Technologien für den Übergang des Bausektors zur Kreislaufwirtschaft
Wenn der Bausektor vollständig zu einer Kreislaufwirtschaft übergehen will, dann sollten nachhaltige Praktiken bereits in der Planungsphase angewandt werden. In diesem Artikel wird aufgeschlüsselt, wie der Sektor die Kreislauffähigkeit von Materialien verbessern kann, indem er Gebäudedatenmodellierung (BIM) in der Planungsphase von Bauprojekten, die das Wichtigste auf den Punkt bringen.
Zirkularität mit BIM
Die Kreislaufwirtschaft im Bausektor verspricht, das Konzept von "make-use-dispose" durch die Steigerung der Ressourceneffizienz auf ein umweltbewusstes Niveau zu heben. Zirkuläre Modelle in BIM ermöglichen dies von der Projektkonzeption bis zur Wiederverwendung neuer Materialien am Ende der Projektlebensdauer (EOPL).
Gegenwärtig hat die Branche mit einem Mangel an digitaler Bestandsführung zu kämpfen, und der Wiederzusammenbau von Materialien während des Rückbaus ist mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Die Erstellung von Materialpässen für Gebäude stellt eine Lösung für dieses Problem dar. Diese Pässe enthalten Informationen über die Qualität, die technischen Spezifikationen, die chemischen Bestandteile und die Abmessungen der Bauelemente. Diese Form der Zentralisierung von Bestandsdaten ermöglicht die Erstellung von Rückbau-Informationsmodellen, die im EOPL verwendet werden. Darüber hinaus sind die Daten nützlich für die Bewertung der Nachhaltigkeit von Gebäuden, wenn BIM in Systeme integriert wird, wie z. B. BREEAM.
Die Effizienz von BIM in einer Kreislaufwirtschaft hängt von einer guten Datenverwaltung ab.
Wenn die Materialdaten zugänglich und zuverlässig sind, geben sie Aufschluss darüber, was genau recycelbar und nachhaltig ist, und ermöglichen bessere Abfallbewirtschaftungspraktiken. Der Austausch dieser Informationen mit anderen Beteiligten fördert die Koordinierung, die Instandhaltungsprozesse und die Wiederverwendung von Materialien über mehrere Projekte hinweg. Dies setzt voraus, dass die Daten in standardisierten Formaten gespeichert werden, zum Beispiel in den Industry Foundation Classes (IFC), die in BIM-Programmen verwendet werden.
Was ist BIM?
Partnerschaften zwischen verschiedenen Interessengruppen gelten als einer der wichtigsten Aspekte der nachhaltigen Entwicklung. BIM soll den Akteuren im Bausektor helfen, während des gesamten Lebenszyklus eines Projekts zusammenzuarbeiten, indem sie Wissen austauschen. Architekten, Ingenieure, Hersteller und andere Baufachleute entwerfen, planen und verwalten ein Bauprojekt mithilfe einer digitalen Darstellung in Form eines 3D-Modells.
Die Information ist der wichtigste Aspekt von BIM, denn das Modell dient als Materialbank, Es speichert Daten zur strukturellen Geometrie und physikalische Informationen, Inspektionsinformationen, Bewertungsinformationen und Informationen zur Wartungshistorie. Ein wesentlicher Vorteil dieses Tools ist, dass es Materialien und Informationen validieren kann, die für die Kreislaufwirtschaft wesentlich sind, da es Zugang zu aktuellen Informationen hat.
Anwendung im Bauwesen
Von der Wiege bis zur Wiege (C2C) entwickelt von EPEA GmbH- ein BIM-integrierter Entwurfsansatz, der auf Kreislaufwirtschaft ausgerichtet ist. Bei diesem Projekt werden für die Gebäude Materialien verwendet, die sowohl für den Menschen als auch für die Umwelt sicher und vollständig wiederverwendbar sind. Alle verwendeten Produkte werden auf ihren ökologischen Fußabdruck, ihre Materialgesundheit, Recyclingfähigkeit und Trennbarkeit geprüft. Die Materialien werden mit einem Kreislaufwirtschaftspass versehen, der detaillierte Informationen über die Bestandteile einschließlich der in den Komponenten enthaltenen Chemikalien enthält. Diese Informationen bieten viele Vorteile für das Materialmanagement.
Betrachtet, wie C2C-Design wurde bei der Entwicklung von Die Wiege in Düsseldorf wird deutlich, wie Digitalisierung und Nachhaltigkeit zusammenpassen. Die Partner haben sich vier Jahre lang abgestimmt und mit Hilfe der BIM-Funktion einen Materialpass erstellt. Der Entwurf sah eine reversible Verbindung im gesamten Haus vor, sodass viele Komponenten ohne Abriss wiederverwendet werden können. Am Ende enthielt das Haus verschiedene BIM-Modelle, in denen die Komponenten nach CO₂-Fußabdruck, Gesundheit, Flexibilität, Wiederverwertbarkeit und Trennbarkeit klassifiziert wurden. Die Kriterien wurden dann zur besseren Verwaltung bei EOPL mit Farbcodes versehen. Die Software Solibri Model Checker wurde eingesetzt, um einen Überblick über die Modelle zu erhalten. Besonders hervorzuheben ist, dass alle Komponenten der Gebäude am Ende ihrer Nutzung in den biologischen oder technischen Kreislauf zurückgeführt werden können. Dieses Hybridhaus dient als Rohstoffdepot. Es wird das erste Gebäude in Deutschland sein, das im Madaster Plattform das ein weltweites Register für Materialien und Bauprodukte ist.
