Nachhaltig konstruieren: Vom Tragwerksentwurf bis zur Materialwahl – Gebäude ökologisch bilanzieren und optimieren 9783955532185, 9783955532178

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Nachhaltig konstruieren

Edition ∂ Green Books

Nachhaltig konstruieren Vom Tragwerksentwurf bis zur Materialwahl: Gebäude ökologisch bilanzieren und optimieren

Sebastian El khouli Viola John Martin Zeumer

Impressum

Autoren: Sebastian El khouli, Dipl.-Ing. Viola John, Dr. sc. ETH Zürich, Dipl.-Ing. Martin Zeumer, Dipl.-Ing. Co-Autorin: Franziska Hartmann, Dipl.-Ing. Projektleitung und Lektorat: Jakob Schoof, Dipl.-Ing. Redaktion und Layout: Jana Rackwitz, Dipl.-Ing. Jakob Schoof, Dipl.-Ing. Korrektorat: Dr. Ilka Backmeister-Collacott Zeichnungen: Ralph Donhauser, Dipl.-Ing. (FH) Titelgestaltung: Cornelia Hellstern, Dipl.-Ing. (FH)

Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werks ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechts. DTP & Produktion: Roswitha Siegler Reproduktion: ludwig:media, Zell am See Druck: fgb freiburger graphische betriebe GmbH & Co. KG, Freiburg 1. Auflage 2014 Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG Hackerbrücke 6, D-80335 München Telefon: +49/89/38 16 20-0 Telefax: +49/89/39 86 70 www.detail.de © 2014 Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG, München Ein Fachbuch aus der Redaktion DETAIL ISBN: 978-3-955532-17-8

Die für dieses Buch verwendeten FSC-zertifizierten Papiere werden aus Fasern hergestellt, die nachweislich aus umwelt- und sozialverträglicher Herkunft stammen.

Inhalt

Vorwort

6

Nachhaltig konstruieren – eine Standortbestimmung 8 Die Architektur und ihre Materialien 8 Zwischen Tradition und Innovation 9 Entwicklung der Nachhaltigkeitsbetrachtung von Gebäuden 12 Handlungsfelder und -spielräume 14 Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden Ökologische Schutzziele und Bewertungskriterien Ökobilanzierung von Gebäuden Hilfsmittel für die ökologische Bewertung von Gebäuden

16 16 23

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess Planungsstrategien für ressourcenschonende Gebäude Optimierung des Materiallebenszyklus Opimierung des Gebäudelebenszyklus

44

Planungsablauf und -prozesse Optimierung als Prozess Grundlagenermittlung / Vorstudie Wettbewerb / Vorplanung Entwurfsplanung/Genehmigungsplanung Ausschreibung und Vergabe /Ausführungsplanung Ausführung / Fertigstellung Übergabe / Betrieb

68 68 71 72 74 77 79 80

36

44 44 57

Umweltwirkungen von Bauteilen Bauteile in der baubiologischen und bauökologischen Betrachtung Deckenkonstruktionen Opake Fassaden Transparente Fassaden Dächer Innenwände tragend/nicht tragend Fußbodenaufbauten – Bodenbeläge, Estriche und Trittschallschutz

86 86 90 92 94 96 98 100

Fallbeispiele Einleitung Ferienhaus auf Taylor Island (USA) Sanierung und Erweiterung eines Einfamilienhauses in Hamburg (D) Wohn- und Geschäftshaus in Zürich (CH) Verwaltungsgebäude in Krems (A) Hauptschule in Langenzersdorf (A)

102 102 103

Anhang

140

109 117 125 133

Vorwort

Nachhaltig konstruieren? Nichts im Bauwesen ist älter als die Auseinandersetzung mit Materialien. Bis zum Beginn der industriellen Revolution war die Zahl der zur Verfügung stehenden Baustoffe stark eingeschränkt. Die Möglichkeiten und Techniken zu ihrer Anwendung wurden über Jahrhunderte optimiert und bis ins Detail weiterentwickelt. Das Industriezeitalter mit seinen neuen, maschinellen Fertigungstechniken und effizienten Transportwegen sowie das spätere Aufkommen des »International Style« befreiten die Architektur dann aus ihrem bis dato vorherrschenden, vor allem regional geprägten Materialkanon. Die Entwicklung von Baustoffen hat sich seitdem immer weiter beschleunigt, sodass in den letzten 20 Jahren vermutlich mehr neue Produkte entwickelt wurden als in der gesamten Geschichte der Materialkunde zuvor. Seit Ende der 70er-Jahre des vergangenen Jahrhunderts war bei der Neuentwicklung von Baustoffen oft die Energieeffizienz von Gebäuden der entscheidende Treiber. Mittlerweile werden auch immer mehr »nachhaltige Baustoffe« auf dem Markt platziert. Dabei wird das Thema Nachhaltigkeit mit sehr unterschiedlichen Aspekten verknüpft. Regionale Produkte, Baustoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, Materialien mit geringem Primärenergieinhalt, besonders langlebige Produkte oder auch besonders gut recycelbare Werkstoffe werden ausdrücklich als nachhaltig beworben. Vieles deutet darauf hin, dass die ökologische und baubiologische Bewertung von Baustoffen in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen wird. So verweist z. B. das Kreislaufwirtschaftsgesetz auf einen in sich geschlossenen Materialkreislauf, und die Bauproduktenverordnung der EU benennt Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz sowie die nachhaltige Nut6

zung natürlicher Ressourcen als wichtige Grundlagen für die Entwicklung von Gebäuden. Steigende gesetzliche Anforderungen sorgen dafür, dass Gebäude immer weniger Energie zum Heizen, Kühlen, für die Belüftung und Beleuchtung benötigen. Umso relevanter wird bei einer Betrachtung des gesamten Lebenszyklus die Herstellung und Nachnutzung von Baumaterialien und Gebäuden. Auch viele Planer und Bauherren sind inzwischen bereit, sich den neuen Themen und Anforderungen im Bereich der Baustoffe zu stellen. Oft fehlt es ihnen jedoch noch an dem entsprechenden Hintergrundwissen. Unsere Praxiserfahrung im Architekturbüro und bei der Baustoffberatung hat gezeigt, dass viele Planer das Themenfeld als unüberschaubar wahrnehmen und sich daher vor allem einfache Aussagen und Hilfestellungen wünschen. Dass dieser Wunsch aufgrund der Komplexität der Materie und der zahlreichen Bewertungskriterien und -methoden meist nicht zu erfüllen ist, zeigt bereits eine oberflächliche Auseinandersetzung mit dem Thema. Auch deshalb haben wir die Anfrage für eine Publikation zum Thema »Nachhaltig konstruieren« in der Reihe DETAIL Green Books mit Freude aufgenommen. Uns war dabei bewusst, dass der Begriff der Nachhaltigkeit in der Architektur ein breit gefächtertes Bedeutungsspektrum umfasst. Um das Thema sinnvoll einzugrenzen, werden wir uns daher vorrangig auf die Schonung und effiziente Nutzung von Ressourcen sowie die gesundheitliche Unbedenklichkeit von Baustoffen konzentrieren. Annäherung an ein komplexes Thema

Zu Fragen der Baukonstruktion gibt es bereits eine Vielzahl etablierter Grundlagen- und Standardwerke. Wie lässt sich diese Palette an Büchern sinnvoll ergänzen? Was zeichnet »nachhaltige« Baustoffe wirklich aus? Stimmt es, dass sich

in der Konstruktion von Gebäuden graue Energie einsparen lässt, und wenn ja, wie viel? Sind gesundheitliche Einwirkungen anders zu bewerten als Auswirkungen auf die Umwelt, und wenn ja, wie? Fragen dieser Art lassen sich für die meisten Bauteile und Konstruktionen nicht eindeutig und widerspruchsfrei beantworten. Das Buch hat daher vorrangig das Ziel, den aktuellen Wissensstand zum nachhaltigen Umgang mit Baustoffen zusammenzutragen. Es wendet sich an Fachplaner und insbesondere an Architekten, in der Absicht, ihnen den ökologisch optimierten Gebäudeentwurf und die Auswahl ökologisch nachhaltiger Baukonstruktionen nahezubringen. Wir hoffen, mit diesem Buch einen wichtigen Beitrag zur Versachlichung der Diskussion zu leisten und den allgemeinen Wissensstand zu diesem Thema zu verbessern. Gleichzeitig sind wir überzeugt, dass der Ausspruch von Walter Gropius: »Gestalten heißt: In Fesseln tanzen« unter dem Blickwinkel der nun neu hinzukommenden Bewertungsparameter für Baustoffe aktueller denn je ist. Denn die Auswahl von Bauprodukten unter ökologischen Gesichtspunkten ist eine Kernaufgabe der Architektur, die nur im Kontext des jeweiligen individuellen Entwurfs umfassend beurteilt werden kann. Als Reaktion auf diesen Umstand haben wir in diesem Buch nicht die spezifischen Eigenschaften einzelner Baustoffe in den Vordergrund gestellt, wie man sie aus bisherigen Publikationen zur Baustoffkunde kennt. Vielmehr orientiert sich unser Buch an den unterschiedlichen Lebenszyklen und Planungsprozessen im Bauwesen – dem Materiallebenszyklus, dem Gebäudelebenszyklus sowie den verschiedenen Bearbeitungszyklen in der Planung und bei der Erstellung einer Ökobilanz. Der Bezug zu einzelnen Baustoffen entsteht dann in der Regel über konkrete Fallbeispiele.

Nachhaltig konstruieren?

Inhalte dieses Buchs

Die Einleitung zu diesem Buch geht zunächst der Frage nach, anhand welcher Kriterien Baustoffe bislang beurteilt wurden und aufgrund welcher Entwicklungen die Baustoffwahl – seit jeher eines der Kernthemen der architektonischen Praxis – heute als komplexere Herausforderung denn je wahrgenommen wird. Das anschließende Kapitel »Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden« nähert sich den neuen Bewertungskriterien für Baustoffe an und beleuchtet deren Hintergründe. Dabei steht vor allem die Ökobilanzierung im Mittelpunkt. Noch immer erscheint diese Bewertungsmethode vielen als eine Art »Blackbox«, deren Ergebnisse nur für Eingeweihte zu interpretieren sind. Das Kapitel erläutert daher Schritt für Schritt die Erstellung und Auswertung einer Ökobilanz und versucht, deren Indikatoren über Vergleiche greifbarer zu machen. Aber auch andere Bewertungskriterien und -indikatoren – allen voran jene der Baubiologie – werden in diesem Kapitel vorgestellt. Ein Überblick über die wichtigsten Planungstools, Datenbanken und Gütezeichen für Bauprodukte rundet die Darstellung ab. Das Kapitel »Strategien der Materialverwendung im Bauprozess« untersucht in der Folge die Lebenszyklen von Materialien und Gebäuden und benennt grundsätzliche baubiologische und -ökologische Optimierungsstrategien, derer sich Planer und Architekten bedienen können.

Deutlich wird dabei, dass sich Anforderungen an Reinigungs- und Instandhaltungsaufwand, die Dauerhaftigkeit von Baustoffen oder auch die Rückbaubarkeit von Baukonstruktionen nur im Zusammenhang mit der jeweiligen Nutzung ermitteln lassen. Auch das Kosten-Nutzen-Verhältnis der gewählten Maßnahmen ist stets vom Einzelfall abhängig. Das Kapitel »Planungsablauf und -prozesse« identifiziert die zentralen Stellschrauben für ökologisch optimierte Gebäude im Planungsprozess. Gegliedert nach Planungsphasen, erläutert es die unterschiedlichen Ansätze zur Optimierung, deren zeitliche Abfolge und mögliche Wechselwirkungen untereinander. Zudem enthält das Kapitel eine Übersicht von Softwaretools und Datenbanken für die Planung. Da die meisten Diskussionen in der Praxis bislang auf der Ebene der Bauteilgruppen stattfinden, gibt das darauffolgende Kapitel »Umweltwirkungen von Bauteilen« eine Hilfestellung für die Materialwahl bei den aus ökologischer Sicht wichtigsten Bauteilen. Dabei werden bauökologische und baubiologische Aspekte gleichermaßen diskutiert, weil sich nur so eine ganzheitliche Bewertung sicherstellen lässt. Deutlich wird dabei auch, dass ökologische und gesundheitliche Anforderungen an Bauprodukte nur in den seltensten Fällen im Widerspruch zueinander stehen. Für das abschließende Kapitel »Fallbeispiele« haben wir Gebäude ausgewählt,

bei denen nicht nur die Baustoffwahl eine zentrale Rolle spielt, sondern für die auch die gewählten Bewertungskriterien, Planungsschritte und Ergebnisse detailliert dokumentiert wurden. So steht z. B. bei einzelnen Projekten die Vermeidung von Schadstoffen im Vordergrund, für andere wurde eine Ökobilanz erstellt oder spezifische Konzepte zum Recycling entwickelt. Die Zahl der Fallbeispiele in diesem Buch ist bewusst stark eingeschränkt, um eine möglichst umfassende Dokumentation jedes einzelnen Objekts zu ermöglichen. Die ökologische Optimierung von Baukonstruktionen ist stets kontextabhängig. Je nachdem, welche Anforderungen an ein Gebäude und seine Bauteile gestellt werden, können ganz unterschiedliche Lösungen die »richtigen« sein. Die vorliegende Publikation versteht sich deshalb vor allem als Anleitung zum Weiterdenken und Selbstentwickeln. Denn das nachhaltige Konstruieren von Gebäuden ist kein abgeschlossener Wissensbereich, sondern in ständiger, dynamischer Entwicklung begriffen. Und je mehr Planer und Architekten ihre eigenen Erfahrungen dazu beisteuern, desto mehr wird das Bauwesen als Ganzes davon profitieren.

0.1 Einfamilienhaus in Nyborg (DK) 2013, Lendager Arkitekter. Durch konsequente Verwendung von Recyclingmaterialien wurden bei diesem Experimentalbau verglichen mit einer Standardkonstruktion über 80 % der »grauen« CO2-Emissionen eingespart.

0.1

7

Nachhaltig konstruieren – eine Standortbestimmung • Die Architektur und ihre Materialien • Zwischen Tradition und Innovation • Entwicklung der Nachhaltigkeitsbetrachtung von Gebäuden • Handlungsfelder und -spielräume

Die Architektur und ihre Materialien Bauen ist untrennbar mit der Nutzung von Materialien verbunden. Und die verwendeten Baustoffe sind immer auch eingebunden in ihren gestalterischen Kontext. Nicht umsonst spricht man im Entwurfsprozess mitunter auch von der »Materialisierung des Entwurfs«. Es wird jedoch immer schwieriger, Bauwerke nur aus einem einzigen Baustoff zu konstruieren (Abb. 1.1). Dies liegt an den immer weiter steigenden Anforderungen an Gebäude und an dem kaum überschaubaren Materialangebot. Doch auch hier bestehen Grenzen: Ein »Anything goes!« in diesem Zusammenhang würde bedeuten, technische und gestalterische Merkmale von Baumaterialen ebenso zu übergehen wie die – auch bauhistorisch begründete – Ebene der Ressourcenschonung, der Reduzierung von Umweltwirkungen und der gesundheitlichen Unbedenklichkeit. Letztlich wird die Baustoffwahl unter dem Blickwinkel der Nachhaltigkeit künftig aufgrund mehrerer Entwicklungen immer wichtiger werden.

Zum einen entwickelt sich das produzierende Gewerbe schneller als früher – das Angebot an Baustoffen wird zunehmend vielfältiger. Gleichzeitig werden neue Materialien meist erst nach und nach kritisch hinterfragt – teilweise mit hohem öffentlichen Interesse. So zeigt z. B. die Entwicklung der »Nanomaterialien«, wie sich neue Technologien vom Trend über die kritische Auseinandersetzung bis hin zum Einsatz als Standard in bestimmten Nutzungszusammenhängen (z. B. Fassadenbeschichtungen) wandeln können. Andere Prozesse entwickeln sich ohne große öffentliche Aufmerksamkeit. So stieg z. B. der Anteil flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) aus Lösemitteln und anderen, auch im Bauwesen verwendeten Stoffen an den gesamten anthropogen erzeugten VOC-Emissionen zwischen 1990 und 2003 von 30 % auf 50 % [1] (Abb. 2.7, S. 18). Erst mit der Anwendung von Gütesiegeln für Bauprodukte und Gebäude-Zertifizierungssystemen (z. B. LEED oder DGNB) wurden Gegenmaßnahmen ergriffen und neue Qualitätsstandards im Bauen festgeschrieben.

1.1

8

Baustoffe stehen damit zunehmend im Spannungsfeld zwischen technischem Fortschritt und gesellschaftlichen Werten; den dabei entstehenden Zielkonflikten müssen sich Planer stellen. Denn letztlich lassen sie sich nur auf der Projektebene lösen. Übergeordnetes Ziel ist der schonende Umgang mit Ressourcen und Energie. Beide Aspekte werden an Gewicht gewinnen. Belegbar ist dies schon heute z. B. mit der schrittweisen Verschärfung der energetischen Vorschriften für Gebäude. Derzeit steht auch bei Neubauten noch der Energiebedarf für den Gebäudebetrieb im Vordergrund. Weitere Verschärfungen der energetischen Anforderungen ergeben hier jedoch neue Gewichtungen zwischen Grauer Energie und Betriebsenergie. Aufgrund der Zielsetzung der EU-Gebäuderichtlinie (EU Energy Performance of Buildings Directive, EPBD) ist anzunehmen, dass ab dem Jahr 2021 errichtete Neubauten in Mitteleuropa, über 50 Jahren betrachtet, nur noch etwa gleich viel Energie für den Betrieb wie für ihre Herstellung verbrauchen werden (Abb. 1.2). Dabei ist schon heute bei einzelnen Rohstoffen eine Verknappung feststellbar. So waren z. B. mit der Einführung des Krypton-Beleuchtung im Automobilbau nahezu keine Wärmeschutzverglasungen mit dem thermisch besonders effizienten Edelgas mehr verfügbar. Nicht bei jedem Rohstoff wird eine solche Ressourcenknappheit eintreten. Sicher ist aber, dass Baustoffe sich nicht mehr isoliert betrachten lassen. Ihre Wirkung im übergeordneten Kontext ist entscheidend für den Einsatz. So werden bei einer Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden nach DGNB mehr als 50 % aller Kriterien mehr oder weniger direkt durch Baustoffe beeinflusst (Abb. 1.3). Über 30 % einer Nachhaltigkeitsbewertung sind direkt dem Materialeinsatz

Zwischen Tradition und Innovation

zuzuschreiben [2]. Und die durch die Konstruktion bedingten Umweltwirkungen können bei einem Projekt durchaus um 30 % differieren, ohne dass dies maßgebliche gestalterische Auswirkungen hat [3]. Ohnedies können unter dem Begriff »nachhaltige Baustoffe« nur »nachhaltig eingesetzte Baustoffe« verstanden werden. Es sind nicht die Baustoffe selbst, sondern die Materialkonzepte, in die sie eingebunden werden, die im Baustoffbereich über Nachhaltigkeit und NichtNachhaltigkeit entscheiden. Sicher ist dabei, dass die von Interessensgruppen formulierten, konträren Lösungsansätze – einerseits hin zu neuen, innovativen Materialien und andererseits eine Besinnung auf traditionelle und ökologische Baustoffe – nur bei oberflächlicher Betrachtung einen Gegensatz von Innovation und Ökologie suggerieren. Er spiegelt sich in der Praxis der Baustoffberatung nicht wider. Zukünftige Strategien können sich ausgehend von dem übergeordneten Ziel der Nachhaltigkeit in unterschiedliche Richtungen entwickeln – seien es nun die Effizienzsteigerung in der Herstellung, ressourcenbezogene lokale Identitätsbildung oder Verbesserung und Verstärkung von Recyclingprozessen (Abb. 1.14, S. 14). Dieses Buch will aktuelle Positionen und Zielrichtungen vorstellen und dazu beitragen, die weitläufigen Ideen der Umwelt-, Energieeffizienz- und Nachhaltigkeitsbewegung und des Bauens seit den 1960erJahren wieder zu einer gemeinsamen Entwicklung zusammenzuführen. Denn Konstruktion und Materialien von Gebäuden bieten die große Chance, Lösungen wichtiger zukünftiger Aufgaben in die bestehende Bautradition einzufügen.

