HCU Hamburg, TGA und Digitale Infrastruktur

Was ist neu am Studiengang TGA mit Digitaler Infrastruktur an der HCU?

Roman: Moin Moin und herzlich willkommen aus Hamburg von der tgabar.de. Heute sind Sören und ich in der HCU, in der HafenCity Universität, bei hervorragendem Ausblick. Wir freuen uns sehr, hier mit Professor Dirk Krutke zu sitzen — er ist Professor für den Studiengang Technische Gebäudeausrüstung und Digitale Infrastruktur, der noch in Entstehung ist und im Oktober dieses Jahres kommt. Wir haben uns vorgenommen, für unsere Hörer aus der TGA-Planung und -Ausführung spannende Themen mitzubringen, und sprechen jetzt mit unseren wichtigsten Gesprächspartnern: den Hochschulen und Professoren.

Prof. Krutke: Wir hatten uns vorgenommen, einen Studiengang zu machen, der nicht einfach die normale TGA abbildet, sondern sie erweitert. Wir wollen ein anderes Berufsbild, ein anderes Profil erzeugen. Wir lehren die Grundlagen der TGA, schwenken aber ab der Mitte des Studiengangs sehr stark in Automatisierung, Sensorik und Digitalisierung um, bis hin zur KI-Integration innerhalb der TGA. Das Berufsbild sehen wir eher auf der Projektmanagement- und Projektentwicklungsebene, wo man Dinge wie 5G-Netze, smarte Gebäude und die Integration digitaler Methoden bearbeitet. Dazu gehört auch das Erstellen von Lasten- und Pflichtenheften für die Automatisierung — wir lernen, wie man Software plant und Lastenhefte erstellt, damit die Steuerungssoftware später vom Informatiker geschrieben werden kann.

Welchen Nutzen bringt 5G gegenüber klassischem WLAN im Gebäude?

Roman: Der Nutzen für Gebäude und Quartiere ist groß. Wie würden Sie das beim Thema 5G beschreiben, vor allem im Vergleich zu klassischem WLAN?

Prof. Krutke: Wir gehen davon aus, dass wir ganz andere Geschwindigkeiten und Reichweiten erzeugen können. Es geht zum größten Teil um Vollautomatisierung kabellos, mit hohen Geschwindigkeiten und großem Datendurchsatz. Die 5G-Geschichte ist eine Spezialisierung unseres Präsidenten, der gerade ein 5G-Forschungsprojekt initiiert, unterstützt von unserer neuen Professur für Informatik und KI. Wir haben einen Anwendungsfall, der schon läuft: Das 5G-Netz der HCU ist installiert, momentan in Erprobung mit drei Personen, und wir nutzen es als Leitsystem — man kann über sein Handy Räume und die Raumbelegung finden. Im Gebäude gibt es nämlich kein einziges gedrucktes Leitsystem.

Wie verbindet der Studiengang Automatisierung mit Gebäudesimulation?

Roman: Sie sagten, es geht mehr Richtung Projektsteuerung, Projektentwicklung und Bauherrentätigkeit. Sehen Sie ein bestimmtes Leistungsbild, in dem die Studierenden landen werden?

Prof. Krutke: Wo ich sie sehe, ist die Projektierung von Automatisierung und der dazugehörigen Hard- und Softwarekombinationen. Wir bilden sie in größerem Maße in Informatik, Serious Gaming und Cybersicherheit aus, damit sie für die Automatisierung den Background und die Software mitdenken können. Sie programmieren nicht selbst, lernen aber konzeptionell, Automatisierung von Scratch aus zu entwickeln. Ein zweites Standbein ist die Simulation: Wir simulieren Menschenfluss durch Agenten, Energiefluss oder Materialfluss im BIM. Dafür brauchen wir ein richtiges BIM-Modell — es muss dicht sein, die Geometrie muss stimmen. Stoffdaten und Kostendaten, die andere Planer brauchen, benötigen wir nicht, aber das Modell, damit die Software darin simulieren kann. Im städtischen Bereich kommen wir dann zu Menschenfluss, Attraktoren und Agenten.

