DROPS-Day

Der DROPS-Day hat Juni 2022 in der Factory Hammerbrooklyn in Hamburg stattgefunden.
 

DROPS-Team [v. l. n. r.]: Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Willkomm, Prof. Phillip W. Goltermann (D&S), Michael Leupold (REOS),
Ulrica Schwarz (SRE), Michael Stöckigt (SRE), Tom Leppin (REOS), Prof. Dr.-Ing. Frank Wellershoff (HCU)

Pressemitteilung

  Konsortialprojekt DROPS entwickelt Datenstandards für die Smart City

Hamburg, 22. August 2022. Ressourcenschonend Bauen und dabei Energie und CO2-Emissionen einsparen – das ist angesichts des Klimawandels oberstes Gebot. Dabei muss der gesamte Lebenszyklus eines Gebäudes oder Wohnquartiers von der Planung bis zur Wiederverwertung betrachtet werden. Digitale Lösungen wie Building Information Modeling (BIM) oder das Internet der Dinge (Internet of Things – IoT) unterstützen hierbei. Voraussetzung dafür, dass mit Daten zu Materialien und Produkten effektiv und effizient gearbeitet werden kann, ist eine leistungsfähige digitale Infrastruktur, in der Daten ohne Schnittstellenverluste in Echtzeit ausgetauscht werden können. Noch existieren hierfür keine gemeinsamen Standards, die einzelnen IoT-Komponenten lassen sich oft nur mit großem Aufwand und Informationsverlust nutzen. Im Konsortialprojekt DROPS, das vom Bundeswirtschaftsministerium mit 2,3 Mio. Euro gefördert wird, wollen die Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft genau einen solchen Kommunikationsstandard entwickeln. Beim DROPS Day am 8. Juni 2022 wurden erste Meilensteine vorgestellt. Mit Vertretern der Wirtschaft des Planens, Bauens und Betreibens von Gebäuden wurden in Arbeitsgruppen die wesentlichen Hemmnisse und vor allem auch Potentiale diskutiert, die in die weitere Forschung mit berücksichtigt werden können und sollen.

DROPS steht für „Datenstandards für Ressourcen-Optimierte Produktions- und Serviceprozesse in Gebäuden und Quartieren“ und ist ein gemeinsames Projekt des Beratungsunternehmens Drees & Sommer SE, des Baudienstleisters STRABAG, des digitalen Property Managers Reos GmbH und der HafenCity Universität Hamburg. Gemeinsam mit weiteren Anwendungspartnern – Architekten, Herstellern, Ausrüstern und Zulieferern – will das Konsortium einen verbindlichen Rahmen für die Digitalisierung von Gebäuden und Quartieren schaffen. Im Projekt soll deren gesamter Lebenszyklus abgebildet werden, von der Planung über den Bau bis hin zum Betrieb und anschließenden Rückbau. Dabei soll ein Kommunikationsstandard für IoT-Komponenten entstehen. Angestrebt ist eine Vereinheitlichung der Anbindung von Hardwareprodukten verschiedener Hersteller über eine einzige Schnittstelle.  Perspektivisch bringt dies zahlreiche Vorteile mit sich: Gebäude und Quartiere lassen sich effizienter planen und realisieren, da alle Projektbeteiligten auf eine standardisierte und aktuelle Datenlage zugreifen können. Zudem ermöglicht der Standard kleineren Unternehmen einen einfacheren Markteintritt, da deren Produkte über die einheitlichen Schnittstellen unkompliziert auch in große Quartiersprojekte eingeflochten werden können. Aus Sicht des Immobilienbetreibers besteht der Vorteil einer schnellen und unkomplizierten Integration vieler IoT-Komponenten in die eigenen IT-Systeme und den damit neu gewonnen Daten für Folgeprozesse.

Erste Anwendungsfälle werden getestet

Den ersten großen Projektblock bildete die Entwicklung eines Prototyps für den neuen Standard. Dafür war zunächst eine Anforderungs- und Rahmenanalyse notwendig, auf deren Basis die System- und Datenarchitektur konzipiert wird. In zwei Anwendungsfällen, sogenannten Reallaboren, wird der Standard nun anhand zweier Hamburger Projekte getestet. Neben dem neuen Bürogebäude der STRABAG SE wird der Datenstandard auch in einem Wohnquartier in der HafenCity mit Reos als Digitalisierungspartner implementiert. „Dank der Integration verschiedener Hardware-Komponenten über einen universellen Standard erlangen wir eine schnellere und ganzheitliche Vernetzung einzelner Gebäude sowie gesamter Quartiere. Es ist so, als ob man die Komponenten Plug & Play zusammenstecken würde. Die IoT-Gebäudetechnik lässt sich zentral steuern und relevante Gebäudedaten können in Echtzeit ausgelesen werden. Damit setzen wir neue, einheitliche Maßstäbe im Hinblick auf Digitalisierung und Konnektivität,“ sagt Tom Leppin, Managing Director bei Reos.

Der HafenCity Universität Hamburg kommt über die gesamte Projektdauer eine analysierende und evaluierende Rolle aus einer interdisziplinären Perspektive zu.  Dies stellt eine kritische Reflexion aller grundlegenden Systementscheidungen sicher. Bevor die beiden großen Reallaborprojekte umgesetzt werden, wird am Lehrstuhl für Fassadensysteme und Gebäudehüllen der HCU zur ersten Erprobung des Datenstandards eine Testfassade vor einem Büroraum errichtet. Über den Datenstandard werden verschiedenste Sensoren und Aktoren einer komplexen, hybriden Lüftung und Verschattung in die technische Gebäudeausrüstung integriert.

