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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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Schwimmbäder
Schadenfreies Bauen, Band 43
Reihe begründet von Günter Zimmermann.
2., aktual. u. erw. Aufl.
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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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Annette Hillebrandt, Petra Riegler-Floors, Anja Rosen
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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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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
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Stefanie Streck
Nachhaltiges Planen, Bauen und Wohnen
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2., Aufl.
2018, xviii, 295 S., 3 SW-Abb., 87 Farbabb. 240 mm, Hardcover
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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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Forschungsberichte

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Patricia Schneider-Marin, Christina Dotzler, Christine Röger, Werner Lang, Jens Glöggler, Klara Meier, Susanne Runkel
Design2Eco. Lebenszyklusbetrachtung im Planungsprozess von Büro- und Verwaltungsgebäuden - Entscheidungsgrundlagen und Optimierungsmöglichkeiten für frühe Planungsphasen
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Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3137
2019, 187 S., 82 Abb. u. 33 Tab., Softcover
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Obwohl für die Nachhaltigkeit von Gebäuden in frühen Planungsphasen entscheidende Weichen gestellt werden, sind derzeit weder ökologische Wirkungen noch die ökonomische Qualität eines Gebäudes über den Lebenszyklus im Planungsprozess verankert. Daher wird als Entscheidungsgrundlage für die am Bau Beteiligten eine einfache Methodik zur parallelen Abschätzung von Lebenszyklus-Umweltwirkungen und -Kosten von Bürogebäuden im Neubau entwickelt. Es wird eine Methodik für frühe Planungsphasen entwickelt, die durch die Bewertung weniger Regelbauteile in Kombination mit den projektspezifischen Flächenberechnungen der Bauteile in der zweiten Kostengruppenebene nach DIN 276-1:2008-12 eine vergleichende Hochrechnung erlaubt. Diese wird anhand der durchgeführten detaillierten Berechnungen validiert und auf ein laufendes Fallbeispiel angewendet. Abschließend werden, abhängig von strategischen Gebäudemerkmalen, vereinfachte Handlungsempfehlungen für die Planung zur Verfügung gestellt.

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Florian Nagler, Tilmann Jarmer, Anne Niemann, Antonia Cruel, Thomas Auer, Laura Franke, Hermann Kaufmann, Stefan Winter, Stephan Ott, Marco Krechel, Christoph Gehlen, Charlotte Thiel
Einfach Bauen. Ganzheitliche Strategien für energieeffizientes, einfaches Bauen - Untersuchung der Wechselwirkung von Raum, Technik, Material und Konstruktion
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3151
2019, 213 S., 92 Abb. u. 32 Tab., Softcover
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Die Komplexität der Konstruktionen und Gebäudetechnik steigt seit Jahrzehnten stetig. Dies betrifft die Anforderungen an Standsicherheit, Wärme-, Feuchte-, Brand- und Schallschutz, Hygiene und Gesundheit wie auch den allgemeinen Nutzerkomfort. Das äußert sich in einer fast unüberblickbaren und weiter steigenden Zahl an Normen und Baugesetzen. Das damit anvisierte Ziel der Qualitätssicherung wird oft nicht erreicht: Die Folge der Komplexität ist eine hohe Fehlerquote in Planung und Ausführung sowie eine Überforderung von Bauherren und Nutzern. Ziel von "Einfach Bauen" ist es, den Anfangspunkt zu einer neuen, gegenläufigen Bauentwicklung zu markieren und so einen wichtigen Impuls in der deutschen Bauwirtschaft zu setzen. Im Forschungsprojekt "Einfach Bauen 1" wurde untersucht, inwiefern Gebäude mit einfacher und robuster Konstruktion als auch Gebäudetechnik gebaut werden können und wie diese bezüglich Umweltwirkung und Lebenszykluskosten im Vergleich - auch unter Betrachtung des Nutzerverhaltens - zu üblichen Wohngebäuden und Wohngebäuden in Niedrigenergiebauweise über einen Betrachtungszeitraum von 100 Jahren abschneiden.

