Integrale Planung erfordert neues Berufsfeld Nachhaltiges Bauen: Von der Konzeptionsphase bis zur gewerkeübergreifenden Gebäudeautomationsplanung

Transkript

1 Integrale Planung erfordert neues Berufsfeld Nachhaltiges Bauen: Von der Konzeptionsphase bis zur gewerkeübergreifenden Gebäudeautomationsplanung Durch die zunehmende Technisierung von Gebäuden in den vergangenen Jahren hat sich insbesondere für Ingenieure und Architekten das Aufgabengebiet erweitert und erfordert eine Auseinandersetzung mit neuen Technologien. Mittlerweile bestimmen die installierten Anlagen der technischen Gebäudeausrüstung (TGA), wie zur Beheizung, Belüftung, Beleuchtung, zum Sonnenschutz und Einbruchschutz, die Funktionalität von Gebäuden wesentlich. Die dadurch gestiegene Komplexität von Bauprojekten, einhergehend mit Anforderungen an kürzere Planungs- und Ausführungszeiträume, fordert ein Umdenken bei allen an Planung und Bau Beteiligten, um Störungen des Planungs- und Bauablaufs zu vermeiden und Bauzeitenverzögerungen sowie Kostenerhöhungen insbesondere durch Nachträge vorzubeugen. Ein Lösungsansatz ist eine neue Organisationsstruktur im Planungsablauf, bei der u. a. neben der Einrichtung einer Konzeptionsphase eine gewerkeübergreifende Koordination der TGA durch einen dafür spezialisierten Integrationsplaner erfolgt. Nachhaltigkeit ist heutzutage weit mehr als ein Modewort, es ist ein Leitsatz des 21. Jahrhunderts. Wir alle benutzen das Wort Nachhaltigkeit, und der Großteil von uns versteht wohl darunter, heute so mit Nachsicht zu handeln, dass zukünftige Generationen nicht in ihrem Lebensraum und ihren Lebensqualitäten eingeschränkt sind. Das bedeutet: Wir denken heute schon an morgen, bzw. betrachten Gebäude über den Lebenszyklus (Bild 1). Übertragen auf ein Gebäude bedeutet dies, heute so zu bauen, dass künftige Anforderungen erfüllt werden bzw. einfach zu erfüllen sind. Aus dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit gehören zu diesen Anforderungen in der Regel ein niedriger Ener gieverbrauch sowie einfache, materialschonende Umnutzungen oder einfache Fehlerdiagnose und instandsetzung der Technik. Planung und Errichtung eines Gebäudes erfolgen üblicherweise in Gewerken auch bei einer GU-Vergabe ist dies so. Die Anforderungen sind jedoch gewerkeübergreifend. Folglich müssen Sie auch übergeordnet definiert, diskutiert und erfüllt werden. Konzeptionsphase Die Praxis sieht jedoch so aus, dass die Konzeptionsphase, also die 1. Phase im Lebenszyklus nach GEFMA*, häufig nahezu komplett außer Acht gelassen und direkt 24 IKZ-Fachplaner Januar 2013

2 Bild 1: Lebenszyklusphasen eines Gebäudes. Bild 2: Verhältnis der Investitionskosten Hochbau zur Gebäudetechnik in % in Anlehnung an BHKS. mit der Planung eines Gebäudes begonnen wird (Bild 1). Die Folge ist, dass wichtige Vorgaben für die Planer fehlen. Eine Konzeption vorab der Planung ist deshalb von großer Bedeutung, da im Rahmen der Konzeption eine genaue Analyse der konkreten Anforderungen von Bauherr/Investor, Betreiber und ggf. Nutzern erfolgt, die idealerweise in Form einer Prioritätenmatrix priorisiert und in einem Lastenheft dokumentiert wird. Hinzu kommt, dass jeder Planer nur für sein Fachgebiet plant. Verstärkt durch den Aufbau der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) werden in der alltäglichen Baupraxis kaum Anreize geschaffen, sich schon heute mit den Fragen von morgen zu beschäftigen. Dabei liegt hier eine große Chance. Investoren und Bauherren verlangen immer häufiger von Architekten Erklärungen für hohe Investitionskosten, insbesondere aufgrund der überdimensionalen Zunahme der