Warum braucht es einen Hochschulstudiengang und nicht nur das Handwerk?

Prof. Müller-Lietzkow: Man muss differenzieren. Die TGA hat eine traditionelle Bedeutung — wir wollen erst einmal eine gute Infrastruktur in Gebäuden. Das allein würde noch keine Forschung rechtfertigen; Klempner und Elektriker machen das auf hohem Niveau, und man sollte das Handwerk nicht unterschätzen. Aber Digitalisierung und zunehmende Technisierung haben zu großen Veränderungen in der Gebäudesteuerung geführt. Energieeffizienz und Klimatisierung sind Riesenthemen. Und die Frage ist: Welche Prozesse automatisiere ich, welche lasse ich manuell, wo wollen wir im Zweifel weniger Technik? TGA heißt nicht Technik um der Technik willen, sondern: Wo macht ihr Einsatz Sinn? In Asien ist das in fast allen Gebäuden Standard, in den USA-Metropolen wird es Standard, in Europa kommt es auf den Ort an. Wenn man nicht aus der Forschungs- und Bildungsschiene den Stein ins Wasser wirft, fehlen die Impulsgeber in Unternehmen.

Roman: Sie bilden Leute aus, die auf die Bauherren- und Projektentwicklerseite gehen und Digitalisierung und Simulation dann einfordern, weil es für sie Standard ist. Diesen Ansatz hatte ich vorher nicht so verstanden — ich dachte immer, die Planer müssten anfangen.

Welche Rolle spielen Echtzeitdaten und digitale Zwillinge?

Prof. Müller-Lietzkow: Auf der Ebene Digitalisierung, der digitalen Zwillinge und der Steuerung von BIM kommen wir in ganz andere Anforderungen. Simulation ist die eine Frage, die zweite sind KI und Veränderungsprozesse mit Daten. Wer simuliert, greift a priori auf Simulationsdaten zurück — sagt jemand „jetzt kommt Wind", wird der Wind simuliert. Die Wahrheit ist, dass wir heute viele Echtzeitdaten haben. Wir werden Modelle entwickeln, bei denen ein Gebäude je nach CAD-Modell generiert wird und ich es dann über Echtzeitdatenmessungen vom Standort simulieren kann. Das sind Forschungsfragen, die unmittelbar in die Umsetzung führen. Und es ist leicht zu sagen „wir digitalisieren" — aber wer macht das operationell? Wie kommt Fiber to the Home, wo wird das Glasfaserkabel angestöpselt? Wir müssen dahin kommen, dass wir die Infrastrukturen legen — für das einzelne Gebäude, für Quartiere bis hin zu ganzen Stadtteilen. Wenn ein smartes Areal entstehen soll, muss man verstehen, wie eine Smart City funktioniert, und sich überlegen, wie man mit dem entstehenden Datenschatz umgeht, ohne dass die Paranoia vor Überwachung das Sinnvolle blockiert.

Was macht Hamburg zu einem guten Standort für diesen Studiengang?

Roman: Es lohnt sich, einen Blick auf die Versorger zu richten. Wir planen als TGA-Planer auch Infrastruktur, haben die HafenCity mitgeplant und helfen den Hamburger Energiewerken und Stromnetz Hamburg. Stromnetz Hamburg hat zum Beispiel ein Umspannwerk komplett als digitales Modell geplant, gebaut und in Betrieb genommen — da wird mit Augmented Reality betrieben und die Daten sind im Modell verfügbar.

Prof. Müller-Lietzkow: Wir haben das große Glück, in Deutschlands digitalster Stadt zu leben — Hamburg gewinnt die Bitkom-Erhebung jedes Jahr. Es gibt eine gewisse Affinität in der Stadt, auch durch Personen, die das vorantreiben. Wir reden gerade von Energiewende und nachhaltigeren, erneuerbaren Konzepten, die wir aber auch ansteuern müssen — Stichwort Wärmepumpe und Photovoltaik. Wenn wir Nettoeffekte wollen, müssen wir skalierende Großeffekte auslösen, und das schafft nur eine intelligente Planung. Dabei spielen Energieversorger wie Digitalversorger eine große Rolle. Und es geht nicht nur ums Einspeisen, sondern auch um die Frage: Welche Daten kann ich ziehen, wer bekommt Zugang? Man könnte ein ganzes Haus sensorisch verbauen — das hilft beim Einsparen, aber jemand mit unlauteren Absichten weiß dann auch, wann niemand da ist. Deshalb muss man genau gucken, wie schlau man das tut.

