Fassade eines Wohnhauses
Ein seriell saniertes Wohnhaus in Bochum, bei dem BIM zum Einsatz kam. (Quelle: Ecoworks GmbH)

Digitalisierung

09. August 2022 | Teilen auf:

Bestand schneller nach vorne bringen

Beim Sanieren in Serie ist BIM ein praktisches Werkzeug, das aber noch viel zu selten angewendet wird. Hier ein Überblick über die wichtigsten Schritte beim Einsatz.

Die Energie- und Umweltziele der Europäischen Union im Gebäudesektor sind nur erreichbar, wenn die jährliche Sanierungsrate deutlich erhöht wird. Ein vielversprechender Lösungsansatz dafür ist die serielle Sanierung. Der gesamte Sanierungsprozess kann deutlich effektiviert werden mit Building Information Modeling (BIM), das dabei hilft, die Planung, Fertigung und Ausführung zu standardisieren und automatisieren.

Im Vergleich zur klassischen Sanierung weist die serielle Sanierung zwei wesentliche Unterschiede auf:

1. Erreichen eines möglichst hohen Vorfertigungsgrades der jeweiligen Gebäudekomponenten mit dem Ziel zeitlich optimierter, minimalinvasiver Arbeiten vor Ort und

2. zeitgleich die herausfordernde Planung und Fertigung der Gebäudeelemente unter Berücksichtigung der komplexen Gebäudeeigenschaften (Kubatur, bestehende Versorgungsinfrastruktur, Statik et cetera), Bestandsschäden, die es im Zuge der Sanierung zu beseitigen gilt, sowie veralteter, fehlerhafter und in analoger Form vorliegender Pläne und Grundrisse. Die im Werk zu fertigenden Fassaden- und Dachelemente, System-Balkone, Leitungs-
trassen und weitere Gebäudekomponenten müssen für das existierende Objekt passgenau geplant und gefertigt werden.

Datengrundlage muss neu geschaffen werden

Zur Schaffung einer lückenlosen Datengrundlage etabliert sich das Building Information Modeling (BIM), das allerdings nicht als festgeschriebene Methodik verstanden werden darf, die nach den immer gleichen Regeln und Prozessen abläuft. Vielmehr soll BIM den Rahmen für ein digitales, vernetztes Arbeiten zwischen verschiedenen Gewerken schaffen, die als Kern der Planung auf ein dreidimensionales Gebäudemodell zurückgreifen.

Während BIM im Neubau an vielen Orten schon Einzug gehalten hat, findet die BIM-basierte Planung und Ausführung in der Bestandssanierung bisher kaum Anwendung. Daher gibt es auch keine Best-Practice-Beschreibungen für BIM in der Sanierung, die den Planern und Bauunternehmen als Handreichung Vorgaben für die erfolgreiche Planung und Ausführung der seriellen Bestandssanierung liefern können. In Anbetracht der Tatsache, dass umfangreiche Informationen für die effektive Planung und Durchführung von Renovierungsprojekten notwendig sind, ist ein klar definierter Prozess für die Sammlung, den Zugang und die Aktualisierung dieser Informationen entscheidend.

Analoge Bestandsunterlagen des Gebäudes bilden aufgrund des Alters der Dokumente und den damit einhergehenden Ungenauigkeiten oft keine valide Informationsgrundlage. Daher ist das Einbinden dieser Dokumente in den digitalen BIM-basieren Planungsprozess äußerst kritisch. Ausgangspunkt einer verlässlichen Informationsbasis sollte ein millimetergenaues, dreidimensionales Aufmaß der Gebäudebeschaffenheit per Laserscan und die daraus entstehende Punktwolke sein.

Auf Grundlage dieser Punktwolke wird das 3D-Gebäudemodell als digitaler Zwilling des aktuellen Ist-Zustandes des Gebäudes erstellt. Dieses Modell bildet die Basis einer schnellen, kosteneffizienten und letztlich erfolgreichen Planung und Ausführung des Sanierungsprojektes. Hier ist es deutlich von Vorteil, bereits in frühen Projektphasen mit einer guten Objektdaten-Grundlage arbeiten zu können.

Mit der Schaffung einer gemeinsamen Datenbasis, der Common Data Environment (CDE), sowie dem 3D-Gebäude-Modell können die Planungs- und Entwurfsphase verbessert, Kollisionen im Modell erkannt und Abläufe in der Produktion im Werk und Installation auf der Baustelle deutlich besser gesteuert und nachverfolgt werden.