Investitionskosten für die TGA im Verhältnis zu den Gesamtinvestitionskosten. Besonders beim Engineering der TGA bestehen jedoch enorme Kosteneinsparpotenziale. *) GEFMA = German Facility Management Association (Deutscher Verband für Facility Management) Nachhaltigkeit Die Entwicklung der Informationstechnologie (IT) hat dazu geführt, dass Funktionalität durch Software generiert wird. Dies gilt für alle Lebensbereiche, für Produktionsanlagen in den Fabriken, für Handys und Automobile, und auch für Gebäude, hier als Gebäudeautomation (GA) bezeichnet. Die aufgeteilte Planung in den Gewerken der TGA-Fachplaner führt meist dazu, dass jedes Gewerk seine eigene Automationslösung für die Gebäudeautomation verwirklicht, z. B. eine für die Beleuchtung, eine für die HLK- Anlagen und eine für den Sonnenschutz. Dieses Vorgehen führt in der Regel jedoch zu höheren Personalkosten für die Projektierung, Programmierung oder Inbetriebnahme sowie einem Mehrverbrauch an Komponenten Bei hochfunktionalen Gebäuden beträgt der Anteil der TGA an den Investitionskosten mittlerweile über 50 %. und Leitungen, was sich schlussendlich in höheren Investitionskosten bemerkbar macht. Daher trägt eine gemeinsame, gewerkeübergreifende Automationslösung zur Kosteneffizienz, Nachhaltigkeit und Zufriedenheit aller am Bau Beteiligten und in der späteren Nutzungsphase zur Nachhaltigkeit bei. Da nach der Errichtung des Gebäudes die einzelnen Planer ihre Arbeit vollendet haben, sie damit aus ihrer Verantwortung entlassen werden, wird deutlich, dass es nicht gefördert wird, in unserer heutigen Baupraxis nachhaltig zu denken. Es fehlt der ganzheitliche Betrach- Bild 3: GA-Effizienzklassen gemäß DIN EN Nur ein weitgehend mit Raumautomation ausgestattetes Gebäude darf künftig mit der GA-Effizienzklasse A gekennzeichnet werden. Der heutige Neubaustandard entspricht der Effizienzklasse C und fällt somit deutlich schlechter aus, als nach dem Stand der Technik möglich wäre. Januar 2013 IKZ-Fachplaner 25

3 Bild 4: Klassische Projektorganisation, jedoch mit separater Fachplanung für die Gebäudeautomation. Bild 5: Organisationsstruktur mit Integrationsplanung. Optimale Lösungen lassen sich erzielen, wenn die Gebäudeautomation (GA) über alle Gewerke der TGA aufgesetzt wird. Um die Potenziale der Automatisierungstechnik ausschöpfen zu können, muss ein Integrationsplaner darauf achten, dass der Fachplaner GA ein übergeordnetes Konzept für die Gebäudeautomation entwickelt. Es bietet sich daher bei geeigneter Qualifikation an, Integrationsplanung und Fachplanung GA zusammenzufassen. tungsansatz, der sich am Lebenszyklus einer Immobilie orientiert. Im Vergleich zur Planungs- und Errichtungsphase nimmt die Betriebs- und Nutzungsphase einen wesentlich längeren Zeitraum im Lebenszyklus ein. Somit sollte diese Betriebs- und Nutzungsphase im Fokus aller Immobilienprojekte stehen. Zeitgemäße Gebäude benötigen somit eine Betrachtung über den Lebenszyklus einer Immobilie hinweg und eine integrale Planung, die in der Nur ein weitgehend mit Raumautomation ausgestattetes Gebäude darf künftig mit der GA-Effizienz - klasse A gekennzeichnet werden. Konzeptionsphase vorbereitet werden muss. Ein von Anfang an zugrunde gelegtes integratives Denken hat eine Vielzahl klarer ökonomischer und somit nachhaltiger Vorteile [1], z. B.: die durch die Immobilie gewünschte Wertschöpfung erhält die erwartete Bedeutung, die durch Funktionalität generierte Qualität ist ein Entscheidungsfaktor für Miete oder Kauf von potenziellen Immobilieninteressenten, Literaturtipp: Fachbuch Raumfunktionen Ganzheitliche Konzeption und Integrationsplanung