Von Ressourcengräbern zu Rohstoffdepots

Auch für Umwelt- und Klimaschutz sehen die Konsortialpartner Potenzial, denn noch ist der Bausektor für rund die Hälfte des Abfallaufkommens in Deutschland verantwortlich und verschlingt gleichzeitig Unmengen an Ressourcen. Abhilfe verspricht das sogenannte „Cradle to Cradle“-Prinzip. Dabei handelt es sich um ein nachhaltiges, kreislauffähiges Verfahren, um Baumaterialien nach einem Gebäudeabriss in ursprünglicher Form wiederverwerten zu können. Damit sich Gebäude aber von Ressourcengräbern zu Rohstoffdepots wandeln können, muss die Kreislaufwirtschaft bereits in der frühen Konzeptionsphase verankert werden. Am besten gelingt dies durch eine Verknüpfung mit digitalen Tools, die alle materialbezogenen Informationen dokumentieren und transparent darstellen. Ob CO2-Fußabdruck, Materialgesundheit, Flexibilität oder Recyclingfähigkeit: Nach diesen Kriterien lassen sich dann die einzelnen Elemente anhand der Codierung des bauphysikalischen Bauteilkataloges klassifizieren und im digitalen Modell abbilden. Möglich wird dies durch eine Integration von Materialdaten in den DROPS-Standard, genannt Data of Material (DoM). Zudem wirkt sich die Digitalisierung auch auf eine bessere CO2-Bilanz aus. Drees & Sommer-Partner Prof. Phillip W. Goltermann erklärt: „Gebäude sind in Deutschland für rund ein Drittel des Energiebedarfs und der CO2-Emissionen verantwortlich. Um die Klimaziele zu erreichen, sind nicht nur energetische Sanierungen und umweltfreundliche Heizanlagen wichtig. Eine intelligente Steuerung trägt erheblich zur Reduktion der Klimagase bei und kann auch im Bestand einfach nachgerüstet werden.“

Ergebnisse der Workshops

Beim DROPS Day stellten die Konsortialpartner die Entwicklungs- und Rahmenanalyse des Projekts vor. Auch Konzeption und Entwurf der System- und Datenarchitektur sind finalisiert, ebenso wie die Entwicklung und Auswahl der Hardware für Prototypen. An der Entwicklung des IoT-Standards wird gegenwärtig noch gearbeitet. Viele Immobilien sind längst nicht so klug, wie sie technisch betrachtet sein könnten. Statt einheitlicher Geräte-Kommunikation und zentralem Datenmanagement von Bauwerken und ihrer Nutzerschaft, wird weiterhin auf anwendungs- und herstellerspezifische Lösungen gesetzt. Damit Eigentümer und Betreiber das volle Potenzial ihrer Gebäude nutzen können, müssen diese Insellösungen einem plattformübergreifenden Austausch weichen. 

Das Erfassen von Daten in Gebäuden sowie Quartieren benötigt einen Detaillierungsgrad, der zielgerichtet zur Abdeckung aller Use Cases beiträgt, jedoch zur Vermeidung von „Datenfriedhöfen“ führt; nach dem Motto: „So viel wie nötig, so wenig wie möglich“. Außerdem sind Daten hinsichtlich der DSGVO frühzeitig zu bewerten und eine kontextbezogene Bereitstellung, rechtlich zweifelsfreier Daten, durch monetäre Anreize zu fördern. Der Wert von Gebäude- und Nutzungsdaten (ggf. anonymisiert) muss herausgestellt werden, um sowohl ihre Erhebung zu begünstigen als auch die Anwendungspotentiale aufzuzeigen, diese zu nutzen und darüber hinaus zur stetigen Pflege zu ermuntern.

Um Integrationskosten zu senken und gleichzeitig die Skalierbarkeit von digitalen Lösungen in der Bau- und Immobilienwirtschaft zu maximieren, ist die Entwicklung eines digitalen Standards, einer gemeinsamen Sprache der Systeme, unumgänglich. Durch die Daten-Standardisierung entstehen Mehrwerte in den Schnittstellen zwischen Herstellern und Planenden. Die Daten-Standardisierung liefert einen Beitrag zur Umsetzung von Innovationen.

Über das Konsortium:

Die Drees & Sommer SE initiiert und koordiniert das Projekt und übernimmt federführend die Anforderungs- und Rahmenanalyse, die Konzeption der System- und Datenarchitektur und die Bewertung des Prototyps. Dabei fließt Expertenwissen in den Themenbereichen Smart Building, Smart City, BIM und Cradle-to-Cradle mit ein. Ebenso verfügt das Unternehmen über eine sektorenübergreifende Reichweite für die flächendeckende Verbreitung des Standards.

Die HafenCity Universität Hamburg analysiert, evaluiert und dokumentiert die projektbezogenen Entwicklungen aus interdisziplinärer Perspektive. Sie testet und reflektiert die System- und Datenarchitektur anhand einer Testfassade mit umfangreichen Sensoren und Aktoren zur Verschattung und Lüftung.

Die Reos GmbH übernimmt wesentlich die technische Umsetzung der IoT-Integration und die Entwicklung standardisierter Schnittstellen. Dabei ist das junge Unternehmen vor allem für die Planung, Konzeption und Umsetzung des Prototyps und die spätere Übertragung in das reale Projekt verantwortlich.

Die STRABAG Real Estate Bereich Hamburg übernimmt federführend den Aufbau des Prototyps seitens der Hardware und die Anwendung auf das Großprojekt. Als Bauherr, Projektentwickler, Planer und Realisierer sowie Betreiber versteht sich STRABAG als Lieferer des Inputs zu Soll und Ist während der Bestandsaufnahme und der Testphase.