Roman: Stromnetz Hamburg rechnet allein in Hamburg mit 700 Megawatt Mehrleistung durch Wärmepumpen und weiteren 300 Megawatt durch private Ladestationen. Sie wollen die Wärmepumpen regeln und in der Leistungsspitze kurz abschalten können — was eine Wärmepumpe mit Pufferspeicher kaum ausmacht. Das eigentliche Problem ist das Leitungsnetz: In Nieder- und Mittelspannung müssen viele Netze noch verlegt werden.

Wie hilft ein interdisziplinärer Querschnittstudiengang dem Planungsprozess?

Sören: Das ist also ein Stück weit ein Querschnittstudiengang, weil er sich nicht nur auf das einzelne Objekt bezieht, sondern es in einem größeren Kontext sieht?

Prof. Müller-Lietzkow: Die HCU wurde 2006 gegründet, zusammengeführt aus der TU Hamburg-Harburg, Teilen der HFBK und vor allem der HAW — ein Konglomerat sehr unterschiedlicher Disziplinen. Inzwischen ist es eine kleine, feine, forschungsstarke technische Universität. Als Schnellboot können wir relativ schnell die Disziplinen zusammenbringen. Wir organisieren uns in Fachbereichen und führen fachähnliche Programme eng zusammen, sodass mehr Varietät im Lehraustausch und mehr Systemverständnis entsteht. Der TGAler, der sich mit Bauingenieur-Fragen auseinandersetzen will, findet ebenso Antworten wie der, der sich architektonisch ausrichten will. Dazu haben wir noch den internationalen Studiengang Resource Efficiency in Architecture and Planning für Nachhaltigkeitsfragen.

Prof. Krutke: Wir holen die Informatik aus dem Bereich der Bauingenieure und der Geodäsie, wo wir auch viel Sensorik und Messtechnik haben. Der Studiengang ist so aufgebaut, dass wir uns aus den vorhandenen Studiengängen bedienen: Unsere TGA-Studierenden studieren mit den Bauingenieuren, den Geodäten und den Architekten und haben relativ wenig ganz eigene Fächer.

Roman: Sören und ich kommen aus dem Projektmanagement in der TGA. Wir haben ein Riesenproblem in der Planerzunft: Der Planungsprozess ist vermeintlich durch die HOAI definiert, aber in der Praxis entspricht das nicht immer der Realität — gerade Richtung BIM mit viel Aufwand in den frühen Leistungsphasen, der in der HOAI noch nicht so abgedeckt wird. Wir haben einen Honorarsachverständigen dabei, Friedhelm Döll, und mit Mirjam Borowietz und Claudia Döring zwei Kolleginnen, die in Berlin an der neuen HOAI mitschreiben. Hätten Sie eine Idee, wie wir hier gemeinsam Forschung machen könnten?

Was kann die TGA-Planung von der Spieleentwicklung und Serious Gaming lernen?

Prof. Müller-Lietzkow: Man hat sich vor vier Jahren für einen Präsidenten entschieden, der nicht aus dem Bausektor, sondern aus dem Gaming-Sektor kommt — ich habe Games und davor Software entwickelt und mehr als einmal eine Simulation gebaut. Es wird wichtig sein, dass man von Zusammenspiel-Simulationen etwas lernt. Im Bereich Serious Gaming kann ich in der Vermittlung sehr smarte Dinge machen und diese Kompetenzen mit dem Fachwissen aus der TGA verbinden. Wir machen ein TGA-Lab mit AR und VR, wollen die Dinge mit der Digitalisierung verknüpfen und den Studierenden beibringen, mit Echtzeitdaten Simulationsmodelle zu bauen, die Spaß machen. Wer ein Spiel entwickelt, muss sich automatisch mit allem auseinandersetzen — Technologie, Planung, Mechanik, Ästhetik und dem Zusammenspiel der Akteure inklusive Genehmigungen.