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Johannes Hegger, M. Norbert Fisch, Thomas Wilken
Aktiv-Stadthaus im Bestand - Sanierung von Bestandsbauten der 50er/60er Jahre
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3141
2019, 93 S., 82 Abb. u. 12 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Forschungsvorhaben dient dazu, für die Sanierung der großen Wohnbaubestände aus den 50er-Jahren einen erhöhten energetischen Sanierungsstandard unter Einsatz passiver wie aktiver Maßnahmen zu entwickeln und anhand von zwei Objekten beispielhaft umzusetzen. Er wird sowohl den übergeordneten Anforderungen von Klimawandel und Energiewende gerecht als auch zukünftige rechtliche Anforderungen erfüllen, die sich aus EnEV, EPBD bzw. GEG ergeben. Mit der Fokussierung auf die Bestandssanierung größerer Bestände soll einerseits eine Beschleunigung der Energiewende ermöglicht, andererseits eine wirtschaftliche Umsetzung ehrgeiziger Ziele erreicht werden. Neben der mit dem Auszug der Mieter verbundenen Totalsanierung wurden alternative Lösungen zur Prozessoptimierung untersucht, die das Verbleiben der Bewohner in den Beständen ermöglichen. Weiterer Bearbeitungsschwerpunkt ist die vergleichende Abschätzung des ökologischen Fußabdrucks der energetischen Maßnahmen.

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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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Karsten Tichelmann, Annekatrin Koch
energy+Home2.0 - Effizienzhaus Plus im Gebäudebestand
Vergleichende technologische, ökologische und ökonomische Untersuchung der Umwandlung von identischen, bewohnten Geschosswohnungsbauten
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3107
2019, 261 S., 225 Abb., 20 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der klimaneutrale Baubestand bis 2050 wird mit den aktuellen Maßnahmen nicht erreicht. Gleichzeitig fehlen zurzeit eine Million Wohnungen. Ein entscheidendes Potenzial liegt in Geschosswohnungsbauten von 1949-1978. Da sie meist vermietet und bewohnt sind, fällt die Sanierungsquote jedoch nur gering aus. Bislang mangelt es an Lösungen und dem Wissen, wie man sie energetisch, ökologisch und ökonomisch sinnvoll in die Zukunft führen kann. Am energy+Home2.0 wird gezeigt, wie für einen repräsentativen Geschosswohnungsbau der Baualtersklasse 1949-1978 eine CO2-neutrale Energieversorgung wirtschaftlich umsetzbar ist und mit der Schaffung von neuem Wohnraum ohne zusätzliche Flächenversiegelung verbunden werden kann. Dabei geht eine architektonische Aufwertung der äußeren Erscheinung und der inneren Struktur mit der Umwandlung in ein emissionsfreies, zeitgemäßes Wohngebäude einher. Anhand von zwei bewohnten, bautypologisch repräsentativen Geschosswohnungsbauten (Bj. 1956) werden drei verschiedene Szenarien entwickelt und untersucht: eine Sanierung nach Energieeinsparverordnung, eine Sanierung zum Effizienzhaus Plus nach BMU sowie eine Aufstockung und Sanierung zum Effizienzhaus Plus nach BMU.

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Zeitschriftenartikel

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

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Obermoser, Edina
Grüner Flughafen. Oxymoron oder Schritt in die richtige Richtung. Oslo International Airport / Gardermoen / Nordic - Office of Architecture (kostenlos)
Architektur / Fachmagazin, 2019

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Katthage, Jutta
Nachhaltigkeit im Landschaftsbau in Kalifornien und in Deutschland. Zukunftsweisende Ansätze oder Widersprüche?
Neue Landschaft, 2019

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Petersen, Palle
Bricolage für die Besserwelt. Die Halle 118 in Winterthur zeigt, wie aus alten Bauteilen ein neues Haus entsteht
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Mehr.WERT.Pavillon
Ingenieurblatt Baden-Württemberg, vereinigt mit Baumeisterzeitung, 2019

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