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IFC and BIM based concept for improved material resource efficiency in the built environment

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[Quelle: http://d-nb.info]

Umweltrelevante Ziele mit Schwerpunkt auf der Ressourceneffizienz, wie z. B. Materialkreislauffähigkeit (Recyklierbarkeit, Wiederverwendbarkeit), Austauschbarkeit und Minimeren der materiellen Ressourcenverschwendung (Abfallpotenzial) gehören aktuell nicht zu den Anforderungen und Zielen im Gebäudedesign. Die hohe Divergenz und Mannigfaltigkeit der Datentools und Formate verwendet im Gebäudedesign, machen es praktisch unmöglich, die gesamte notwendige Information für die Modellierung und Simulation der Umweltperformanz während der Designphase, in einer ausreichenden, unifizierten Qualität und Quantität zu sammeln. Aus den oberen zwei resultierend, ist es aktuell nicht möglich, eine Simulation der zukünftigen, den gesamten Lebenszyklus umfassenden Ressourceneffizienz von dem Gebäudekonzept in der Designphase zu ermitteln und zu modellieren - die Phase, in der die Mehrheit der Gebäudeparameter bis zum Ende des Lebenszyklus endgültig bestimmt werden und aber noch anpassbar und optimierbar sind. Diese Defizite sind kritisch in dem Fall von Produkten, wie Gebäude, die nur als "Prototyp" entworfen und gebaut werden und darüber hinaus eine überdurchschnittliche Lebensdauer aufweisen. Im Kontext der steigenden Ressourcenknappheit und den systematischen Versuch in vielen Industrie- und Wirtschaftsbereichen, eine möglichst effektive Wiedereinführung von Materialien in geschlossenen Produktionskreisläufen mit minimalen Ressourcenverlusten zu erreichen, ist es essentiell, diese Defizite im Bauwesen zu adressieren und eine praktisch implementierbare Lösung dafür zu entwickeln. Mit der progressiven Einführung des Industry Foundation Classes (IFC) Datenstandards wurde ein unifiziertes Framework für die Erstellung, Austausch und Dokumentierung der gesamten gebäuderelevanten und lebenszyklusrelevanten Information ermöglicht. Währen IFC als ein Framework für den semantischen Inhalt aller Datenobjekte mit Bezug auf das Gebäude und seinen Lebenszyklus anbietet und deren hierarchische Organisation regelt (geometrische, zeitliche, Materialparameter usw.), ist Bildung Information Modellig (BIM) die interdisziplinäre Projektumgebung, in der Gebäude mittels semantischen Datenobjekten, Parametrisierung der Daten und Informationskontrolle entworfen und erstellt werden. Die Hauptfrage, die die Arbeit zu beantworten sucht, ist, ob das "Zero-Waste-House", also die Gebäudedesignmethode, die geschlossenen Materialkreisläufe über den Gebäudelebenszyklus hinaus ermöglicht, weitestgehend technisch und praktisch für jedes Bauvorhaben erreichbar ist. Das Hauptziel der Arbeit ist diese Methode zu entwickeln und ihre Umsetzbarkeit zu verifizieren. Daraus ergeben sich die weiteren, unterstützenden Forschungsfragen, die in der Arbeit adressiert werden: Wie soll das Gebäudedesignprozess strukturiert und organisiert werden, um das "Zero-Waste-House" zu ermöglichen und zu erreichen. Welche sind die Methoden, Verfahren und Tools, die das Ermöglichen und Erreichen des "Zero Waste House" unterstützen. Welche sind die grundlegende Designziele, Gebäudeparameter und Variablen, notwendig für die Simulation und Optimierung von jedem beliebigen Bauvorhaben, um das "Zero-Waste-House" zu ermöglichen und zu erreichen? Der Fokus der Arbeit liegt somit auf der Entwicklung einer Roadmap für Design, Simulation und Optimierung Gebäudekonzepte hinsichtlich verbesserte materielle Ressourceneffizienz und Kreislauffähigkeit, unterstützt durch die Prinzipien und Techniken des semantisch-parametrischen Gebäudedesigns. Im ersten Teil der Arbeit ist ein methodisches Konzept vorgestellt, in dem die relevanten Parameter, parametrischen und prozessbezogenen Zusammenhänge, sowie regelbasierte Workflows zur Logiküberprüfung definiert bzw. entwickelt sind und in semantischen und zeitlichen hierarchischen Strukturen organisiert sind. Der Fokus im zweiten Teil der Arbeit liegt auf IFC und BIM. Auf den Methoden für Erweiterung des semantischen Inhalts innerhalb IFC und BIM und die Implementierung der Simulations- und Optimierungsworkflows in beiden Umgebungen. Für die Verifizierung der Implementierbarkeit und der praktischen Umsetzbarkeit, ist das Konzept angewendet an einem realen Fallbeispiel aus der Praxis angewendet. Im letzten Teil - "Diskussion und Ausblick" - werden die Ergebnisse im Kontext der notwendigen, noch zu erfüllenden Rahmenbedingungen in Industrie und Politik diskutiert, die die Entwicklung und Implementierung in der Praxis eines Softwaretools für die automatisierte Simulation und Optimierung, basierend auf der vorgeschlagenen Roadmap, fördern würden. Im Kapitel "Diskussion und Ausblick" l werden darüber hinaus verschiedene Szenarien ausgelegt und kritisch analysiert, die den Impact von der Förderung und Aktivierung von Maßnahmen für die Verbesserte Ressourceneffizienz im Bauwesen bis hin zum Verfehlen einer rechtezeitigen Reaktion auf den Status Quo im Bauwesen seitens Gesellschaft, Wirtschaft, Industrie und Politik.

