Wie Züblin sein Konzerngebäude mit generativem Design energetisch optimiert
Bei der Sanierung und energetischen Optimierung des Züblin Konzerngebäudes Z2 arbeiteten menschliches Know-how und künstliche Intelligenz Hand in Hand.
Für die Sanierung wurde das Konzerngebäude Z2 von Züblin komplett entkernt.
Foto: Züblin
Züblin hat in den vergangenen 16 Monaten sein Konzerngebäude umfassend saniert und energetisch optimiert. Bei der Planung kam dabei generatives Design zum Einsatz, das menschliches Knowhow mit künstlicher Intelligenz vereint. Damit konnte das Potenzial des Bestandgebäudes optimal ausgenutzt werden.
„Wir freuen uns, mit der Sanierung des Z2 ein zukunftsweisendes Projekt zum ressourcenschonenden und nachhaltigen Bauen im Bestand realisiert zu haben. Wir senken damit unseren CO2-Ausstoß im Gebäudebetrieb. Es ist ein weiterer Schritt auf dem Weg zu unserem ambitionierten Ziel, als Strabag-Gruppe bis 2040 Klimaneutralität zu erreichen“, erklärt Jörg Rösler, Vorstandsmitglied der Strabag SE.
Inhaltsverzeichnis
Generatives Design als Schlüssel zur Energieeffizienz
Um das Potenzial des Bestandsgebäudes optimal auszuschöpfen, setzte Züblin auf Generative Design. Diese innovative Planungsmethode nutzt leistungsfähige Algorithmen und künstliche Intelligenz, um eine Vielzahl von Designoptionen zu entwickeln und zu bewerten. Dabei analysiert das System verschiedene Entwurfsvarianten hinsichtlich Effizienz, Nachhaltigkeit und Kosten, um die beste Lösung zu finden.
Mithilfe von GIS-Daten und Fluchtwegplänen wurden zentrale Parameter wie Luftmengen, Heiz- und Kühllast berechnet. Durch den Einsatz parametrischer Modellierung konnten verschiedene Variablen wie Sonneneinstrahlung, Luftzirkulation und Energiebedarf in Echtzeit simuliert werden. Dadurch ließ sich das Gebäude optimal an seine Umgebung und die betrieblichen Anforderungen anpassen.
Besonders vorteilhaft erwies sich Generatives Design in der Optimierung der Gebäudehülle. Die Software analysierte hunderte Fassadenvarianten, um die bestmögliche Kombination aus Energieeffizienz, Materialeinsatz und Tageslichtnutzung zu identifizieren. So wurde die Fassadengestaltung nicht nur energetisch, sondern auch ästhetisch verbessert.
Für die Fassade wurden verschiedenste Designs mit Hilfe von KI durchgespielt und die beste Variante gewählt.
Foto: Züblin
Ressourcenschonendes Bauen im Bestand
Das 2002 errichtete Z2 wurde nicht abgerissen, sondern gezielt saniert. Durch den Erhalt von Rohbau, Treppenhäusern und Sanitäranlagen konnte der Ressourcenverbrauch erheblich reduziert werden. Die energetische Ertüchtigung umfasste Dach, Fassade und die Decke zur Tiefgarage.
Die charakteristischen Aluminiumbänder der Fassade wurden abmontiert, aufbereitet und wiederverwendet. Materialien und Bauteile, die nicht mehr vor Ort genutzt werden konnten, wurden über die Plattform Concular weitervermittelt und so in den Kreislauf zurückgeführt.
Nachhaltige Materialwahl und innovative Bauweisen
Ein weiteres Kernziel der Sanierung war der Einsatz umweltfreundlicher Materialien. Rund 25 % der neuen Materialien stammen aus Recycling- oder Wiederverwendungsquellen. Zudem besteht mindestens die Hälfte des verwendeten Betons, Erdbaustoffe und Pflanzsubstrate aus recyceltem Material.
Die Raumaufteilung wurde mit wiederverwendbaren Trockenbauwänden realisiert. Auch das Holz stammt zu mindestens 85 % aus zertifizierter nachhaltiger Forstwirtschaft.
