Quelle: HCU
Forschungsprojekt zur CO2-Neutralität im UNESCO-Welterbe Speicherstadt
Das Forschungsprojekt 0-CO2-WSHH erforscht im Rahmen des übergeordneten Ziels, die Speicherstadt zu einem CO2-neutralen Stadtteil zu machen, am Beispiel des Blocks H innovative Technologien unter Beachtung der Anforderungen des Denkmalschutzes. Dabei setzt es gleichzeitig neue Maßstäbe für nachhaltige Sanierung und Energieeffizienz auf der Grundlage eines modellbasierten (BIM) Life Cycle Assessment (LCA). Das digitale Bauwerksinformationsmodell dient als zentrale Datengrundlage, um sämtliche Anwendungsfälle einer ganzheitlichen Bewertung und Sanierung des Speicherblocks zu integrieren. Das Forschungsprojekt schlägt damit auch eine Brücke zur Bauwerksmodellierung im Rahmen historisch bedeutender Bauten (HBIM).
Das Forschungsprojekt „CO2-neutrales Welterbe Speicherstadt Hamburg“ (Förderkennzeichen 03EN3027) wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms finanziert und durch den Projektträger Jülich (PtJ) betreut. Es ist als Verbundvorhaben strukturiert und umfasst die Partner HHLA 1. Speicherstadt Immobilien GmbH & Co. KG als Verbundkoordinatorin, das Institut für Werkstoffe im Bauwesen der Universität Stuttgart, das BIMLab der HafenCity Universität Hamburg und den Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik der RWTH Aachen. Assoziierte Partner des Projektes sind die Behörde für Umwelt, Klima, Energie und Agrarwirtschaft sowie die Behörde für Kultur und Medien mit dem Denkmalschutzamt der Freien und Hansestadt Hamburg.
Zur Festlegung erforderlicher Maßnahmen, um die historische Speicherstadt nachhaltig zu sanieren und CO2-neutral zu gestalten, werden zunächst umfangreiche Untersuchungen der Bausubstanz im Erdgeschoss des Blocks H durchgeführt, der gleichzeitig als „Forschungswerkstatt“ für die Umsetzung von Lösungsansätzen ausgewählt wurde. Mit Hilfe von neu-installierten Sensoren werden Temperatur, CO2-Gehalt und Feuchtigkeit gemessen und gleichzeitig LowEx-Komponenten (flächige Fußboden-, Wand- und Deckenheizsysteme) und verschiedene Innendämmungslösungen (z.B. auf Aerogele basierende Innendämmung) bewertet. Dieser Prozess ermöglicht die Effizienzbestimmung dieser Systeme und ermöglicht eine Einschätzung, inwiefern die Gebäude durch den Einsatz von Wärmepumpen, thermischer Solarenergie und Photovoltaik selbstversorgend ihren Energiebedarf werden decken können. Alle Maßnahmen müssen dabei denkmalpflegerische Aspekte berücksichtigen und das äußere Erscheinungsbild der historischen Kupfer- und Schieferteildächer erhalten.
Das digitale Bauwerksinformationsmodell spielt in diesem Forschungsprojekt eine zentrale Rolle als Datenrepositorium. Zur weiteren Bearbeitung der Daten für die Simulationsprozesse werden die im Modell enthaltenen Daten und Informationen in eine Datenbank ausgelesen und zur Verfügung gestellt. Diese erlaubt es, unabhängig von einem direkten Zugriff auf das digitale Modell, Daten und Informationen zu lesen, zu bearbeiten und für weitere Prozessschritte zu übernehmen. Die Datenbank umfasst alle erforderlichen Informationen, ist einfach zu bedienen und bildet die Grundlage, verschiedene Aspekte des Speicherblocks zu analysieren und zu bewerten. Das proprietär modellierte Gesamtmodell wird dafür in einem ersten Schritt in den IFC-Standard (Industrial Foundation Classes) exportiert. Damit ist zum einen sichergestellt, dass die entstehenden Modelldaten auch in Zukunft lesbar sind (unter anderem für die Belange des Denkmalschutzes), zum anderen eine größtmögliche Kompatibilität mit anderen Anwendungen aufweist. Der Informationsaustausch über das digitale Bauwerksinformationsmodell ist in diesem Projekt eine besondere Aufgabe, denn dieser muss vor allem für Fachleute ohne BIM-Kenntnisse oder mit Programmen, die IFC-Datenformate nicht lesen können, zugänglich sein. Über eine deshalb eigens entwickelte, benutzerfreundliche Schnittstelle greifen die verschiedenen beteiligten Disziplinen, wie Architekten, Ingenieure, Energieexperten, Historiker und Umweltanalysten, auf diese Datenbank zu, was die Zusammenarbeit fördert und einen ganzheitlichen Ansatz für die Bewältigung komplexer Herausforderungen darstellt.
Die aus Bestandsunterlagen und Scans erstellten Fach- und Teilmodelle liefern auf diese Weise die erforderlichen Daten für die Gebäudesimulation (BEM), die Ökobilanzierung (LCA), die Strömungssimulation (CFD) und die thermisch-hygrische Simulation (THS). Sie ermöglichen den Beteiligten über die Schnittstelle, relevante Informationen zu nutzen, sie mit den neuesten Erkenntnissen der Simulationen zu aktualisieren und spezifische Entscheidungen für die Sanierung zu treffen.
Die im digitalen Modell integrierten Daten umfassen vielfältige Informationen wie z.B. Windrichtung, Anzahl der Heizkörper oder Materialporosität. Diese Daten sind hierarchisch im IFC-Schema strukturiert und bilden so die Grundlage für Bewertung und Sanierung.
Die Ergebnisse dieses Projekts unterstützen die fortschreitende Sanierung der Speicherstadt zu einem CO2-neutralen Stadtteil und können als Vorbild für ähnliche Projekte in anderen Städten weltweit dienen. Die Kombination aus innovativen Technologien und nachhaltigen Ansätzen hilft, das historische Erbe zu bewahren und es gleichzeitig in eine nachhaltige und CO2-neutrale Zukunft zu führen. Das Projekt markiert nicht nur einen Meilenstein in der Sanierung der Speicherstadt, sondern zeigt auch, wie ein Informationsmanagement mit BIM zur Erreichung umweltfreundlicher Ziele eingesetzt werden kann. Es verdeutlicht so das Potenzial von Building Information Modeling (BIM) als Instrument für den Erhalt des baukulturellen Erbes als nachhaltigen Gebäudebestand in einer zunehmend komplexen Welt.