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Newen Arndt
Schwimmbäder
Schadenfreies Bauen, Band 43
Reihe begründet von Günter Zimmermann.
2., aktual. u. erw. Aufl.
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Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ob Thermalbad, kommunale Schwimmhalle oder privater Pool: Schwimmbadbau ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Gestalterische, statisch-konstruktive, bauphysikalische und schwimmbadtechnische Anforderungen sind dabei gleichermaßen zu beachten. Schon kleine Planungs- oder Ausführungsfehler können zu gravierenden Schäden führen. In diesem Buch werden die Grundlagen für eine mängelfreie Gesamtplanung dargestellt. Der Autor geht dabei auch auf die Sanierung und Instandhaltungsfragen ein. Er zeigt typische Fehlerquellen auf und gibt Hilfestellungen für gutachterlich korrekte Mangel- und Schadensbeurteilungen. An konkreten Schadensbeispielen wird erklärt, wie ausgeprägte Schäden und ausufernde Schadensbeseitigungskosten vermieden werden können, indem sie rechtzeitig erkannt und behoben werden. Der Autor spannt einen fachübergreifenden Bogen von der kompetenten Bauherrenberatung über den regelgerechten Entwurf, die schadenfreie Bauausführung, die fachgerechte Bauüberwachung bis zur integrativen Planung von Bau und Betrieb von Schwimmbädern. Für die zweite Auflage des Buchs von Newen Arndt wurden die Schadensfälle auf Grundlage der neuen Abdichtungsnormen aktualisiert und um neue Beispiele ergänzt. Den Themen Nachhaltigkeit und Energieeffizienz wird ein eigener Abschnitt gewidmet.

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Stefanie Streck
Nachhaltiges Planen, Bauen und Wohnen
Kriterien für Neubau und Bauen im Bestand
2., Aufl.
2018, xviii, 295 S., 3 SW-Abb., 87 Farbabb. 240 mm, Hardcover
Springer, Berlin

 

 

Deutschland ist gebaut: Drei Viertel aller Wohngebäude sind über 30 Jahre alt und müssten dringend modernisiert werden. Das Werk bietet einen Überblick darüber, welche Kriterien bei einer umfassenden Modernisierung beachtet werden müssen, um eine wirtschaftlich tragfähige, sozialverträgliche und umweltgerechte Lösung zu finden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Mehrfamilienhäusern. Jedes Kapitel bietet umfangreiche Checklisten, mit deren Hilfe Modernisierungsaufgaben systematisch angegangen werden können.

