BIM und C2C - Interview mit Sebastian Theißen, LIST AG

Welche Rollen verbinden BIM, Nachhaltigkeit und TGA bei Sebastian Theißen?

Roman: Moin moin aus Hamburg und herzlich willkommen zum einzigen Podcast mit dem Thema Projektmanagement in der TGA. Sören Janson und ich, Roman Fritsches, sitzen schon wieder an der Bar — und wir sind wieder nicht alleine. Herzlich willkommen, Sebastian Theißen. Du bist uns vorgeschlagen worden von Dr. Patrick Bergmann von Madaster. Wir hatten ihn zum Thema BIM und Cradle to Cradle gefragt — wie funktioniert die Integration und die Bewertung von TGA-Bauteilen mit Madaster und BIM? — und er sagte: Frag mal die LIST AG, frag Sebastian Theißen. Du hast da mehrere Rollen.

Sebastian: Genau, ich habe aktuell drei Hüte auf. Ich bin bei der LIST AG aktiv als Leiter für Nachhaltiges Bauen, zusammen mit meinem Kollegen Jannick Höper. Mit ihm bin ich auch wissenschaftlicher Mitarbeiter der TH Köln, Institut für TGA, mit dem Schwerpunkt Green Building. Und zusätzlich promoviere ich am BIM-Institut der Uni Wuppertal. Daher kommt dieser Mix aus Praxisprojekten, Forschungsprojekten und Normungsaktivitäten.

Warum ist die TGA in der ökologischen Gebäudebewertung unterrepräsentiert?

Roman: Wir haben in den letzten Folgen über Anwendungsfälle und den BIM-Masterplan Bundesbauten gesprochen — drei Level, vom Planen und Integrieren über Bauphase und Abrechnung bis zu den Baufirmen. Bräuchten wir noch weitere Anwendungsfälle, etwa für Nachhaltigkeit?

Sebastian: Beim Thema Nachhaltigkeit herrscht noch viel Unklarheit. Aus unserer Sicht sollten diese Themen viel stärker rein. Der gesamten Branche fehlt es noch am Know-how — wie macht man es, wie bildet man sich neben dem Projektgeschäft weiter? Planen und Bauen wird immer komplexer: Erst sollen alle mit BIM umgehen lernen, jetzt kommen Zirkularität, Ökobilanzen und Schadstoffe dazu.

Roman: Spannend, gerade bei der extremen Materialknappheit am Bau. Der Bund hat Preisgleitklauseln herausgebracht, weil Firmen kein Material mehr bekommen. Und trotzdem ist Cradle to Cradle in der TGA noch nicht im Fokus. Siehst du schon Bewegung?

Sebastian: Die Bewegung sehe ich hauptsächlich bei den Baukonstruktionen — Forschung und Veröffentlichungen drehen sich meist um Architektur oder Tragwerk. Die TGA ist in dieser Nische total unterrepräsentiert. Wir sind 2018 recht früh gestartet und haben mithilfe der Ökobilanz untersucht, wie hoch der Einfluss der TGA an einem Standardbürogebäude ist. Das war deutlich mehr, als über die vereinfachten Verfahren in den freiwilligen Zertifizierungssystemen wie DGNB oder BNB abgebildet wird. Die TGA macht meist nur ein Prozent der Stoffmasse aus, aber sie kann teilweise 50 Prozent der materialgebundenen Umweltwirkungen ausmachen. Das hängt stark vom Gebäudestandard und Nutzungsprofil ab, aber in Extremfällen ist das möglich — und das ist vielen überhaupt nicht klar. Dazu kommen Materialwerte wie Kupfer, Stahl, seltene Erden bei sehr kurzen Nutzungsdauern. Das ist die kleine Mission, die wir seit 2018 verfolgen.

Was zählt zu den materialgebundenen Emissionen der TGA?

Roman: Ein Prozent des Gewichts, aber 50 Prozent der Umweltauswirkung — ist der Betrieb da schon mit drin, also die durchströmende Energie?

