Zirkularität der Materialien.

Für spezifische Indikatoren, wie das CO_₂-Äquivalent, kann usBIM.sustainability Eigenschaften generieren, die mit den Informationsstrukturen des IFC 4.3-Schemas übereinstimmen, indem die Ergebnisse den betroffenen Elementen zugeordnet werden.

Die Rückgabe der Daten im Modell erfordert eine vorherige Definition der Informationsanforderungen und eine korrekte Zuordnung zwischen den berechneten Indikatoren und den IFC-Eigenschaften.

Nicht alle Werte können automatisch als standardisiert betrachtet werden: Es ist notwendig festzulegen, welche Eigenschaften verwendet werden, mit welchen Maßeinheiten und nach welchen Regeln die Daten den Objekten zugeordnet werden.

Sobald diese Konfiguration vorgenommen wurde, kann das angereicherte IFC-Modell in den nachfolgenden Planungsphasen, in Kontrollaktivitäten oder in weiteren Bewertungen des Gebäudes wiederverwendet werden.

Die berechneten Daten bleiben somit nicht isoliert in der Analyseplattform, sondern werden innerhalb des openBIM®-Informationsprozesses zurückgegeben.

Die Validierung mit IDS und dem buildingSMART Data Dictionary

Die letzte Phase des Workflows betrifft die Überprüfung der Qualität und Vollständigkeit der im IFC-Modell eingefügten Informationen.

Die Validierung erfolgt durch einen Prozess, der auf der Information Delivery Specification (IDS) basiert, dem Standard, der verwendet wird, um die Informationsanforderungen, die die Objekte des Modells erfüllen müssen, in einer computerinterpretierten Form zu definieren.

Für die Fallstudie wurde ein IDS-Dokument erstellt, das die für die LCA- und LCC-Analysen erforderlichen Informationsspezifikationen enthält.

Das Dokument umfasste etwa 20 Informationsspezifikationen und über 100 Anforderungen, die an den BIM-Objekten überprüft werden sollten.

Die Anforderungen betrafen unter anderem:

• die Präsenz der Umweltdaten;
• die wirtschaftlichen Werte;
• die für die Analysen erforderlichen Indikatoren;
• die Informationen zur Recyclingfähigkeit;
• die Eigenschaften in Bezug auf die Zirkularität;
• die Verweise auf die Datenquellen;
• die korrekte Zuordnung der Eigenschaften zu den Elementen.

Um den Informationsgehalt des Modells zu erweitern, wurden zudem Konzepte und Eigenschaften verwendet, die über das buildingSMART Data Dictionary (bSDD) geteilt werden.

Das bSDD ermöglicht es, gemeinsame Begriffe, Klassifikationen und Eigenschaften zu definieren und zu verwenden, wodurch Mehrdeutigkeiten in der Beschreibung der Informationen verringert werden.

Die im Rahmen der Fallstudie verwendete Klassifizierung umfasste mehr als 20 Eigenschaften und war mit den Ergebnissen des Forschungsprojekts Recycle BIM verknüpft, das sich der Entwicklung digitaler Werkzeuge und datenbasierter Strategien zur Verbesserung der Kreislauffähigkeit von Baumaterialien widmete.

Die IDS-Kontrolle überprüft, ob die geforderten Informationen vorhanden, korrekt strukturiert und den vorgesehenen Objekten zugeordnet sind.

Die Validierung zertifiziert jedoch nicht allein die wissenschaftliche Richtigkeit der LCA-Ergebnisse oder die Repräsentativität der verwendeten EPD. Diese Aspekte müssen separat vom verantwortlichen Techniker der Analyse überprüft werden.

Validierung und Anreicherung des IFC-Modells

Die Ergebnisse der Anwendung von usBIM.sustainability am Hauptsitz von ACCA

Die Anwendung von usBIM.sustainability am Hauptsitz von ACCA hat es ermöglicht, die Baualternativen durch einheitliche, rückverfolgbare und abrufbare Umwelt- und Wirtschaftsdaten innerhalb eines einzigen Workflows zu vergleichen.

Der Prozess hat es ermöglicht:

• die bereits im Common Data Environment vorhandenen Informationen wiederzuverwenden;
• das IFC-Modell, die Mengenermittlung und die EPD zu verknüpfen;
• die Duplizierung der Quellen zu reduzieren;
• manuelle Bearbeitungen zu begrenzen;
• das Risiko von Fehlern bei der Transkription und Aggregation der Daten zu verringern;
• gemeinsam Mengen, Kosten und Umweltwirkungen zu analysieren;
• die Materialien und Elemente mit den größten Auswirkungen zu identifizieren;
• die Planungsalternativen auf quantitativer Basis zu vergleichen;
• die Ergebnisse durch interaktive Dashboards zu visualisieren;
• den Informationsinhalt des IFC-Modells zu aktualisieren;
• die Einhaltung der Anforderungen automatisch mittels IDS zu überprüfen.

Die Fallstudie zeigt, wie die Integration von openBIM, usBIM.sustainability, Business Intelligence und künstlicher Intelligenz fragmentierte und verteilte Daten aus verschiedenen Anwendungen in nützliche Informationen für die Planungsentscheidungen umwandeln kann.