zeitgemäßer Gebäude Autoren: Achim Heidemann, Peer Schmidt, 2012, 512 Seiten, 17 x 24 cm, Preis: 49,00 Euro, Verlag: TGA-Verlag, ISBN: , auch als E-Book unter erhältlich. Das Buch beschreibt einen integralen und nachhaltigen Planungsansatz von Gebäuden. Die richtige Kombination aus Bauwerk und technischer Gebäudeausrüstung (TGA) spielt eine entscheidende Rolle, auch für den Einfluss von Gebäudeautomation auf die Nachhaltigkeit von Gebäuden. Das Werk führt mit der Integrationsplanung in eine Planungsmethodik ein, die der zunehmenden Technisierung von Gebäuden gerecht wird und wirtschaftliches Bauen und Betreiben ermöglicht. Die Planung von Raumautomation wird detailliert erläutert. Abgerundet wird die Publikation durch ein Best Practice -Beispiel, bei dem Bezug zum Neubau des Landratsamtes in Sigmaringen hergestellt wird, das mit den im Buch beschriebenen Methoden konzeptioniert und geplant wurde. durch einen optimierten Betrieb können Betreiber der Immobilien Kosten sparen und damit zusätzlich Wertschöpfung generieren. Vor allem schafft es eine ganzheitliche und integrale Planung, die heutigen Anforderungen an Gebäude wie Funktionalität, Flexibilität, das gewünschte Maß an Komfort, Sicherheit, aber auch niedrigen Nutzungskosten durch einfache Reinigung oder niedrigen Energieverbrauch zu ermöglichen. Gebäudeautomation Ein wesentlicher Teil der Funktionalität eines Gebäudes wird durch Funktionen der Anlagen der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) erzeugt, deren Anteil an den Investitionskosten in den vergangenen Jahren signifikant zugenommen haben Tendenz steigend. Bei hochfunktionalen Gebäuden beträgt der Anteil der TGA an den Investitionskosten mittlerweile laut Bundesindustrieverband Technische Gebäudeausrüstung e.v. (BTGA) über 50 % [2] (Bild 2). Grundlagen für die Funktionen der Anlagen und Geräte der verschiedenen Gewerke der TGA ist die Gebäudeautomation, die heute aus keinem technischen Gewerk mehr wegzudenken ist. Die Gebäudeautomation bestimmt letztendlich die Funktionen der TGA und somit die Funktionalität zeitgemäßer Immobilien. Die Gebäudeautomation beeinflusst ferner maßgeblich den Energieverbrauch von Gebäuden. Insbesondere durch Raumautomation wird entsprechend der europäischen Normung die Klassifizierung der Energieeffizienz von 26 IKZ-Fachplaner Januar 2013

4 Gebäuden wesentlich bestimmt; nur ein weitgehend mit Raumautomation ausgestattetes Gebäude darf künftig mit der Gebäudeautomation-Effizienzklasse A gekennzeichnet werden. Zum Vergleich: Der heutige Neubaustandard entspricht der Gebäudeautomation-Effizienzklasse C und fällt somit deutlich schlechter aus, als nach dem Stand der Technik möglich wäre (Bild 3). Kühlschränke, Waschmaschinen oder Fernsehgeräte mit dieser Energieklassifizierung würden sich, wenn überhaupt, nur schwer verkaufen lassen. Um die gewünschten Gebäudefunktionen optimal und im späteren Betrieb fehlerfrei, kostengünstig und nachhaltig sicherzustellen, muss also der Gebäudeautomation besondere Beachtung geschenkt werden. Axiom der Gebäudeautomation In der Gebäudeautomation gibt es viele Begriffe und Definitionen, wie Einzelraumregelung, Raumautomation, Gebäudesystemtechnik, hinter denen im Prinzip derselbe Grundgedanke steht, nämlich die Automation von Systemen der TGA. Diese Begriffe sind in unterschiedlichen Gewerken entstanden und gelangen durch verschiedene Vertriebswege an den Markt, und zwar je nach Anbieter in guter oder bedenklicher Qualität. Optimale Lösungen lassen sich erzielen, wenn die Gebäudeautomation als homogenes, integrierendes System über alle Gewerke der TGA aufgesetzt