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BIM berührt alle Lebensphasen eines Gebäudes

Building Information Modeling (BIM) verändert die Bauplanung. Der kollaborative Planungsprozess mithilfe von digitalen Gebäudemodellen rückt in den Fokus. Energieeffizienz und Bewirtschaftung sind bereits in der Planung zu berücksichtigen.

Morris BreunigMorris Breunig7 min

Building Information Modeling erleichtert die Planung von Bauprojekten. Auch für die Betriebsphase sind die Vorteile hinsichtlich des Energiesparens im Gebäude unverkennbar.

Building Information Modeling (BIM) ist eine Weiterentwicklung klassischer Planungsweisen mit CAD-Programmen, wodurch Bauprojekte in ein dreidimensionales, virtuelles Gebäudemodell (digitaler Zwilling) überführt werden.
Das digitale Bauwerksmodell bietet eine wertvolle Datengrundlage, die über den gesamten Lebenszyklus einer Immobilie genutzt werden kann, auch um die Betriebs- und Unterhaltsplanung einer Liegenschaft langfristig zu optimieren. Weil gewissermassen „von hinten nach vorn“ geplant wird, müssen die Bedürfnisse des Betriebs schon früh in der Planung berücksichtigt werden. „Eine schlecht ausgelegte Anlage kann nicht nachträglich energieeffizient gemacht werden, nur weil sie mit BIM geplant wurde. Entscheidend ist das Gesamtsystem“, gibt Martin Meiler von TBF + Partner zu bedenken. Ist die Gebäudehülle falsch konzipiert, hilft auch die energieeffizienteste Haustechnik nicht. BIM schafft eine wichtige Plattform, um Energieeffizienzmassnahmen zu erleichtern. Diese passieren jedoch nicht automatisch, sondern müssen vom Betreiber des Gebäudes auch gewollt sein.
 

Betriebsphase eines Gebäudes

Eine intelligente Gebäudenutzung kann ebenfalls die Energieeffizienz begünstigen. „Die PostFinance in Bern nutzt beispielsweise eine variierende Arbeitsplatzzuteilung. Das ermöglicht Energiesparen aufgrund intelligenter Steuerung. Die Anzahl der freigegebenen Büro-Stockwerke richtet sich nach der prognostizierten Mitarbeiteranzahl pro Tag. Entsprechend weniger Fläche muss im Sommer klimatisiert werden“, erklärt Meiler.

Eine detaillierte Datenerfassung und Gebäudemodellierung ist grundlegend für den Betrieb. Die Nutzungskosten betragen 85 Prozent der Lebenszykluskosten eines Gebäudes. Laut einer Analyse vom Hochbauamt Zürich ist darin viel ungenutztes Potenzial zu finden. Die Kosten der Bewirtschaftung eines Gebäudes lassen sich deshalb bereits während der Planung beeinflussen. Das Liegenschaftsinformationsmodell (LIM) oder auch BIM 6D kann eine effizientere Betriebsphase ermöglichen, indem es durchgehende digitale Prozesse mit standardisierten Schnittstellen sicherstellt.

„Viele Anlagenbetreiber nutzen bereits heute sehr gute Werkzeuge für Instandhaltung, vorbeugende Wartung und IT-Unterstützung in der Betriebsphase. Neu können diese Informationen in ein 3D-Modell eingebunden und mithilfe von Augmented Reality genutzt werden, indem unter anderem Wartungspläne oder Garantiedokumente vor Ort als digitale Projektion einsehbar sind“, erklärt Meiler. Mithilfe von Virtual Reality können Fachleute zudem während der Planung das digitale Gebäude begehen und so zur optimalen Positionierung von Bauteilen beitragen. „Werden beispielsweise ein Luftfilterwechsel oder andere Wartungsarbeiten von Haus- oder Verfahrenstechnik durch die räumliche Auslegung behindert, werden Raum oder Position der technischen Anlage angepasst. Das bringt für den Bau- und Betriebsprozess deutliche Kostenersparnisse (Total Cost of Ownership). Im Idealfall können die Lebenszykluskosten durch frühzeitige Optimierung der Wartungs-, Betriebs- und Umnutzungsprozesse um bis zu 20 Prozent reduziert werden“, erklärt Meiler.

Anwendungsgebiete von BIM

BIM berührt alle Phasen eines Gebäudes. Neubauten sind von Grund auf mit BIM planbar. Bestehende Gebäude oder Anlagen können mithilfe von Laserscanning in ein digitales Modell übertragen werden, sodass die weitere Planung von Umnutzungen oder Erweiterungen stark vereinfacht wird.
Obwohl auch Einfamilien- und Mehrfamilienhäuser mit BIM geplant werden können, beschränkt sich der Einsatz derzeit vor allem auf Grossbauprojekte wie Bürobauten und Krankenhäuser, welche auf komplexe Prozesse und Nutzungsabläufe angewiesen sind. Die Planungs- und Bauzeit solcher Gebäude erstreckt sich meist über mehrere Jahre, in denen sich die Ansprüche oder gesetzlichen Rahmenbedingungen mehrmalig ändern können. BIM kann die Planung und Koordination dabei positiv beeinflussen.