Der Wert des Prozesses liegt nicht nur in der Berechnung eines umfassenden Umwelt- oder Wirtschaftswertes. Die Möglichkeit, vom Ergebnis auf das einzelne Element zurückzuschließen, ermöglicht es, zu verstehen, welche Materialien, Produkte oder Arbeiten die relevantesten Auswirkungen verursachen.

Auf diese Weise kann das Team zeitnah mehrere Lösungen vergleichen, die Konsequenzen seiner Entscheidungen überprüfen und die Analyse während der Entwicklung des Projekts aktualisieren.

Ein solcher Workflow erfordert konsistente IFC-Modelle, strukturierte Mengenermittlungen, relevante EPD, gemeinsame Klassifikationen und zuverlässige Regeln zur Verknüpfung der verschiedenen Quellen.

Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, ermöglichen usBIM.sustainability und die openBIM®-Standards, die LCA- und LCC-Analysen integrativer, rückverfolgbare und aktualisierbar zu gestalten, indem das Informationsmodell in eine Datenbasis umgewandelt wird, die für neue Bewertungen und nachfolgende Phasen des Lebenszyklus des Bauwerks verwendet werden kann.

Warum BIM und LCA in die Planungsentscheidungen integrieren?

Die Integration von BIM und LCA ermöglicht es, die bereits während der Planung produzierten Daten in nützliche Informationen umzuwandeln, um die Umweltleistungen der verschiedenen Lösungen zu bewerten und zu vergleichen. BIM ersetzt nicht die Methodologie LCA und macht ein Gebäude nicht automatisch nachhaltig, sondern ermöglicht es, Mengen, Materialien, technische Merkmale und wirtschaftliche Informationen innerhalb eines strukturierteren, nachvollziehbaren und aktualisierbaren Prozesses zu organisieren.

Wie die Fallstudie zeigt, kann die Verbindung zwischen IFC-Modell, Leistungsverzeichnis und EPD die Berechnung der Auswirkungen, die Darstellung der Ergebnisse über Dashboards und die Informationsanreicherung der BIM-Objekte unterstützen. Der Planer kann so die umweltbelastendsten Komponenten identifizieren, konstruktive Alternativen vergleichen und die Konsequenzen seiner Entscheidungen vor der Realisierung des Projekts überprüfen.

Um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen, sind die Qualität des Modells, die korrekte Definition der Analysegrenzen, die Zuverlässigkeit der Umweltdaten und die Überprüfung der Assoziationen zwischen BIM-Elementen und LCA-Datensätzen entscheidend.

Die BIM-Nachhaltigkeitsanalyse stellt somit eine konkrete Unterstützung für den Entscheidungsprozess dar: Sie macht die Umweltbewertungen stärker in die Planung integriert und hilft dem Team, die Entscheidungen in Richtung messbarer, überprüfbarer und potenziell nachhaltiger Lösungen zu lenken. Um das Management der Daten, die diese Bewertungen speisen, strukturierter und nachvollziehbarer zu gestalten, kann eine gemeinsame Datenumgebung (Common Data Environment, CDE) verwendet werden, um IFC-Modelle, Dokumente und Projektinformationen zu zentralisieren. Entdecken Sie, wie usBIM.platform die gemeinsame Nutzung und das kollaborative Management von Daten in BIM-Prozessen unterstützt.

FAQ zur Nachhaltigkeitsanalyse von BIM

Welche BIM-Daten sind erforderlich, um eine LCA-Analyse durchzuführen?

Es werden hauptsächlich Daten zu Mengen, Materialien, Schichtaufbauten, Komponenten, Nutzungsdauer und Austausch-Szenarien benötigt. Dazu müssen Umweltdaten aus EPD oder LCA-Datenbanken zugeordnet werden.

Ist BIM dasselbe wie LCA?

Nein. BIM ist eine Methodologie zur informativen Verwaltung des Projekts, während LCA eine Methode zur Bewertung der Umweltwirkungen über den Lebenszyklus ist. BIM kann einen Teil der für die LCA erforderlichen Daten bereitstellen und organisieren.

Was ist der Unterschied zwischen LCA-Analyse und Energieanalyse?

Die Energieanalyse bewertet hauptsächlich den Verbrauch und die Leistungen während der Nutzungsphase. LCA berücksichtigt auch die mit Materialien, Produktion, Bau, Wartung und Lebensende verbundenen Auswirkungen.

Aktualisiert sich die LCA-Analyse automatisch, wenn sich das BIM-Modell ändert?

Nicht immer. Die Aktualisierung kann teilweise automatisiert werden, hängt jedoch von der Qualität des Modells, der korrekten Zuordnung zwischen Objekten und Datensätzen sowie der Interoperabilität zwischen den verwendeten Softwarelösungen ab.

Was sind die Hauptvorteile der BIM-LCA-Integration?

Die Hauptvorteile sind die strukturierte Verwaltung der Mengen, die Rückverfolgbarkeit der Daten, die Schnelligkeit beim Vergleich von Varianten und die Möglichkeit, Umweltbewertungen in den frühen Phasen des Projekts vorzunehmen.