wird. Hierfür bedarf es aber einer neuen Organisationsstruktur bei der Planung. Ein eigener Fachplaner für die Gebäudeautomation und damit die Koordination der TGA wird benötigt, um eine gewerkeübergreifende TGA-Infrastruktur optimal umsetzen zu können (Bild 4). Um alle Potenziale moderner Automatisierungstechnik mit ihren Bussystemen als Medium für den Informationsaustausch ausschöpfen zu können, muss ein Projektleiter darauf achten, dass er für die beteiligten Fachplaner ein übergeordnetes Konzept für die Gebäudeautomation entwickelt. Dies wird ihm leichter fallen, wenn er die Planung der TGA als Integrationsplanung umsetzen lässt (Bild 5). Integrationsplanung der TGA Eine Projektorganisation mit Integrationsplanung (TGA) stellt einen neuen, ganzheitlichen, am Lebenszyklus orientierten und gewerkeübergreifenden Ansatz für die Planung der TGA in Bauprojekten dar, der den klassischen Planungsprozess in wesentlichen Teilen zum Vorteil des Bauherrn Bild 6: Zeitliche Entwicklung von Lebenszykluskosten in zwei Szenarien. Vor Beginn der Planung sollten die gewünschten Gebäudefunktionen ins Verhältnis zu den Kosten gesetzt werden. Dabei sind auch die Investitionskosten sowie die späteren Nutzungskosten (z.b. Betriebskosten) einzubeziehen, da sich höhere Investitionen in der Automatisierungstechnik schnell durch Einsparungen bei den Nutzungskosten amortisieren können. reformiert. Die Praxis bei der Planung von Gebäuden mit einem hohem Anteil TGA zeigt, dass mit zunehmender Technisierung und mit dem Einsatz von Hard- und Software der Automatisierungstechnik vor allem die Koordination der Gewerke der TGA eine besondere Qualifikation (Ausbildung) erfordert, insbesondere bei einer am Lebenszyklus orientierten Planung. Das Ergebnis bietet nicht nur eine bessere Gebäudequalität, sondern auch eine Senkung der Investitions- und Nutzungskosten, die Literaturtipp: Nachhaltigkeit durch Gebäudeautomation Der Einfluss von Gebäudeautomation und Integrationsplanung auf die Nachhaltigkeit von Gebäuden im Lebenszyklus Autor: Manuel Wider, 2013, 200 Seiten, 17 x 24 cm, Preis: 99,00 Euro, Verlag: TGA-Verlag, ISBN: Der Autor hat verschiedene Einflussfaktoren auf die Nachhaltigkeit von Gebäuden untersucht und ermittelt, dass es vor allem die Gebäudeautomation ist, die sich auf den Grad der Nachhaltigkeit auswirkt. In seinem Fachbuch führt er in das Thema ein und zeigt auf, dass eine bedarfsorientierte Planung von Gebäudeautomation ein wesentlicher Bestandteil nachhaltigen Handelns ist. Die Publikation will dazu klarstellen, dass Nachhaltigkeit über Umweltschonung hinausgeht und gleichermaßen ganzheitliche Denkansätze wie die Integrationsplanung der TGA einer Immobilie oder die Erarbeitung von komplexen Segment- Achsen-Konzepten erforderlich sind, um über den Lebenszyklus betrachtet nachhaltige Gebäude zu planen. Mit Praxisbeispielen und Studien untermauert erläutert das Werk, welchen signifikanten Einfluss ein mit einer umfangreichen Bedarfsplanung vorbereitetes Gebäudeautomationskonzept auf die Nachhaltigkeit von Gebäuden hat. Januar 2013 IKZ-Fachplaner 27