Die Madaster-Plattform spielt eine große Rolle bei der Kreisstadt Heidelberg Projekt. Bei diesem Projekt wird die gesamte Stadt als Rohstofflager betrachtet, und alle Gebäude werden in der Plattform erfasst. Um die Gebäudedaten in das Register hochzuladen, war ein BIM-Modell erforderlich. Informationen über den Ort der Errichtung, das Baujahr, das Gebäudevolumen oder den Gebäudetyp können über eine städtische Screener-Funktion abgerufen werden. Bei den ersten Gebäuden wurde diese Funktion bereits genutzt - alle verfügbaren Materialien wurden in genauen Mengen erfasst, d. h. Metall, Ziegel und Beton. Die Betonabfälle werden zerkleinert und der Wirtschaft wieder zugeführt, wodurch der Bedarf an neuen Rohstoffen verringert wird.
MagiCAD ist eine Software, die es wert ist, erwähnt zu werden, da sie die wahre Fähigkeit zeigt, wie BIM die Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten erleichtert. MagiCAD konzentriert sich auf den Entwurf und die Berechnung von mechanischen, elektrischen und sanitären Anlagen (MEP). Es verfügt über mehr als eine Million BIM-Modelle sowie über kollaborative Funktionen wie Gebäude-Kollaborationsformat (BCF) das für den Informationsaustausch zwischen verschiedenen BIM-Softwareprogrammen verwendet wird. MagiCAD wurde verwendet, um ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC) für das Gebäude zu entwickeln. BMW Group Forschungs- und Innovationszentrum. Die Software entwarf das 3D-Modell und die Elemente des Systems und berechnete und dimensionierte die spezifischen Komponenten. Faktoren wie Wärmelast, Luftströme und Energieeffizienz wurden berücksichtigt und ermöglichten die frühzeitige Erkennung und Lösung potenzieller Konflikte oder Störungen, wodurch kostspielige Änderungen und Nacharbeiten vor Ort reduziert wurden. MagiCAD trägt zur Kreislaufwirtschaft bei, indem es die Umweltauswirkungen des Projekts reduziert und die Inventarisierung für Rückbauzwecke unterstützt.
Welche Hindernisse müssen wir für die Kreislaufwirtschaft mit BIM überwinden?
Die Nutzung des technologischen Potenzials zur Förderung der Kreislaufwirtschaft im Bausektor stößt zum Beispiel auf einige Grenzen:
Verwaltung der Daten
Informationsdatenbanken müssen aktuell, qualitativ hochwertig und relevant sein. Wenn Informationen über Trennbarkeit, Qualität und Recyclingfähigkeit von Materialien nicht gut dokumentiert sind, stellt dies eine Herausforderung für das EOPL dar. Die Informationen sollten im Falle von Renovierungen und Änderungen von Gebäudekomponenten entsprechend der Entwicklung der Anlage aktualisiert werden.
Technologische Verschiebungen
BIM-Materialdatenbanken sind wichtig, aber ihre Relevanz ist möglicherweise nicht mehr zeitgemäß, wenn sich die Technologie weiterentwickelt. Die Daten sind nicht mehr nützlich, wenn ein bestimmtes Bauteil nicht mehr in Gebrauch ist und nicht recycelt werden kann.
Beschränkungen bei Rückbau, Renovierung und Nachrüstung
Der Einsatz von BIM bei Rückbau, Renovierung und Nachrüstung bestehender Gebäude ist insofern begrenzt, als BIM-Modelle trotz 3D-Scans, 2D-Dokumenten und Vermessungen vor Ort nicht ganz genau sind. Komponenten aus solchen Modellen sind nicht einfach zu trennen und für die Wiederverwendung zu sortieren.
In Anbetracht all dessen hat BIM der Kreislaufwirtschaft trotz einiger Einschränkungen viel zu bieten. Die Visualisierung und interdisziplinäre Modellierung des gesamten Projektlebens bietet die Möglichkeit, die Ressourcen angemessen zu planen. Im Gegenzug werden umweltbewusste Alternativen erforscht, die Wahrscheinlichkeit von Nacharbeiten wird reduziert und Abfälle werden minimiert. Neben BIM ist Digital Twin eine aufstrebende Technologie, die Echtzeitdaten integriert und den Betrieb von Infrastrukturen simuliert und damit ähnliche Vorteile wie BIM bietet. Weitere erwähnenswerte Technologien sind generatives Design, Virtual Reality (VR) und 3D-Scanning. Die Nutzung von Technologien ist eine bewährte Strategie, um den Übergang der Bauindustrie zu einer Kreislaufwirtschaft zu beschleunigen - ein Ziel, das mit jeder neuen Innovation realistischer wird.
Quellen:
https://www.bamb2020.eu/wp-content/uploads/2019/02/SBE19-Brussels-IBIM-and-Circular-design.pdf
https://www.dbz.de/artikel/dbz_Digitale_Planung_trifft_kreislauffaehiges_Design-Prinzip-3595221.html
https://www.researchgate.net/publication/331314038_BIM_and_Circular_Design