ökologische Qualität (ENV)

ökonomische Qualität (ECO)

‡ 1.1 gebäudebezogene ‡ 1.1 Ökobilanz – Kosten im Lebenszyklus emissionsbedingte Umweltwirkungen ‡ 2.1 Flexibilität und Umnutzungsfähigkeit ‡ 1.2 Risiken für die lokale Umwelt (Grundwas¥ 2.2 Marktfähigkeit ser, Oberflächenwas(Standort, Marktsituaser, Boden, Luft) tion) ‡ 1.3 umweltverträgliche Materialgewinnung (Holz, Naturstein) ‡ 2.1 Ökobilanz – Primärenergie ¥ 2.2 Trinkwasserbedarf und Abwasseraufkommen ¥ 2.3 Flächeninanspruchnahme ‡ direkt durch die Baustoffwahl beeinflussbar ‡ indirekt durch die Art der Baustoffverwendung beeinflussbar ¥ nicht durch Baustoffe beeinflussbar

Zwischen Tradition und Innovation Unsere baukulturellen Errungenschaften sind eng verknüpft mit der Verfügbarkeit von Roh- und Baustoffen sowie von Energie, klimatischen Bedingungen, kultureller Identität und sozialen Prägungen. Autochthones Bauen und vernakuläre Architektur haben uns eine immense Vielfalt an Typologien und Baustoffen beschert. Und auch die Identität von Städten und Regionen steht häufig in direktem Zusammenhang mit diesen Rahmenbedingungen. Traditionelle Bauten sind mit unserem heutigen Verständnis von Nachhaltigkeit konform, gerade weil ihre Entstehung meist eng an Begrenzungen und Einschränkungen geknüpft war. Mit Blick auf den Materialeinsatz kam es immer wieder zu einer Auseinandersetzung um den Wert und die Wertigkeit von Baustoffen. Schon im Mittelalter wurde der Wert begrenzter Ressourcen in der Bautradition genutzt, um das Besondere eines Gebäudes herauszustellen. Feuchteresistenz, Dauerhaftigkeit und Gestaltbarkeit ließen Stein (auch in Abgrenzung zu den üblichen Fachwerkkonstruktionen) zu einem repräsentativen Baustoff werden. Erst mit der Industrialisierung rückten neue Baustoffe in den Fokus. Neue Produktionstechniken für Ziegel, Stahl und Glas ermöglichten eine Mengenskalierung bei der Baustoffherstellung, die wiederum gewaltige Bauleistungen wie Fabrikhallen, Arbeitersiedlungen, Mietskasernen und Bürgerhäuser zuließ. Ihren Ausdruck fand diese Innovationskraft u. a. in Bahnhöfen (z. B. Frankfurt a. M., 1888), Markthallen (z. B. in Hannover von Paul Rowald, 1892) und dem Reichstagsgebäude in Berlin (Paul Wallot, 1894).

soziokulturelle und funktionale Qualität (SOC) ‡ 1.1 thermischer Komfort (Winter und Sommer) ‡ 1.2 Innenraumluftqualität ‡ 1.3 akustischer Komfort ‡ 1.4 visueller Komfort ¥ 1.5 Nutzereinfluss ¥ 1.6 Außenraumqualitäten ‡ 1.7 Sicherheit und Störfallrisiken ¥ 2.1 Barrierefreiheit ¥ 2.2 öffentliche Zugänglichkeit ¥ 2.3 Fahrradkomfort ¥ 3.1 Verfahren zur städtebaulichen und gestalterischen Konzeption ¥ 3.2 Kunst am Bau ¥ 3.3 Grundrissqualitäten

technische Qualität (TEC) ‡ 1.1 Brandschutz ‡ 1.2 Schallschutz ‡ 1.3 wärme- und feuchteschutztechnische Qualität der Gebäudehülle ¥ 1.4 Anpassungsfähigkeit der technischen Systeme ‡ 1.5 Reinigungs- und Instandhaltungsfreundlichkeit des Baukörpers ‡ 1.6 Rückbau- und Demontagefreundlichkeit  

2. Wärmeschutzverordnung 1985 353 kWh/m2a

Energieeinsparverordnung 2007 301 kWh/m2a

Energieeinsparverordnung 2009 258 kWh/m2a

KfW 40-Standard 196 kWh/m2a

EU 2021 Niedrigstenergiehaus 61 kWh/m2a

Heizung Trinkwarmwasser

Konstruktion Nutzerstrom

Hilfsstrom

1.2

1.1 Fassaden der Speicherstadt mit vielgestaltiger Verwendung von Backsteinmauerwerk, Hamburg (D) um 1890 1.2 Entwicklung des Primärenergiebedarfs von Wohngebäuden und dessen Aufteilung auf unterschiedliche Verwendungszwecke 1.3 Themen der Nachhaltigkeit und ihr Bezug zum Materialeinsatz am Beispiel des DGNB-Systems, Nutzungsprofil Büro- und Verwaltungsgebäude 2012

Prozessqualität (PRO)

Standortqualität (SITE)

¥ 1.1 Qualität der Projektvorbereitung ¥ 1.2 integrale Planung ¥ 1.3 Optimierung und Komplexität der Herangehensweise in der Planung ‡ 1.4 Sicherung der Nachhaltigkeitsaspekte in Ausschreibung und Vergabe ¥ 1.5 Schaffung von Voraussetzungen für eine optimale Nutzung und Bewirtschaftung ‡ 2.1 Baustelle / Bauprozess ‡ 2.2 Qualität der Bauausführung ¥ 2.3 geordnete Inbetriebnahme  

¥ 1.1 Mikrostandort ¥ 1.2 Image und Zustand von Standort und Quartier ¥ 1.3 Verkehrsanbindung ¥ 1.4 Nähe zu nutzungsspezifischen Einrichtungen

1.3

9

Nachhaltig konstruieren – eine Standortbestimmung

Das Neue Bauen

1.4

1.5

Den Aufbruch dieser Zeit verkörpert am besten der 1907 gegründete Deutsche Werkbund. Getragen von drängenden sozialen Fragen und den Möglichkeiten neuer Baustoffe stand er für eine Form der Qualität, die mit Materialgerechtigkeit, Zweckmäßigkeit und Dauerhaftigkeit wichtige Ziele des heutigen Nachhaltigkeitsverständnisses beinhaltete [4]. Unter dem Begriff »Neues Bauen« verfolgte der Werkbund das Ziel, mithilfe von Rationalisierung, Typisierung und neuen Materialien das Bauen umfassend zu reformieren. Dabei wurden im Sinne der Sozialverantwortung auch ursprünglich lebensreformerische Forderungen wie »Licht, Luft und Sonne« in die Architektur integriert. So diskutierte die »Gläserne Kette« (1919/20) insbesondere die sozialen Aspekte des neuen Bauens [5]. Das Material Glas stand dabei auch international stellvertretend für diesen neuen Aufbruch (Abb 1.4). Die zentrale Rolle im Neuen Bauen spielte jedoch Beton: Vor allem Le Corbusier setzte sich intensiv mit diesem vermeintlichen Präzisionswerkstoff auseinander. Mit dem System »Dom-ino« (1914) zur industriellen Fertigung von Häusern in Stahlbeton-Skelettbauweise begründete er die später übliche Trennung von Tragkonstruktion, Ausbau und Fassade. Sie ermöglicht die freie Grundrissgestaltung, die Vorteile bei der Umnutzung von Gebäuden bietet und daher noch heute zentraler Bestandteil des baulichen Nachhaltigkeitsverständnisses ist. Moderne

1.6

1.7

10

Le Corbusiers Traum vom Präzisionswerkstoff Beton wurde zu dieser Zeit nicht erfüllt – die Fertigungsqualität war noch gering. So war es der Moderne vorbehalten, den radikalen Baustoffwandel unter dem Banner der Wahrheit und »Ehrlichkeit« mit entsprechenden gestalterischen Konzepten zu untermauern. Frank Lloyd Wright stellte die These auf, dass die Berücksichtigung der »Natur« eines Materials die beste Methode sei, um Widerstand gegen Wandel zu überwinden. Gleichzeitig war dies aus seiner Sicht auch der sicherste Weg zu neuer Architektur: »Jedes neue Material bedeutet eine neue Form und einen neuen Gebrauch, wenn es gemäß seiner Natur gebraucht wird.« [6] Beispielhaft sichtbar wird dieser Prozess an den Arbeiten von Le Corbusier, der über die Auseinandersetzung mit Fertigungstechniken die gestalterischen Spielräume des Baustoffs Beton auslotete und dessen Ungeschlif-

fenheit als Gestaltungselement nutzte. Er verwendete in der Folge rohe, zusammengenagelte Schalbretter, die ihre hölzerne Textur in der Betonoberfläche zurückließen (Abb. 1.5). Den Baustoff nannte Le Corbusier nun »beton brut«, womit er die Grundlagen für das heutige Verständnis von Sichtbeton und den von Hans Asplund geprägten Begriff des Brutalismus legte. Viele weitere Protagonisten der Architektur haben sich in der Folge an der Herausarbeitung eines neuen Materialverständnisses beteiligt. So verband Frank Lloyd Wright seine Architektur durch eine entsprechende Materialwahl mit dem lokalen Kontext. Ähnliche Positionen griffen später auch Alvar Aalto und Sverre Fehn auf. Vor allem Aalto versuchte wie kein anderer die Beziehung zwischen Mensch und gebauter Umwelt über die sinnliche Materialwahrnehmung in Einklang zu bringen. Neben dem Visuellen legte er in seinen Arbeiten auch Schwerpunkte auf die Haptik (Abb. 1.6). Er kann damit als ein wichtiger Vorläufer der baubiologischen Auseinandersetzung mit dem Bauen gesehen werden (siehe S. 16). Auch die bereits von Le Corbusier formulierten Ansätze zur industriellen Vorfertigung machten in den 20er-Jahren Fortschritte: Ernst May setzte für das Projekt Neues Frankfurt (1925 –1930) erstmals in Deutschland die Tafelbauweise ein [7]. Nachkriegszeit

Zerstörter Wohnraum und rund 12 Millionen Vertriebene ließen nach dem Zweiten Weltkrieg die Neuorientierung der Siedlungs- und Stadtentwicklung und die Massenfertigung von Wohnraum in den Vordergrund treten. Dabei wurde, anknüpfend an die Ideen der Moderne, eine gesunde Bauweise als Ziel ausgerufen [8]. In West wie Ost griff man die Idee der Vorfertigung für den Wohnungsbau auf und entwickelte in den 1950er- und 1960er-Jahren zahlreiche neue Bausysteme (Abb. 1.8). Parallel dazu entstanden Fassaden mit neuartigen energetischen Funktionen: Félix Trombe und Jacques Michel bauten in Frankreich 1956 eine Speicherwand zur passiven Nutzung der Sonnenenergie, heute bekannt als »Trombe-Wand«. Die technologische Entwicklung wurde dadurch befördert, dass frühere Unternehmen aus dem Metallbau nach dem Krieg auf der Suche nach neuen Absatzmöglichkeiten waren (Abb. 1.7). Letztlich konnte dieses Know-how insbesondere beim Bau innovativer Vorhangfassaden genutzt werden. Auch die Kunststoffindu-

Zwischen Tradition und Innovation

strie drängte in den Markt der Bauprodukte und lieferte Häuser, Sanitärzellen, Inneneinrichtungen und Möbel aus Kunststoff. Diese Entwicklungen steigerten die Baugeschwindigkeit und den Vorfertigungsgrad und senkten den Bedarf an Arbeitskräften, wenngleich auch die Bauqualität im Vergleich zu den Nachkriegsbauten stieg – weitgehend eine klassische ökonomische Optimierung. Im Industriebau suchten Ingenieure wie Heinz Isler und Konrad Wachsmann nach effizienten Tragstrukturen. Unter dem Schlagwort »Die allgemeine Lösung« gestaltete Fritz Haller die Baukastensysteme Maxi (1960), Mini (1967) und Midi (1972 –1976). Seine Konzepte verknüpften – z. B. durch vorgeplante Leitungsführung – auch gezielt Konstruktion und Gebäudetechnik (Abb. 1.9, S. 12). Mit seinen Membrankonstruktionen trug insbesondere Frei Otto dazu bei (z. B. Olympiadach München), dass Kunststoffe sich auch sichtbar im Bauwesen etablierten. Die Suche nach einem neuen Sinn

Nach dem Ende des Wirtschaftswunders in Deutschland entwickelte sich die Frage nach einer neuen Richtung im Bauen. Als Vorreiter einer umfassenden Nachhaltigkeit kann dabei Buckminster Fuller gesehen werden. Er entwickelte schon seit 1928 unter dem Begriff »Dymaxion« (dynamic maximum tension) materialeffiziente Konstruktionsprinzipien, die Materialleistung bei minimiertem Materialeinsatz zuließen (Abb. 1.10). Mit der »Integralfunktion des Menschen im Universum« warf er die Frage nach dem Sinn modernen Lebens auf und beantwortete diese z. B. in seinem Buch »Bedienungsanleitung für das Raumschiff Erde« [9]. Über seine langjährige Zusammenarbeit mit Norman Foster fanden diese Thesen zwischen 1968 und 1983 auch Eingang in die gebaute Architektur [10]. In der postmodernen Architektur kamen verstärkt formale Aspekte zum Tragen – zumeist ohne dass dabei spezifische Baustoffeigenschaften aufgegriffen wurden. Zeitgleich jedoch begann sich der Schichtaufbau von Bauteilen immer stärker zu differenzieren, wie spätestens der nachfolgende Dekonstruktivismus und die Hightech-Architektur zeigten. Das Offenlegen dieser Schichten und ihre eigenständige Gestaltung ließ die Instabilität der Gesamtkonstruktion und auf Funktionsschichten bezogene, eigenständige Gestaltungsmerkmale sichtbar werden (Abb. 1.12, S. 13). Parallel hierzu trat als Reaktion auf Umweltzerstörung, Katastrophen wie das

Seveso-Unglück (1976) und Gefahren aus der Nutzung von Atomkraft das Zusammenspiel zwischen Mensch und Umwelt wieder verstärkt in den Vordergrund der gesellschaftlichen Diskussion (Abb. 1.11, S. 13). Der Werkbund begleitete diesen Prozess z. B. über den 1968 stattfindenden Kongress »Die Generation und ihre Verantwortung für unsere Umwelt«. Hubert Palm verfasste mit dem Buch »Das gesunde Haus« ein erstes Grundlagenwerk der Baubiologie [11]. Anfang der 1970er-Jahre wurde das bis heute aktive Institut für Baubiologie in Rosenheim gegründet. Universitäten reagierten durch eine verstärkte Forschung im Bereich des alternativen Bauens. Bewusst wurden dabei dezentralisierte, arbeitsintensive Bauprozesse und die Möglichkeit zum Selbstbau als Ziele verfolgt [12]. Hinzu kam die (Rück-)Besinnung auf nachwachsende und schadstoffarme Baumaterialien wie Holz und Lehm. Auch die umfassende Entwicklung des Denkmalschutzes und die Anfänge des energieeffizienten Bauens fallen in diese Zeit. Wolfgang Feist stellte z. B. in den 1980erJahren zusammen mit dem Passivhauskonzept eine Berechnungsmethode vor, mit der sich der Energiebedarf eines Gebäudes bis ins Detail erfassen lässt. In der Folge verschärfte auch der Gesetzgeber die energetischen Anforderungen an Gebäude – die zunächst als »alternativ« wahrgenommenen Entwicklungen wurden schrittweise in die Baukultur überführt. Eine ähnliche, wenngleich weniger auffällige Entwicklung nahmen auch das Bauen mit nachwachsenden Ressourcen und die Bewertung von Schadstoffen.

tion von Baustoffeigenschaften in energieeffiziente Bausysteme, z. B. durch die Nutzung von Solarwärme, muss jedoch noch stärker vorangetrieben werden [14]. Derzeitige Entwicklungsrichtungen

Aus der Vielfalt der Themen lassen sich hier nur einige Entwicklungstendenzen herausgreifen: Bei einzelnen Projekten werden neue Bewertungsmethoden wie die Ökobilanz angewandt, um gestalterische Entscheidungen treffen zu können (Abb. 3.3, S. 53, 4.9, S. 72). Hierüber entstehen auch neue Lösungen für Bauteile, die nach der Nutzung wieder in den Materialkreislauf zurückgeführt werden können. Andere Ansätze zielen darauf ab, die gestalterischen Potenziale von Bausystemen und Fertigungstechniken auszuloten. Dies geschieht z. B. durch die Auseinandersetzung mit individualisierten Vorfertigungstechnologien (siehe Abb. 1.13, S. 13 und Einfamilienhaus auf Taylor Island, S. 103ff.) Ein weiterer Schwerpunkt entsteht aus der Dauerhaftigkeit der Gebäudehülle im Vergleich zur Gebäudetechnik. Kann über das Materialverhalten der Baustoffe die Nutzung von Gebäudetechnik reduziert werden, so entsteht hierdurch mitunter eine neue Optimierungsebene. Das 1.4 Vorhangfassade der Van-Nelle Fabrik, Rotterdam (NL) 1931, Brinkman & Van der Vlugt 1.5 »Beton Brut« an der Unité d’Habitation, Marseille (F) 1952, Le Corbusier 1.6 Innenraum im Wohnhaus Villa Mairea, Noormarkku (FIN) 1939, Alvar Aalto 1.7 »MAN-Stahlhaus« Fertighaus der Firma MAN, Markteintritt: 1948, Produktionsende: 1953, Stückzahl 230, hier Standort Mainz (D) 1.8 Wohnhochhaus mit plastischem Betonrahmen und auf der Baustelle vorgefertigten Wandschotten, Interbau 1957 Hansaviertel Berlin (D) 1956 – 1958, Hans Schwippert

Nachhaltigkeit als Integrationsmittel

Als Autor der Zeitschrift Arch+ verfolgte Otl Aicher schon seit den 1970er-Jahren das Ziel, effizientes Bauen, Passivhäuser und Glasarchitektur wieder zu einem sinnhaften Ganzen zusammenzuführen. Aufbauend hierauf prägte Aicher den Begriff des »Integralen Bauens« [13]. Die Aufgabe, vielfältige Anforderungen zu einer Gesamtheit zusammenzubringen, obliegt seit jeher den Architekten. Walter Gropius’ legendärer Ausspruch »Gestalten heißt: In Fesseln tanzen« hat heute mehr Gültigkeit denn je. Und auch die Baustoffindustrie muss sich dieser integrativen Fragestellung stellen. Sie hatte bislang maßgeblichen Anteil an der Entwicklung neuer ökologischer Kennwerte und hat die Industrialisierung nachwachsender Baustoffe (z. B. industrieller Holzbau, Zellulosedämmung) auf breiter Front vorangetrieben. Die systemische Integra1.8

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Nachhaltig konstruieren – eine Standortbestimmung

prototypische Bürohaus »2226« von Baumschlager Eberle besitzt 76 cm starke Außenwände aus zweischaligem Ziegelmauerwerk, aber kein aktives Heizsystem. Die Be- und Entlüftung erfolgt über sensorgesteuerte Fassadenklappen (Abb. 1.15, S. 15). Es wird spannend sein, die Ergebnisse dieser Ansätze genau zu analysieren. Und auch künftig werden Experimente ein wichtiger Teil planerischen Schaffens bleiben – unter anderem weil sie Wettbewerbsvorteile bringen können, wie der amerikanische Architekt James Timberlake betont: »Wenn Sie clever sind, werden Sie weiter Neues versuchen« [15].