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Georg-Andreas Gridling
Lebenszykluskosten im nachhaltigen Geschosswohnbau
2018, 114 S., 234 mm, Softcover
StudienVerlag

 

 

Das Werk stellt einen Leitfaden für Bauherren, Eigentümer und Mitarbeiter von Hausverwaltungen dar. Es schafft einen Einblick in die komplexe Welt der Lebenszykluskostenbetrachtung und ermöglicht eine integrale und nachhaltige Gesamtschau. Theorie und Praxis werden mit Hilfe von Zahlen, Daten und Fakten untermauert und münden in realistischem Kennzahlenmaterial. Mit Hilfe einer Beispielberechnung wird ein praxistauglicher Weg für die Berechnung von Lebenszykluskosten aufgezeigt.

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Horst Schroeder
Lehmbau
Mit Lehm ökologisch planen und bauen. Mit E-Book
3., Aufl.
2018, xxiv, 593 S., 113 SW-Abb., 180 Farbabb. 240 mm, Package, Bundle
Springer, Berlin

 

 

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Annette Hillebrandt, Petra Riegler-Floors, Anja Rosen
Atlas Recycling
Detail Atlas
Gebäude als Materialressource
2018, 224 S., zahlreiche Fotos und Zeichnungen. 297.00 mm, Softcover
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Wie gelingt es, die immensen Rohstoffvorkommen im Gebäudebestand "aktiv" zu halten und dauerhaft umweltverträgliche Gebäude zu realisieren? Neben "Suffizienz, Konsistenz und Effizienz" impliziert dieses Ziel den intelligenten Einsatz von Ressourcen, die Recyclingfähigkeit von Konstruktionen, ein kreislauffähiges Bauen, kurz: "Urban Mining" im Bauwesen. Dies erfordert ein grundsätzliches Umdenken in Planung und Ausführung - und damit eine große Herausforderung für Architekten und Ingenieure. Der Recycling Atlas liefert das nötige Fachwissen für den damit verbundenen Paradigmenwechsel im Bauen. Neben Projektbeispielen zeigt ein umfangreicher Leitdetailkatalog relevante Bauteilanschlüsse und liefert ausführliche Erläuterungen zu Berechnungsmethoden und Ausschreibungsaspekten.

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Forschungsberichte

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Ansgar Rose, Norbert Sack, Klemens Nothacker, Andrea Gassman
Recycling von Flachglas im Bauwesen - Analyse des Ist-Zustandes und Ableitung von Handlungsempfehlungen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3202
2020, 106 S., 13 Abb. u. 22 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens war es, eine detaillierte Analyse des Ist-Zustandes hinsichtlich des Recyclings von Flachglas in Deutschland zu erstellen. Basierend auf den Ergebnissen sollten Handlungsvorschläge für ein closed-loop Recycling von Flachglas erarbeitet werden. Zunächst wurde ein qualitatives Stoffstrommodell für Floatglas erarbeitet. Es stellt die Stoffströme von der Erzeugung in der Floatglashütte über die Veredelung zu Halbzeugen, die Fertigung von Mehrscheiben-Isoliergläsern und die Anwendung in Fenstern und Fassaden bis zum Recycling zu neuem Floatglas oder anderen Verwendungen bzw. der Endlagerung auf einer Deponie dar. Dieses Modell zeigt die an dem Stoffstrom beteiligten Stakeholder, z. B. Floatglashütten, Fenster-/Fassadenbauer und Recyclingbetriebe. Über Umfragen bei den Stakeholdern wurden Daten zu den Stoffumsätzen in Deutschland im Jahr 2016 und Informationen zur jeweiligen Situation hinsichtlich des Recyclings von Flachglas gesammelt. Parallel dazu wurde versucht, die in Deutschland im Jahr 2016 in pre- und post-consumer Bereichen anfallenden Flachglasabfallmengen rechnerisch abzuschätzen. Des Weiteren wurde der aktuelle Sachstand der Recyclingtechnologie über Literaturstudien und Gespräche mit Experten aus der Industrie ermittelt.