Kollaborativ planen

Alle Modelle der verschiedenen Gewerke werden in einem BIM-Modell vereint, das fortlaufend aktualisiert wird. Um Fehlerraten bereits in einer frühen Planungsphase zu senken, schafft BIM gemeinschaftliche Arbeitsprozesse, was die Kosten mindert. Mithilfe der digitalen Kollisionskontrolle wird unter anderem geprüft, ob Sanitäranlagen oder Heizungsleitungen mit Lüftungskanälen oder anderen Gebäudeteilen kollidieren. Eine zentrale Datenbank ist mit den digitalen Modellen der Fachplaner verbunden und enthält alle Informationen. Projektanforderungen und aktueller Planungsstand sind somit jederzeit einsehbar. BIM-Leitfäden wie „Anwendung der BIM-Methode - Leitfaden zur Verbesserung der Zusammenarbeit“ vom SIA erleichtern kollaboratives Planen, indem sie die für die Erstellung und Bearbeitung des BIM-Modells festgelegten Prozesse, Modellierungsregeln und notwendigen Tools beschreiben. 
Im Zuge des digitalen Wandels durch BIM entstehen deshalb auch neue Berufsfelder wie BIM-Manager, Modell-Manager oder BIM-Koordinator. Somit wird sichergestellt, dass internen und BIM-Richtlinien sowie den Anforderungen der Bauherrschaften entsprochen wird.

Um den Einsatz von BIM im Planungsprozess zukünftig noch stärker zu forcieren, hat die Interessengemeinschaft „Bauen digital Schweiz“ einen Stufenplan entwickelt, der die schrittweise und koordinierte Einführung der Digitalisierung im Schweizer Bau- und Immobilienwesen anstrebt. 

Link zum Stufenplan: https://bauen-digital.ch/de/produkte/stufenplan/

LIM kann genutzt werden als Grundlage für Umbauten resp. Rückbauten, Planung und Ausführung sowie den Betrieb von Gebäuden. Ohne LIM sind die Gebäudeinformationen respektive Dokumente physisch auf verschiedene Orte im Gebäude verteilt, liegen in verschiedenen Formaten vor oder sind unvollständig sowie unstrukturiert. LIM bündelt diese Angaben digital und ermöglicht einen ortsunabhängigen Zugriff. Ein Liegenschaftsinformationsmodell kann zudem Antworten zu Fragen von Facility Managern liefern. Im Informations-Management-Prozess gehen häufig viele Informationen zwischen den einzelnen Prozessen verloren, was ein zusätzlicher Kostenfaktor ist. LIM kann diese Daten durchgängig erhalten.

Redaktion: In welchen Bereichen arbeitet Ihr Unternehmen?

Meiler: Wir planen und realisieren Vorhaben zu komplexen, gesellschaftlichen relevanten Fragen in den Bereichen Energie, Umwelt, Bau und Verkehr. Diese haben oft eine Vorlaufzeit von bis zu 10 Jahren, in welcher die Projektentwicklung bis zur Baureife mit allen Beteiligten vorangetrieben wird. Der eigentliche Bau erstreckt sich anschliessend über rund 5 Jahre.

In welcher Form nutzen Sie BIM?

Einerseits beraten wir verschiedene Büros produktunabhängig bei der BIM-Einführung. Anderseits nutzen wir BIM zur Koordination aller Projektbeteiligten bei komplexen Projekten. Hierbei ist der iterative Planungsprozess elementar. Dazu nutzen wir Open BIM: aus verschiedenen Modellen der einzelnen Gewerke werden unterschiedliche Themen zusammengeführt. Es folgen die Qualitätssicherung, eine automatische Kollisionsprüfung, die Integration in das Gesamtmodell und Kollisionsauswertung. In der Koordinationsbesprechung werden die Problemfelder den verantwortlichen Planern zur Lösung übertragen. Im Abstand von drei Wochen resultiert daraus ein neuer Planrelease. 

Nutzen Sie einen internen Leitfaden?

