Den Wandel mitgestalten: Gebäude nachhaltiger und effizienter planen, bauen und betreiben

Zwei Megatrends beherrschen die gesellschaftliche Diskussion, die beide große Herausforderungen – und Chancen – mit sich bringen. Neben der Digitalisierung steht das Thema Nachhaltigkeit im Mittelpunkt des Interesses. Klimaziele, Kreislaufwirtschaft, CO2-Bepreisung, der Einsatz modernster Methoden und Verfahren – in der gesamten Baubranche gibt es unzählige Initiativen und Maßnahmen, um den Klimawandel und seine Folgen einzudämmen. Die gute Nachricht ist, dass mit digitalen Lösungen erhebliche Verbesserungen erzielt werden können. Über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes können alle Gewerke wesentlich effizienter und damit nachhaltiger planen, bauen und wirtschaften – Kosteneinsparungen inklusive. Die Projektbeispiele zeigen ein klares Bild: Effizienz und Nachhaltigkeit gehen Hand in Hand, wenn man sich auf die richtigen Softwaretools verlässt.

Das derzeit nachhaltigste Gebäude Deutschlands, das „Eisbärhaus“ ist der Hauptsitz des Planungsbüros BANKWITZ. Es wurde bereits mehrfach von der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) ausgezeichnet. Das Gebäude besteht aus drei Bauteilen, die nach dem Passivhausstandard konzipiert wurden. Einer der Bauteile kommt sogar ohne eigene Heizungsanlage aus und gilt daher rein bautechnisch als klimapositiv. Zudem wurde das Gebäude komplett mit BIM geplant. Die Stahlbeton- und Holzhybridkonstruktion setzt konsequent auf Nachhaltigkeit: Wo immer möglich, wurde ressourceneffizienter Beton verwendet. Eine Holzrahmenkonstruktion aus vorgefertigten Holzelementen mit Zellulosedämmung bildet die Außenwände. Die Fassade aus unbehandeltem, sägerauem Holz kann demontiert und recycelt werden, ohne dass das Tragwerk beeinträchtigt wird. Zudem wird die gesamte Haustechnik per Software gesteuert.

Das weltweit erste klimaneutrale Restaurant von McDonald's in Florida dient nicht nur als Schnellrestaurant, sondern auch als Lernzentrum für die Erprobung und Entwicklung nachhaltiger Ansätze für die Restaurants des Konzerns. Bei der Renovierung des 8.000 m² großen Gebäudes wurden Sonnenkollektoren, mobile Wandeinheiten, natürliche Beschattung, Solarbeleuchtung, innovative Technologien zur Wärmereduzierung und eine einzigartige Stahlkonstruktion eingesetzt, um ein nachhaltiges Gebäude zu schaffen. Die McDonald's-Filiale erzeugt so viel erneuerbare Energie, dass ein Gleichgewicht zwischen der Menge der erzeugten und der aus der Atmosphäre entnommenen Emissionen erreicht wird – mit anderen Worten, sie ist klimaneutral.

Auch die Architektur des Gebäudes ist beeindruckend, denn das 18.000 m² große Schmetterlingsdach mit seiner 10 m hohen Auskragung und den Halterungen für über 1.000 Solarpaneele ist einzigartig. Aufgrund der Windempfindlichkeit musste die Dachkonstruktion tief im Boden verankert werden. Auch die Stützen des Drive-In, die das höchste Ende des Daches tragen, mussten zu zwei Dritteln mit Beton gefüllt werden. Nur durch den Einsatz einer Software war es möglich, die Mengen exakt und damit auch nachhaltig zu planen.

Das Passivhaus „De Zonnegroet“ – „Der Sonnengruß“ – wurde hauptsächlich aus Hanfkalk gebaut. Darüber hinaus kamen bei diesem Projekt in den Niederlanden weitere ökologische Materialien zum Einsatz. Der stark lehmhaltige Untergrund auf dem Grundstück in Zeewolde stellte eine besondere Herausforderung für dieses Projekt dar. Deshalb wurde ein besonderes Fundament gewählt: eine durchgehende Stahlbetonplatte mit Randbalken auf einer isolierenden und tragenden Schicht aus Schaumbeton. Dadurch ist der Bodendruck sehr gering, und die Wahrscheinlichkeit von Setzungen wurde stark reduziert. Das Gebäude selbst besteht zu 95 % aus Holz – einschließlich Dachplatten, Bodenplatten, Wänden, Fassaden, Trägern und Stützen, das durch einen Stahlträger im Bereich des Wohnzimmers im ersten Stock ergänzt wurde.