Roman: Wir denken in der HOAI noch im Wasserfall: Planungsphase abschließen, alle Entscheidungen getroffen, dann in die nächste Phase. Das funktioniert nicht. Wir werden es agiler tun müssen und können aus der Softwareentwicklung lernen.

Roman: Wir suchen Nachwuchs als TGA-Planer und bekommen ihn nicht dadurch, dass wir zeigen, wie toll die Technik in den Gebäuden ist, sondern dadurch, dass wir zeigen, dass wir digital planen, an Modellen arbeiten, die später realisiert werden. Es ist extrem motivierend für junge Menschen, am Computer etwas zu entwickeln, das später Realität wird. Wir überlegen, ob wir Richtung Minecraft schielen und die Gamer mit Aktionen abholen. Sehen Sie eine Chance in In-Game-Werbung?

Prof. Müller-Lietzkow: Es geht nicht ums Gaming an sich, sondern um die Kombination von Dingen. Wer ein Game entwickelt, hat technologische Herausforderungen, planerische Voraussetzungen, eine ästhetische Komponente und das Zusammenspiel der Akteure — sehr ähnlich zur TGA. Mein Erfahrungswert war immer, etwas gemeinsam entstehen zu lassen und Verantwortung früh zu geben. Ich habe Studierenden in Gruppen von 80 Leuten eine Summe von 100.000 bis 300.000 Euro und ein Ziel gegeben und gesagt: In einem Jahr möchte ich das Ergebnis sehen. Dieses Vertrauen hat aus Gamern Entwickler gemacht, die ihr eigenes Spiel mit Stolz gespielt haben. Wir haben das in ein Generationenmodell gepackt: Eine Führungsmannschaft hat es an die nächste Generation weitergegeben — das könnte man bei Azubis genauso machen. Das ist mehr Zeit, als man denkt, und man muss als Lehrender wie als Arbeitgeber bereit sein, Vertrauen aufzubringen, den Rahmen sicherzustellen und nicht zu intervenieren. Das ist mir mehr wert als die Diskussion über Work-Life-Balance — die Leute wollen etwas machen, schafft ihnen einen Rahmen dafür.

Roman: Unsere Projektmanagement-Ausbildung ist zweigeteilt: stabiles Projektmanagement, in dem wir den Wasserfall und die HOAI beherrschen wollen, und agiles Projektmanagement, in dem wir in Inkrementen denken. Wir liefern nicht ein fertiges Produkt, sondern Zwischenschritte, die nicht perfekt sind, aber alle zwei Wochen sichtbar werden. Wir haben in unseren Büros einen Scrum-Prozess gebaut, in dem der Projektleiter nicht mehr Mikromanager ist, sondern auf Kundenseite sagt, was er sehen will. Daneben braucht man eine Person, die mit Erfahrung die Einzeldisziplinen Lüftung, Heizung, Sanitär zu einem funktionierenden, klickbaren Modell zusammenführt — eine Art Integrator, wie in der Softwareentwicklung.

Prof. Müller-Lietzkow: Das ist der Product Owner — der auf der Horizontalen zusammenführt. Entscheidend ist die Funktion, nicht der Name. Sie brauchen Menschen, die die Verantwortung für diese Projektphase tragen können, und zugleich eine gewisse Grundhierarchie, weil die Leute die Stabilität brauchen. Diese Leute auszubilden ist aber eine andere Ebene — das ist kein Studiengang mehr, dafür braucht es Menschen, die sie auf einer zweiten Ebene in die Hand nehmen.

Was lernen die Studierenden aus dem Mondbasis-Projekt über Kreislaufwirtschaft?

Roman: Professor Krutke hat eine Siedlung auf dem Mond planen lassen — die Studierenden sollten ein Gebäude planen, das sich kreislaufgerecht mit allem selbst versorgt. Können Sie beschreiben, was die Studierenden machen sollten?