5 Nachgefragt IKZ-FACHPLANER: Herr Prof. Heidemann, hochenergieeffizientes Bauen bedarf einer neuen Organisationsstruktur bei der Planung. Hierbei sollte ein Integrationsplaner eingesetzt werden, der alle Fachplaner der TGA koordiniert. Weiterhin empfehlen Sie den Einsatz eines separaten Fachplaners für Gebäudeautomation (GA). Wie hoch schätzen Sie das durchschnittliche Energie- und Kosteneinsparpotenzial bei einem Bauvorhaben ein, wenn diese Anforderungen umgesetzt werden? Prof. Achim Heidemann: Das Potenzial ist signifikant, aber selbstverständlich abhängig von der Art des Bauvorhabens und der späteren Nutzung. Bei konsequenter Anwendung der Integrationsplanung und einer vorangegangenen Bedarfsplanung gehe ich erst einmal überschlägig von einem Einsparpotenzial von bis zu 5 % der Investitionskosten aus. Dabei sind die Kosten für Integrationsplaner und Fachplaner GA bereits berücksichtigt. Das weit größere Potenzial liegt jedoch beim Energieverbrauch und damit bei den Betriebskosten, zu denen auch die Energiekosten gehören. Studien und Praxiserfahrungen, z. B. beim Hohenwart Forum in Pforzheim, belegen Einsparungen bei den Energiekosten allein durch Raumautomation von durchschnittlich 30 bis 50 %. Hinzu kommen weitere Einsparungen bei Wartungskosten, Personalkosten etc. und eine deutliche Verbesserung der Planungs- und Bauqualität einschl. einer optimalen Dokumentation zur Sicherung des Werterhalts. IKZ-FACHPLANER: 20 % Energieeinsparung hat sich die Bundesregierung bis 2020 auf die Fahne geschrieben. Mit den bisherigen Umsetzungen sieht es so aus, dass sich dieses Ziel nur schwer erreichen lässt. Wäre eine Förderung von integralen Planungsabläufen vor diesem Hintergrund erstrebenswert? Prof. Achim Heidemann: Um 20 % Energie des Gesamtenergieverbrauchs einzusparen, bedarf es verschiedenster Methoden, die im Wesentlichen den Gebäudebestand betreffen. Für besonders effizient halte ich das Energiemanagement von Bestandsgebäuden in Liegenschaftsportfolios. Ich betreue z. B. seit 15 Jahren eine Kommune bei der Durchführung eines kommunalen Energiemanagements, innerhalb dessen der Energieverbrauch der Gebäude bis heute um ca. 35 % jährlich Prof. Dipl.-Ing. Achim Heidemann. im Vergleich zum Ausgangsjahr gesenkt wurde. Die Integrationsplanung kann bei Neu- oder vor allem Sanierungsbauprojekten dazu beitragen, erheblich Energie einzusparen. Bei einer Förderung erscheint es mir dabei das Wichtigste, die Integrationsplanung bei potenziellen Bauherren/Investoren bekannt zu machen und in die Studieninhalte zu integrieren. IKZ-FACHPLANER: Wie im Beitrag beschrieben, erfordert die gewerkeübergreifende koordinierende Planung von Gebäuden mit einem hohen TGA-Anteil eine besondere Qualifikation (Ausbildung als Integrationsplaner). Welche Inhalte sollte die Ausbildung berücksichtigen? Und wo kann sie durchgeführt werden? Prof. Achim Heidemann: Eine gewerkeübergreifende Planung der TGA ist nur möglich, wenn zu Beginn ein ganzheitliches TGA-Konzept über alle Gewerke der TGA erarbeitet wird, das die TGA- Fachplaner anschließend koordiniert umsetzen. Zu einem ganzheitlichen TGA- Konzept gehören z. B. die Erfüllung der Anforderungen des Energiekonzepts, die Abstimmung eines Segment-Achsen-Konzepts mit dem Objektplaner, die Trassenführung und Platzierung von Technikzentralen in Kombination mit dem Brandschutz, ein Gebäudeautomationskonzept das die FM-Prozesse unterstützt, sowie insbesondere die Klärung der Schnittstellen unter den TGA-Gewerken und zu den Bau-Gewerken. Demzufolge muss die Ausbildung zum Integrationsplaner interdisziplinär sein und Fachthemen wie Projektmanagement, Versorgungstechnik, Bauphysik, Gebäudeautomation und Elektrotechnik umfassen. Insbesondere sind auch Soft-Skills für die Führung eines Teams aus Spezialisten wichtig. Eine Durchführung der Ausbildung sehe ich an den Hochschulen, aber auch die Weiterbildungsträger sind hier gefragt. Die Hochschule Albstadt-Sigmaringen im Studiengang FM und die TGA- Akademie als Weiterbildungsanbieter haben z. B. entsprechende Angebote. IKZ-FACHPLANER: Welche Tipps bzw. Empfehlungen können Sie Fachplanern geben, um Auftraggebern die Vorteile