Entwicklung der Nachhaltigkeitsbetrachtung von Gebäuden Nachhaltigkeit basiert auf der Integration der unterschiedlichen Betrachtungswinkel vielfältiger Fachgruppen (Abb. 1.11). Die zunächst leitende Strömung war die Politik. Der im Jahr 1987 veröffentlichte Brundtland-Bericht prägte den Ausdruck der »nachhaltigen Entwicklung« [16]. Der Weltgipfel in Rio de Janeiro (1992) beschloss mit der »Agenda 21« einen Fahrplan für nachhaltige Entwicklung mit dem Ziel lokaler Problemlösungen [17]. Dieser Ansatz war in Deutschland schon aus der Umweltbewegung bekannt und stärkte diese zusätzlich. 1996 versuchte die 2. UN-Konferenz über menschliche Siedlungen (HABITAT II) in Istanbul, die Ziele der nachhaltigen Entwicklung auf den städtischen Maßstab zu übertragen. Auf die Materialebene bezogen definierte die Konferenz die Verhinderung der Umweltzerstörung, den Umgang mit begrenzten Ressourcen, den Gesundheitsschutz und den Schutz vor Naturkatastrophen als wichtige Ziele [18]. Aber auch die notwendige Abkehr von undifferenzierten Planungsmethoden

wurde auf der Konferenz thematisiert. Es folgte die breit angelegte Entwicklung von Systemen für die Nachhaltigkeitsbewertung. Der britische Standard BREEAM entstand schon 1990 und wirkte sich deutlich auf die folgenden Bewertungssysteme der ersten Generation (z. B. LEED) aus, die jeweils länderspezifische Schwerpunkte haben. Heute gehören BREEAM und LEED zu den meist verbreiteten Systemen. Mit dem »Code for Sustainable Homes« war Großbritannien 2006 auch das erste Land, das die Nachhaltigkeitsbewertung für Gebäude zur Pflicht machte. Früh entwickelte Zertifizierungssysteme stellen den Materialbezug in der Regel durch Anforderungen an Rückbau und Wiederverwendung, Vorschriften zu Herkunft und Recyclinganteil der verwendeten Materialien sowie die Förderung emissionsarmer Materialien für Innenräume her (Abb. 1.11). Dabei sind bis 30 % der Gesamtbewertung durch die Materialwahl beeinflussbar [19]. Das Schweizer System Minergie-Eco integrierte mit seiner Einführung 2006 erstmals weitreichende ökologische Vorgaben an Baumaterialien. Seit 2013 wird auch eine Ökobilanz in die Berechnung der Gebäudeenergiebilanz integriert und so ein umfassendes Bild der Umweltwirkungen gezeichnet. Die Entwicklung deutscher Bewertungsverfahren, des Deutschen Gütesiegels Nachhaltiges Bauen (DGNB) und des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB), begann 2007. Sie schrieben erstmals die Betrachtung des kompletten Lebenszyklus von Gebäuden, u. a. über eine Ökobilanz und eine Lebenszykluskostenberechnung, vor. Hinzu kommt eine Bewertungsskala für den Schadstoffgehalt von Baustoffen. Dies ermöglichte erstmals, die Reduktion von Schadstoffen und Umweltwirkungen von Gebäuden quantitativ nachzuweisen (Abb. 1.11).

Künftig ist davon auszugehen, dass sich die Umweltwirkungen eines Gebäudes vom Betrieb zunehmend auf die Herstellung, Instandhaltung und die Rückführung der Baustoffe in den Materialkreislauf verschieben werden. Insofern ist es konsequent, dass auch die internationale Norm für Zertifizierungen, ISO/TS 21 9311:2010 »Rahmenwerk für die Bewertung der Auswirkungen von Gebäuden auf die Umwelt«, eine Ökobilanzierung über den Lebenszyklus als zentrale Nachweismethode definiert.

Als Vorreiter des Gesundheitsschutzes schlug Max von Pettenkofer im Jahr 1858 den CO2-Gehalt der Raumluft als Indikator für deren Verunreinigung vor. Die Arbeiten von Ole Fanger in den 1970erund 1980er-Jahren zu Raumluftqualität und Innenraumklima gingen in weiten Teilen in die bauphysikalische Normung (v. a. DIN EN ISO 7730) ein. 1980 folgte die Gründung der Arbeitsgemeinschaft der ökologischen Forschungsinstitute (AGÖF), die wissenschaftliche Grundlagen zu der sich formierenden Umweltbewegung im Bauen entwickelte. Im Jahr 1990 wurde der erste Bericht »Innenraumbelastung – Erkennen, Bewerten, Sanieren« vorgelegt. Seit 2004 bietet die AGÖF Orientierungswerte an, die unter dem Titel Neubauorientierungswert (NOW) für Raumluftschadstoffe auch Einzug in die Bewertung nach DGNB und BNB gefunden haben [20]. Mit der 1989 in Kraft getretenen europäische Bauproduktenrichtlinie wurden erstmals gesundheitliche Belange bei der Produktherstellung berücksichtigt [21] und über das Bauproduktengesetz (BauPG1992) und die Novellen der Muster- und Landesbauordnungen in nationales Recht umgesetzt. In den 1990er-Jahren folgte die Analyse von Schadstoffen und ihren Wirkungen –

1.9

1.10

Gesundheitsschutz als Bewertungsebene

1.9 Wohnhaus aus dem Bausystem MINI in Mörigen am Bielersee (CH) 1971, Fritz Haller; Sanierung: 2013, 2bm Architekten 1.10 Dome over Manhattan Island (USA) 1960, Richard Buckminster Fuller und Shoji Sadao 1.11 Entwicklung des politischen Nachhaltigkeitsverständnisses sowie der Nachhaltigkeitsbewertung und des Gesundheitsschutzes im Bauwesen anhand wichtiger Meilensteine 1.12 Centre Georges Pompidou in Paris (F) 1977, Renzo Piano/Richard Rogers: außenliegendes Tragwerk als Gestaltungsmittel 1.13 Büro- und Geschäftshaus Welfenstraße, München (D) 2010, Hild und K: nach funktionalen Prinzipien (Ziel: bessere Regenwasserableitung) plastisch gestaltetes Wärmedämmverbundsystem

12

Entwicklung der Nachhaltigkeitsbetrachtung von Gebäuden

insbesondere durch die European Collaborative Action (ECA) »Indoor air quality and its impact on Man«. Ausgehend vom Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz legte die Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) 1992 maximale Arbeitsplatzkonzentrationen (MAK-Werte – heute Arbeitsplatzgrenzwert, AGW) und biologische Arbeitsstofftoleranzwerte (BAT-Werte – heute Biologischer Grenzwert, BGW) vor. Die 1993 u. a. vom Umweltbundesamt ins Leben gerufene »Ad-hoc-Arbeitsgruppe« hat dazu deutschlandweit einheitliche Richtwerte (RWI – Wirkungsschwelle, RWII – Vorsorgerichtwert) für die Innenraumluft festgesetzt, die noch heute Gültigkeit haben. Im Jahr 2000 legte schließlich der Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB) ein Schema zur Vorgehensweise bei der gesundheitlichen Bewertung der VOCEmissionen aus Bauprodukten in Innenräumen vor, in dem auch sogenannte »niedrigst interessierende Konzentrationen« (NIK-Werte) definiert werden [22]. Seit dem Jahr 2004 sind die Vorgaben in die Zulassungsgrundsätze zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) integriert. In der Folge hat sich vor allem die Kommunikation der Umwelteigenschaften von Bauprodukten weiterentwickelt. Gemäß der 2001 eingeführten DIN ISO 14 020 erfolgt sie über drei Typen von Umweltkennzeichnungen (siehe Hilfsmittel für Planer, S. 21). Typ I-Kennzeichnungen mit gesundheitlichem Schwerpunkt, wie das Gütesiegel »Blauer Engel«, sind dabei mittlerweile weit verbreitet und von der Industrie als Marketingmittel aufgegriffen (Abb. 2.15, S. 22). Die 2012 in Kraft getretene europäische Bauproduktenverordnung (BauPVO) präzisierte die Anforderungen an Bauprodukte weiter. Im Mittelpunkt steht dabei die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus von der Herstellung über die Nutzung bis hin zum Abriss der Bauwerke sowie die Vermeidung der Freisetzung gefährlicher und klimarelevanter Stoffe (z. B. von Treibhausgasen) [23].

historische Ereignisse 1961 ConterganSkandal

Entwicklung der Nachhaltigkeitsbewertung im Bauwesen

Entwicklung des Nachhaltigkeitsverständnisses 1962 »Silent Spring«, Rachel Carson

1968 »Das gesunde Haus«, Hubert Palm

1969 »Bedienungsanleitung für das Raumschiff Erde«, Buckminster Fuller

1970

1973 erste Ölkrise 1976 Seveso-Unglück 1980er-Jahre Waldsterben

1972 Die Grenzen des Wachstums, Dennis Meadows et al. 1978 Gründung des ersten deutschen Umweltministeriums

1986 Atomunfall in Tschernobyl

1987 »Unsere gemeinsame Zukunft«, Brundtland-Bericht

1991 Ölpest am Persischen Golf

1992 Erdgipfel in Rio de Janeiro, Agenda 21; Gründung der Kommission für nachhaltige Entwicklung 1993 »Faktor 10 – Das Maß für ökologisches Wirtschaften«, Friedrich Schmidt-Bleek 1995 »Faktor 4: Doppelter Wohlstand – halbierter Naturverbrauch«, Ernst Ulrich von Weizsäcker 1996 Konferenz »Habitat II« in Istanbul 1997 Beschluss des Kyoto-Protokolls

1990

1997 El Niño – südliche Oszillation 1999 Orkan Lothar 2000 2002 Elbhochwasser

2002 Weltgipfel in Johannesburg

2005 Hurrikan Katrina

2005 Inkrafttreten des 1997 beschlossenen Kyoto-Protokolls

2007 Orkan Kyrill

2007 Friedensnobelpreis für Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) und Al Gore

2010 2010 Unglück auf der Bohrinsel Deepwater Horizon

Entwicklung des Gesundheitsschutzes im Bauwesen

2010 Internationale Definition des 2-GradZiels

2011 Atomunfall in Fukushima

1974 Einführung des kumulierten Energieaufwands (KEA)

1978 Einführung des »Blauen Engels« (D) 1980 Gründung der Arbeitsgemeinschaft forschender Umweltinstitute AGÖF (D)

1990 Einführung BREEAMZertifizierung 1991 erstes Passivhaus in Deutschland; Einführung Minergie-Label (CH)

1994 Einführung LEEDZertifizierung (US)

2000 Einführung der Ökobilanzmethodik 2001 Definition von Umweltkennzeichnungen 2002 EU-Gebäuderichtlinie 2004 AgBB-Schema für Bauproduktzulassungen gültig; Code For Sustainable Homes (UK) 2006 Einführung von Minergie-ECO (CH) 2009 Einführung DGNBZertifizierung (D)

1990 generelles Asbestverbot für Neuprodukte in der Schweiz und Österreich 1992 Ausweisung der MAK-Werte (D) 1993 Gründung der Ad-Hoc-Arbeitsgruppe zur Schadstoffbewertung; ChemikalienVerbotsverordnung (D)

2000 Entwicklung des AgBB-Schemas

2004 Ausweisung der AGÖF-Orientierungswerte 2005 EU-weites AsbestVerbot

2010 Überarbeitung der EU Energy Performance of Buildings Directive; Normung der Bewertung von Gebäuden auf die Umwelt – ISO/TS 21 931 2012 Europäische Bauproduktenverordnung 1.11

Umweltwirkungen als Bewertungsebene

Eine weitere Bewertungsebene im nachhaltigen Bauen betrifft den Materiallebenszyklus. Die Stadien der Rohstoffgewinnung, Herstellung, Verarbeitung über Transport, Nutzung, Nachnutzung und Entsorgung ergeben dabei ein Betrachtungssystem, das die Optimie1.12

1.13

13

Nachhaltig konstruieren – eine Standortbestimmung

rung vieler Prozesse bei der Materialverwendung ermöglicht (siehe Optimierung des Materiallebenszyklus, S. 44ff.). Einen ersten Durchbruch brachte das Material-Input-pro-Serviceeinheit-Konzept (MIPS) im Jahr 1994 [24]. Es summiert den zur Herstellung und Nutzung eines Bauteils aufgewendeten Materialinput in Form von »Materialintensitäten« auf. Erstmals wurden die erforderlichen Prozesse auf ihren Verbrauch abiotischer Ressourcen [kg], biotischer Ressourcen [kg], Boden [kg], Wasser [l] und Luft [m3] hin untersucht. Der Gesamtmaterialinput, auch »ökologischer Rucksack« genannt, ergibt sich aus dem Eigengewicht des Produkts und dessen Materialintensitäten. Das MIPS-Konzept definierte damit erstmals den Betrachtungsrahmen, in dem materialbezogene Optimierung sinnvoll und möglich ist. Es hebt aber noch nicht auf Umweltwirkungen, sondern allein auf Materialmasse ab. Die im Jahr 2000 eingeführten Normen DIN EN ISO 14 040 und 14 044 legten mit der Methodik der Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment, LCA) den Grundstein für die heutige Bewertung der Umweltwirkungen von Prozessen. Eine Ökobilanz analysiert wie das MIPS-Konzept den gesamten Lebensweg eines Produkts. Sie berechnet jedoch auch die dabei entstehenden Auswirkungen auf die Umwelt (z. B. Emissionen) und liefert eine Grundlage zur Beschreibung der auftretenden Effekte. So lassen sich z. B. Hunderte Emissionen mit wenigen Stoffäquivalenten neutral beschreiben. Seit 2008 hat diese Methode als Bestandteil von Gebäudezertifizierungen auch Eingang in die Planung gefunden. Infolgedessen stehen Hersteller heute vor der Notwendigkeit, auch Schadstoffgehalte und Ökobilanzdaten ihrer Produkte transparent darzustellen. Mittlerweile haben auch die Unternehmen den Wert solcher Analysen erkannt. Sie decken OptimieDimension

Gebäude

Schon immer setzten sich Architekten und Fachplaner mit Baustoffen auseinander. Zunehmend werden dabei die bestehenden funktionalen und gestalterischen Kriterien durch nachhaltigkeitsbezogene Faktoren ergänzt. Hierzu stehen mittlerweile umfassende Hilfsmittel bereit (Abb. 2.41, S. 43). Zwar kann es beim Betrachtungsrahmen oder bei schadstoffbezogenen Einzelkriterien noch zu Änderungen kommen; ein grundlegender Wandel der Bewertungsmethodik ist in naher Zukunft jedoch unwahrscheinlich. Für die planerische Auseinandersetzung mit Baustoffen unter ökologischen Gesichtspunkten ist damit der Boden bereitet. Die zwei Schwerpunkte der ökologischen Materialbetrachtung – Bauökologie und Baubiologie – sind dabei zwei Seiten derselben Medaille. Sie stehen für eine rationelle Betrachtungsweise schwer zu bewertender Umweltfaktoren (Bauökologie) bzw. für eine Betrachtungsweise mit dem Menschen im Mittelpunkt, die nur schwer verallgemeinerbar ist (Baubiologie). Interessanterweise betrachten sie in der Regel am Gebäude unterschiedliche Aspekte und stehen so selten im Widerspruch miteinander. Mehr noch: Wenn die eine der beiden Herangehensweisen zu keinem befriedigenden Ergebnis führt, liefert in der Regel die andere Betrachtungsweise Hinweise auf ein sinnvolles Vorgehen. Betrachtung des Gebäudelebenszyklus

Der Gedanke an geschlossene Stoffkreisläufe ist bereits an vielen Stellen verankert: in der Bauproduktenverordnung der EU, in Rücknahmeverordnungen und dem

Konsistenz

Suffizienz

Effizienz

Bedarfshinterfragung

funktionale Leistungssteigerung

Optimierung des Gebäudelebenszyklus

Optimierung des Materiallebenszyklus

Umweltwirkungen im  Lebenszyklus reduzieren

Bedarf für Nutzungswandel beachten

Flächeneffizienz erhöhen

durch Wiederverwendung Neuproduktion senken

Rückbaubarkeit ermöglichen

gesundheitliche Unbedenklichkeit

Raumbedarf und Hüllfläche reduzieren (Kompaktheit) Ausstattungsqualität reduzieren

Raum

Werkstoff

Handlungsfelder und -spielräume

Kreislaufwirtschaftsgesetz. Es ist daher klar, dass nachhaltiger Baustoffeinsatz auf den Lebenszyklus bezogen werden muss. Die sich entwickelnden Gebäude sollen zum Bestandteil des natürlichen Stoffkreislaufs werden. Sicher ist dabei für die meisten Gebäude auch, dass sie allein schon aufgrund rechtlicher Vorgaben besonders während des Betriebs Ressourcen schonen müssen. Hierbei bedarf es einer Auseinandersetzung mit allen Phasen des Lebenszyklus und vor allem des Nachvollziehens von Konsequenzen, wenn in einer Phase im Lebenszyklus eine Optimierung stattfinden soll. Hilfreich ist dabei mitunter der Wechsel der Betrachtungsebene vom Gebäudezum Materiallebenszyklus und umgekehrt. In der Regel werden dadurch die zu berücksichtigenden Faktoren und ihre Bedeutung im Gesamtsystem deutlicher und es lassen sich klarer Konsequenzen ableiten (siehe Optimierung des Materiallebenszyklus, S. 44ff.). Von allen Phasen im Lebenszyklus eines Gebäudes wurden bisher die Nutzungsphase und die Nachnutzung am wenigsten durch Planer aufgegriffen. So wird die Schnittstelle der Architektur mit dem Facility Management in den kommenden Jahren sicher neue Erkenntnisse für die nachhaltige Planung von Gebäuden liefern. Ebenso relevant wird die intensive Auseinandersetzung mit der Nachnutzung und dem Rückbau von Gebäuden werden. Wie z. B. die Forschung über Plattenbauten aus der ehemaligen DDR zeigt, muss eine Nachnutzung nicht zwingend das gesamte Gebäude betreffen, sondern kann sich auch auf besonders gut weiterverwertbare Bauteile beschränken [25] (siehe Rückführung in den Materialkreislauf, S. 55). Eine dritte Alternative ist das Baustoffrecycling, wobei ein wirklicher Kreislauf erst dann erreicht ist, wenn die dabei benötigte Energie umfassend aus erneuerbaren Quellen stammt.

natur- und gesundheitsverträgliche Gestaltung

Raumzone

Bauteil

rungspotenziale in der Herstellung auf und bieten gleichzeitig die Möglichkeit, verstärkt ökologische Profilierung und Marktbearbeitung zu betreiben.

betriebsoptimierte Gestaltung (reduzierte Betriebsenergie; vereinfachte Wartung und Instandhaltung)

