Wie digitale Gebäudedaten die Kreislaufwirtschaft unterstützen

Industrielle Bestandsgebäude enthalten große Mengen an Materialien, Bauteilen und gebundener Energie. Trotzdem fehlen häufig die notwendigen Informationen, um fundiert über Sanierung, Nachnutzung, Rückbau oder Wiederverwendung zu entscheiden. Pläne liegen in unterschiedlichen Formaten vor, Daten sind unvollständig und viele Informationen befinden sich ausschließlich in analogen Dokumenten.

Digitale Technologien können dabei helfen, diese Informationslücken zu schließen und vorhandene Ressourcen länger im Kreislauf zu halten.

Hindernisse für eine zirkuläre Gebäudenutzung

Eine nachhaltige Bewirtschaftung industrieller Bestandsgebäude wird in der Praxis häufig durch drei zentrale Herausforderungen erschwert.

Zum einen sind Daten und Wertschöpfungsketten stark fragmentiert. Beteiligte Akteure arbeiten mit unterschiedlichen Systemen und Datenbeständen. Wichtige Informationen gehen an den Schnittstellen verloren oder stehen nicht allen Beteiligten zur Verfügung.

Zum anderen werden Gebäude und Materialien häufig noch nach einem linearen Wirtschaftsmodell betrachtet. Informationen über mögliche Rückbau-, Wiederverwendungs- und Nachnutzungsszenarien fehlen oder wurden während früherer Lebenszyklusphasen nicht ausreichend dokumentiert.

Gleichzeitig sind Entscheidungen über die Zukunft eines Bestandsgebäudes komplex. Zahlreiche technische, energetische, ökologische und wirtschaftliche Anforderungen müssen berücksichtigt werden. Dies erhöht den Planungsaufwand, die Kosten und die Unsicherheit für die beteiligten Akteure.

Von einzelnen Informationen zum digitalen Gebäudemodell

Eine zentrale Grundlage für die Lösung dieser Herausforderungen bildet Building Information Modeling, kurz BIM. Dabei werden geometrische und technische Informationen eines Gebäudes in einem digitalen Modell zusammengeführt.

Für ältere Industriegebäude reicht ein klassisches BIM-Modell jedoch oftmals nicht aus. Historische Unterlagen, aktuelle Messwerte, Materialinformationen und Simulationsergebnisse müssen ebenfalls einbezogen werden. Deshalb setzt DiziPro auf einen openBIM-basierten Ansatz und offene Standards wie IFC. Diese ermöglichen es, Informationen aus unterschiedlichen Systemen auszutauschen und gemeinsam weiterzuverwenden.

Ontologien schaffen Zusammenhänge

Hier kommen Ontologien und Wissensgraphen ins Spiel. Eine Ontologie beschreibt, welche Begriffe in einem Fachgebiet vorkommen und wie diese miteinander verbunden sind. Dadurch lassen sich unterschiedliche Gebäudedaten in einen gemeinsamen fachlichen Zusammenhang bringen.

Im Projekt DiziPro wird dafür ein domänenübergreifendes Ontologiemodell entwickelt. Dieses verknüpft geometrische Gebäudedaten und Informationen aus BIM-Modellen mit Simulationsparametern, Ergebnissen sowie weiteren digitalisierten Bestandsdaten und Dokumenten.

Die Verbindung von BIM und RDF-basierten Wissensgraphen schafft eine vernetzte und interoperable Datenbasis. Sie kann kontinuierlich um neue Informationen ergänzt und perspektivisch auch mit Echtzeitdaten aus Sensoren verbunden werden. Aus einzelnen Dokumenten und Datensätzen entsteht auf diese Weise eine gemeinsame Wissensbasis über das Gebäude.

Simulationen machen Handlungsoptionen vergleichbar

Energetische und ökologische Simulationen ergänzen diese Datenbasis. Mit ihnen können unterschiedliche Szenarien untersucht und miteinander verglichen werden:

• Welche Auswirkungen hat eine Sanierung auf den Energieverbrauch?
• Welche Bauteile können erhalten oder wiederverwendet werden?
• Welche Nachnutzungsoption ist technisch und ökologisch sinnvoll?
• Bei welcher Variante entstehen die geringsten Emissionen?

Die Simulationsergebnisse unterstützen eine fundierte Bewertung und helfen dabei, die Komplexität von Planungsentscheidungen zu reduzieren.

Künstliche Intelligenz erschließt vorhandenes Wissen

Künstliche Intelligenz kann die Auswertung zusätzlich unterstützen. Sie hilft dabei, Informationen aus umfangreichen und heterogenen Bestandsunterlagen zu erschließen, Zusammenhänge zu erkennen und relevante Daten für konkrete Entscheidungen bereitzustellen.

Damit können auch Informationen nutzbar gemacht werden, die bislang nur in alten Plänen, Berichten, Tabellen oder anderen unstrukturierten Dokumenten vorliegen.

Die DiziPro-Plattform führt die Bausteine zusammen

Im Projekt DiziPro werden BIM, offene Standards, Ontologien, Wissensgraphen, Simulationen und KI in einer offenen Plattform zusammengeführt. Die zentrale Innovation besteht darin, diese unterschiedlichen Technologien zu einem flexiblen und anpassbaren Plattformkern zu verbinden.

Historische und aktuelle Gebäudedaten werden integriert, fachlich miteinander verknüpft und für verschiedene Analysen nutzbar gemacht. Dadurch können unterschiedliche Handlungsoptionen transparent dargestellt und miteinander verglichen werden.

Planende, Eigentümer, Betreiber und weitere Beteiligte erhalten damit eine fundierte Grundlage für Entscheidungen über die Zukunft industrieller Bestandsgebäude.

Mehrwert für Planung und Kreislaufwirtschaft

Der DiziPro-Ansatz kann dazu beitragen:

• Planungszeiten und Kosten zu reduzieren
• Planungs- und Investitionssicherheit zu erhöhen
• Wiederverwendungs- und Kreislaufpotenziale frühzeitig zu erkennen
• Energie- und Ressourcenverbrauch zu senken
• Treibhausgasemissionen zu vermeiden
• Informationen über den gesamten Gebäudelebenszyklus verfügbar zu machen

Digitale Gebäudedaten werden so zu einem wichtigen Baustein der Kreislaufwirtschaft. Bestehende Ressourcen können länger genutzt, Materialien gezielter wiederverwendet und industrielle Bestandsgebäude nachhaltig weiterentwickelt werden.