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Building Information Modeling (BIM) bietet als kooperative Arbeitsmethode das Potenzial, basierend auf maschinenlesbaren Informationen in Form von BIM-Modellen, mit verschiedenen Akteuren in einem effizienten Prozess zusammenzuarbeiten. Die Modelle müssen jedoch nicht immer über eine zwei- oder dreidimensionale Geometrie verfügen. Das Digitale Raumbuch als praxisorientiertes Managementinstrument ermöglicht die Abbildung von alphanumerischen Informationen und Ausstattungsgegenständen an räumlichen sowie funktionalen und technischen Entitäten. Es kann daher in der Bedarfsplanung verwendet werden, um die Anforderungen des Bauherrn an das Bauwerk und die technische Gebäudeausrüstung, das heißt die Beschreibung des zu errichtenden „Produktes“, maschinenlesbar in einem frühen (BIM-)Modell zu dokumentieren. Damit schafft es die Grundlage für einen digitalen Informationsaustausch ab der Konzeptionsphase über den gesamten Lebenszyklus. Zudem kann es, wenn es parallel zur Planung fortgeschrieben wird, als Basis für Soll-Ist-Vergleiche der Qualitätssicherung oder als Grundlage für das CAFM dienen.

Der regulatorische Rahmen zum Klimaschutz ist seit 1976 sowohl international als auch national spezifiziert und verschärft worden. Mit dem KSG sind zuletzt sektorscharfe Emissionsziele verankert worden. GEG und BEG stellen dabei den aktuell gültigen regulatorischen Rahmen für bauliche Mindestanforderungen und Fördermaßnahmen dar. Die langjährige Entwicklung im Gebäudesektor zeigt, dass die jährlichen Emissionen seit 1970 um circa 50 % reduziert worden sind. Zugleich würden mit einer Fortschreibung des langjährigen Trends die festgelegten Klimaziele bis 2045 deutlich verfehlt. Der überwiegend vor 1978 erbaute deutsche Wohngebäudebestand verursacht zwei Drittel der Emissionen im Gebäudesektor, zeigt aufgrund des geringen baulichen Wärmeschutzes sowie überwiegend fossil beschickter Heizungsanlagen ein erhebliches Potenzial zur Dekarbonisierung und wird vorliegend fokussiert betrachtet. Die erforderliche Erhöhung der Sanierungsquote hat ökobilanzielle Implikationen mit Auswirkungen auf das verfügbare Emissionsbudget. Zur Erreichung der Klimaziele bedarf es ganzheitlicher Anreizmaßnahmen in Kombination mit einem entschiedenen Monitoring und innovativen Sanierungsmethoden.

Durch die Digitalisierung in der Bau- und Gebäudetechnik werden neue Potenziale erschlossen. Im Forschungsvorhaben Energie.Digital entwickeln deshalb die RWTH Aachen, das Fraunhofer ISE und die Viega GmbH & Co. KG eine durchgängige und systematische Methode zur Verknüpfung und Integration der Domänen Technische Gebäudeausrüstung (TGA), Gebäudeautomation (GA) und Gebäudebetrieb mittels Building Information Modelling (BIM). Dazu wird zunächst eine konsistente Repräsentation der energierelevanten Eigenschaften der TGA erarbeitet, die neben anlagentechnischen Produktdaten auch Performance-Indikatoren und betriebstechnische Attribute enthält. Dieses digitale Abbild kann wie zum Beispiel bei der aktuell sich im Bau befindlichen Viega World in Attendorn für Monitoring und Betriebsführung weiter genutzt werden, um beispielsweise eine energetische Betriebsoptimierung durchzuführen oder Betriebsdaten am Digitalen Zwilling in Echtzeit zu visualisieren.

Die Arbeitsmethodik BIM ermöglicht Informationen, die bereits in der Planungsphase erfasst werden, durch einen konsistenten Informationsfluss in der Betriebsphase nutzbar zu machen. Aufgrund der dynamischen Randbedingungen eines Bauprojekts sowie der hohen Anzahl an beteiligten Akteuren und den daraus resultierenden vielseitigen Anforderungen besteht jedoch bisher nur eine geringe Akzeptanz für ein durchgängiges Informationsmanagement. Weiterhin kommt es aufgrund einer umfangreichen, proprietären Softwarelandschaft und der oftmals nicht ausreichenden Strukturierung von Informationsliefergegenständen und -zeitpunkten zu Informationsverlusten bei der Datenüberführung. Um dieser Ineffizienz entgegen zu wirken, wird in diesem Beitrag ein Prozess auf Basis von Information Delivery Manuals vorgestellt, der zur direkten Übernahme der Daten in entsprechende CAFM-Systeme dient. Ziel dieses Prozesses ist es, Informationen in einem digitalen Gebäudemodell so zu strukturieren, dass diese über das offene Austauschformat IFC möglichst verlustfrei in ein CAFM-System überführt werden können. Die konsequente und standardisierte Objektklassifikation sowie eine einheitliche Verwendung von Begrifflichkeiten im Kontext der beschreibenden Merkmale der entsprechenden Entitäten wird hierbei als grundlegende Voraussetzung angesehen.