Optimierung von Lebenszyklen

Nutzungsneutralität durch Instandhaltung Austauschbedarf reduzieren

Dauerhaftigkeit optimieren

Anteil nachwachsender Rohstoffe erhöhen

Technisierungsgrad reduzieren

Konstruktionseffizienz

Nutzung von Standardmaßen

Vorfertigung / Modularisierung

Substitutionsrohstoffe nutzen

Detailanschlüsse reduzieren

technische Leistung der Werkstoffe erhöhen

Dokumentation optimieren

Stoffflüsse über Werkstoffwahl minimieren 1.14

14

Handlungsfelder und -spielräume

1.14 beispielhafte Themen des ressourcenschonendenen Bauens auf unterschiedlichen Maßstabsebenen und deren Gliederung in die drei Ansätze der Konsistenz, Suffizienz und Effizienz 1.15 Bürohaus 2226, Lustenau (A) 2013, Baumschlager Eberle: Massivbau ohne eigene Heiztechnik 1.16 Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität in Berlin (D) 2012, Arbeitsgemeinschaft der Universität Stuttgart (Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren, Institut für Gebäudeenergetik, Lehrstuhl für Bauphysik sowie Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement) mit Werner Sobek Stuttgart und Werner Sobek Green Technologies: Experimentalbau mit Plusenergiestandard und recyclinggerechter Konstruktion

Der »Hebel« der Ökobilanz

Bei der Ökobilanzierung haben sich mittlerweile der nicht erneuerbare Primärenergiebedarf und das Treibhauspotenzial als Leitindikatoren etabliert (siehe Wirkungskategorien und -indikatoren auswählen, S. 29f.). Sollten sich in Zukunft für nachwachsende Rohstoffe massive Nutzungskonkurrenzen (z. B. zwischen Nahrungsund Energieversorgung) ergeben, könnte sich an dieser Stelle noch eine weitere leitende Bewertungskategorie ergeben. Auf die Frage, wie weit sich Baukonstruktionen ökologisch optimieren lassen, lässt sich bislang nur eine ungefähre Antwort geben. Bei einzelnen Bauteilen – insbesondere gestalterisch relevanten – können die Ökobilanz-Leitindikatoren unterschiedlicher Ausführungsvarianten durchaus um den Faktor 10 auseinanderliegen [26]. In der Regel sind nach derzeitigem Wissensstand mehr als 50 % Optimierungspotenzial vorhanden, solange gleichzeitig noch Modifikationen am Entwurf möglich sind [27]. Und selbst ohne entwurfliche Modifikationen sind zumeist 30 % Verbesserung möglich (siehe Deckenkonstruktionen, S. 90ff.). Der Weg in die Zukunft ist hierbei weitgehend klar bestimmt. Wir wissen um die Umweltwirkungen einzelner Baustoffe; nun gilt es, dieses partielle Wissen schrittweise in die Planungslandschaft zu tragen. Erst wenn sich diesbezüglich wieder Erfahrungswerte über alle Leistungsphasen der Planung herausgebildet haben, können wir das Wissen um nachhaltiges Bauen umfassend nutzen und erschließen. Dabei besteht aktuell das Problem, dass die Umweltwirkungen der Baukonstruktion und des Gebäudebetriebs heutzutage als zwei unterschiedliche Optimierungsebenen wahrgenommen werden. Überzeugende Materialkonzepte lassen sich aber besonders bei der gleichzeitigen Betrachtung beider Bestandteile der Ökobilanz entwickeln (Abb. 1.15, 1.16).

1.15

1.16

Auf das gesamte Bauwesen bezogen ist die Betrachtung wiederum recht einfach: Die gebundene Energie im deutschen Gebäudebestand entspricht in etwa der Energie für einen 25-jährigen Betrieb dieser Gebäude [28]. Aber je effizienter wir diesen Bestand betreiben, desto höher wird diese Zahl: In der Mitte unseres Jahrhunderts könnte sie schon bei 50 Jahren liegen. Die Ressource »Baustoff«, mit der wir arbeiten, wird also in den kommenden Jahren zunehmend wertvoller.

Denn der Wert jedes Bauteils ist geknüpft an der Wert seiner Ressourcen zum Zeitpunkt des Ausbaus. Ebenso wie sich die Baubranche immer weiterentwickelt, wird auch die Recyclingbranche neue Felder betreten. Dabei ist es wichtig, die aktuell überall entstehenden Lerneffekte zuzulassen, um zu einer umfassenden, gesamtgesellschaftlich optimalen Lösung zu kommen. Sicher ist dabei, dass die Recyclingindustrie nur dann erfolgreich arbeiten kann, wenn entsprechende Materialmengen und klare Beschreibungen der Ressourcen vorhanden sind. Es bedarf also zumindest einer neuen Art der Dokumentation des Ge- und Verbauten.

Gesundheitsorientierte Planung

Die bekannten Schadstoffprobleme in Gebäuden (z. B. Asbestbelastung, Schadstoffeintrag über Holzschutzmittel, Formaldehydemissionen von Holzwerkstoffen) haben die Bedeutung des schadstoffarmen Bauens dargelegt. Die mittlerweile erreichte Sensibilität der Bevölkerung in allen Lebensbereichen (Möbel, Kleidung, Essen etc.) zwingt auch die Baubranche zum Umdenken. Schon aus Gründen der Werthaltigkeit von Gebäuden müssen gesundheitliche Aspekte ein Bestandteil jeder Planung sein. Recyclinggerechtes Planen

Wie in der Moderne stehen wir derzeit vor einer Entwicklung, in der neue Erkenntnisse neue Fragestellungen aufwerfen. Der Rückführung von Baustoffen in den Materialkreislauf fällt dabei eine besondere Rolle zu. Doch gerade in diesem Bereich zeigen sich heute noch viele ungeklärte Rahmenbedingungen. Wie lassen sich z. B. die Metallbeschichtungen hochwertiger Verglasungen zurückgewinnen? Ist es überhaupt nötig, sie zurückzugewinnen, oder wird durch zukünftige Aufbereitungsprozesse ein neuer Rohstoff »edelmetallangereicherte Glasschmelze« entstehen? Es erscheint zumindest zweifelhaft, dass alle Bestandteile eines Gebäudes sortenrein in den Stoffkreislauf rückführbar sein müssen.

Ressourcenschonend Planen und Bauen

Peter Sloterdijk schrieb über das nachhaltige Bauen: »Die nächste Architektur wird eine Architektur des atmosphärischen Respekts und der ökologischen Zurückhaltung sein müssen« [29]. »Nachhaltige Baustoffe« gibt es dabei per se nicht. Es geht um ein konsistentes Materialkonzept, bei dem die Baustoffe umfassend und nachhaltig wirken können. Je nach Nutzungstypologie können unterschiedliche Optimierungsstrategien sinnvoll sein (siehe Optimierung des Gebäudelebenszyklus, S. 57ff.). Ausgehend von den drei Wegen zur Nachhaltigkeit (Konsistenz, Suffizienz und Effizienz) lässt sich Konsistenz – also eine auf naturverträgliche Technologien ausgerichtete Gestaltung, die Ökosysteme nutzt, ohne sie zu zerstören – als Grundlage planerischer Tätigkeit betrachten. Darüber hinaus kann der Planer zwischen dem Effizienzgedanken (also der Ressourcenproduktivität) und dem Suffizienzgedanken (also dem geringeren Bedarf von Ressourcen) Schwerpunkte setzen (Abb. 1.14). Sicher ist dabei, dass die Baustoffwahl eine grundlegende Architektenkompetenz ist, die es aktiv anzunehmen gilt. 15

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden • Ökologische Schutzziele und Bewertungskriterien • Ökobilanzierung von Gebäuden • Hilfsmittel für die ökologische Bewertung von Gebäuden

Ökologische Schutzziele und Bewertungskriterien Den Großteil unseres Lebens verbringen wir in Gebäuden. Durch deren Errichtung und die damit einhergehende intensive Nutzung von Ressourcen (Rohstoffe und Energie) prägt der Mensch seine unmittelbare und mittelbare Umwelt und verändert im Zuge dessen das bestehende Ökosystem. Gleichzeitig hat die neu gebaute Umwelt einen entscheidenden Einfluss auf die menschliche Gesundheit und das menschliche Wohlbefinden. Aus diesen Wechselwirkungen leiten sich die drei »Schutzziele des ökologischen Bauens« [1] ab: • Schutz der menschlichen Gesundheit • Schutz des Ökosystems • Schutz der Ressourcen In Anlehnung an diese Schutzziele lassen sich für das Bauwesen die Begriffe der 2.1 Ziele und Handlungsfelder der Baubiologie und Bauökologie 2.2 Schutzziele der Baubiologie und Bauökologie 2.3 »Baumhotel« in Harads (S) 2010, Tham & Videgård Hansson: Eskapismus oder Ideal menschlichen Lebensraums in Einklang mit der Umwelt? 2.4 Ziele und Strategien der Baubiologie

Baubiologie und der Bauökologie unterscheiden (Abb. 2.1 und 2.2). Die Baubiologie definiert als Schutzziel den Menschen und implementiert Strategien, um z. B. die Wirkung von Schadstoffen auf die menschliche Gesundheit zu ermitteln und Schadstoffquellen in Gebäuden zu vermeiden (Gebäudeeinwirkung auf den Menschen). Die Hauptaufgabe eines Baubiologen besteht dementsprechend darin, die Leistungsfähigkeit von Gebäuden hinsichtlich ihrer Wirkung auf die menschliche Gesundheit zu verbessern, wobei ein integraler entwerferischer Ansatz verfolgt wird. Im Gegensatz dazu bewertet die Bauökologie die Auswirkungen von Gebäuden und Baumaterialien auf die Umwelt und entwickelt Strategien, um entsprechende negative Wirkungen während des Gebäudelebenszyklus zu minimieren (Gebäudeauswirkung auf die Umwelt). Ein gemeinsames Ziel beider Themenfelder ist der schonende Umgang mit natürlichen Ressourcen. Hierbei ergänzen sich die eher qualitativen Einschätzungen aus der Baubiologie und die quantifizierte Abschätzung der Umweltwirkungen aus der Bauökologie. Für eine ganzheitliche

Betrachtungsweise in der Gebäudeplanung müssen die beiden Themenfelder gleichwertig berücksichtigt werden. Dabei sollte einer projektspezifischen, individuellen Abwägung und Gewichtung der unterschiedlichen baubiologischen und -ökologischen Aspekte besondere Beachtung geschenkt werden. Denn in der Regel erfüllt kein Bauteil oder Baustoff alle baubiologischen und -ökologischen Kriterien gleichermaßen. Für den Architekten ergibt sich daher die Herausforderung, den Entscheidungsprozess bezüglich der Tragstruktur und Materialwahl von Gebäuden im Sinne beider Themenfelder zu beeinflussen und zu optimieren. Dieses Kapitel stellt als Grundlage für diesen Entscheidungsprozess die Schutzziele und Bewertungskriterien aus Baubiologie und Bauökologie samt ihrer Zusammenhänge und Wechselwirkungen vor. Ein besonderer Fokus liegt dabei im Rahmen der Baubiologie auf der Bewertung von Schadstoffen und im Rahmen der Bauökologie auf der Ökobilanzierung (LCA), die eine quantitative Abschätzung der Umweltwirkung von Baumaterialien und Gebäuden ermöglicht.

Gesundheitsschutz

Behaglichkeit

Umweltwirkungen in der Entsorgung und Nachnutzung

Umweltwirkungen in Wartung, Instandhaltung und -setzung

Umweltwirkungen im Betrieb

Umweltwirkungen in der Herstellung

Umweltwirkungen in der Rohstoffgewinnung

Schonung natürlicher Ressourcen

psychologische Effekte

Bauökologie

wahrnehmungsrelevante Effekte

physikalische Innenraumbelastungen

chemische Innenraumbelastungen

biologische Innenraumbelastungen

Baubiologie

Ressourcen- und Ökosystemschutz 2.1

16

Ökologische Schutzziele und Bewertungskriterien

Baubiologie (Gebäudeeinwirkung)

Bauökologie (Gebäudeauswirkung) Material, Ressourcen, Umweltwirkung Energie

Wohlbefinden Erstellung

Komfort

Betrieb

LCA Entsorgung

Leistungsfähigkeit

gesundes Wohnen, Arbeiten und Schlafen

Schonung natürlicher Ressourcen

Reduzierung von Abfällen und Emissionen über den Gebäudelebenszyklus

Schutzziele: menschliche Gesundheit, Ressourcen, Ökosystem

Gesundheitsschutz biologische Innenraumbelastung

2.2

2.3

Zieldefinition im Detail und erforderliche Maßnahmen Vermeidung von Schimmel, Hefepilzen und Bakterien; Reduktion von Allergenen

Schimmelpilze können durch Sporen und Stoffwechselprodukte auf den Menschen toxisch, infektiös oder allergen wirken. Ziel ist es daher, möglichst erst gar keine geeigneten Wachstumsbedingungen für Schimmelpilze in Gebäuden zu schaffen (≤ 80 % relative Raumluftfeuchte). Die Baukonstruktion sollte dazu frei von signifikanten Wärmebrücken und anderen Mängeln (z. B. Schäden an Wasserleitungen) sein. Der nutzungsbedingte Feuchteeintrag (z. B. durch Küche/Bad/menschliche Verdunstung) sollte durch Luftwechsel regelmäßig aus der Innenraumluft abgeführt werden.

chemische Innenraum- Reduzierung von belastung Schadstoffen

Eine komplette Vermeidung humantoxisch (schädlich auf den menschlichen Organismus) oder ökotoxisch (schädlich auf die Umwelt) wirkender Substanzen in Gebäuden ist nach heutigem Kenntnisstand kaum möglich. Durch die Verwendung von Produktgruppen mit geringem Schadstoffgehalt (z. B. lösemittel- und schwermetallfreie Produkte) sowie die Vermeidung gesundheitsgefährdender Stoffe wie Formaldehyd, VOCs oder Bioziden, können schädliche Emissionen in die Raumluft reduziert werden. Schadstoffe sollten durch Luftwechsel regelmäßig aus der Innenraumluft abgeführt werden.

physikalische Innenraumbelastung

Reduzierung niederfrequenter elektrischer und magnetischer Wechselfelder

Elektrische Wechselfelder entstehen z. B. durch elektrische Wechselspannung in Kabeln, Installationen, Geräten sowie Steck- und Verteilerdosen. Sie können durch Kompensationsmaßnahmen (z. B. Phasentausch), Abschirmung von Kabeln und Abschaltung von Geräten und Stromkreisen (z. B. über Netzfreischalter) reduziert werden. Hilfreich sind ebenso eine getrennte Erdung und Nullleiter in der Installation (z. B. über TNS-Installation) und eine sternförmige anstelle ringförmiger Verlegung. Im Gegensatz zu elektrischen Wechselfeldern entstehen magnetische Wechselfelder nur bei Stromfluss, insbesondere bei Transformatoren, Ladegeräten, Motoren, Spulen sowie Fehl- und Rückströmen. Maßnahmen zur Reduktion von elektrischen Wechselfeldern sind zumeist auch hier wirksam. Das einfachste Mittel zur Reduktion magnetischer Wechselfelder ist jedoch ein erhöhter Abstand zur Quelle. Signifikante Immissionen können z. B. durch Stromnutzung in Nachbargebäuden, Bahnanlagen oder Starkstromleitungen entstehen.

Reduzierung hochfrequenter elektromagnetischer Felder

Hochfrequente elektromagnetische Felder entstehen z. B. durch schnurlose Kommunikation, Funk oder Radar. Die Belastung durch im Gebäude befindliche Emissionsquellen lässt sich durch deren Positionierung (z. B. außerhalb des Schlafbereichs), ggf. Ausrichtung, partielle Abschirmung und Abschaltung reduzieren. Für den Immissionsschutz bleibt häufig nur eine lokale Abschirmung von spezifischen Nutzungsbereichen oder die umfassende Abschirmung der Fassade über leitende Materialien.

Reduzierung der Radonbelastung

Radon ist ein natürliches, radioaktives Edelgas, das beim Zerfall uranhaltigen Gesteins entsteht und aus dem Untergrund in das Bauwerk diffundiert. Durch Abfuhr des Gases, bevor es in das Gebäude eindringen kann (Erstellung einer Drainage und eines »Radonbrunnens« zum Abtransport), Abdichtung (z. B. Einsatz radonhemmender Beschichtungen, Verfugung, Nachbetonieren von Naturkellerböden) oder erhöhte Ventilation im Kellerbereich (z. B. durch verstärkte natürliche oder mechanische Lüftung) kann die Radonbelastung in gefährdeten Bereichen reduziert werden. Über die Gefährdung geben lokale Radonkarten Aufschluss.

Schonung natürlicher Ressourcen

Zieldefinition im Detail und erforderliche Maßnahmen

Erhalt stofflicher Ressourcen

Mit stofflichen Ressourcen (z. B. Wasser, fossile Energieträger, mineralische Rohstoffe) sollte schonend umgegangen werden. Durch die bewusste Beschränkung auf das Notwendige, die Verwendung ressourcen- und umweltschonend hergestellter Baustoffe, den Einsatz nachwachsender Rohstoffe und eine optimierte Ausnutzung der Materialleistung (z. B. Einsatz langlebiger Materialien bei minimierten Erneuerungszyklen) lässt sich die Ressourcenausbeutung verlangsamen.

Erhalt und Rückgewinnung von Flächen und Böden

Die Flächenversiegelung sollte minimiert werden. Anzustreben ist eine kompakte bzw. angemessen verdichtete Bauweise sowie eine Erhöhung der lokalen Versickerung von Regenwasser (z. B. durch durchlässige Bodenbeläge im Außenbereich sowie Gründächer). Dies trägt zum Erhalt des lokalen Wasserhaushalts bei und verbessert das lokale Mikroklima. In Einzelfällen ist auch eine Entsiegelung bereits versiegelter Flächen möglich.

Erhalt und Stärkung der Biosphäre

Eingriffe in das bestehende Ökosystem sollten minimiert werden. Bereits bei der Gebäudeplanung können die lokalen Gegebenheiten genau untersucht werden, um natürliche Biotope nicht zu gefährden und biologische Kreisläufe (z. B. den Wasserkreislauf) zu unterstützen.