Sebastian: Nein, wir haben damals nur auf das Materialgebundene geschaut — das deutsche Wort für Embodied Carbon beziehungsweise Embodied Impacts, also Herstellung, Transport und Rückbau der Materialien. Was die Anlagen an Energie brauchen, steckt da nicht drin; im Deutschen nennt man das auch graue Energie. Es kann bis zu 50 Prozent dieser materialgebundenen Umweltwirkungen ausmachen, vor allem durch Kunststoff und Metall mit energieintensiver Produktion und durch die kurzen Austauschzyklen. Gerade die Gebäudeautomation wird oft getauscht — viel kürzere Zyklen als bei der Baukonstruktion, die teils 100 Jahre steht. Bislang hat das kaum jemand gemacht, weil es super aufwendig war, all die Kleinstteile aus einer Rohrnetz- oder Kanalberechnung mit Ökobilanzdaten zu verknüpfen — und es war nicht gefragt. Das vollständige Rechenverfahren der Zertifizierungssysteme ist erst drei, vier Mal in Deutschland umgesetzt worden; alle anderen nehmen das vereinfachte Verfahren: Man rechnet die Ökobilanz für die KG 300 und multipliziert mit einem Faktor von etwa 1,2 für die TGA. Das ist nicht korrekt, weil man die TGA komplett von der Baukonstruktion abhängig macht und der Faktor zu niedrig ist — er wurde gebildet, als man den steigenden Technologiegrad und die Kleinstteile der Gebäudeautomation noch nicht abschätzen konnte.

Wie macht BIM die Ökobilanz der TGA überhaupt berechenbar?

Sören: Sind die Berechnungsmöglichkeiten inzwischen vereinfacht, oder ist es immer noch dieser massive Mehraufwand?

Sebastian: Du hast die Wahl zwischen beiden Verfahren, und die meisten nehmen das vereinfachte — weniger Arbeit, und man kommt erst mal besser weg. Da sind wir auf BIM gestoßen, das war mein BIM-Moment. Reinhard Wimmer kam auf uns zu: Mit BIM-Modellen könnten wir diese Informationen nutzen und die Verknüpfung zu Ökobilanzdaten fast automatisieren. Das haben wir 2017 in einem Forschungsprojekt für den Bund gemacht, „Ökobilanz und BIM im Nachhaltigen Bauen". Wir haben in die Ökobaudat geschaut — das ist die offizielle deutsche Datenbank für Ökobilanzdaten, die wir verpflichtend nutzen müssen. Die Maschinenlesbarkeit ist schwer, teils stecken Bilddateien drin oder Werte sind auf eine bestimmte Kanaldimension bezogen, die ich interpolieren muss. Mein Kollege Jannick Höper hat das in seiner Masterarbeit untersucht. Wir haben gesehen: Mit TGA-BIM-Modellen lassen sich Ökobilanzdaten sehr gut automatisch verknüpfen und fast auf Knopfdruck erzeugen. BIM ist ein super Werkzeug, um komplexe Berechnungen zu vereinfachen — und die TGA immer mit einzubeziehen. Das funktioniert aber nur mit offenen Datenaustauschformaten, also Open BIM. Wir brauchten eine Software, die die Modelle als Koordinationsmodell zusammenbringt, um die Ökobilanzen der KG 300 und 400 zusammenhängend zu berechnen. Wir haben verschiedene Fachmodelle — die TGA ist nie ein Modell, sondern hat viele Untermodelle. Wir haben das Koordinations- oder Link-Modell mit Desite BIM gemacht, ein Tool, das mein Kollege Jannick Höper entwickelt hat. Im Endeffekt verknüpft man einen Ökobilanz-Datensatz aus der Ökobaudat mit einem BIM-Objekt — egal ob Außenwand oder TGA-Komponente.

Open BIM oder Closed BIM — was braucht die TGA-Planung?

Roman: Bist du Verfechter von Closed BIM oder eher von Big BIM?