Am Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen der RWTH Aachen ist ein Systemkonfigurator entwickelt worden, der die technischen und wirtschaftlichen Aspekte der Dimensionierung von geothermischen Wärmepumpen (WP) kombiniert. Das Werkzeug liefert Dimensionierungsvorschläge anhand der Gebäudeeingaben und vergleicht in jeder Berechnung die Wirtschaftlichkeit mono- und bivalenter Wärmepumpensysteme (WPS) mit einem Gasbrennwertkessel als Vergleichssystem. Neben den Steigerungen der Energiepreise und Kapitalzinsveränderungen sind BAFA-Förderungen und die CO2-Bepreisung als relevante wirtschaftliche Einflussgrößen berücksichtigt worden.

In den Wirtschaftswissenschaften spricht man vom Marktgleichgewicht, wenn Angebot und Nachfrage in einem gesunden Verhältnis zueinander stehen. Auf die Energieversorgung von Wohngebäude übertragen, könnte dieses Prinzip maßgeblich zur Erreichung der Klimaziele beitragen, wie die Ergebnisse einer Masterarbeit an der RWTH Aachen belegen. Diese wurde von der VDI-Gesellschaft Bauen und Gebäudetechnik mit dem Albert-Tichelmann-Preis 2019 ausgezeichnet. Im folgenden werden die Chancen aufgezeigt, die der Betrieb einer Wärmepumpenheizung mittels thermischer Lastverschiebung anhand variabler Stromtarife eröffnet.

Der Mensch will Wärme und keinen Kessel, der fossile Brennstoffe verfeuert und die gesamte Raumluft aufheizt. Wenn dessen Weiterentwicklung, etwa von Heizwert zu Brennwert, erstens wegen des Einsatzes fossiler Brennstoffe nach wie vor die Umwelt belastet und zweitens das beibehaltene Verfahren der Raumlufttemperierung Energie vergeudet, weil es systemisch bedingt nicht zwischen Person und Zimmerdecke – oder leerer Rückbank im PKW – unterscheiden kann, muss man sich Gedanken zu anderen Prinzipien der Komfortklimatisierung machen. Wegen des Zwangs zur Sparsamkeit verfolgen deshalb Forschungsarbeiten an der RWTH Aachen das Ziel, tunlichst das gewünschte Mikroklima ausschließlich auf das Individuum zu begrenzen.

Zusammenfassung Im Vergleich zu anderen produzierenden Industrien stagniert im Bauwesen die Arbeitsproduktivität je Erwerbstätigem seit Jahren. Trotz der in der Praxis zunehmenden digitalen Planung mithilfe von Building Information Modeling (BIM), liegen die Gründe unter anderem in der unzureichenden Standardisierung und der damit einhergehenden fehlenden Automatisierung von Prozessen und Berechnungen. Resultat dessen sind weiterhin punktuelle und deterministische Baukostenberechnungen, welche meist auch erst zu späten Planungsphasen erfolgen. Neben der unzureichenden Identifikation und Kommunikation von Chancen und Risiken, schließt die meist fehlende Berücksichtigung der Nutzungskosten eine ganzheitliche Betrachtung und Optimierung von Gebäuden aus. Das vorgestellte webbasierte Tool BIM2pLCC (engl.: BIM to probabilistic Life-Cycle-Costing; de: BIM zur probabilistischen Lebenszykluskostenrechnung) stellt diesbezüglich eine Lösungsmöglichkeit zur effizienten Berechnung von probabilistischen Lebenszykluskosten bei unterschiedlichen Informationsstand dar. Durch die gewählte Implementierung können die Kostenberechnungen sowohl mithilfe von drei Eingangsparametern und der statistischen Anreicherung von (Kosten-)Kennwerten, als auch auf Basis von BIM-Modellen mit unterschiedlichem Informationsgehalt durchgeführt werden. Hierdurch kann eine fortlaufende probabilistische Lebenszykluskostenanalyse in den Planungsprozess integriert und Planungsentscheidungen vor einem wesentlich besseren Informationshintergrund getroffen werden.

Im Zuge der Entwicklung nachhaltiger urbaner Energiekonzepte und der Modernisierung bestehender Energiesysteme rückt das Informationsmanagement als zentrales Element der Digitalisierung im Energiesektor in den Fokus. Um Planungs- und Energieversorgungsunternehmen relevante Gebäude- und Netzparameter im Ist-Zustand und simulierte Szenarien unter Einbindung des Nutzerverhaltens zugänglich zu machen, wird in diesem Beitrag eine Webapplikation vorgestellt, die an ein Datenmanagementsystem und verschiedene Software-Tools angegliedert ist. Neben den aufzubauenden Schnittstellen bestehen Anforderungen an die Webapplikation, Inhalte, wie eine Kartenansicht des urbanen Raums oder Messdaten und Kennwerte von Bauwerken sowie technischen Anlagen darstellen zu können. Um das Energie-Informationssystem weiter zu flexibilisieren, wird die Webapplikation für mobile Endgeräte optimiert. In diesem Zusammenhang liegt auch ein besonderes Augenmerk auf verschiedenen Performancetests. In diesem Beitrag wird die erste Version dieser Webapplikation im Kontext eines Energie-Informationssystems vorgestellt und erste Ergebnisse in der Umsetzung, insbesondere auf mobilen Endgeräten vor dem Hintergrund performancetechnischer Kennwerte dargelegt.

Der Beitrag identifiziert die relevantesten Materialien für den Messebau anhand eines realisierten Messebauprojekts. Diese Baustoffe werden mittels ökologischer und toxikologischer Kriterien verglichen und bewertet. Daraus werden Maßnahmenempfehlungen für die Praxis abgeleitet.