Förderung der Anthroposphäre

Nicht genutzte Abfälle schwächen die Anthroposphäre und erzeugen gesamtwirtschaftlich Verluste. Konstruktionen, die sich in kreislauffähige Stoffe zerlegen lassen, vermeiden perspektivisch Abfall beim Rückbau eines Gebäudes. Sinnvolle Rückbaustrategien sollten deshalb möglichst bereits bei der Planung berücksichtigt werden. 2.4

17

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

Baubiologie

Konzentration in der Raumluft

2.5

Zeit typisches Emissionsverhalten mineralischer Baustoffe (z. B. Gips, Mörtel, Beton etc.) typisches Emissionsverhalten relativ schwerflüchtiger Komponenten, die über einen längeren Zeitraum emittiert werden (z.B. SVOCs in Holzschutzmitteln, Klebern, Lacken etc.) typisches Emissionsverhalten »nasser« Materialien (z. B. Anstrichstoffe, Grundierungen) 2.6 1990

2003

Verkehr Lösungsmittel und andere Produktverwendungen Landwirtschaft diffuse Emissionen aus Brennstoffen Haushalte und Kleinverbraucher Industrieprozesse Energiewirtschaft verarbeitendes Gewerbe 2.7 2.5 Kapelle in Valleacerón (E) 2001, Sancho-Madridejos Arquitectos: Sichtbetonbau mit ausgeprägter Raumatmosphäre durch intensiven Außenbezug und »minimalistische« Materialpalette 2.6 typisches Emissionsverhalten verschiedener Arten von Baumaterialien 2.7 Anteile verschiedener Quellen an den anthropogenen VOC-Emissionen in Deutschland 1990 und 2003 2.8 Ferienhaus Ufogel in Nußdorf-Debant (A) 2013, Peter Jungmann: Beispiel für Materialoptimierung unter Behaglichkeitsaspekten. Das Haus ist fast komplett aus Lärchenholz gefertigt. 2.9 Auswahl von Schadstoffen und ihrer Quellen im Gebäude (chemische Innenraumbelastung)

18

Die Baubiologie ist definiert als Lehre von den ganzheitlichen Beziehungen zwischen dem Menschen und seiner gebauten Umwelt. Sie ist Synonym für eine umweltfreundliche und schadstoffarme Ausführung von Gebäuden, welche zudem dem Bedürfnis der Gebäudebewohner nach einem behaglichen und gesunden Lebensumfeld Rechnung trägt. Hierbei spielt nicht zuletzt die individuelle Wahrnehmung der Bewohner eine wichtige Rolle. Baubiologen sind dabei zum einen beratend und planend tätig, indem sie z. B. Hinweise zum gesunden Wohnen, Arbeiten und Schlafen sowie zur Schonung der natürlichen Ressourcen und Förderung eines verantwortungsvollen Umgangs mit der Natur geben. Zum anderen führen sie konkrete Untersuchungen am Gebäude durch, um etwaigen Belastungen durch Lärm, Schadstoffe, Schimmelpilze, Radon, elektrische und magnetische Wechselfelder etc. auf den Grund zu gehen. Gesundes Wohnen, Arbeiten und Schlafen Das Ziel ist eine Steigerung von • Komfort (Behaglichkeit, Zufriedenheit mit Faktoren der Wohn- und Arbeitsumgebung): Analysiert werden können u. a. die Einflüsse von Luft- und Oberflächentemperatur sowie Luftfeuchtigkeit innerhalb des Gebäudes auf die Behaglichkeit der Bewohner oder die Farb- und Lichtgestaltung im Gebäude. • Wohlbefinden (physische und psychische Gesundheit): Dies umfasst die – Analyse biologischer, chemischer und physikalischer Innenraumbelastungen – Messung der Schadstoffemissionen aus Baumaterialien (flüchtige organische Verbindungen/VOC, Formaldehyd, Biozide etc.) – Untersuchung der Staub- und Schadstoffkonzentration in der Raumluft – Untersuchung von Räumen auf Schimmelbefall (z. B. über Materialproben, Keimsammler oder Abklatschproben) – Bestimmung und Reduzierung der Radon- sowie der Elektrosmogbelastung im Innenraum. • Leistungsfähigkeit (Bewertung der eigenen Arbeitsfähigkeit): Ein wichtiger Aufgabenbereich der Baubiologie besteht in der Vermeidung des sogenannten »Sick Building Syndroms«, das meist hervorgerufen wird durch schadstoffbelastete Raumluft oder unsachgemäß gewartete Klimaanlagen und zu Allergien, Kopfschmerzen, Müdigkeit, Infektionen und Asthma führen kann.

Schonung natürlicher Ressourcen Die Schonung natürlicher Ressourcen umfasst folgende Einzelziele: • den Erhalt von Ressourcen • den Erhalt und die Rückgewinnung von Flächen und Böden • den Erhalt und die Stärkung der Biosphäre • die Förderung einer Rezyklierbarkeit von Baumaterialien. Abb. 2.4 (S. 17) zeigt eine Übersicht dieser Ziele und möglicher Umsetzungsstrategien. Die baubiologische Planung beinhaltet damit in der Regel eine sehr hohe Planungsintegration und eine Anpassung an die jeweilige Gebäudeplanung. Unabhängig davon lässt sich insbesondere das Thema »Schadstoffe in Gebäuden« betrachten, das in der Folge näher erläutert wird. Bewertung von Schadstoffen

Viele Baustoffe emittieren Schadstoffe in die Umgebungsluft, die dann vom Menschen über die Atemwege aufgenommen werden. Hierbei sind insbesondere flüchtige Kohlenwasserstoffverbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) zu nennen. Diese chemische Stoffgruppe umfasst z. B. Lösungsmittel, die in verschiedenen Farben und Lacken enthalten sind und über einen langen Zeitraum aus dem behandelten Material ausgasen können. Formaldehyd, das für die Produktion von Kunstharzen verwendet wird, trägt ebenfalls zur Schadstoffbelastung in Innenräumen bei. Es ist in vielen verleimten Holzwerkstoffprodukten und Möbeln, aber auch in Klebstoffen, veredelten Textilien, Isoliermaterialien und Papierprodukten zu finden. Formaldehyd verursacht beim Menschen Kopfschmerzen, Allergien und Depressionen und steht im Verdacht Krebs auszulösen. Um Gesundheitsschäden zu vermeiden, sollte die Formaldehydkonzentration in bewohnten Wohn- und Aufenthaltsräumen laut Richtwert des Schweizer Bundesamtes für Gesundheit (BAG) eine Konzentration von 0,1 ppm, entsprechend 125 Mikrogramm pro Kubikmeter Raumluft (μg/m3), nicht übersteigen [2]. Eine weitere Schadstoffquelle im Gebäude stellen chemische Holzschutzmittel dar. In Innenräumen angewendet, können die darin enthaltenen Biozide eine Beeinträchtigung des menschlichen Nervensystems zur Folge haben. Im Sinne der Gewährleistung gesundheitlicher Unbedenklichkeit für den Menschen sollten möglichst wenige Schadstoffe in Gebäude eingebracht werden.

Ökologische Schutzziele und Bewertungskriterien

2.8

Bei der Auswahl gesundheitlich unbedenklicher Baustoffe ist zu beachten, dass manche Schadstoffe mitunter zunächst unerkannt in Gebäude gelangen können und dort erst Jahre später ihre schädigende Wirkung entfalten (Abb. 2.6). Ein Beispiel hierfür ist der Alterungsprozess von Kleb- und Kunststoffen, bei dem sich mit dem fortschreitenden Zerfall des Materials Schadstoffe bilden können. In Bestandsgebäuden können sogar Baustoffe, die eigentlich gesundheitlich unbedenklich sind, durch langfristige Kontamination selbst zu Emittenten werden. Sowohl nutzungsbedingte Belastungen (z. B. ausgelaufene Flüssigkeiten, Reinigungsmittel) als auch primäre Schadstoffbelastungen anderer Baustoffe können solche sekundären Belastungen hervorrufen. In einem solchen Fall kann ein Baubiologe ein umfassendes Schadstoffgutachten erstellen, von dem sich dann geeignete Maßnahmen zur Gebäudesanierung ableiten lassen. Da solche Maßnahmen typischerweise umfangreich und kostenintensiv sind, muss für Planer das Hauptziel darin bestehen, einen Schadstoffeintrag in das Bauwerk möglichst von vornherein zu vermeiden. Auf diese Weise lässt sich auch die langfristige Werthaltigkeit der Immobilie gewährleisten. Bei Neubauten können Planer bereits direkt bei der Auswahl von Baukonstruktion und Baustoffen eine Vielzahl potenzieller Problembaustoffe vermeiden, sofern ihnen die wichtigsten gesundheitlichen Risikofaktoren bekannt sind. Gesundheitliche Risiken können etwa von Nutzoberflächen und Oberflächenbelägen sowie von Beschichtungen, Grundierungen und Dichtmitteln ausgehen, da hier verstärkt Lösungsmittel zum Einsatz kommen. In solchen Bauhilfs- und Bauzusatzstoffen, die insgesamt nur etwa fünf Masseprozent des heutigen Gebäudebestands ausmachen, sind viele der aktuell bekannten Problemstoffe zu finden [3].

Abb. 2.7 zeigt, welchen großen Anteil etwa Lösungsmittel laut Angaben des Umweltbundesamtes an den anthropogenen VOC-Emissionen in Deutschland haben und wie deutlich dieser Anteil innerhalb weniger Jahre gestiegen ist. Eine generelle Verringerung des Einsatzes solcher Hilfsstoffe ist vor diesem Hintergrund erstrebenswert. So lässt sich z. B. bereits durch die Verlegung von Teppichen und elastischen Bodenbelägen mittels Verspannung statt Verklebung eine potenzielle Schadstoffquelle vermeiden. Gleichzeitig vereinfacht eine solche Maßnahme auch den späteren Austausch des Bodenbelags (siehe Optimierung von Austauschprozessen, S. 64ff.). Ebenso lässt sich z. B. der Rostschutz von Stahlbauteilen statt durch eine Beschichtung auch mittels Verzinken bewerkstelligen. Da die getroffenen Maßnahmen mitunter gestalterische Auswirkungen mit sich bringen, ist eine Prüfung der vorgesehenen Baustoffe hinsichtlich potenzieller Problemstoffe bereits in einer frühen Entwurfsphase sinnvoll. Die Bewertung der gesundheitlichen Unbedenklichkeit von Bauprodukten verändert sich allerdings kontinuierlich mit dem aktuellen Stand der Forschung. So ist es zu erklären, dass manche Baustoffe, die ursprünglich als innovative Neuerung im Bauwesen angesehen wurden, erst später als Schadstoffquelle erkannt wurden (z. B. Asbestfaserprodukte). Bezüglich Schadstoffen im Bau-

wesen lassen sich also bereits bekannte und neu entstehende Problemfelder voneinander unterscheiden. Abb. 2.9 stellt einige der im Gebäudebestand und Neubau zurzeit problematischsten bekannten Schadstoffe und ihre Quellen im Gebäude dar. Bewertungskonzepte Für die Schadstoffbelastung in Innenräumen gibt es bislang bis auf wenige Ausnahmen keine gesetzlich festgelegten Grenzwerte. Um trotzdem die Gefährlichkeit eines Schadstoffs bewerten zu können, werden Richtwerte nach zwei unterschiedlichen Konzepten definiert: • toxikologisch abgeleitete Bewertungskonzepte • statistisch abgeleitete Bewertungskonzepte Toxikologisch abgeleitete Bewertungskonzepte Die toxikologische Bewertung erfolgt in der Regel über In-vivo-Experimente, in denen verschieden hohe Substanzkonzentrationen eines einzelnen Stoffes an Versuchstieren überprüft werden. Mithilfe solcher Versuche lässt sich die Dosis ermitteln, ab der erkennbare Organveränderungen oder Stoffwechselstörungen auftreten können. Aus den Ergebnissen werden dann Grenzwerte berechnet, bei deren Überschreitung eine Gesundheitsgefahr für den Menschen nicht auszuschließen ist. Allerdings sind toxikologi-

Schadstoff

mögliche Quellen im Gebäude

Asbest

Spritzasbest, Gipse, Putze, asbesthaltige Faserzementplatten (z. B. als Dach- und Fassadenverkleidungen, Fensterbänke und Heizkörpernischenverkleidungen), elastische Bodenbeläge, Brandschutz, Asbestpappen, Verstopfmassen und Dichtungen, Kittmassen, Schnüre, Kordeln, Gewebe und Schaumstoffe, Reibbeläge; elektrische Isolatoren, Nachtspeichergeräte, Abwasser- und Abgasrohre ∫ seit 1990 in Deutschland für alle Anwendungen verboten; seit 1996 Asbestrichtlinie (D)

Biozide

Holzschutzmittel (z. B. in Anstrichen (Farben, Lacke), Leimen, Imprägnierungen, Grundierungen), WDVS-Putze und Fassadenanstriche, Farben für Feuchträume, Teppiche, Verunreinigung von regenerativen Baustoffen

Bisphenol A (BPA)

Kunststoffe (z. B. Verpackungen, Stegplatten), Innenbeschichtung von Wasserrohren, Anstriche (Farben, Lacke), Klebstoffe

Formaldehyd

Holzwerkstoffplatten, Bodenversiegelungen, Einbauschränke, Möbel, säurehärtende Lacke, Holzleim, Konservierungsmittel

künstliche mineralische Fasern (KMF)

Dämmmaterialien aus Mineralfasern (Glas-, Gesteins- oder Schlackeschmelzen), textile Glasfasern, Keramikfasern und Fasern für Spezialzwecke (Glas-Mikrofasern) ∫ 1990 Einführung des KI-Index (KI-Wert ≥ 40 bedeutet Einstufung als nicht krebserzeugend) (D)

polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)

Steinkohlenteer (z. B. über Parkettkleber, Dach- und Dichtungsbahnen, Asphaltböden); Teeröle (z. B. als Holzschutzmittel); Naphthalin (z. B. Mottenschutzmittel, Anstiche und Lacke) ∫ 1991 Teerölverbotsverordnung (D)

polychlorierte Biphenyle (PCB)

Fugendichtmassen, Anstriche (Farben, Lacke), Elektrotechnik (Kondensatoren, Transformatoren) ∫ 1989 PCB-Verbotsverordnung (D), 2004 EG Verordnung NR. 850/2004

Volatile Organic Compounds (VOC)

Anstriche (Farben, Lacke), Klebstoffe, Versiegelungen, Imprägnierungen, Öle, Lösemittel, Weichmacher, Kunststoffe 2.9

19

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

VOC-Verbindung

CAS-Registriernummer

Richtwert (I) Ad-hoc-Arbeitsgruppe IRK (UBA) [µg/m³]

Richtwert (II) Ad-hoc-Arbeitsgruppe IRK (UBA) [µg/m³]

NeubauOrientierungswert AGÖF (2013) [µg/m³]

Toluol

108-88-3

300

3000

30

Styrol

100-42-5

30

300

12

Phenol

108-95-2

20

200

3

Benzylalkohol

100-51-6

400

4000

4,6

Furfural

98-01-1

10

100

4

Formaldehyd

50-00-0

30 1)

100/120 1)

30 1)

Benzaldehyd

100-52-7

20

200

15

Acetaldehyd

75-07-0

100

1000

k. A.

Methylisobutylketon

108-10-1

TVOC 1)

100

1000

8

300 –1000

3000 –10 000

1000

Richt- bzw. Orientierungswerte stammen teilweise aus anderen Quellen (Quellenangabe s. S. 144) 2.10

GISCODE

Kennzeichnung

Produktgruppen

Lösemittelgehalt

RE 0

Xi

Epoxidharzdispersionen

RE 1

C, N

Epoxidharzprodukte, sensibilisierend, lösemittelfrei

lösemittelfrei ( 5%

RE 3

C, N, F

Epoxidharzprodukte, sensibilisierend, lösemittelhaltig

> 5%

RE 4

C, Xn, N, R 10

Epoxidharzprodukte, sensibilisierend, giftige Einzelkomponente, lösemittelarm

< 5%

RE 5

C, Xn, N, R 11

Epoxidharzprodukte, sensibilisierend, giftige Einzelkomponente, lösemittelhaltig

> 5%

RE 6

T, N

Epoxidharzprodukte, sensibilisierend, giftig, lösemittelarm

< 5%

RE 7

T, F, N

Epoxidharzprodukte, sensibilisierend, giftig, lösemittelhaltig

> 5%

RE 8

T, N

Epoxidharzprodukte, sensibilisierend, krebserzeugend, lösemittelarm

< 5%

RE 9

T, F, N

Epoxidharzprodukte, sensibilisierend, krebserzeugend, lösemittelhaltig

> 5%

Xi reizend C ätzend Xn gesundheitsschädlich

N F

umweltgefährlich leicht entzündlich

R10 entzündlich T giftig

R11

leicht entzündlich

TVOC [µg/m3 Raumluft]

2.11

> 25 000 µg/m3 Nutzung unterlassen, Raum sanieren 10000 bis 25000 µg/m3 Nutzung möglichst vermeiden, Sanierungsarbeiten planen 25 000

3000 bis 10000 µg/m3 Nutzung maximal 1 Monat akzeptabel, Absenkung des TVOC-Werts innerhalb eines Monats erforderlich, Aufenthalt nur zeitlich befristet möglich

20 000

1000 bis 3000 µg/m3 Nutzung maximal 12 Monate akzeptabel, Absenkung des TVOC-Werts innerhalb von 6 Monaten erforderlich

15 000

10 000

300 bis 1000 µg/m3 ausreichend lüften, bedenkliche Einzelstoffe beachten

5000

≤ 300 µg/m3 sehr gute Raumluft

0 inakzeptabel

inakzeptabel

bedenklich

auffällig

noch unbedenklich unbedenklich hygienische Bewertung 2.12

20

sche Grenzwerte im Regelfall nicht dazu geeignet, Summenkonzentrationen verschiedener Stoffe, ihr Zusammenwirken sowie das daraus resultierende Gesundheitsrisiko für den Menschen abzubilden. Zudem ist es schwierig, die im Bauwesen typische langfristige Exposition mit sehr geringen Dosen im In-vivo-Verfahren zu simulieren. Auf den Erkenntnissen aus den toxikologischen Experimenten basiert in Deutschland z. B. das Richtwertkonzept der Adhoc-Arbeitsgruppe aus Mitgliedern der Innenraumlufthygiene-Kommission (IRK) des Umweltbundesamts und der Arbeitsgemeinschaft der obersten Gesundheitsbehörden der Länder (AOLG). Das Konzept beschreibt jeweils zwei Richtwerte. Der Richtwert II (RW II) ist ein wirkungsbezogener Wert, der auf dem gegenwärtigen Kenntnisstand zur Wirkungsschwelle eines Schadstoffs basiert. Er gibt die Konzentration an, bei der ein unverzüglicher Handlungsbedarf besteht und bei der ein Raum nicht mehr als Aufenthaltsraum nutzbar ist. Je nach Wirkungsweise des betrachteten Schadstoffs kann der Wert als Kurzzeitwert (RW II K) oder Langzeitwert (RW II L) ausgewiesen werden. Der Richtwert I (RW I) beschreibt die Schwelle zwischen dem Bereich, in dem nach aktuellem Erkenntnisstand auch bei lebenslanger Exposition keine gesundheitlichen Beeinträchtigungen zu erwarten sind, und jenem Bereich, in dem aus Vorsorgegründen Maßnahmen getroffen werden sollten. Er wird vom RW II durch einen als Konvention eingeführten Faktor (typischerweise 10) abgeleitet. Der Richtwert I kann so z. B. als Maximalwert für eine Sanierung dienen. Statistisch abgeleitete Bewertungskonzepte Statistisch abgeleitete Orientierungswerte ergeben sich aus einer größeren Anzahl an vergleichenden Raumluftmessungen. Aus den Messungen werden Daten für einzelne Schadstoffe erhoben und Orientierungswerte ermittelt, deren Überschreitung eine Auffälligkeit darstellt. Diese Referenzwerte sagen allerdings zunächst nichts über das spezifische Gesundheitsrisiko für den Menschen aus. Aus den statistischen Unterlagen hat die Arbeitsgemeinschaft ökologischer Forschungsinstitute e. V. (AGÖF) in Deutschland ein statistisch abgeleitetes Bewertungskonzept für die Schadstoffbewertung in Innenräumen entwickelt. Kombinierte Bewertungskonzepte Erst die kombinierte Verwendung toxikologisch und statistisch abgeleiteter

