Trends im Bauwesen

Green Building

Das sog. Green Building beschreibt Gebäude bzw. Bauvorhaben deren gesamter Lebenszyklus - von Planung, über Bau und Nutzung, bis hin zum potenziellen Abriss - betrachtet wird. Ziel ist die Reduzierung der CO2-Bilanz der Gebäude und ggf. eine Reduzierung der Baukosten. Dabei liegt die ökologische, ressourceneffiziente und nachhaltige Gestaltung der Vorhaben im Fokus.

Zum Bau werden natürliche Materialien wie Holz und Lehm hinzugezogen. Der Betrieb wird mit energieeffizienten Technologien wie Solarenergie oder Wärmepumpen erdacht. Die Dächer und Fassend ggf. begrünt.

Zertifizierungssysteme wie LEED, DGNB und BREEAM bieten Messbarkeit und Standardisierung von Green Building Vorhaben. Wobei diese immer häufiger als Wettbewerbsvorteil eingesetzt werden können.

Zirkuläres Bauen

Zirkuläres Bauen umfasst die Wiederverwendung von zuvor verbauten Gebäudebestandteilen. Die weltweite Bauwirtschaft gilt als einer der wesentlichen Ressourcenverbraucher. Damit wächst der Bedarf für nachhaltige und kosteneffiziente Baumaterialien stetig.

Geläufige Begriffe des zirkulären Bauens sind

• Re-cycle: Unbrauchbare Gebäudebestandteile zerlegen, um sie der Neuproduktion wieder zuzuführen.
• Re-purpose: Materialien oder Bauteile für einen anderen Zweck als ursprünglich vorgesehen nutzen.
• Re-manufacture: Bauteile oder Produkte so aufarbeiten, dass sie wieder wie neu verwendet werden können.
• Re-furbish: Bauteile oder Gebäude sanieren oder instandsetzen, um sie länger nutzbar zu machen.
• Re-pair: Defekte Materialien oder Bauteile reparieren, anstatt sie zu entsorgen.
• Re-design: Materialien oder Gebäude von Anfang an so entwerfen, dass sie leichter wiederverwendet oder recycelt werden können.
• Up-cycle: Materialien oder Abfallprodukte aufwerten, um sie für einen höherwertigen Zweck zu nutzen.
• Down-cycle: Materialien recyceln, wobei die Qualität des Materials im neuen Einsatz sinkt (z. B. Beton zu Schotter).
• De-construct: Rückbau statt Abriss, um Materialien gezielt zu gewinnen und wiederzuverwenden.
• Re-mining bzw. Re-use: Ressourcen aus bestehenden Gebäuden oder Strukturen zurückgewinnen (auch als „Urban Mining“ bekannt).
• Re-source: Materialien aus nachhaltigen oder bestehenden Quellen beziehen, anstatt neue Ressourcen zu fördern.

Bauen im Bestand

Ähnlich zum zirkulären Bauen geht es beim Bauen im Bestand darum bestehende Ressourcen (alte Gebäude) nicht abzureißen. Hier liegt der Fokus den ursprünglichen Nutzen durch Sanierungen wieder herzustellen oder eine Umnutzung herbeizuführen. Die Vorteile liegen in der ressourcenschonenden Weiternutzung der Gebäude, dem Erhalt kulturellen Güter, wie bspw. historischer Gebäude und dem Stadtbild, sowie der nachhaltigen Stadtentwicklung von z.B. leerstehenden Gewerbegebäuden hinzu Wohnungen oder Coworking-Spaces.

CO2-Dokumentation

Immer mehr Bauunternehmen setzen auf CO2-Dokumentation, um die Klimawirkung von Projekten zu messen und zu optimieren. Tools und Software helfen dabei, den CO2-Ausstoß von Materialien, Transport und Bauprozessen zu berechnen und alternative, klimafreundlichere Lösungen zu identifizieren.

Klima- und Katastrophenvorsorge

Neben dem Bewusstsein für energie- und ressourcenschonender Gebäude birgt der Klimawandel ebenfalls Herausforderungen an eine resiliente Bauweise. Extreme Wetterbedingungen wie Hitzewellen, zunehmendes Aufkommen von Stürmen und starkem Niederschlag erhöhen die Anforderungen an bspw. hochwasserangepasste Bauten, erhöhte thermische Isolation und die Verwendung von robusten Materialien wie Stahlbeton oder anderen standfesten Spezialkomponenten.

Steigende Baukosten, Fachkräftemangel und die Notwendigkeit nachhaltiger Bauweisen stellen maßgebliche Herausforderungen für das Bauwesen dar. Gleichzeitig steigt die Nachfrage nach bezahlbarem Wohnraum. Um diese Lücke zu schließen, bieten moderne Technologien Lösungen.