Der BIM-Ablaufplan (BAP) ist das Rahmenwerk und definiert die Arbeitsweisen. Ein BAP für alle Gewerke ist für unsere Projekte nicht zielführend. Wir unterteilen Bau, Verfahrenstechnik, Gebäudetechnik, Tiefbau, Baustelle, BIM-To-Field sowie Betrieb und Wartung. Was hinsichtlich der Energieeffizienz gewünscht wird, fliesst am Anfang in den Planungsprozess ein. 
Um BIM erfolgreich zu nutzen, ist ein definierter Prozess zwingend. Auch die Planungstiefe einer Phase ist wichtig. Werden anfangs zu viele Details erfasst, ergibt sich bei Projektanpassungen unnötigerweise ein hoher Änderungsaufwand. 
Leitfäden wie die vom SIA dienen zwar als Grundlage, doch gehen sie nicht ausreichend in die Tiefe, um speziellen individuellen Anforderungen der Projekte gerecht zu werden.

Welche Möglichkeiten bietet BIM hinsichtlich Energieeffizienz?

BIM löst keine Energiefragen, sondern erleichtert in einer frühen Phase das Variantenspiel. Wir haben das BIM-Modell inkl. Informationen zu den verschiedenen Materialien und Bauteilen, was das energetische Grundgerüst aufzeigt. Viele BIM-Tools ermöglichen den Export der Informationen, damit dann die Energieoptimierung mit spezieller Software möglich ist. Das 3D-Modell dient als Grundlage des Variantenspiels, ist aber nach wie vor auf das Fachwissen des Bedieners angewiesen.

Wie schätzen Sie das Potenzial zu Kosteneinsparungen während der Planungsphase mithilfe von BIM ein?

Kollisionsprüfungen in der Planungsphase reduzieren teure und ressourcenintensive Änderungen während der Bauausführung. Bei einem längeren Planungsverfahren mit vielen Änderungen – etwa durch Anpassung der rechtlichen Rahmenbedingungen – resultieren daraus ebenfalls Kosteneinsparungen. Neue Auflagen oder Gesetze können schneller in ein digitales Modell integriert und Varianten durchgespielt werden.  Der Umstieg von der 2D- zur 3D- bzw. BIM-Planung beschleunigt Planungsabläufe.

Welche Vorzüge von BIM sehen Sie für die Betriebsphase?

Es ist einfacher, die technischen Komponenten zu visualisieren und deren Daten dezentral zur Verfügung zu stellen. Angenommen, eine Verwaltung hat mehrere Gebäude mit situationsbedingter Wartung und ohne fixes Betriebspersonal. Mithilfe von Augmented Reality können etwa die Lüftungskanäle schneller gefunden und Schäden behoben werden. 
BIM unterstützt Energieanalysen, die von Fachleuten durchgeführt werden müssen, aber ist nicht die Ursache eines energieeffizienten Gebäudes. Das grundlegende Konzept mit Dimensionierung, Planung und Auslegung des Gebäudes sowie der Haustechnik muss gut durchdacht sein. 

Welche logistischen Vorteile bringt BIM?

BIM begünstigt die Bauablaufsimulation. Wir haben die Möglichkeiten, die Daten aus der Projektmanagementsoftware mit dem 3D-Modell zu verbinden. Ein Bauablaufplan begünstigt eine gute Logistik auf der Baustelle. 
Inzwischen finden Materialtransporte an Zwischenlager ausserhalb von Zentren statt. Hersteller beliefern diese und Logistiker optimieren die Zeitabläufe. Eine grosse statt mehrere kleinere Anlieferungen spart Transportkosten, CO2 und behindert den Stadtverkehr weniger. Das Vorgehen ist auch bei dichter Bebauung mit wenig Parkfläche nützlich.

Stichwort: graue Energie.

BIM erlaubt ebenfalls das Variantenspiel mit Baustoffmengen, woraus sich Kosteneinsparungen und eine Verkleinerung des ökologischen Fussabdrucks ergeben können. Das grösste Potenzial versteckt sich in den Baumaterialien und Transportaufwendungen. 

Welche Veränderungen wird BIM ausserdem bringen?

Automatisiertes Entwerfen für Standardentwurfsarbeiten wird mittelfristig ein Thema werden, sobald die notwendigen Werkzeuge kosteneffizient zur Verfügung stehen und wir ein durchgängiges Informationsmanagement über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes realisiert haben. 
Warum müssen bei jedem Gebäude wiederkehrende Ausführungsdetails neu gezeichnet werden? Mit der gewonnenen Zeit könnte man sich wichtigen Fragen wie der Gestaltung und Energieeffizienz eines Bauwerkes widmen.
Entgegen der Erwartung, die Digitalisierung führe zu weniger direkter Kommunikation, intensiviert die Koordination mittels BIM-Modell die direkte Interaktion aller Projektbeteiligten. 
Was sich zeigt ist, dass BIM unsere heutigen Arbeitsprozesse fundamental verändert. Wir unterstützen unsere Mitarbeiter in ihrer Entwicklung. Dazu haben wir erfahrene Coaches im Team, die unsere eigenen Mitarbeiter und diejenigen unserer Kunden begleiten.

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