Ökologische Schutzziele und Bewertungskriterien

2.13

Daten ermöglicht die umfassende Einschätzung der Schadstoffsituation in einem Gebäude und bildet so die Grundlage zu deren effektiver Bearbeitung. Abb. 2.10 zeigt eine Auswahl an VOCVerbindungen mit ihren jeweiligen toxikologisch abgeleiteten Richtwerten und statistisch abgeleiteten Orientierungswerten. Beispielhaft lässt sich dies an der Summe aller flüchtigen organischen Verbindungen (TVOC) in der Luft darstellen: • toxikologische Daten: hygienisch noch unbedenklich > 300 –1000 μg/m3 hygienisch bedenklich > 3000 –10 000 μg/m3 • statistische Daten: Normalkonzentration (AGÖF 2013): 360 μg/m3 Auffälligkeitswert P 50 (AGÖF 2013): 1572 μg/m3 Orientierungswert P 90 (AGÖF 2013): 1000 μg/m3 [4] Daraus ergibt sich als Empfehlung der Ad-hoc-Arbeitsgruppe des Umweltbundesamts, dass als langfristiger Zielwert eine TVOC-Konzentration von 200 –300 μg/m3 angestrebt werden sollte (Abb. 2.12). Konzentrationen über 1000 μg/m3 deuten einen grundsätzlichen Handlungsbedarf an. Konzentrationen über 10 000 μg/m3 weisen auf eine hygienisch inakzeptable Situation hin und bedeuten einen sofortigen Handlungsbedarf. Bei den hier vorgestellten Bewertungskonzepten darf jedoch eines nicht außer Acht gelassen werden: Erkenntnisse über die gesundheitlichen Auswirkungen einzelner Schadstoffe lassen sich nicht ohne Weiteres auf die eventuell in Schadstoffgemischen auftretenden zusätzlichen gesundheitsschädigenden Wechselwirkungen übertragen. In Innenräumen sammeln sich die unterschiedlichsten Schad-

2.14

stoffe aus einer Vielzahl von Quellen an (z. B. durch das Rauchen, Kochen, Heizen, Putzen), die sich mit denjenigen aus den Baustoffen und Möbeln vermischen. Zu diesen Wechselwirkungen gibt es aufgrund ihrer Komplexität bislang leider keine gesicherten Erkenntnisse. Im Idealfall sollten daher alle potenziellen Schadstoffquellen im Gebäude vorsorglich minimiert werden. Hilfsmittel für Planer Für die Auswahl gesundheitlich unbedenklicher Bau- und Hilfsstoffe steht Planern eine Vielzahl an Bewertungshilfen zur Verfügung. So existieren zahlreiche Gütesiegel und Label für Bauprodukte, die die Unbedenklichkeit von Baustoffen bescheinigen (sogenannte Typ-I-Umweltproduktdeklarationen wie z. B. der Blaue Engel, EMICODE oder das EU Ecolabel). Sie beruhen auf spezifischen Produkttests und kennzeichnen jene Produkte, welche innerhalb einer Produktgruppe in bestimmten Merkmalen umweltfreundlicher sind als andere. Die Informationsfülle ist hier jedoch immens und nicht jedes Label hat die zunächst vermutete Aussagekraft. Belastbare Umweltzeichen schaffen Transparenz über die Prüfung zur Vergabe des Labels, z. B. durch umfassende Beschreibung der Prüfkriterien. Darüber hinaus werden in der Regel auch die zertifizierten Produkte benannt, die als Orientierungshilfe dienen können. Abb. 2.15 (S. 22) präsentiert einige der bekanntesten und empfehlenswertesten Gütesiegel. Auch sogenannte Typ-III-Umweltproduktdeklarationen, denen eine Ökobilanzierung des jeweiligen Produktes zugrunde liegt, geben mitunter über noch unbelegte, aber bereits erkannte Gefährdungspotenziale Auskunft. Hilfreich für die Überprüfung der vorgesehenen Baumaterialien hinsichtlich potenzieller Pro-

blemstoffe ist überdies die Datenbank wecobis [5], die für einzelne Baustoffgruppen ökologische Aspekte dokumentiert. Die Frage nach den in einem Baustoff enthaltenen Schadstoffen lässt sich ferner mithilfe technischer Produkt- und Sicherheitsdatenblätter der Hersteller beantworten. Solche Datenblätter beschreiben den Umgang mit dem Produkt, weisen Inhaltsstoffe aus und benennen auch Gefahrstoffe sowie deren Auswirkungen in der Verarbeitung, im eingebauten Zustand und bei der Entsorgung. Insbesondere sogenannte SVHCs (Substances of Very High Concern, besonders besorgniserregende Schadstoffe) müssen dabei benannt werden. Diese haben schwerwiegende Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit (sind z. B. krebserregend) bzw. auf die Umwelt und sollten daher grundsätzlich vermieden werden. Eine laufend aktualisierte Liste solcher Stoffe findet sich bei der ECHA (European Chemicals Agency) [6], wo SVHCs mit zugehöriger CAS- und EC-Nummer (internationale Bezeichnungsstandards für chemische Stoffe (CAS) bzw. für Enzyme (EC)) aufgeführt sind. Eine weitere Hilfestellung bietet das Gefahrstoff-Informationssystem der BG BAU (GISBAU) über den sogenannten GISCODE [7]. Diese Codes fassen Produkte mit vergleichbarer Gesundheits2.10 Beispiele einzelner VOC-Verbindungen mit Richtwerten der Ad-hoc-Arbeitsgruppe und AGÖF-Orientierungswerte (2013) sowie Richtwerte für den gesamten VOC-Gehalt (TVOC) in Gebäuden 2.11 GISCODE-Kennzeichnungen für Epoxidharzprodukte 2.12 TVOC-Bewertung und Empfehlungen der Adhoc-Arbeitsgruppe des Umweltbundesamts. 2.13 Leben auf minimalem Raum: Fertighaus »Bunkie« mit 10 m2 Grundfläche aus vorgefertigten Sperrholzteilen für den Selbstaufbau. 2.14 Umbau eines Stalls zum Wohnhaus in Almens (CH) 2010, M. Gujan + C. Pally: Verwendung natürlicher Baustoffe wie Lehm und Holz zur Verbesserung des Innenraumklimas

21

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

Gütesiegel für Bauprodukte (alphabetisch sortiert)

1 3

Produktgruppen (in Klammern sind die Geltungsbereiche der einzelnen Zeichen angegeben)

Prüfkriterien

Blauer Engel (Umweltbundesamt /RAL Deutsches Institut für Gütesicherung e. V.)

Bitumenanstriche1, Bodenbeläge aus Holz und Holzwerkstoffen (einschließlich Laminatböden und Linoleum auf Holzmehlbasis), Bodenverlegewerkstoffe1, Dämmstoffe aus Altpapier und Altglas, emissionsarme Dichtstoffe für den Innenraum2, Holz und Holzwerkstoffe (einschließlich Möbel und Innentüren), Lacke /Lasuren2, Mauer- und Dachsteine Tapeten, Wandfarben2, Wärmedämmverbundsysteme1, Zemente / Putze/ Mörtel Besonders empfehlenswert 3. Vergeben in Deutschland.

je nach Labelbezeichnung: »Schützt das Klima«: Auswirkungen auf das Klima, »Schützt Umwelt und Gesundheit«: Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen, »Schützt die Ressourcen«: Ressourcenverbrauch. Individuelle Prüfkriterien für jede Baustoffgruppe. Auf der Website des Blauen Engels sind detaillierte Prüfkriterienkataloge zu jeder Baustoffgruppe abrufbar. www.blauer-engel.de

Eco-Institut-Label (eco-Umweltinstitut GmbH)

Anstrich- und Beschichtungsstoffe (auf Basis synthetischer Rohstoffe, Dichtstoffe (auf Basis synthetischer Rohstoffe), Holzwerkstoffe/Ausbauplatten (mit Beschichtung wie z. B. MDF-Platten, Spanplatten, OSB-Platten), Klebstoffe (auf Basis synthetischer Rohstoffe), mineralische Bauprodukte, Holz- und Korkfußböden, Parkett, Laminat, Paneele (mit Oberflächenbeschichtung auf Basis synthetischer Rohstoffe), Teppich, elastische und Outdoor-Bodenbeläge. Empfehlenswert 3. Weltweit vergeben.

Emissionsanalysen für Formaldehyd, VOC, TVOC und TSVOC etc. sowie Analyse von gefährdenden Inhaltsstoffen wie Schwermetalle, Pestizide, Biozide, Weichmacher etc. Zertifizierungsrelevante Labelbezeichnungen:2 EC1/EC1Plus sowie EC1-R/EC1Plus-R www.eco-institut.de/von-der-analyse-bis-zurqualitaetssicherung/eco-institut-label/

EMICODE (GEV Gemeinschaft Emissionskontrollierte Verlegewerkstoffe, Klebstoffe und Bauprodukte e. V.)

Klebstoffe, Grundierungen, Voranstriche, Spachtelmassen, Unterlagen, Dämmmaterialien, Parkettlacke, Estriche etc. Empfehlenswert 3. Weltweit vergeben.

Emissionsanalysen für VOC, TVOC und TSVOC. www.emicode.com

EU Ecolabel (Kommission der Europäischen Gemeinschaften)

Lacke / Lasuren, Wandfarben, Bodenbeläge (Fliesen) Besonders empfehlenswert 3. Vergeben in der EU.

individuelle Prüfkriterien für jede Baustoffgruppe. http://ec.europa.eu/environment/ecolabel

FSC (Forest Stewardship Council A.C.)

Holz/Holzwerkstoffe Besonders empfehlenswert 3. Weltweit vergeben.

umweltgerechte, sozial verträgliche und ökonomisch sinnvolle Bewirtschaftung von Wäldern. www.fsc-deutschland.de

Goldenes M (Deutsche Gütegemeinschaft Möbel e. V.)

Holz/Holzwerkstoffe (Möbel) Empfehlenswert 4. Vergeben in Deutschland.

Sicherheit, Qualität und Gesundheitsverträglichkeit. www.dgm-moebel.de

GuT-Teppich-Siegel (Gemeinschaft umweltfreundlicher Teppichboden e. V.)

Bodenbeläge (Teppiche) Empfehlenswert 4. Vergeben in Deutschland.

Schadstoff-, Emissions- und Geruchsanalyse. www.gut-ev.de

IBR (Institut für Baubiologie Rosenheim GmbH)

Dämmstoffe, Lacke /Lasuren, Wandfarben, Tapeten, Bodenverlegewerkstoffe, Bodenbeläge, Holz / Holzwerkstoffe, Dichtstoffe / Folien, Zemente / Putze / Mörtel, Mauer-/Dachsteine. Empfehlenswert 4. Vergeben in Deutschland.

Wohngesundheit und Umweltschutz: Schadstoffund Emissionsanalyse. www.baubiologie-ibr.de

Kork-Logo (Deutscher Kork-Verband e. V.)

Bodenbeläge Empfehlenswert 4. Vergeben in Deutschland.

Emissionsanalysen auf VOC, Formaldehyd etc. www.eco-institut.de

natureplus (natureplus. e. V.)

Dämmstoffe, Lacke /Lasuren, Wandfarben, Holz / Holzwerkstoffe, Bodenbeläge (aus Holz), Bodenbeläge (ohne Bodenbeläge aus Holz), Zemente /Putze/ Mörtel (Putze, Mörtel und mineralische Kleber), Mauer-/Dachsteine (Dachziegel/Mauer-Hochlochziegel) Besonders empfehlenswert 3. Vergeben in der EU.

Klima, Gesundheit und Nachhaltigkeit: Ressourcenschonung in der Rohstoffgewinnung und Produktion, Emissionsanalyse für VOC und Analyse über die Verwendung gefährdender Substanzen (z. B. Schwermetalle). www.natureplus.org

Naturland (Naturland – Verband für naturgemäßen Landbau e. V.)

Holz/Holzwerkstoffe Besonders empfehlenswert 3. Vergeben in Deutschland.

ökologische Waldbewirtschaftung. www.naturland.de/wald_und_holz.html

ÖkoControl (Gesellschaft für Qualitätsstandards ökologischer Einrichtungshäuser mbH)

Holz/Holzwerkstoffe (Möbel) Besonders empfehlenswert3. Vergeben in Deutschland und Österreich.

Gesundheit, Umwelt und Ressourcen. www.oekocontrol.com

PEFC (Deutscher Forst-Zertifizierungsrat, DFZR)

Bodenbeläge (aus Holz), Holz /Holzwerkstoffe Empfehlenswert 3. Weltweit vergeben.

soziale, ökologische und wirtschaftliche Holzbewirtschaftung. www.pefc.de

GoodWeave (GoodWeave International e. V. Deutschland)

Bodenbeläge (Teppiche) Besonders empfehlenswert 3. Weltweit vergeben für Teppiche aus Indien und Nepal.

Verzicht auf Kinderarbeit, Gewährleistung angemessener Löhne und Sicherheit am Arbeitsplatz, Organisation von Sozial- und Bildungsprogrammen sowie Kontrolle der Einhaltung von Umwelt-Mindeststandards. www.goodweave.de

ToxProof (TÜV Produkt und Umwelt GmbH)

Dämmstoffe, Lacke/Lasuren, Wandfarben, Bodenverlegewerkstoffe, Bodenbeläge, Holzwerkstoffe, Dichtstoffe / Folien, Zemente /Putze /Mörtel Empfehlenswert4. Vergeben in Deutschland.

Emissionsanalysen für Formaldehyd, Diisocyanaten und VOC, Feststoffgehalt von organischen Holzschutzmitteln, chromathaltigen Holzschutzmitteln und bioziden Wirkstoffen. www.tuv.com

für die Zertifizierung nach BNB 2011 relevant 2 für die Zertifizierung nach BNB 2011 und DGNB (Nutzungsprofil Büro- und Verwaltungsgebäude 2012) relevant Empfehlung gemäß www.label-online.de 4 Empfehlung gemäß APUG-Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit Nordrhein-Westfalen

2.15 Gütesiegel und Label für Bauprodukte 2.15

22

Ökobilanzierung von Gebäuden

gefährdung in Gruppen zusammen, wobei jedoch nicht alle bei der Wahl eines gesundheitsunbedenklichen Produkts relevanten Faktoren berücksichtigt werden. So gibt der GISCODE u. a. Auskunft über den Lösemittelgehalt, nicht jedoch über den VOC-Gehalt. Die Codierungen müssen nicht zwingend in Produktbroschüren oder Datenblättern benannt werden. Über die Nachfrage bei Herstellern lässt sich der GISCODE jedoch in der Regel schnell ermitteln. Je höher die Zahl hinter der Produktgruppe, desto höher die von ihr ausgehende Gefährdung. Abb. 2.11 (S. 20) zeigt diese Staffelung exemplarisch am Beispiel der Epoxidharz-Beschichtungsstoffe. Epoxidharzdispersionen mit dem GISCODE RE0 sind nach dieser Codierung weniger gesundheitsgefährdend als Epoxidharzprodukte mit dem GISCODE RE9. GISBAU stellt darüber hinaus auch Empfehlungen für den fachgerechten Umgang mit den Baustoffen in Werkstätten und auf der Baustelle zur Verfügung. Eine Übersichtsmatrix der wichtigsten Hilfsmittel für Planer zeigt Abb. 2.41 (S. 43). Bauökologie

Ökologie ist die Lehre von den Wechselbeziehungen zwischen belebter und unbelebter Umwelt. Mit der Erstellung, dem Betrieb und der Entsorgung von Gebäuden greift der Mensch tief in ökologische Kreisläufe ein, indem er im Laufe des Gebäudelebenszyklus auf der einen Seite Rohstoffe, Energie, Wasser und Bodenflächen verbraucht und auf der anderen Seite große Abgas- und Abfallmengen produziert. Entsprechend wird in der Bauökologie versucht, den Lebenszyklus von Baustoffen, Bauteilen und Gebäuden vom Rohstoff über die Herstellung und Nutzung bis hin zur Entsorgung abzubilden, um die daraus resultierenden potenziellen Umweltbelastungen sowie Ressourcen- und Flächenverbräuche abschätzen zu können. Mithilfe der Bauökologie ist es somit auch möglich, die in der Baubiologie benannten qualitativen Maßnahmen zum ressourcenschonenden Bauen (Abb. 2.4, S. 17) zu quantifizieren und somit für jedes Gebäude und jedes Bauteil individuelle Optimierungsvorgaben abzuleiten. Das Thema der Ressourcenschonung ist somit das wichtigste Bindeglied zwischen Baubiologie und -ökologie. Der Bausektor als größter Ressourcenverbraucher bietet viel Potenzial zur Reduzierung des weltweiten Energie-, Flächen- und Materialeinsatzes, denn hier fallen etwa 30 % der weltweiten CO2-Emissionen sowie 40 %

des weltweiten Primärenergieverbrauchs an. Durch die Entwicklung und den Einsatz neuer, umweltverträglicherer Bauprodukte, die Steigerung der Wiederverwendbar- bzw. Wiederverwertbarkeit sowie die Erhöhung der Lebensdauer von Bauprodukten und die ressourcenarme Erstellung von Gebäuden lässt sich eine deutliche Reduzierung des Materialeinsatzes erreichen. Auf Gebäudeebene sollte allerdings immer die Optimierung der Funktionalität des Gesamtsystems im Vordergrund stehen. Geeignete Strategien zur Umsetzung des ressourcenschonenden Bauens in die Praxis werden ab S. 63 detailliert vorgestellt. Im Folgenden werden die bauökologischen Bewertungskriterien für Baustoffe und Gebäude dargestellt sowie die Methode der Ökobilanzierung erläutert, mit der sich die potenziellen Umweltwirkungen von Gebäuden ermitteln lassen.

Ökobilanzierung von Gebäuden In den vergangenen Jahren hat sich die Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment, LCA) als effektive Methode zur Bewertung potenzieller Umweltwirkungen von Gebäuden und Bauteilen über deren gesamten Lebenszyklus etabliert. Die allgemeine Herangehensweise an die Ökobilanzierung ist in den ISO-Normen 14 040 [8] und 14 044 [9] erläutert. Speziell für Gebäude-Ökobilanzen liefert darüber hinaus die DIN EN 15 978 [10] eine detaillierte Beschreibung all jener Aspekte, die im Gebäudekontext besonderer Beachtung bedürfen. Ökobilanzen sind hilfreich, um Architekten und Planer bei der allgemeinen Entscheidungsfindung und der Materialwahl für ein spezielles Bauvorhaben zu unterstützen. Sie sollten daher so früh wie möglich angefertigt werden, um bereits in den frühen Planungsphasen mögliche Alternativen abwägen und so – unter Berücksichtigung des gesamten Gebäudelebenszyklus – die bestmöglichen Entscheidungen treffen zu können. Die Ökobilanzierung ist eine Methode zur Berechnung von Material- und Energieflüssen, bei der allen über den gesamten Lebenszyklus eines Produktsystems (z. B. eines Gebäudes) entstehenden Inputflüssen (verwendete Rohstoff- und Energiemengen) und Outputflüssen (resultierende Abfall- und Emissionsmengen) potentielle Umweltauswirkungen zugeordnet werden (z. B. die Umweltauswirkung »Klimawandel«, welche die negativen Auswirkungen von Treibhausgasen auf den Klimawandel umfasst).