Für die Tragwerksplanung war es möglich, das gesamte Gebäudemodell zu erstellen und die meisten Tragwerkskomponenten zu entwerfen. Durch den Einsatz digitaler Softwarelösungen konnte das komplexe Gebäude sehr einfach modelliert werden. Da mehrere Varianten ohne großen Aufwand berechnet wurden, konnte der Entwurf während des Bauprozesses nach Bedarf angepasst werden. Die Software diente auch als Kommunikationsmittel innerhalb des Planungsteams und sorgte dafür, dass alle Projektbeteiligten immer auf dem neuesten Stand waren.

Wien ist eine der am schnellsten wachsenden Städte in Europa. Um den steigenden Bedarf an bezahlbarem Wohnraum zu decken, entsteht im Osten der Stadt ein neuer Stadtteil: aspern Seestadt. Ein großer Teil der Gebäude wird in Fertigteilbauweise errichtet. Dabei werden die Elemente außerhalb der Baustelle gefertigt, bevor sie zur Baustelle transportiert und mit anderen Bauteilen kombiniert werden. Diese Methode erhöht die Qualität, Zuverlässigkeit und Sicherheit. Sie steigert auch die Produktivität auf der Baustelle und reduziert die Menge des Bauabfalls durch genauere Planung und Optimierung der Materialien erheblich. Darüber hinaus kann der Abfall um 90% reduziert und direkt im Werk recycelt werden. Die Arbeit mit softwarebasierten Planungswerkzeugen ist dafür eine Grundvoraussetzung. Eines der ersten in aspern Seestadt errichteten Fertigteilprojekte ist das preisgekrönte „Stadthaus D10“. Das Gebäude entspricht einem Niedrigenergiestandard und legt einen besonderen Fokus auf Ressourceneffizienz. Auch die Herkunft der Materialien spielt eine große Rolle: Die Entfernung zwischen der Baustelle und den Produktionsstätten einiger Baustoffe liegt unter 100 km.

Woodie's, der Marktführer für Heimwerker- und Baumarktprodukte mit 35 Filialen in Irland, nutzt eine Kombination aus Energiemanagementlösungen und kontinuierlicher Energieoptimierung, um den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen zu senken. Woodie's hat die Kohlenstoffemissionen bereits im ersten Jahr um 14 % gesenkt, indem der Energieverbrauch halbstündlich überwacht wird. Woodie's wird von Energy & Technical Services (ETS) unterstützt, einem europäischen Anbieter von Energiemanagement und Gebäudetechnik. ETS verfolgt einen datengesteuerten Ansatz, der Energieverbrauchsdaten in Echtzeit nutzt, um nachhaltige Energie- und Kohlenstoffeinsparungen zu erzielen. Die Kartenfunktion der Energiemanagementplattformen bietet eine geografische Ansicht jeder Filiale und einen farblich gekennzeichneten Benchmark. Jede Filiale, vom niedrigsten bis zum höchsten Energieverbrauch, wird anhand verschiedener Kriterien kategorisiert. Diese Funktion zeigt dem Nutzer auf einen Blick, welche Filialen im gesamten Portfolio am besten oder am schlechtesten abschneiden.

Diese Beispiele zeigen, wie der Einsatz der richtigen Softwaretools die Nachhaltigkeit im Bauwesen durch Effizienzsteigerung beschleunigen kann. Durch den Einsatz digitaler Lösungen kann auch die Bewirtschaftung eines Bauwerks optimiert werden und es können bessere, faktenbasierte Entscheidungen getroffen werden. Ein weiterer Vorteil digitaler Tools ist, dass man auch noch Jahre später sehen kann, welches Material wo eingesetzt wurde – nur so lassen sich Rohstoffe wiederverwenden. Die beiden Herausforderungen der Digitalisierung und der Nachhaltigkeit gehen also Hand in Hand – und die Baubranche ist ein gutes Beispiel für viel – bisher noch - ungenutztes Potenzial.