Serielles Bauen / Modulares Bauen

Statt dem klassischen Stein-auf-Stein-Bau bieten modulares und serielles Bauen Abhilfe. Beide Verfahren setzen auf vorproduzierte Bauelemente, die auf der Baustelle nur noch zusammengesetzt werden.

Hierbei werden standardisierte Baukonzepte vorab entwickelt. Auf Basis der Baukonzepte werden Bauelemente definiert, welche industriell vorgefertigt werden können. Nach der Fertigung werden diese zum Bauort transportiert und dort entsprechend dem Baukonzept zusammengesetzt.

Die Vorteile sind die schnelle und verzögerungsarme Umsetzung von Bauvorhaben, standardisierte Qualität der Bauelemente, geringere Bauabfälle und eine hohe Kostensicherheit

Zum Teil werden die beiden Verfahren als Synonym verwendet. In anderen Kontexten gibt es die Abgrenzung von seriell als Vorfertigung einzelner Bauteile und modular als Vorfertigung ganzer Gebäudeeinheiten.

3D-Druck

Der 3D-Druck am Bau ist die schichtweise Verarbeitung von Materialien wie Beton zur Errichtung von Gebäuden oder dessen Bestandteilen.

Vorteile dieses Verfahrens ist eine bessere Umsetzbarkeit komplexer Formen der Architektur, erhöhte Geschwindigkeit bei der Verarbeitung und ein verringerter Materialverbrauch und damit verbundene Kostenersparnisse.

Robotik

Robotik am Bau umfasst den Einsatz von selbstständig arbeitenden Maschinen. Hierbei kann es sich bspw. um Maurerarbeiten, Schweiß- und Montagearbeiten, autonome Baufahrzeuge, Drohnen und die industrielle Fertigung von seriellen und modularen Gebäudebestandteilen handeln.

Neben einer erhöhten Produktivität durch automatisierte Arbeitsprozesse, kann darüber hinaus nochdas Risiko von Arbeitsunfällen vermindert werden.

Künstliche Intelligenz (KI)

Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der Architektur, im Ingenieur- und im Bauwesen nimmt stetig zu. Durch den Einsatz von Algorithmen und maschinellem Lernen lassen sich durch eine hohe Datendichte fundierte Entscheidungen treffen, Abläufe automatisieren und Fehler minimieren. Letztendlich wirken sich diese Vorteile Zeit und Kosten sparend auf das Bauvorhaben aus.

Anhand historischer Daten und aktueller Marktentwicklungen hilft KI Vorhersagen über Baukosten und Zeitplanung zu treffen.

Die KI kann in der Lage sein eventuelle Planungsfehler in Bauplänen zu identifizieren.

Unter Berücksichtigung von Vorschriften, Materialkosten und Effizienzvorgaben kann KI-gestützte Software helfen Baupläne automatisiert zu erstellen.

Computer Aided Design (CAD)

Beim Computer-Aided-Design (CAD) handelt es sich um Software welche der Erstellung, Modellierung, Analyse und Darstellung von Gebäuden, Konstruktionen und technischen Anlagen dient.

Dabei hilft die CAD-Software präzise 2D oder 3D-Modelle in mehreren Schritten zu erstellen.

• Grundlagen Modellierung: Zeichnen von Linien, Kreisen, Bögen und anderen geometrischen Formen
• Bearbeitung: Manipulation vorhandener Elemente durch verändern von Abmessungen, Positionen etc.
• Parametrisierung: Modellierung von Abmessungen, Eigenschaften und Beziehungen auf Basis mathematischer Parameter
• Baugruppen Definition: Einmal erstelle Braugruppen können gesamt bearbeitet oder wieder verwendet werden
• Dokumentation: erstellte 2D und 3D-Modelle bieten die Möglichkeit der automatischen Erstellung von Bauzeichnung und Co.

Building Information Modeling (BIM)

Building Information Modeling (BIM) ist eine software-basierte, kooperative Arbeitsmethodik. Anhand von digitalen, dreidimensionalen Modellen eines Bauwerks werden relevante Daten und Informationen zum Bauwerk, dessen Planung und Betrieb, erfasst und verwaltet.

Durch eine zentrale Datenbasis können Architekten, Ingenieure und Bauunternehmen mit denselben Daten arbeiten. Dies erleichtert die Kommunikation aller an einem Bauvorhaben Beteiligten. Das minimiert Missverständnisse und Planungsfehler.

Die verbesserte Koordination aller Gewerke führt so idealerweise zu einem ressourcenschonenden Einsatz von Material, Zeit und Kosten.