Diese Zuordnung geschieht immer in Bezug zur jeweiligen spezifischen Funktion, die das betrachtete Produktsystem während seiner gesamten Lebensdauer zu erfüllen hat. Beim Gebäude kann diese Funktion etwa in der Erfüllung spezifischer bauphysikalischer Anforderungen liegen (Energiestandard, Brand- und Schallschutz etc.). Sie wird mit der sogenannten funktionellen Einheit umschrieben. Die möglichen Umweltauswirkungen werden anhand der einzelnen Input- und Outputflüsse identifiziert und dann mittels dieser funktionellen Einheit in Relation zum Ziel und zum Umfang der Ökobilanzstudie ausgedrückt. Eine gebräuchliche funktionelle Einheit ist z. B. »1 Lebensjahr und 1 m2 eines Gebäudes, welches die zuvor definierten spezifischen bauphysikalischen Funktionen erfüllt«. Die Ergebnisse der Ökobilanz werden also in diesem Fall durch die Gesamtlebensdauer und die Gesamtquadratmeterzahl des Gebäudes geteilt, sind dabei aber immer an die zuvor festgelegte Gebäudefunktion gebunden. Es ist wichtig zu verstehen, dass durch diese relative und sehr zielorientierte Zuordnung der Ergebnisse zu einer funktionellen Einheit sowie durch einige weitere unvermeidbare Unsicherheiten in der Berechnung Ökobilanzen nicht dazu geeignet sind, präzise oder gar absolute Umweltauswirkungen vorherzusagen. Unsicherheiten in der Ökobilanzierung ergeben sich zum einen aus der Modellierung (sie entstehen z. B. bei der Festlegung des Detaillierungsgrades (Systemgrenze) der Betrachtung sowie bei der Auswahl der Allokationsmethode, der funktionellen Einheit und der verwendeten Datengrundlage). Zum anderen resultieren sie aus den Annahmen bezüglich potenzieller zukünftiger Umweltauswirkungen, welche teilweise zum jetzigen Zeitpunkt noch gar nicht abschätzbar sind. Die Ökobilanzresultate sollten daher möglichst immer mittels einer Sensitivitätsbetrachtung relativiert werden, in der die kritischen Aspekte der Modellierung und der getroffenen Annahmen mithilfe geeigneter Alternativen veranschaulicht werden. Im Folgenden werden zu diesem Zweck die potenziellen Unsicherheitsfaktoren in der Ökobilanzierung von Gebäuden einer näheren Betrachtung unterzogen. Zusätzlich werden anwendungsorientierte Hinweise gegeben, um von vornherein die kritischen Punkte erkennen und häufige Fehler in der Erstellung und Interpretation von Ökobilanzen vermeiden zu können. Denn trotz der geschilderten potenziellen Unsicherheiten sind Ökobilanzen von 23

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

Input Energieträger

Materialien aus der Technosphäre Transporte

natürliche Ressourcen Transporte

Erstellung und Erneuerung

Gebäude

(Ein-)Bau und Instandsetzung, Transporte

Gebäudebetrieb Energie für Heizung Warmwasser Lüftung etc.

Aufbereitung, Herstellung, Transporte

Bauteil Gebäudehülle

Gebäudetechnik

Boden, Decken Außenwände Innenwände Dach Fenster, Türen

Heizungs-, Warmwasser- und Lüftungsanlage Elektroinstallation Sanitärinstallation Rückbau, Transporte

Rückbau, Transporte

Baustoff Naturstein, Lehm, Keramik Materialien mit mineralischen Bindemitteln bituminöse Materialien Holz und Holzwerkstoffe Metall, Glas Kunststoffe etc.

Entsorgung und End-of-Life Transporte

Emissionen in Luft

Transporte

Emissionen in Wasser

Emissionen in den Boden Output

Gebäuden sehr gut dazu geeignet, verschiedene Material- und Bauteilvarianten sowie Lebenszyklusszenarien, die dem Planer in einer bestimmten Entscheidungssituation zur Wahl stehen, miteinander zu vergleichen und so Rückschlüsse auf das vorhandene Optimierungspotenzial im Gebäude zu ziehen. Hierbei lassen sich verschiedene Detaillierungsebenen unterscheiden (Abb. 2.16). Auf Materialebene steht zumeist die Herstellungs- und Entsorgungsphase eines Baustoffs im Mittelpunkt der Betrachtungen. Hier gilt es, den Einsatz von Energie und Rohstoffen sowie die dadurch entstehenden Umweltwirkungen weitgehend zu minimieren. Auf Bauteilebene kann dagegen beispielsweise die sinnvolle Kombination verschiedener Materialien im Fokus des Untersuchungsrahmens stehen (z. B. zur Optimierung der Baustoffwahl für ein bestimmtes Bauteil hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Austauschzyklen). Auf Gebäudeebene sind das Zusammenspiel der Bauteile und der Gebäudetechnik im Kontext des gesamten Gebäudes sowie der Energiebedarf für den Gebäudebetrieb (Energie für Heizung, Warmwasser und Lüftung etc.) von vorrangigem Interesse. Auf dieser Ebene haben übergeordnete Aspekte wie die 2.16 Detaillierungsebenen bei der Ökobilanzierung von Gebäuden: Gebäude – Bauteil – Baustoff 2.17 Ziel und Untersuchungsrahmen des auf den folgenden Seiten vorgestellten Ökobilanzbeispiels 2.18 Aufbau einer Ökobilanz

24

Kompaktheit oder der energetische Standard eines Gebäudes einen starken Einfluss auf die Ökobilanzergebnisse, da diese sich auf die Größe der Gebäudehüllfläche und damit auf den Bedarf an Baumaterial und den Energiebedarf in der Betriebsphase auswirken. Ferner können Vorbereitungsarbeiten (z. B. Aushub und Verfüllung) sowie der Transport der Materialien zur Baustelle und zur Entsorgung bei einer umfassenden Gebäudeökobilanz miteinbezogen werden, um deren Einfluss auf die Umweltwirkung des Gebäudes zu ermitteln. Auch ein direkter Vergleich mehrerer Gebäude ist mit einer vergleichenden Ökobilanzanalyse möglich und kann dem Planer bei der Entscheidungsfindung während des Entwurfsprozesses eine Hilfe sein. Die Ökobilanzmethode nach ISO 14 040 besteht aus vier aufeinander abgestimmten Phasen (Abb. 2.18). • Festlegung des Ziels und Untersuchungsrahmens • Sachbilanz • Wirkungsabschätzung • Auswertung Im Folgenden werden die wichtigsten Schritte einer Gebäudeökobilanz anhand eines Beispiels (Abb. 2.17) näher vorgestellt [11]. Festlegung des Ziels und Untersuchungsrahmens

In der ersten Phase werden das Ziel und der Untersuchungsrahmen der Studie

Abfall 2.16

festgelegt. Hier geht es darum zu bestimmen, welche Fragestellungen mit der Ökobilanz beantwortet werden sollen. Darauf aufbauend gilt es zu klären, wo die Systemgrenze der Studie angesetzt werden muss bzw. welche Produktprozesse (bei einem Gebäude z. B. Herstellung, Austausch und Entsorgung von Bauteilen) zu berücksichtigen sind, um diese Fragestellung gut beantworten zu können. Im Gebäudekontext sind viele verschiedene Zielsetzungen und Fragestellungen denkbar: • Wie lässt sich die Baustoffwahl optimieren, um die Nutzungsdauer der Bauteile zu erhöhen und ihre Austauschbarkeit zu verbessern? • Für welche Anwendung im Gebäude ist ein bestimmter Baustoff besonders gut geeignet? • Welche Baustoffe und Bauteile eines zu untersuchenden Gebäudes verursachen die größten Umweltwirkungen? Wo besteht demnach das größte Optimierungspotenzial? • Welche Phase des Gebäudelebenszyklus verursacht die größten Umweltwirkungen? • Gebäudevergleich: Welches Gebäude schneidet hinsichtlich seiner Umweltwirkungen besser ab? Das Ziel der hier vorgestellten exemplarischen Ökobilanzstudie (Abb. 2.17) ist die Identifikation jener Bauteile und Lebens-

Ökobilanzierung von Gebäuden

phasen, welche über den gesamten Gebäudelebenszyklus von 60 Jahren den größten Einfluss auf die Umweltwirkungen des Gesamtgebäudes haben und somit für den Planer das größte Optimierungspotenzial bieten. (Zum Vergleich: Bei einer Ökobilanzierung gemäß DGNB beträgt der Betrachtungszeitraum lediglich 50 Jahre.) Ist die Fragestellung und Zielsetzung klar, wird als nächstes der Ablauf der Ökobilanzstudie festgelegt. Hierbei geht es darum, eine Strategie zur Erreichung des zuvor definierten Ziels zu erarbeiten und die dazu notwendigen Schritte vorauszuplanen. In dem hier präsentierten Ökobilanzbeispiel etwa soll mithilfe der Ökobilanz-Software SimaPro (Version 7.3.0) eine vergleichende Ökobilanz von zwölf verschiedenen Mehrfamilienhäusern erstellt werden. Um die Fragestellung adäquat beantworten zu können, ist der Lebenszyklus der Gebäude auf Baustoffebene möglichst detailliert zu modellieren. Bei der Strategieentwicklung müssen folgende Aspekte durchdacht werden: • Bestimmung der Systemgrenze • Wahl der geeigneten Allokationsmethode • Definition der funktionellen Einheit • Bestimmung der geeigneten Datenquelle und -qualität • Treffen von Annahmen für die Ökobilanzmodellierung • Wahl geeigneter Wirkungskategorien und -indikatoren All diese Aspekte beeinflussen die Ergebnisse der Ökobilanzstudie. Daher ist bei ihrer Auswahl besondere Sorgfalt anzu-

wenden. Vor allem sollten bei der vergleichenden Ökobilanzierung unterschiedlicher Gebäude immer die gleichen Systemgrenzen sowie identische funktionelle Einheiten und Datengrundlagen verwendet werden, um eine optimale Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Die folgenden Hinweise sollen hierfür als Hilfestellung dienen. Systemgrenze bestimmen Die Systemgrenze wird entsprechend des zuvor definierten Ziels der Ökobilanz gewählt. Sie lässt sich am besten mithilfe eines Diagramms veranschaulichen. Abb. 2.19 (S. 26) zeigt die Systemgrenze für das hier vorgestellte Ökobilanzbeispiel. Darin werden bereits fertiggestellte Neubauten untersucht, zu denen sehr genaue Informationen bezüglich der verbauten Materialmengen vorliegen. Dies ermöglicht wiederum eine sehr detailscharfe Ökobilanz. Die bei einer solchen detailgenauen Gebäudeökobilanz zu berücksichtigenden Prozesse können z. B. Vorbereitungsarbeiten (wie Bodenaushub und Verfüllung) sowie die Erstellung, den Austausch und die Entsorgung sämtlicher Bauteile und -materialien sowie der Gebäudetechnik umfassen. Außerdem können der Energiebedarf für Heizung, Warmwasser und Strom (für die Gebäude-Nutzungsphase) sowie die Prozesse für den Transport der Baumaterialien zur Baustelle (Herstellungsphase) bzw. zur Entsorgungsstelle (Entsorgungsphase) berücksichtigt werden. Je nach Zielrichtung und Detaillierungsgrad der Studie besteht die Möglichkeit,

Ökobilanz-Beispiel [12]: Festlegung des Ziels und Untersuchungsrahmens Fragestellung: Welche Bauteile und Lebensphasen haben, über den gesamten Gebäudelebenszyklus betrachtet, den größten Einfluss auf die Umweltwirkungen des Gesamtgebäudes? Ziel: Identifikation der Bauteile und Lebensphasen mit dem höchsten Optimierungspotenzial. Ablauf: Untersucht werden 12 unterschiedliche Mehrfamilienhäuser (errichtet seit 2006). Dabei wird die gleiche Systemgrenze auf alle Gebäude angewendet, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Systemgrenze: siehe Abb. 2.19 (S. 26). In der Regel erfolgt am Ende des Lebensweges aller Materialien die finale Entsorgung (also keine Wiederverwertung). Bei den Vorbereitungsarbeiten werden die Materialien auf der Deponie abgelagert. Allokationsmethode: »cut-off« am End-of-Life. Die Allokationsmethoden für die einzelnen Baustoffe sind den Ecoinvent-Reports zu entnehmen (www.ecoinvent.ch). Funktionelle Einheit: 1 m2 Energiebezugsfläche pro 1 Jahr der Gebäudelebensdauer. Datenquelle und -qualität: Sachbilanzdaten für die Material- und Energieprozesse in der Ökobilanz entstammen der Ecoinvent-Datenbank (hohe Datentransparenz); Sachbilanzdaten zur Gebäudetechnik sind der SIA 2032 entnommen. Die Angaben zu Materialmengen und Energiebedarf wurden von den jeweiligen Planungsbüros zusammengestellt (Unsicherheiten sind nicht auszuschließen). Annahmen: Eine Reihe von Annahmen musste getroffen werden (u. a. zu Rohdichten oder Schichtdicken einzelner Materialien in den Bauteilen sowie zur Lebensdauer von Materialien, zu Transportdistanzen etc.) Wirkungskategorien und -indikatoren: • Graue Energie (nicht erneuerbare Energie für Produktion, Transport und Entsorgung der Baustoffe) und nicht erneuerbare Energie für den Gebäudebetrieb • Graue Emissionen (aus Produktion, Transport und Entsorgung der Baustoffe) und Emissionen aus dem Gebäudebetrieb (GWP 100a). 2.17

Detaillierung der Fragestellung • Welches Produktsystem wird analysiert? • Was ist das Ziel der Studie? • Ablauf der Ökobilanz grundlegende Schritte

Auswertung

Ziel und Untersuchungsrahmen

Sachbilanz

• funktionelle Einheit • Systemgrenzen • Daten und Datenqualität • Wirkungskategorien und -indikatoren

»Von der Wiege bis zur Bahre« • Lebenszyklusmodell • Datensammlung • Sachbilanzauflistung (in Bezug gesetzt zur funktionellen Einheit)

systemrelevante Input- und Output-Flüsse • Graue Energie • Primärenergie • kumulierter Energieaufwand ...

Wirkungsabschätzung

• Klassifizierung (Zuordnen der Sachbilanzergebnisse zu Wirkungskategorien) • Charakterisierung • Gewichtung

Berechnung der Wirkungskategorie-Ergebnisse

Gewichtungsfaktoren

Auswahl der Prozesse Allokation Wirkungskategorien

• abiotischer Ressourcenabbau (ADP) • graue Energie (KEAne) • Treibhauspotenzial (GWP) • Ozonabbaupotenzial (ODP) • Humantoxizität (HTP) • Ökotoxizität (AETP, TETP ...) • Sommersmogpotenzial (POCP) • Versauerung (AP) • Eutrophierung (EP) ...

Wirkungsindikatoren • ReCiPe • Eco-Indicator 99 • ökologische Knappheit (UBP 06) ...

‡ Wirkungskategorien und -indikatoren 2.18

25

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

weitere Prozesse wie etwa Handwerksarbeiten und Energieverbrauch auf der Baustelle, Abbrucharbeiten, Verschnittmaterialien o. ä. in die Systemgrenze mit aufzunehmen bzw. einige der zuvor genannten Prozesse aus der Betrachtung herauszunehmen. Im Zuge der Definition der Systemgrenze können auch sogenannte Abschneidekriterien festgelegt werden. Materialien oder Substanzen, die z. B. weniger als 1 % der Masse des Gesamtgebäudes ausmachen, werden in diesem Fall als vernachlässigbar für das Ökobilanzergebnis deklariert und daher nicht in der Bilanz berücksichtigt. Es gilt allerdings zu bedenken, dass mitunter gerade gesundheits- und umweltkritische Substanzen wie Lacke, Beschichtungen, Holzschutzmittel etc. dadurch aus dem Betrachtungsrahmen fallen können. Daher sollte bei der Definition von Abschneidekriterien immer auch die Umweltrelevanz von Problemstoffen berücksichtigt werden, um selbst geringe Mengen an kritischen Substanzen in der Ökobilanzierung abbilden zu können. Die Entscheidung über die Detailschärfe einer Ökobilanzstudie kann die Ergebnisse stark beeinflussen. Sie muss daher sorgfältig an das Ziel der Studie angepasst und gut dokumentiert werden. Zum

Beispiel wird es zu Beginn der Planungsphase eher realistisch sein, eine überschlägige Ökobilanz durchzuführen, da in diesem frühen Stadium noch nicht genügend Informationen zu den exakten Materialmengen für die Bauteile und das Gesamtgebäude verfügbar sind. Planungsinstrumente wie etwa der Elektronische Bauteilkatalog der Schweiz [13] können hier einen schnellen ersten Überblick über die zu erwartenden Umweltwirkungen von Bauteilen bieten. Erst mit zunehmender Informationsdichte im Planungsverlauf ist dann eine detaillierte Ökobilanz sinnvoll und empfehlenswert. Weitergehende Informationen zu den Datenquellen und Softwarelösungen, die dem Planer die Ökobilanzierung in den verschiedenen Planungsphasen erleichtern, finden sich ab S. 36 (Hilfsmittel für die ökologische Bewertung von Gebäuden). Allokationsmethode auswählen Eine Allokation (Zuweisung) wird im Rahmen einer Ökobilanz immer dann zum Thema, wenn aus einem Herstellungsprozess mehrere Koppelprodukte (also weitere Produkte, zusätzlich zum eigentlich betrachteten Produkt) hervorgehen. In einem solchen Fall ist es notwendig, die Input- und Outputflüsse und somit auch

die daraus resultierenden Umweltwirkungen zwischen dem zu untersuchenden Produkt und den anderen Produkten bzw. Produktsystemen aufzuteilen, d. h. sie diesen jeweils anteilig zuzuweisen. Dies ist im Gebäudekontext insbesondere bei der Erstellung von Sachbilanzdatensätzen für Baustoffe von Bedeutung. So entstehen etwa bei der Herstellung von Holzprodukten häufig Koppelprodukte (z. B. Sägespäne, Hackschnitzel). Ein weiteres Anwendungsgebiet von Allokationen in der Ökobilanzierung ist die Modellierung der Entsorgungsphase, falls das zu betrachtende Produkt der Wiederverwendung bzw. dem Recycling zugeführt werden soll (Abb. 2.21, 2.22). Es gibt verschiedene Allokationsmethoden, welche die Zuweisung entweder anhand von Produktmasse bzw. -volumen oder über den ökonomischen Wert der Koppelprodukte (bzw. – im Fall des Recyclings – anhand der Anzahl späterer Nutzungen des wiederverwendeten Materials) vornehmen. Einen guten Überblick über mögliche Allokationsmethoden bietet die ISO-Norm 14 044. Um die Energieprozesse sowie die Bauteile und Materialprozesse innerhalb einer Gebäudeökobilanz zu modellieren, sollten Planer möglichst auf Sachbilanzdaten-

Systemgrenze Gebäudeökobilanz Betrieb – Energiebedarf

Felsabbau [m3]

Heizung [MJ]

Baugrubenaushub mit Grundwasser [m3]

Warmwasser [MJ]

Energieverbrauch auf der Baustelle

Boden [m2]

Decken [m2] Verschnittmaterialien Außenwände [m2]

Baugrubenaushub ohne Grundwasser [m3]

Lüftung [MJ] Innenwände [m2]

Möblierung Stützen [m3]

Dächer [m2] 1 Gebäude Außentüren [m2]

Bewehrungsstahl für Flachfundament [kg]

Transport

Flachfundament [m3] Bezug auf Fläche [m2] und Lebensdauer [a]

Entsorgung

Haushaltsstrom [MJ]

Abbrucharbeiten Transport

Hinterfüllung mit Material aus Baugrubenaushub [m3]

Hinterfüllung mit Fremdmaterial [m3]

zur finalen Entsorgung

nicht berücksichtigte Effekte und Aufwendungen

Erstellung – Bauteile

zur finalen Entsorgung

Entsorgung

zur Deponierung

Erstellung – Vorbereitungsarbeiten

...