der Integrationsplanung zu verdeutlichen? Prof. Achim Heidemann: Die Vorteile der Integrationsplanung für einen Bauherrn können wie folgt zusammengefasst werden: Reduzierung der Investitionskosten durch Abstimmung der TGA und damit Verringerung der Bauleistungen (z. B. weniger Leitungstrassen, weniger oder kleinere Technikräume, weniger Geräte) und infolge auch der Planungs- und Inbetriebnahmekosten, Reduzierung von Nutzungskosten durch geringen Energieverbrauch, weniger Wartungs- und Instandsetzungskosten etc., Erhöhung von Kosten- und Terminsicherheit, signifikante Entlastung des Bauherrn während der Bauphase, da die Baustelle reibungsloser läuft, Erhöhung des Gebäudewerts (auch des Verkaufswerts) und Vorabreduzierung späterer Reparatur-, Umbau- und Sanierungskosten durch Verbesserung der Dokumentation und damit der Übergabe des Planerwissens an den Bauherrn bzw. Betreiber. Zu den besonderen Vorteilen für die TGA-Fachplaner zählt, dass durch den Integrationsplaner, der in der Organisation zwischen den TGA-Fachplanern und dem Objektplaner (Architekt) eingeschaltet wird, eine Entkopplung entsteht, die sich durch weniger Zeitaufwand bemerkbar macht. Durch die vorangehende Erarbeitung eines TGA-Gesamtkonzepts, das vom Bauherrn freigegeben werden muss, wird zudem erreicht, dass keine unbezahlten Mehrfachplanungen erarbeitet werden müssen. 28 IKZ-Fachplaner Januar 2013

6 durch eine geeignete Koordination der TGA erzielt werden kann. Von der Theorie zur Praxis: Bei der Umsetzung einer integralen Planung ist es z. B. sinnvoll, Räume nicht mehr als kleinste Einheit zu betrachten, sondern diese weiter in Segmente zu untergliedern. Ein Segment kann ein Raum sein, es können jedoch auch mehrere Segmente zusammen einen Raum bilden. Segmente des gleichen Typs werden innerhalb eines Gebäudes mehrfach angeordnet, um so eine größtmögliche Modularisierung zu erhalten. Jedes Segment wird mit der gleichen TGA-Infrastruktur ausgestattet. So ist es möglich, kostengünstig ein programmiertes/parametriertes Segment beliebig oft zu kopieren. Dadurch entfallen signifikante Planungs-, Engineering- und Schulungs-Kosten. Ein eigener Fachplaner für die Gebäudeautomation und ein Integrationsplaner zur Koordination der TGA werden benötigt, um eine gewerkeübergreifende und damit kostenoptimierte TGA-Infrastruktur optimal umsetzen zu können. Fazit In Zukunft wird es bei der Errichtung von Gebäuden unumgänglich sein, das Gebäude im Lebenszyklus zu betrachten. In diesem Zusammenhang beginnt die Betrachtung und somit das Projekt in der Konzeptionsphase. Diese ist nicht zu verwechseln mit einem Konzept. Letzteres wird zu Beginn der Planungsphase erstellt. Es ist wichtig schon vor der eigentlichen Planung eine Bedarfsermittlung durchzuführen, idealerweise in Form eines umfangreichen Lastenheftes, um den Planern genaue Vorgaben zu machen, genaue Schnittstellen festzulegen und damit integriert und ganzheitlich zu planen. In dieser frühen Bauphase sind die Einflussmöglichkeiten auf die Kosten und das spätere Gebäude noch am größten. Insgesamt muss ein Schritt weg vom architekturlastigen Bauen, hin zur Integrationsplanung vollzogen werden, die der zunehmenden Technisierung von Gebäuden gerecht wird und wirtschaftliches Bauen und Betreiben ermöglicht. Literatur: [1] Fachbuch: Raumfunktionen Ganzheitliche Konzeption und Integrationsplanung zeitgemäßer Gebäude von A. Heidemann und P. Schmidt, weitere Infos siehe Kasten Literaturtipp [2] Quelle: abgerufen am 9. August 2012 Autoren: B. Sc. Manuel Wider, Prof. Dipl.- Ing. Achim Heidemann, Hochschule Albstadt- Sigmaringen Bilder: TGA-Verlag, Stockach