Digitaler Zwilling

Als Erweiterung zum BIM, stellt der sog. digitale Zwilling eine exakte Kopie eines physischen Bauwerks dar. Gravierender Unterschied ist, dass es sich um ein dynamisches Modell handelt. Das heißt es wird kontinuierlich mit Echtzeitdaten angereichert.

Mit diesem virtuellen Model können Simulationen hinsichtlich Planung und Umsetzung von Bauvorhaben, und vor allem Betrieb sowie Wartung des Bauwerks generiert werden.

So lassen sich mit dem digitalen Zwilling fundierte Annahmen über die Wartung des Bauwerks treffen. Besonders technische Systeme wie Heizungs-, Lüftungs- als auch elektrische Anlagen können einfacher überwacht und deren Wartungsintervalle effizienter geplant werden. Damit einhergehend lassen sich durch das Modell die Lebenszyklen des Bauwerks einfacher überwachen. Die kontinuierliche Aktualisierung des digitalen Zwillings erleichtert die Entscheidungsfindung hinsichtlich Modernisierung des Bauwerks. Bevor jedoch physische Veränderungen am Bauwerk vorgenommen werden, kann durch Simulationen (wie bspw. Energieverbrauch, Erdbebensicherheit etc.) getestet wie sich diese auswirken.

Das sog. Smart Building (engl. für “intelligentes Gebäude”) steht für die ressourcensparende, als auch komfort- und sicherheitsfördernde Nutzung von Gebäuden auf Basis von Digitalisierung und dem Internet of Things (IoT). Dabei sind idealerweise alle Betriebsanlagen des Gebäudes wie bspw. Heizanlagen, Licht- und Belüftungsinstallationen so mit einander verknüpft, dass sie ihre Prozesse abgestimmt auf die Anforderungen aus dem Betrieb automatisch anpassen können. 

Das Ziel ist es den Verbrauch eines Gebäudes an die tatsächlichen Bedürfnisse aus seinem Betrieb zu knüpfen.

Diese Modernisierung von Gebäudeanlagen bedarf bereits in der Planungsphase besonderer Rücksicht. Ob als Umsetzungskriterium oder als Wettbewerbsvorteil, nimmt die Bedeutung der gesamten CO2-Bilanz eines Gebäudes zu - auch aus dessen Betrieb, nach Fertigstellung. Dies stellt weitere Anforderungen an Planungsbüros.

Neben steigenden Baukosten für Material und Handwerk, sowie einem erhöhten Zinsniveau zur Finanzierung besteht im Fachkräftemangel (insbesondere in der Architektur und im Ingenieurwesen) eine der größten Herausforderungen für die Baubranche.

Die Folgen

Die Folgen des Mangels an Planern sind vielfältig:

• Projektverzögerungen aufgrund zu wenig verfügbarer Planungsleistung
• Weniger Digitalisierung und Innovation, da Betriebe zu sehr im Tagesgeschäft eingespannt sind
• Mögliche Qualitätseinbußen, durch weniger Zeit die pro Projekt für Planung und Kontrolle zur Verfügung steht
• Überlastung vorhandener Fachkräfte was das Risiko des krankheits- oder fluktuationsbedingten Ausfalls erhöht

Die Ursachen

Die Ursachen hierfür sind u.a. der demographische Wandel, lange Studienzeiten, der erschwerte Berufseinstieg durch fehlenden Praxisbezug aufgrund einer zu hohen Akademisierung der Ausbildung, ein Missverhältnis zwischen Arbeitsanforderungen und Gehaltchancen (man Bedenke hier die HOAI), sowie die zunehmende Bürokratie.

Chancen für Unternehmen dem Fachkräftemangel entgegenzuwirken

• Attraktivität steigern: Gehälter, Attraktive Arbeitsmodelle wie flexible Arbeitszeiten und Homeoffice, Weiterbildungs- und Karriereprogramm, Employer Branding durch z.B. Social Media
• Praxisnahe Ausbildung: Duale Studiengänge, Vernetzung zwischen Hochschulen und Unternehmen
• Nachwuchsförderung durch Schul- ,Uni- und Unternehmenskooperationen (früh für die Branche begeistern)
• Digitalisierung und Innovation fördern, um bestehende Fachkräfte zu entlasten (Einsatz von KI, BIM etc.)
• Fachkräftezuwanderung aus dem Ausland

Die Trends der Baubranche sind sowohl Chance als auch Risiko zugleich. Vermeintlich ausgelöst durch den Bedarf an Effizienz – sei es arbeitstechnisch oder auch ressourcenschonend – gilt es für Planungsbüros einen kritischen Blick auf die Veränderungen in ihrer Branche zu werfen und Entscheidungen zu treffen wir man den neuen Gegebenheiten begegnen möchte.