Building Information Modeling

Ansätze zur modellbasierten Zertifizierung der Nachhaltigkeit

Der Einsatz der digitalen Methode »Building Information Modeling« (BIM) in der Planung und dem Bau von zukunftsgerechten Gebäuden ermöglicht eine frühzeitige und damit optimierte Betrachtung von Nachhaltigkeitskriterien im gesamten Lebenszyklus.

Das Forschungsprojekt »Optimierung der Nachhaltigkeit von Bauwerken durch die Integration von Nachhaltigkeitsanforderungen in die digitale Methode ›Building Information Modeling‹« (ONIB) zeigt Methoden auf, um Vorgaben aus Zertifizierungssystemen modellbasiert auszuwerten.

Ein exemplarisches Vorgehen wird im folgenden Artikel beschrieben, analysiert und beurteilt.

Das Thema Nachhaltigkeit erfährt weltweites Interesse durch Gesellschaft und Politik und findet in vielen Bereichen des täglichen privaten und beruflichen Lebens Berücksichtigung. Die Vereinten Nationen legten im Jahr 2015 eine Agenda mit 17 Klimazielen fest, die auf eine globale und nachhaltige Entwicklung aller Länder in unterschiedlichsten Sektoren abzielt [1].

Das Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat griff die globale und nationale Nachhaltigkeitsstrategie auf und veröffentlichte im Januar 2019 in dritter Auflage den »Leitfaden für Nachhaltiges Bauen« für die deutsche Baubranche [2]. Um den Nachhaltigkeitsgedanken im Bauwesen messbar zu implementieren, sind unterschiedliche nationale und internationale Zertifizierungssysteme vorhanden, die die Nachhaltigkeit von Gebäuden über qualitative sowie quantitative Kriterien mit Referenzvorgaben vergleichen und in einer Bewertungsskala prämieren.

Das meistverbreitete System im deutschsprachigen Raum ist das System der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e.V. (DGNB) [3]. Die Gebäude werden dabei über verschiedene komplexe Kriterien auf unterschiedlichen Nachhaltigkeitsebenen bewertet und mit entsprechender Auszeichnung (Bronze, Silber, Gold etc.) zertifiziert.

Die Bewertung und Analyse der ökologischen, ökonomischen, soziokulturellen und weiteren Gebäudequalitäten in Anlehnung an die DIN EN 15643:2010-12 [4] der Zertifizierungssysteme sind jedoch aktuell mit großem manuellem Arbeitsaufwand verbunden, sodass die Anzahl neu angemeldeter Gebäude (vorwiegend kleine Wohngebäude) im DGNB-System in Deutschland im Jahr 2017 1.965 betrug [5].

Dem gegenüber standen 146.012 Neubauten, die im Jahr 2017 eine Baugenehmigung erhielten [6]. Daraus folgt, dass nur knapp über ein Prozent der Gebäude nach dem DGNB-System zertifiziert wurden. Der internationale Trend im Jahr 2020 zeigt allerdings, dass 22,6 Prozent des Gesamtinvestitionsvolumens im gewerblichen Sektor in die sogenannten »Green Buildings« investiert wurden [7].

Für eine stärkere Integration von Nachhaltigkeitsaspekten in Bauprojekten durch alle Projektbeteiligten kann die Nutzung der digitalen Methode »Building Information Modeling« (BIM) im Zertifizierungsprozess die Anwendungszahlen weiter steigern.

BIM kommt seit der Veröffentlichung des Stufenplans »Digitales Planen und Bauen« des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) [8] und dem BIM-Erlass des damaligen Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) [9] auch im Hochbau zunehmend zur Anwendung. Es ermöglicht eine zentrierte sowie transparente Kommunikation und damit einhergehend eine nachvollziehbare Kollaboration mit effizientem Informationsmanagement auf Basis von 3-D-Modellen.

Um die frühzeitige Integration von BIM in den verschiedenen Lebenszyklusphasen durch die Projektbeteiligten weiter zu steigern und die Bewertung von Nachhaltigkeitsinformationen greifbarer zu machen, wurde im Forschungsprojekt ONIB (»Optimierung der Nachhaltigkeit von Bauwerken durch die Integration von Nachhaltigkeitsanforderungen in die digitale Methode Building Information Modeling«, Forschungsinitiative Zukunft Bau, Projektnummer. 10.08.18.7-17.29) [9] untersucht, wie Gebäude unter Berücksichtigung von BIM langfristig in allen Lebenszyklusphasen nachhaltig gesteuert und optimiert werden können.

Ziel der Untersuchung war es unter anderem, Abbildungsmöglichkeiten für Nachhaltigkeitskriterien zu erarbeiten, diese modellinhärent (als Information am Bauteil) bzw. modellreferenziert (externer Verweis auf Dokument) im 3-D-Modell zu integrieren und anschließend softwaregestützt zu bewerten.

Dafür wurde anhand eines Bürogebäude-Neubaus als Pilotprojekt die datentechnische Integration von Nachhaltigkeitsinformationen und die anschließende Durchführung einer modellbasierten Bewertung der Nachhaltigkeitskriterien des DGNB-Systems auf Basis des dazugehörigen BIM-Modells untersucht.

Zunächst erfolgte die Analyse der Anforderungen der jeweiligen Kriterien, um anschließend die generische Übersetzung der Kriterienanforderungen in verarbeitbare Modellinformationen sowie die Integration in das bestehende BIM-Basismodell durchzuführen. Die abschließende Modellprüfung diente als Validierung der gewählten Darstellungsformen und -arten der Nachhaltigkeitsinformationen am BIM-Modell.

In diesem Artikel wird der beschriebene Prozess anhand des Kriteriums SOC 2.1 »Barrierefreiheit« des DGNB-Systems exemplarisch vorgestellt und somit werden Rückschlüsse auf den Gesamtimplementierungsprozess gegeben.

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Link

• Gamze Hort et al.: Modellierung von Bauwerksdatenmodellen standardisieren (Bauen+ 4/2021)