Lebens-Zyklus-Kosten-Berechnung (LCC) mit neuartiger Software zur Spezifizierung der Gebrauchsdauer von Holzbauteilen - Akronym: WoodLCC

Abstract

Das übergeordnete Ziel des Projekts bestand darin, Gebrauchsdauer-Modelle für Holz weiterzuentwickeln und neue sowie bestehende Gebrauchsdauer-Modelle in Lebenszykluskostenanalysen (LCC) zu integrieren. Das Projekt wurde anhand mehrerer Arbeitspakete durchgeführt, die sich mit zentralen Aspekten der Lebenszykluskosten von Holzgebäuden befassten, darunter Holzabbau durch Pilze, Instandhaltung, Grenzzustände, Kostenanalyse und Feuchtigkeitsrisiken in modernen Bausystemen. Ein spezielles Arbeitspaket konzentrierte sich auf die Integration der Projektergebnisse in ein Prototyp-Tool für praktische Anwendungen. Das Projekt soll zu einem stärker wissensbasierten und nachhaltigeren Holzbau beitragen, indem es die Zuverlässigkeit in Bezug auf Gebrauchsdauer und Kosten verbessert. Die Ergebnisse können Einfluss auf Bauvorschriften, Normen und Beschaffungsprozesse nehmen und in kommerzielle Tools integriert werden. Das Projekt baute auf zahlreichen früheren Projekten zur Gebrauchsdauerplanung (Service Life Planning – SLP) von Holzbauteilen auf, zuletzt auf CLICKdesign (ForestValue). Zwar waren bereits Einzelkomponentenschätzungen möglich, doch erforderten diese Methoden zu viele zeitliche Ressourcen, um ein Design auf Komponentenebene für eine gesamte Struktur effizient zu optimieren. Daher war ein gewisser Grad an Automatisierung der Gebrauchsdauerberechnung für einzelne Komponenten erforderlich, um eine effiziente Optimierung des gesamten Gebäudedesigns zu ermöglichen. Building Information Modeling (BIM) ist ein Prozess, bei dem digitale Darstellungen physischer Bauwerke erstellt, verwaltet und genutzt werden. BIM ermöglicht die Speicherung, den Zugriff und die Interaktion mit Metadaten auf Komponentenebene innerhalb eines digitalen Modells. Das Modell kann dann in eine umfassendere Digital-Twin-Anwendung integriert werden, um unter realen Bedingungen analysiert zu werden. Angesichts der Auflösung auf Einzelkomponentenebene, die die SL-Vorhersagemethode für Holzwerkstoffe ermöglicht, wurde die Integration des entwickelten Rahmens für die Gebrauchsdauermodellierung in ein BIM-Softwaremodul als notwendig und daher als bemerkenswerte Leistung angesehen. Eine der Funktionen einer BIM-Plattform ist die Möglichkeit, einen Gebäudeentwurf anhand von Umweltsimulationsszenarien zu bewerten, wodurch zusätzliche entwurfsspezifische Daten generiert werden können. Daher können SL-Schätzungen einzelner Komponenten aus Interaktionen mit der realen Umgebung und mit anderen Komponenten im Entwurf abgeleitet werden (z. B. Ermittlung der Auswirkungen von Schutz und Feuchtigkeitsansammlung). Dies berücksichtigt den Einfluss des Mikroklimas auf das Holzmaterial und kann Unterschiede in der Exposition je nach geografischer Region berücksichtigen. Das Projekt hat eine wichtige Grundlage für die wissensbasierte, lebenszyklusorientierte und nachhaltige Nutzung von Holz in Europa geschaffen. Dies wurde durch die Entwicklung von Methoden zur funktionsbasierten LCC erreicht, die durch die BIM-Integration ermöglicht wurden. Um die branchenweite Einführung der SLP-Prinzipien zu erleichtern, müssen auch die mit dem Gebauentwurf verbundenen Kosten kommuniziert werden. LCC ist einer der grundlegenden Indikatoren für die Nachhaltigkeitsbewertung und Kosteneffizienz im Bauwesen. Die LCC eines Produkts erfordert detaillierte und umfassende Kenntnisse über die Gebrauchsdauer, das erwartete Wartungsintervall sowie die Material- und Arbeitskosten. Obwohl die LCC noch nicht in vollem Umfang genutzt wird, findet ihre Relevanz zunehmend Akzeptanz, da sie von immer mehr Behörden in ganz Europa angewendet wird. Das SL-Konzept ist für LCC-Berechnungen von zentraler Bedeutung, und durch die Erstellung zuverlässigerer Schätzungen der Materialgebrauchsdauer (d. h. SL) profitieren auch die LCC-Schätzungen. Neben den wissenschaftlichen Fortschritten hat das Projekt zu mehreren konkreten Prototypen mit direktem Nutzen für die Anwender geführt. Dazu gehören ein Excel-basiertes Tool zur Vorhersage des Feuchtigkeitsgehalts und der technischen SL von Holzbauteilen sowie ein separates Tool zur Berechnung der LCC. Darüber hinaus wurde ein Plug-in für die BIM-fähige Software Revit entwickelt, das eine weitergehende Analyse der Kostenentwicklung von Holzgebäuden im Zeitverlauf ermöglicht. Anhand eines offenen Prototyp-Tools hat das Projekt gezeigt, wie SL-Modelle mit Degradation und LCC verknüpft werden können. Letztendlich ist eine genaue LCC unerlässlich, um die Rolle von Holzbaustoffen für die Zukunft der Klimaneutralität zu verstehen. Die Ergebnisse des Projekts können langfristig zu einem nachhaltigeren Bauen und einer verbesserten Zuverlässigkeit von Holz als Baustoff beitragen. Dies stärkt die Position von Holz im Bausektor und verringert die Unsicherheit hinsichtlich Kosten und Wartung – etwas, das häufig ein Hindernis bei der Planung und Beschaffung darstellte.