Sebastian: Closed BIM würde gar nicht funktionieren. Ich weiß nicht, wie viele TGA-Planer ihre gesamte Anlage und alle Komponenten in Revit nicht nur zeichnen, sondern auch dimensionieren und auslegen können. Das geht meines Wissens immer nur mit Hilfssoftware. Wir brauchen diesen Open-BIM-Prozess, sonst funktioniert das Thema nicht.

Roman: Open BIM steht sogar im Koalitionsvertrag der neuen Regierung. Ich merke, dass viele Planer sich trotz ihrer alten Software jetzt mit Revit beschäftigen. Es könnte eine Tendenz zu Big Closed BIM geben — alle nutzen Revit. Das wäre aber gefährlich, wenn nur ein Softwarehersteller die Marktmacht hat; das würde die Preise in die Höhe treiben.

Sören: Die Datengrundlage wäre ja das IFC, und das geht auch aus Revit raus. Da kommen vielleicht neue Herausforderungen, aber die Message ist klar.

Sebastian: Es ist ein unheimlich komplexes Feld. Es gibt Anpassungsbedarfe auf mehreren Ebenen — IFC, Ökobaudat sowie die Modellierungs- und Informationsaustauschanforderungen im BIM-Prozess. Deshalb haben wir die VDI 2552 Blatt 11.4 ins Leben gerufen: Wir müssen standardisieren und festschreiben, welche Information wer, wann, wie und wo im Prozess liefern muss, damit das Ganze funktioniert. Wenn grundlegende Informationen fehlen, kann auch das beste Tool dahinter nicht funktionieren. Da entsteht eine ganze Reihe, in die wir mehrere Forschungsergebnisse eingetragen haben — nicht nur aus unserem Projekt, auch aus dem Projekt BIM2LCA. In einem zweiten Forschungsprojekt für den Bund überlegen wir gerade, was die wichtigsten Handlungsempfehlungen auf den verschiedenen Ebenen sind — Datenformate, Datenbanken, Weiterbildung, Modellierungsleitfäden.

Was ist eine LCA und was kann sie nicht leisten?

Roman: Du nutzt den Begriff LCA. Was bedeutet das?

Sebastian: LCA ist das Life Cycle Assessment, im Deutschen die Lebenszyklusanalyse, bei uns eher die Ökobilanz — praktisch Synonyme. Nicht zu verwechseln mit der Lebenszykluskostenanalyse, das ist LCC, Life Cycle Costing.

Sebastian: Beim ersten Anwendungsfall, der BIM-basierten Ökobilanz, gibt es mehrere Workflows ans Ziel — je nachdem, was ich machen will und in welcher Projektphase ich bin. Will ich früh als Architekt ein schnelles Feedback zu den Emissionen, kann ich mit einem Plugin direkt in Revit arbeiten, ohne Export und ohne IFC. Will ich die TGA einbinden, bin ich weiter im Prozess und brauche ein offenes Format, also IFC: mindestens zwei Modelle — vereinfacht Architektur und TGA — die ich in einer Umgebung zusammenbringe. Das geht gut in Informationsmanagement-Tools wie Solibri oder Desite BIM. Dort erkenne ich die Materialien und ordne ihnen den passenden Ökobaudat-Datensatz zu. Desite BIM erkennt das Volumen oder die Menge der BIM-Objekte — etwa wie viel Kilogramm verzinktes Stahlblech drin sind. Da der Datensatz auf Kilogramm Stahlblech bezogen ist, kann ich beides matchen und multiplizieren. Sehr vereinfacht beschrieben; es gibt nicht den Königsweg, sondern es hängt davon ab, wer ich im Projekt bin und was ich mit der Ökobilanz machen will.

Wozu dienen Materialpass und Zirkularitätsbewertung?

Roman: Man kann auch materielle Gebäudepässe erstellen. Ich habe die Gebäudeökobilanz — was mache ich jetzt damit?