Das optimale Ineinandergreifen der einzelnen Prozessschritte ist für die Umsetzung der BIM-basierten Planung entscheidend. Basierend auf definierten Input- und Outputwerten zwischen den einzelnen Schritten kann ein durchgehender Fluss an notwendigen Daten etabliert werden. Das 3D-Gebäudemodell dient dabei als zentraler Knotenpunkt, das über die gesamte Projektlaufzeit mit Informationen angereichert wird.

Dieses Bestandsmodell wird von Leistungsphase zu Leistungsphase zu einem zunehmend detaillierteren Soll-Modell. So kann zum einen das gesamte 3D-Modell in einem vereinbarten Format an das Fertigungswerk zur Produktion der Fassaden- und Dachelemente übergeben werden, zum anderen dient es als Datengrundlage für die Mengenermittlung für die Ausschreibung und Vergabe der Leistungen an die verschiedenen Gewerke.

Auch energetische Berechnungen zur Heizlast oder Ermittlung des erreichbaren KFW-Effizienzhaus-Standards und somit der Förderhöhe lassen sich mit den Daten ableiten. Je nach Grad der Detaillierung (Level of Detail, LOD) sowie Informationsdichte (Level of Information, LOI) lässt sich ebenfalls eine detaillierte Zeit- (4D BIM) und Kostenplanung (5D BIM) für die Ausführung ableiten.

Auch wenn große Softwareunternehmen bereits möglichst ganzheitliche BIM-Lösungen bieten, ist deren passgenaue Anwendbarkeit in der Praxis für den Prozess der seriellen Sanierung dennoch beschränkt, sodass nach wie vor auf Einzellösungen für Bereiche wie Planung, Konstruktion, Ausschreibung und Vergabe oder Fertigung zurückgegriffen werden muss.

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Damit eine bruchfreie Anbindung der Softwarelösungen möglich ist, sollte schon vor Planungsbeginn eine saubere Datenstruktur definiert sowie die Entscheidung für oder gegen bestehende Datenstandards (ifc, gbXML, Cobie et cetera) getroffen sein. Andernfalls könnten aufwendige Konvertierungen der Modelle und Daten die Folge sein.

Geschwindigkeit durch Automatisierung in der Planung

Ein entscheidender Vorteil einer sauber implementierten BIM-Umgebung ist die Möglichkeit, Automatisierungen im Prozess zu identifizieren und umzusetzen. So können beispielsweise eigens erstellte Quellcode-Skripte den Leistungsumfang einer 3D-Planungssoftware erweitern. Dadurch ist es möglich, parametrische 3D-Gebäudeelemente per Mausklick auf die entsprechende Geometrie des Bestandsgebäudes automatisch anzupassen.

So lässt sich die für die Planung notwendige Zeit auf einen Bruchteil der üblichen Planungsdauer für eine energetische Sanierung reduzieren. Voraussetzung hierfür ist, dass die Bauteile zuvor mit den richtigen Attributen und Parametern (LOD) in der Bauteil-Bibliothek der Planungssoftware erstellt oder, sofern durch die Hersteller zur Verfügung gestellt, importiert worden sind.

Dieser Ansatz beschleunigt den Weg zum Planungsziel eines vollständigen und hinreichend detailgenauen 3D-Soll-Modells deutlich, insbesondere bei sich wiederholenden baulichen Gegebenheiten. Daher ist ein solches Vorgehen nicht ausschließlich, aber insbesondere für große Bestandshalter und ganz besonders für solche mit einer hohen Anzahl an gleichen oder ähnlichen Gebäudetypen interessant und vorteilhaft.

Obwohl die Sanierung unter Verwendung von industriell gefertigten Bauteilen generell auch ohne BIM möglich ist, kann eine echte Serialität nur mit einem gut durchdachten BIM-basierten Prozess erreicht werden. Beides im Zusammenspiel ergibt die derzeit größte Chance, den Gebäudebestand deutlich schneller als bisher hin zum klimaneutralen Betrieb zu sanieren.

Autoren: Gregor Loukidis ist COO, Christoph Bindal-Gutsche ist Head of Digital Planning bei Ecoworks.

zuletzt editiert am 10.08.2022