Prof. Krutke: Die Studierenden nehmen am internationalen Studentenwettbewerb Moonbase 2124 teil, ausgelobt von der NASA. Die Idee ist, Gebäude so zu planen, dass sie als Raumbasis komplett autark funktionieren. Daraus lernen wir genug, um es später entschärft auf der Erde zu machen. Es gibt eine Umluft, die konditioniert wird, aber der Sauerstoff muss äquivalent pflanzlich produziert werden, etwa durch einen Algenpark. Genauso reden wir über Stoffkreisläufe wie Harnstoff oder Kot in Kombination mit Pflanzen, die daraus gedüngt werden. Wir führen jeden Stoff, alle Nahrungsmittel, alles zu 100 Prozent im Kreislauf — es geht nichts verloren. Das kommt der Idee nah, dass der Planet Erde selbst ein Raumschiff mit begrenzten Mitteln ist. Wir bauen die Basis am Südpol des Mondes, am 24-Stunden-Krater, wo immer Solarenergie verfügbar ist — außer Strom bekommt die Anlage nichts von außen.

Roman: Die EU hat vor, bis 2050 eine Kreislaufwirtschaft zu sein. In der Industrie passiert schon einiges, die Baubranche ist hinterher — auch wegen der Prozesskomplexität.

Prof. Krutke: Wir sind auch übernormt. Wir stellen der Kreislaufwirtschaft viele Regeln und Normen entgegen — Zulassung und Wiederverwendung. Hinzu kommt, dass Haustechnik-Aggregate technisch überaltern und nicht einfach digitalisiert werden können. Aber es gibt gerade in der Haustechnik große Anteile von Materialien, die wir zweimal benutzen können. Die Haustechnik ist kurzlebiger als das Gebäude — sie wird zwei- bis dreimal ausgetauscht, während ein Gebäude steht. Es muss aber nicht alles weggeworfen werden.

Prof. Müller-Lietzkow: Kreislaufwirtschaft ist nicht die einzige Antwort. Dazu haben wir an der HCU das NICE gegründet, das Northern Institute for Circular Economy and Climate Change, zusammen mit dem Wuppertal-Institut. Das eine ist, auf der Ebene Wiederverwertung und Zero-Waste-Prozesse nachzudenken. Das andere ist die Frage, was ich überhaupt brauche — der beste Müll ist der, den ich nicht produziert habe. Wir sollten beim Bauen den Mut haben, nicht nur konventionell zu denken. Früher hat man Häuser durch Schatten gekühlt; Menschen konnten schon in der Antike mit viel weniger Technologie und Materialeinsatz funktionierende Dinge bauen. Wir müssen auf das „Reduce to the Max" reduzieren. Unsere Standards sind fast immer mit einem Mehr verbunden — mehr Wärmepumpen, mehr Photovoltaik, mehr Dämmung. Ich habe noch nie ein Standardgesetz für weniger erlebt. Standards mit weniger, kombiniert mit Circular Economy, wären ein echter Leap Forward.

Roman: Ich runde ab: Wir haben über den neuen Studiengang Technische Gebäudeausrüstung mit Digitaler Infrastruktur gelernt, der ab Oktober 2023 an der HCU verfügbar ist und dessen Bewerbungsprozess bereits läuft. Wir müssen als TGA-Planer nicht nur das Gebäude, sondern die Infrastruktur denken. Im Bereich Digitalisierung, Gebäudemodelle und Simulation können wir viel erreichen und sind hinter Städten wie Kopenhagen noch etwas zurück. Aus dem Bereich Gaming können wir lernen, Planung als spannenden, verantwortungsvollen Prozess zu verstehen, mit dem wir die Jugend gewinnen. Und am Schluss das Thema Kreislaufwirtschaft. Ich danke den beiden Herren Professoren für das Gespräch.

Prof. Müller-Lietzkow: Es gilt, einen Cliffhanger zu machen: Wenn wir nur bei einem Bachelorstudiengang TGA mit digitaler Infrastruktur stehen bleiben würden, hätten wir unsere Mission verfehlt.

Roman: Mit diesem Cliffhanger leite ich die Barmusik ein. Wir freuen uns sehr auf das nächste Gespräch. Vielen Dank, bis bald.