Sebastian: Jetzt weiß ich, wie viel CO2-Emissionen mein Bauwerk und die TGA ausstoßen — wieder beschränkt auf die materialgebundenen Emissionen, ohne Betriebsenergie. Der Materialpass ist für mich das Ultimative: keine reine Dokumentation, sondern eine digitale Form, in der ich im besten Fall erkenne, was wie und wo verbaut und wie es verbunden ist. Dem kann ich Rohstoffwerte, Rückbauaufwände, mögliche Schadstoffe, Emissionen sowie Austausch- und Wartungsprozesse zuordnen. Spannend ist, dass ich den Materialpass schon in früheren Phasen nutzen kann, weil er auch eine Bewertung enthält, wie zirkulär ein Gebäude ist. Wie diese Zirkularitätsbewertung umgesetzt wird, ist noch nicht standardisiert — es gibt verschiedene Methoden. Eine ist der Material-Zirkularitätsindex von Madaster, eine weitere der Detachability-Index, den Madaster wohl gerade adaptiert hat.

Wie hilft der Detachability-Index, TGA-Bauteile früh demontierbar zu planen?

Roman: Wir nutzen BIM, ziehen die TGA-Massen aus der KG 300 heraus, machen die Lebenszyklusanalyse und haben einen Materialpass. Jetzt frage ich: Wie sind die Materialien gebunden, wie sehr kann ich sie auseinandernehmen und wiederverwenden?

Sebastian: Der Zirkularitätsindex bewertet zunächst die Materialien und die Menge und liefert einen Wert von 0 bis 100 Prozent — auf Bauteil- oder Gebäudeebene. Sobald ich auf Bauteilebene bin, kommen weitere Informationen dazu, nämlich wie die Sachen miteinander verbunden sind. Das ist mit der wichtigsten Information, zusammen mit der Einbausituation — gerade bei der TGA, die meist da ist, wo wir sie nicht sehen. Der Detachability-Index bietet einen Startpunkt, um Verbindungsarten praxistauglich zu bewerten und als Zahl greifbar und vergleichbar zu machen. Das haben wir für die Auslegung einer Lüftungsanlage gemacht. Als Grundlage haben wir das VDI-Musterhaus genommen, komplett geplant — bis zur Übergabe an die Ausführungsplanung — und die Methode des Detachability-Index angewandt. In Desite BIM ordnet man den BIM-Objekten meist händisch Informationen zu: alukaschierte Mineralwolle, geklebt oder gewickelt. So erkennt man, dass sich Zirkularitätsbewertung und Detachability-Index zur Optimierung in der Planung nutzen lassen — nicht nur, um am Ende einen Stand zu bewerten.

Sören: Aber damit komme ich schnell wieder ins tausendste Problem: Ich kann jede Schraube anschauen und nach den Verbindungsmöglichkeiten fragen. Das Grundproblem der TGA findet sich da wieder, weil es so komplex ist.

Sebastian: Deshalb haben wir auf einen typischen Fall geschaut — alukaschierte Mineralwolle an einem Lüftungskanal. Geklebt ist schlechter; ist sie nur gewickelt, kriege ich sie leichter ab und komme am Ende wertvoller ans Material. Das war für uns der Einstieg, um die Methode mit BIM zu verstehen und zu sehen, was sie für mich als Planer bedeutet.

Welche neuen Aufgaben und Disziplinen entstehen für TGA-Planer?

Roman: In Leistungsphase 3 sähe ich am Modell die Bewertung: Die Materialien sind emissionsarm, aber der Detachability-Index zeigt zu viel Verbund. Dann muss ich werterhaltender und demontierbar gestalten — wichtig, dass man das früh sieht und nicht erst am Ende.

Sebastian: Genau, ich überlasse die Entscheidung, wie die Dämmung befestigt wird, nicht der Ausführung, sondern schreibe schon fest: nicht kleben, sondern eine andere Verbindungsform. Das erhöht den Zirkularitätsgrad des Gebäudes. Es entstehen neue Aufgaben und Anforderungen. Das Informationsmanagement-Tool ist teils komplex; man muss sich mit Daten auskennen, Zirkularität verstehen und etwa den Unterschied zwischen Wiederverwendung und Recycling kennen. Ich glaube nicht, dass das künftig eine Person macht — entweder sitzen fünf vor einem Rechner, oder wir haben eine neue Disziplin an Bord.