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Wolfram Jäger, Angelika Mettke, Hassan Youssef, Stephanie Schmidt, Viktoria Arnold, Christian Matthes, Jakob Fischer
Entwicklung und Anwendung von komplett demontablen Wohneinheiten aus ressourcenschonendem Beton - RC-WE-Modul
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3192
2020, 297 S., 291 Abb. u. 36 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung und Demonstration einer massiven, modularen, transportablen und voll demontablen/recyclinggerechten Wohneinheit für die schnelle Bereitstellung von Wohnraum und ggf. temporären Unterkünften, die am Ende ihrer Nutzungszeit umsetzbar sind. Dabei waren die Anforderungen der Next-Generation-Buildings zu erfüllen und Stoffkreisläufe nach dem Prinzip Cradle to Cradle (kreislaufgerechtes Bauen auf Bauteilebene) zu schließen, d. h. flexibel (schnell, demontierbar, anpassungsfähig etc.), schadstofffrei und ressourcenschonend mit System (modulare Bauweise) zu bauen. Dazu gehören die sortenreine Trennbarkeit und die Wiederverwendbarkeit ganzer Bauteile des Rohbaus sowie deren nachhaltige Herstellung durch die Nutzung von Recyclingmaterial. Einmal hergestellt, befinden sich ganze Module im Nutzungskreislauf ohne eine Zerstörung am Nutzungsende. Daher wird mit der Wiederverwendungsoption ein Beitrag zur Werterhaltung geleistet (Upcycling). Bei dem Projekt standen die Erprobung der erarbeiteten Grundlagen und die Optimierung von wiederholbaren, adaptiven Konstruktionslösungen sämtlicher Gebäudeteile im Mittelpunkt.

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Tamara Bimesmeier, Karin Gruhler, Clemens Deilmann, Jan Reichenbach, Sonja Steinmetzer
Sekundärstoffe aus dem Hochbau
Energie- und Materialflüsse entlang der Herstellung und des Einsatzortes von Sekundärstoffen aus dem Hochbau für den Baubereich
Abschlussbericht SEROBAU.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3184
2020, 252 S., 95 Abb. u. 27 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Recycling von Bauabfällen ist ein wichtiger Baustein zur Ressourcenschonung. Das Forschungsvorhaben ist eine Sondierungsstudie, die sich insbesondere dem Aspekt der energetischen Aufwendungen im Zuge der Kreislaufführung im Bausektor widmet. Den bisher üblichen massebezogenen materiellen Betrachtungen zum Recycling werden energetische Aufwendungen gegenübergestellt und geprüft, inwieweit sich Recycling auch aus energetischer Perspektive lohnt. Dabei wird die Wertigkeit des möglichen neuen Einsatzortes der Rückbaumaterialien mitberücksichtigt. Für jede Bauproduktgruppe werden instruktive Nutzungsbeispiele in Form charakteristischer "durchgängiger" Prozessketten vom Rückbaumaterial bis zur Einsatzvariante nachgezeichnet und aus energetischer Perspektive in drei Schritten analysiert: 1. Aufbereitung des Rückbaumaterials bis zum Sekundärstoff - Modulare Berechnung des Energieaufwands der Sekundärstoffaufbereitung; 2. Erreichen der funktionalen Äquivalenz (Einsatzfähigkeit als Substitut) auf Grundlage von Unterschieden zwischen Primär- und Sekundärstoffverwendung bis zur Einsatzvariante; 3. Gegenüberstellung der Energieaufwendungen für die Substitut- und Primärstoffherstellung.