Eine begrünte Fassade im Erdgeschoss verbessert das Mikroklima und dient im Sommer als effektiver Sonnenschutz. Zusätzlich wurden 48 Ladepunkte für Elektrofahrzeuge in der Tiefgarage installiert, wobei die Infrastruktur bereits für eine Verdopplung dieser Kapazität vorbereitet wurde. Für Radfahrende stehen 18 abschließbare Ladeschränke zur Verfügung.
Bei der Innenausstattung wurde viel Wert auf den Einsatz umweltfreundlicher und recycelter Materialien gelegt.
Foto: Züblin
Generatives Design: Ein leistungsstarkes Planungswerkzeug
Generative Design kombiniert menschliche Expertise mit künstlicher Intelligenz, um optimale Entwurfsentscheidungen zu treffen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Planungsmethoden generiert das System nicht nur wenige, sondern hunderte von Designvarianten. Diese werden hinsichtlich verschiedener Parameter analysiert, etwa Energieeffizienz, Kosten und CO2-Emissionen.
Der Prozess läuft in drei Schritten ab:
- Generieren: Das System erstellt zahlreiche Designoptionen basierend auf festgelegten Parametern.
- Analysieren: Die Entwürfe werden auf Effizienz, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit überprüft.
- Optimieren: Die beste Variante wird ausgewählt und gegebenenfalls weiter verfeinert.
Durch die Nutzung von Generative Design konnte Züblin nicht nur den Energieverbrauch optimieren, sondern auch Baukosten senken und Materialeffizienz maximieren. Dies zeigt sich besonders in der intelligenten Anordnung der Photovoltaikmodule, der optimierten Kühllastverteilung und der verbesserten Tageslichtnutzung.
Diese Tools kamen bei der Planung zum Einsatz
Bei der Planung kamen verschiedene spezialisierte Tools zum Einsatz, die es ermöglichten, die unterschiedlichen Parameter des Gebäudes effizient zu optimieren:
- GD ENERGY: Dieses Tool berechnete in Echtzeit Heizlast, Kühllast und Luftmengen. Es nutzte hinterlegte Klimadatensätze, um auch den Photovoltaik-Ertrag zu simulieren und die optimalen PV-Flächen zu bestimmen.
- GD CO2 & COST: Analysierte die CO2-Emissionen und Herstellungskosten für verschiedene Konstruktionsvarianten und half dabei, eine ressourcenschonende Bauweise zu realisieren.
- GD ARCHITECTURE: Automatisierte die Gestaltung von Gebäudeelementen, beispielsweise durch die automatische Generierung einer zweiteiligen Fertigteiltreppe.
- GD EXCAVATION PIT: Optimierte die Planung von Baugruben und reduzierte den Materialeinsatz durch effiziente Aushubstrategien.
- GD PROPERTY DEVELOPMENT: Entwickelte Baumassenstudien und analysierte die wirtschaftliche und nachhaltige Nutzung des Grundstücks durch smarte Skizzierungen.
Durch die Kombination dieser Tools konnten Ingenieur:innen verschiedene Planungsvarianten in kurzer Zeit evaluieren und die optimale Lösung für das Z2 entwickeln.
Die Betontreppe wurde mit Hilfe eines 3D-Druckers gefertigt.
Foto: Züblin
Digitale Bauprozesse und innovative Technik
Bei der Bauausführung setzte Züblin auf digitale Technologien. Eine digitale Taktsteuerung ermöglichte eine reibungslose Abstimmung aller Gewerke. Ein mobiler 3D-Betondrucker kam in einem Pilotprojekt zum Einsatz, um Bauelemente flexibel und ressourcenschonend herzustellen.
Dank dieser Innovationen erhielt das Gebäude das DGNB Platin-Zertifikat sowie die QNG-Premium-Auszeichnung. Besonders hervorgehoben wurden die konsequente Wiederverwendung von Bauteilen, der Einsatz emissionsarmer Materialien und die nachhaltige Energieversorgung.
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