Roman: Das ist das Gleiche, was Patrick Bergmann sagte — neue Leistungsbilder, Cradle-to-Cradle-Experte.

Sebastian: Für mich ist wichtig, dass jemand dabei ist, der Ökobilanz, Zirkularität, Schadstoffe und Störstoffe versteht. Dazu kommen noch Kosten und Brandschutzanforderungen — es wird immer komplexer. Mit BIM können wir diese Informationen gut managen und Prozesse vereinfachen; das ist die Grundlage, um das künftig überhaupt zu stemmen. Es entstehen neue Möglichkeiten, aber auch Zielkonflikte: Manchmal mache ich eine Sache besser mit einem CO2-armen Baustoff und verschlechtere zwei andere bei Zirkularität und Schadstoffen. Deshalb will ich diese Themen zusammenhängend betrachten, was bisher kaum passiert. Im Moment ist das eher Forschungsarbeit — es kommt noch kein Kunde und bittet mich, mal eben den Index für sein Projekt auszurechnen.

Wann kommt der Bedarf, und was ist mit dem Bestand?

Roman: Du sagst, es fehlt der Bedarf. Wann kommt er — gibt es eine Jahreszahl oder einen Trigger?

Sebastian: Der Trigger ist, dass schon verbaute Materialien viel mehr wert sein müssen — und das entsteht gerade stark. Europa hat eine geringe eigene Rohstoffverfügbarkeit, wir sind extrem abhängig, wie wir in den letzten zwei Jahren gemerkt haben. Wir müssen uns mehr Gedanken machen, wie wir bereits Verbautes wiederverwenden. Wir beschäftigen uns damit, wie Neubauten — eine Logistikhalle in 20, ein Bürogebäude in 50 Jahren — wiederverwendet werden können. Aber die große Frage ist der Bestand: Wie kommen wir an die Informationen aus dem Bestand? Das ist forschungstechnisch das spannendste Thema, weil wir fast nichts über unseren Bestand wissen und alles sehr individuell ist — jemand muss vor Ort, die Wand aufbohren, hineinschauen. Zirkularität ist wahnsinnig wichtig, und BIM bietet eine super Möglichkeit, das überhaupt stemmen zu können. Dafür brauchen wir auf vielen Ebenen Weiterbildung und Ausbildung, auch in den Studiengängen — die entstehen für solche Themen erst gerade. In meinem TGA-Studium habe ich davon nichts mitbekommen, und das ist noch nicht lange her.

Sören: Es geht langsam los. Beim Bestand habe ich ja mega viel Material schon in Deutschland verbaut, es stehen unendlich viele Gebäude. Die große Frage ist, wie man an die Informationen rankommt und sie ohne Berücksichtigung der Wiederverwendbarkeit trotzdem nutzbar macht. Wenn ich alles verklebt habe — ist es dann verloren, oder habe ich doch Möglichkeiten? Da muss man alte Denkmuster aufbrechen, denn auf Abrissbaustellen kommt heute meist der Holzhammer.

Sebastian: Bei der TGA sprechen wir in den seltensten Fällen über Wiederverwendung — vielleicht bei Kabeltrassen. Bei Anlagen oder Lüftungskanälen reden wir, auch wegen Hygiene, eigentlich immer über hochwertiges Recycling. Das ist nicht wie ein Ziegel, den ich woanders wieder einbaue. Sortenrein trennen und auseinanderbauen zu können wäre bei der TGA eine wertvolle Sache. Eine Wärmepumpe kriegt man nicht ohne Weiteres zerlegt und sortenrein getrennt. Deshalb der Appell: Bei der TGA müssen wir daran denken, die Sachen gut auseinanderbauen zu können und ein hochwertiges stoffliches Recycling zu ermöglichen, weil Wiederverwendung in vielen Fällen sehr schwer sein wird.

Roman: Neue Herausforderungen für die ganze Branche und die Planer. Die Bar macht jetzt zu. Vielen Dank fürs Kommen und fürs Erklären — wir sehen uns bestimmt wieder.