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M. Norbert Fisch, Thomas Wilken, Franziska Bockelmann, Daniel Houschka
Dezentrale, modulare Stromspeicher zur Eigenstromsteigerung in EffizienzhausPLUS Gebäuden
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3162
2019, 127 S., 98 Abb. u. 30 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Im Forschungsprojekt untersuchte zweigeschossige Wohnhaus Berghalde wurde im Oktober 2010 im EffizienzhausPLUS-Standard fertiggestellt. Neben einem bilanziellen Jahresüberschuss wird die Steigerung des Eigenstromanteils durch ein Lastmanagement bzw. die Nutzung der thermischen Masse verfolgt. Im vorliegenden Forschungsprojekt liegt nun der Schwerpunkt auf der Einbindung und Nutzung von Stromspeichern, um den Eigenstromanteil von rund 30 Prozent (im Mittel der ersten Betriebsjahre) weiter zu steigern. Im Kontext der Speichereinbindung werden die Kosten analysiert und die verschiedenen Speichertypologien und deren Anwendung im Ein- und Mehrfamilienhaus mit dem Ziel bewertet, die Übertragbarbarkeit auf zukünftige Bauprojekte, auch Bestandsgebäude mit PV-Anlagen, besser beurteilen zu können. Ein weiterer Themenschwerpunkt im Forschungsprojekt ist die Betrachtung von Bestandsanlagen, deren Verträge zur Einspeisevergütung in den kommenden Jahren auslaufen werden. Der überwiegende Teil dieser Anlagen speist den regenerativ erzeugten Strom in das öffentliche Netz ein. Hier müssen Konzepte zur Eigennutzung des PV-Stroms entwickelt und aufgezeigt werden. Für die Integration von Stromspeichern als wesentlicher Baustein zur Eigenstromnutzung werden dabei große Potentiale gesehen.

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Achim Menges, Oliver Bucklin, Oliver David Krieg, Hans Drexler
Baukonstruktionen aus Massiv-Holz, welche durch Form und Fügung konstruktive und bauphysikalische Anforderungen des energie-effizienten und nachhaltigen Bauens erfüllen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3122
2019, 90 S., 36 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die weite Verbreitung, hohe Leistungsfähigkeit, und leichte Bearbeitbarkeit macht Holz zu einem idealen Baumaterial für innovative Konstruktionen. Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Massiv-Holz-Bausystems, bei denen einfache Holz-Elemente durch digitale Fertigungsmethoden so bearbeitet werden, dass sie durch Form und Fügung konstruktive und bauphysikalische Anforderungen des energieeffizienten und nachhaltigen Bauens erfüllen. Am Beispiel eines variablen Prototypen-Gebäudes, das in Partnerschaft zwischen der Universität Stuttgart, der Jade Hochschule und der IBA Thüringen entwickelt und gebaut wird, soll das Bausystem erprobt werden. Als eines der ersten voll parametrisch entworfenen und digital hergestellten Gebäude mit einer Vollholzkonstruktion stellt das Projekt einen wichtigen Schritt für die moderne Architekturforschung dar. Vor allem die praxisnahe Evaluation der Entwurfs- und Fertigungsmethodik hat eine Reihe von wichtigen Erkenntnissen zur Folge. Das Forschungsprojekt kann insofern als ersten Schritt für die Entwicklung eines neuen Bausystems angesehen werden.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Ernst, Meret
Ringsherum. Im Kreis wirtschaften statt wegwerfen - Stand der Dinge
Hochparterre, 2020

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Wickel, Reinhold
Aufs Holz gekommen. Dachgeschossausbau (kostenlos)
Bundesbaublatt, 2019

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Mehr.WERT.Pavillon
Ingenieurblatt Baden-Württemberg, vereinigt mit Baumeisterzeitung, 2019

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Meck, Andreas; Frühauf, Axel
Das Neue Rathaus in Maitenbeth, Lkr. Mühldorf
Der Bauberater, 2019

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Goldmann, Marion; Jäger, Wolfram
"Lehmbau geht auch mehrgeschossig". Interview mit Wolfram Jäger zu einem Mustergebäude aus industriell gefertigten Lehmsteinen (kostenlos)
DAB Deutsches Architektenblatt. Baden-Württemberg, 2019

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