Fenster [m2]

Gebäudetechnik für Heizung und Lüftung

3

Bohrpfähle [m ] funktionelle Einheit: 1 m2 Gebäude/a

Elektroinstallationen

Bewehrungsstahl für Bohrpfähle [kg] Sanitärinstallationen Erneuerungszyklen werden berücksichtigt

Abfälle, Emissionen 2.19

26

Ökobilanzierung von Gebäuden

funktionelle Einheit

mögliche Ziele der Studie

Funktion des Systems

Beispiele

Massen- oder Volumeneinheit Baustoff

Schwachstellenanalyse oder Optimierung von Produktionsprozessen, EPD-Erstellung

Bereitstellung bzw. Konditionierung einer definierten Menge Baustoff

kg Zement, kg Baustahl, m3 Bimsstein

Produkt- und Qualitätskontrolle

Bereitstellung eines Bauteils mit definiertem U-Wert und g-Wert

m2 Fenster

Bauteiloptimierung

Bereitstellung eines Bauteils mit definierter Statik und U-Wert

Analyse neuer oder optimierter Applikationen

Bereitstellung eines Bauteils mit definiertem Aufbau (Dämmung X, Wandbaustoff Y, U-Wert)

Komplettlösungen und integrale Bauteiloptimierung

Bereitstellung eines Bauteils mit optimiertem Systemverhalten

strategische Entscheidungen

Wettbewerbsfähigkeit sichern

politische Rahmenbedingungen verbessern (Gesetzgebung)

Innovationsfähigkeit des Produktsystems oder der Branche stärken

Sensitivitäts- oder Dominanzanalyse, Gebäudevergleich

Bereitstellung einer definierten Nutzfläche bestimmter Randbedingungen

Flächeneinheit eines Bauteils

Gesamtgebäude

sätze aus verlässlicher Quelle zurückgreifen. Diese Datensätze sollten transparent darüber Auskunft geben, mittels welcher Allokationsmethode(n) sie erstellt wurden. Für das hier vorgestellte Ökobilanzbeispiel dienen z. B. Datensätze aus der international anerkannten EcoinventDatenbank als Grundlage. Für die Entsorgungsphase wird die sogenannte »cutoff«-Methode gewählt. Sie besagt, dass alle Umweltwirkungen, die ein Produkt bis zum Ende seines Lebenszyklus verursacht, diesem auch direkt zugewiesen werden, anstatt sie z. B. auf mehrere zukünftige Nutzungen aufzuteilen, wie dies etwa im Falle des Produktrecyclings möglich wäre. Funktionelle Einheit definieren Während der ersten Ökobilanzphase wird auch die funktionelle Einheit bestimmt. Sie definiert die spezifische(n) Funktion(en), die ein Produktsystem während seiner Lebensdauer zu erfüllen hat. Die funktionelle Einheit dient somit dazu, eine Ökobilanz auf die Erbringung eines bestimm-

m2 Wand

1 Gebäude bzw. 1 m2 EBF

1 Wohnhaus mit 120 m2 Wohnfläche 2.20

2.21

ten Nutzens hin zu normieren, welcher sowohl quantitative als auch qualitative Aspekte beinhaltet. Bei der Ökobilanzierung von Gebäuden ist z. B. ein rein quantitativer Vergleich von 1 kg Beton mit 1 kg Ziegel wenig sinnvoll. Ein Vergleich verschiedener Baustoffe führt erst im Zusammenhang mit einem konkreten Bauteil bzw. Gebäude zu zweckmäßigen Ergebnissen. Zielführender ist es daher, Bauteile miteinander zu vergleichen, welche die gleiche qualitative Funktion innerhalb des Gebäudes erfüllen (z. B. bezüglich Wärmedämm-, Schallschutzeigenschaften, statischen Anforderungen etc.). Die Baustoffwahl sollte dann vor diesem Hintergrund sowie im Zusammenspiel mit den anderen im Bauteil befindlichen Baustoffen optimiert werden. Qualitative Aspekte können die Ökobilanz eines Gebäudes weit stärker bestimmen, als dies auf den ersten Blick ersichtlich ist. Daher sollten sie bei der Bewertung der Bauteile ergänzend dargestellt und, soweit nicht allgemeingültig ausweisbar,

in ihren Wirkungen umrissen werden. Insofern macht es auch bei der Auswahl einer funktionellen Einheit auf Bauteilebene (z. B. 1 m2 Decke; einachsig gespannt, Spannweite 6,6 m, wohnungstrennend, Schallschutzanforderung R`w=53 dB, Brandschutz F 90) Sinn, die Auswirkungen der Anforderungen zu überprüfen. So wirkt sich z. B. die Spannweite im Wohnungsbau geringer auf die Ergebnisse der Ökobilanz aus als die erforderlichen Schallschutz- und Brandschutzmaßnahmen. Einige weitere qualitative Aspekte, die zur Wahl der funktionellen Einheit miteinbezogen werden können, werden im Folgenden vorgestellt: • Nutzungsflexibilität: Lineare Erschließungstypologien sorgen ebenso wie Schalträume, höhere Spannweiten oder Nutzlasten, Raumhöhen über 2,75 m und vorgeplante Durchbrüche für Nutzungsflexibilität. Hierbei sind die drei Aspekte Nutzungsneutralität, vorgeplante Umbaufähigkeit und akzeptable Einschränkungen der Nutzung von besonderer Bedeutung. Die Nutzungsneutralität bietet zwar in der Regel das höchste Potenzial für eine flexible Nutzung. Sie bedingt jedoch meist auch eine Überdimensionierung der Bauteile, sodass sich Potenziale zur Reduzierung von Umweltwirkungen auf Bauteilebene nicht ausschöpfen lassen. Andererseits bietet die Nutzungsneutralität insbesondere dann Potenziale, wenn die Über-

2.19 Systemgrenze des in diesem Kapitel vorgestellten Ökobilanzbeispiels 2.20 Beispiele funktioneller Einheiten 2.21 Flagshipstore aus Frachtcontainern in Zürich (CH) 2006, spillmann echsle architekten 2.22 Experimentalbau aus Altpapierballen in Essen (D) 2010, Dratz & Dratz Architekten 2.22

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Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

dimensionierung auch einen Mehrwert für die ursprünglich vorgesehene Nutzung (z. B. in Form nutzungsneutraler Wohngrundrisse) mit sich bringt. • Möglichkeiten von Ausgleichsmaßnahmen: In manchen Fällen, insbesondere beim Schall- und Brandschutz, lassen sich Vorgaben außer durch entsprechend qualifizierte Bauteile auch durch Ausgleichsmaßnahmen erfüllen. Hier sind verschiedene Lösungen denkbar, wie etwa Deckensegel, zusätzliche Entrauchung, ergänzende Brandschutzschotts oder Sprinkleranlagen. Die Systemgrenze der Ökobilanz wäre in solchen Fällen eventuell um die jeweiligen Ausgleichsmaßnahmen zu erweitern. Allerdings entsteht dann das Problem, dass die entsprechenden Materialleistungen und Umweltwirkungen nur bedingt einem Bauteil zugeordnet werden können. Es ist empfehlenswert, solche Ausgleichsmaßnahmen möglichst früh im Planungsprozess überschlägig zu überprüfen. Auf diese Weise lassen sich die Tragweite einer Entscheidung erkennen und klare Vorgaben für die Planung formulieren. Gleichzeitig kann so auch der planerische Aufwand in Grenzen gehalten werden. • Abhängigkeiten von Bauteilen: Abhängigkeiten von Bauteilen sind grundsätzlich nicht zu umgehen und kommen entsprechend häufig in der Planung vor. Für Abhängigkeiten von Bauteilen untereinander gibt es die vielfältigsten Beispiele. So können z. B. aufwendige Deckenkonstruktionen mit entsprechender Aufbauhöhe die erforderliche Fassadenfläche vergrößern (Abb. 5.2, S. 87), oder ein leichtes, weit spannendes Tragwerk erfordert ggf. an den Auflagern erhöhten Materialeinsatz, um ein Durchstanzen der zu tragenden Elemente (Decken oder Träger) zu verhindern. Auch technische Einbauten können konstruktive Anforderungen nach sich ziehen, etwa beim Verziehen von gedämmten Wasserleitungen in der Trittschalldämmung eines Fußbodens. Hier bestimmt die Stärke der Verrohrung die erforderliche Dämmstoffdicke. Grundsätzlich ist dabei anzustreben, dass punktförmige oder lineare Bauteile keine Veränderung einer ganzen Schicht erforderlich machen. Es ist sinnvoll, bereits in einem frühen Planungsstadium eine Übersicht der Verknüpfungen und Abhängigkeiten zwischen den in der Ökobilanz zu analysierenden Bauteilen zu erstellen und diese Wechselwirkungen in ihrer Bedeutung überschlägig zu bewerten. Darauf 28

aufbauend lassen sich dann eine sinnvolle Systemgrenze sowie eine für die jeweiligen Rahmenbedingungen geeignete funktionelle Einheit definieren. Die funktionelle Einheit ist zudem jene Einheit, auf welche sich alle In- und Outputs der Sachbilanzphase sowie die Ergebnisse der Wirkungsabschätzung einer Ökobilanz beziehen. Hierbei ist zu beachten, dass für eine bestimmte Zielsetzung durchaus unterschiedliche funktionelle Einheiten in Frage kommen. Allerdings kann die Verwendung verschiedener funktioneller Einheiten auch zu deutlich unterschiedlichen Ergebnissen führen. Dies kann zum einen die Vergleichbarkeit einer Studie in Relation zu anderen Ökobilanzen deutlich einschränken. Zum anderen lassen sich mit der Wahl der funktionellen Einheit auch die Ergebnisse der Studie beeinflussen. Bezieht man etwa die Gebäude-Ökobilanzergebnisse auf 1 m2 Geschossfläche, so erhält man in der Regel deutlich niedrigere numerische Werte als beim Bezug auf 1 m2 Energiebezugsfläche, da die Energiebezugsfläche nur einen Teil der Geschossfläche darstellt. Auf diese Weise scheinen die Umweltauswirkungen eines Gebäudes deutlich »harmloser«, wenn sie mittels einer geschickt gewählten funktionellen Einheit ausgedrückt werden. Dies sollte man sich vor Augen führen, wenn man die Ergebnisse einer bestehenden Ökobilanzstudie interpretieren oder die Ergebnisse unterschiedlicher Ökobilanzstudien miteinander vergleichen möchte. Die Tabelle in Abb. 2.20 (S. 27) zeigt eine kleine Auswahl möglicher funktioneller Einheiten für die Ökobilanzierung von Gebäuden, Bauteilen und Baustoffen, jeweils unter Berücksichtigung des Ziels der Studie sowie der zu erfüllenden Systemfunktion. Weitere Variationsmöglichkeiten ergeben sich dabei je nach Modellierungstiefe der Studie. Für das hier vorgestellte vergleichende Ökobilanzbeispiel (Abb. 2.17, S. 25) wird die funktionelle Einheit wie folgt definiert: »1 m2 Energiebezugsfläche pro 1 Jahr der Lebensdauer eines Neubau-Mehrfamilienhauses (errichtet seit 2006)«. Dabei wird die Energiebezugsfläche nach dem Schweizer Standard SIA 380/1 ausgewiesen. Sie beinhaltet alle ober- und unterirdischen Geschossflächen, welche innerhalb der thermischen Gebäudehülle liegen und für deren Nutzung eine Beheizung oder Klimatisierung erforderlich ist. Die Energiebezugsfläche wird in der Schweiz als Referenz zur Berechnung des jährlichen Heizwärmebedarfs

benutzt. Daher eignet sie sich hervorragend, um die Umweltwirkungen, die durch den Gebäudebetrieb entstehen, mit den Umweltwirkungen zu vergleichen, welche die verwendeten Baustoffe über den Lebenszyklus hervorrufen. Zudem werden mittels der Umrechnung des Gesamtergebnisses auf einen Quadratmeter des Gebäudes (sei es nun Energiebezugsfläche, Geschossfläche o. ä.) Unterschiede in den absoluten Gebäudegrößen ausgeglichen, was den Vergleich erleichtert. Die Gebäudelebensdauer beträgt in dem hier gezeigten Beispiel 60 Jahre, wobei die funktionelle Einheit auf ein Jahr der Gesamtlebensdauer bezogen ist. Das heißt, das Endergebnis für jedes Gebäude wird zunächst durch die Größe der jeweiligen Energiebezugsfläche und anschließend durch 60 geteilt. Die zu erfüllende bauphysikalische Funktion ist für alle untersuchten Gebäude prinzipiell identisch, da alle ungefähr zur gleichen Zeit errichtet wurden (seit 2006) und dementsprechend denselben Stand der Technik zu erfüllen hatten. Die einzige Ausnahme bildet der Energiestandard, der sich bei den untersuchten Gebäuden mitunter stark unterscheidet. Die Ökobilanzstudie muss daher auch Anmerkungen zur jeweiligen Energieeffizienz und zum verwendeten Heizsystem enthalten, um die Ergebnisse jedes Einzelgebäudes in Relation zu den Ergebnissen der Vergleichsgebäude verständlich in den Gesamtkontext einordnen zu können. Daten und Datenqualität bestimmen Ein weiterer wichtiger Schritt während der ersten Ökobilanzphase ist die Wahl der Datenquelle (und damit auch der Datenqualität) für die Material- und Energieprozesse. Die Datenqualität beeinflusst die Tiefe und Detailschärfe der gesamten Ökobilanz. Geeignete Daten können zum einen aus professionellen Sachbilanzdatenbanken (für allgemeine Daten zu Materialien und Energieprozessen) oder zum anderen aus frei zugänglichen Informationsquellen und Umweltproduktdeklarationen Typ III nach ISO 14 025 bzw. 15 804 (für bestimmte Gebäudeprodukte) bezogen werden. Außerdem ist es möglich, selbst Primärdaten zu erheben und für eine Ökobilanz zu verwenden. Es ist jedoch ratsam, Daten aus einer Datenquelle zu verwenden, die ein hohes Maß an Transparenz aufweist, sodass die Hintergründe zur Erstellung der Datensätze gut nachvollziehbar sind. Dies gilt vor allem dann, wenn die Ökobilanzergebnisse publiziert werden sollen. Eine Aus-

Ökobilanzierung von Gebäuden

Name der Datenbank

Art der Datenbank

Inhalte und Einsatzbereich

Datensammlung Dauerhaftigkeit www.nachhaltigesbauen.de/baustoff-undgebaeudedaten/nutzungsdauern-vonbauteilen.html

• Datensammlung zur Dauerhaftigkeit von Bauteilen und Bauteilschichten in unterschiedlichen Nutzungen • hohe Datenkonsistenz, da Datenbank vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) gepflegt wird

• Dauerhaftigkeit von Bauteilen und Bauteilschichten abhängig von Art und Intensität der Nutzung • ermöglicht Quervergleiche von Dauerhaftigkeiten von Produkten ähnlicher Nutzung und Anwendung

Institut für Baubiologie und Bauökologie (IBO) www.ibo.at/de/oekokennzahlen.htm

• Bewertung der technischen und ökologischen Kennwerte eines Bauteils

• Ökobilanzdaten • Buchpublikationen mit anschaulicher Darstellung für den Vergleich unterschiedlicher Materialien und Bauteilaufbauten

Institut Bauen und Umwelt www.bau-umwelt.de

• Informationssammlung zu Ökobilanzen von Baustoffen • zentrale Sammelstelle von EPD-Datensätzen und PCRDokumenten • Daten der Hersteller, die von unabhängigen Dritten verifiziert wurden • daher Sicherheit in der Datenqualität • möglicherweise geringere Konsistenz, da Bilanzierung von verschiedenen Stellen durchgeführt wird und Systemgrenze nicht zu 100 % klar definiert ist • potenziell sehr umfangreich, da fortwährend neue EPDDatensätze hinzukommen

• Ökobilanzdaten • Information zu Umweltwirkungen von Bauprodukten • ermöglicht Quervergleiche von Umweltwirkungen von Produkten ähnlicher Nutzung und Anwendung

KBOB-Empfehlung 2009/1: Ökobilanzdaten im Baubereich www.bbl.admin.ch/kbob/00493/00495/

• Informationssammlung zu Ökobilanzen von Materialien (ca. 150 Datensätze), Gebäudetechnik (ca. 100 Datensätze), Energie (ca. 70 Datensätze) und Transporten (ca. 50 Datensätze)

• Ökobilanzdaten • Informationen zu Umweltwirkungen von Materialien, Gebäudetechnik, Energie und Transporten

Ökobau.dat www.nachhaltigesbauen.de/baustoff-undgebaeudedaten/oekobaudat.html

• Informationssammlung zu Ökobilanzen von Materialien und Bauteilen • herstellerunabhängige Datensammlung • hohe Datenqualität, -konsistenz und Nutzungssicherheit, da Datenbank durch das BMUB gepflegt wird • umfangreich: derzeit über 1300 Datensätze (Stand 2013), davon 724 generische Datensätze, 230 EPD-Datensätze (berechnet nach der neuen EN 15 804) und 382 ältere EPD-Datensätze nach ISO 14 025

• Ökobilanzdaten • Information zu Umweltwirkungen von Materialien

WECOBIS – ökologisches Baustoffinformationssystem www.wecobis.de

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Informationssammlung zu Baustoffen im Lebenszyklus Gliederung nach Lebenszyklusphasen der Baustoffe herstellerunabhängige Datensammlung sehr umfangreich geringe »Navigationshilfe« teilweise deutliche Wertung der Baustoffe

• Baustoffinformation • erste Information zu Produkt- und Einsatzbereichen • geeignet vor allem für versierte Planer mit Fachkenntnissen zur Ökologie von Baustoffen

www.Bauteilkatalog.ch

• Bewertung der technischen und ökologischen Kennwerte eines Bauteils

• Ökobilanzdaten • gute Aufbereitung, anschauliche Darstellung für den Vergleich unterschiedlicher Bauteilaufbauten 2.23

wahl verschiedener frei verfügbarer, internetbasierter Baustoffinformationsplattformen für die Ökobilanzierung von Gebäuden zeigt Abb. 2.23. Eine allgemeine Einschätzung der Qualität von Ökobilanzdaten lässt sich außerdem anhand der Pedigree-Matrix von Weidema und Suhr Wesnaes (Abb. 2.40, S. 42) vornehmen. In dem hier vorgestellten Ökobilanz-Beispiel (Abb. 2.17, S. 25) stammen die verwendeten Sachbilanzdaten überwiegend aus der Ecoinvent-Datenbank (Version 2.2), welche für ihre hohe Datentransparenz bekannt ist. Lediglich die Daten zur Gebäudetechnik sind der SIA 2032 [14] entnommen. Die Informationen zu Materialmengen und zum Energiebedarf der Gebäude wurden von den jeweiligen Planungsbüros bereitgestellt, wobei eine gewisse Unsicherheit in den Angaben nicht komplett auszuschließen ist. Annahmen für die Ökobilanz-Modellierung treffen Im Zuge einer Ökobilanzierung sind in der Regel eine Reihe von Annahmen zu

treffen, wenn sich z. B. Materialmengen, Dauerhaftigkeit der Materialien oder Transportdistanzen nur überschlägig ermitteln lassen. In solchen Fällen ist es wichtig, diese Annahmen genau zu dokumentieren und zu beschreiben. Zudem sollte ihr Einfluss auf die Ökobilanzergebnisse später in einer Sensitivitätsanalyse überprüft werden, die verschiedene Szenarien miteinander vergleicht. Beispielsweise sorgen häufigere Austauschzyklen der Baustoffe ebenso wie eine deutliche Erhöhung der Gebäudelebensdauer dafür, dass die Instandsetzung des Gebäudes im Vergleich zur Erstellung stark an Bedeutung gewinnt. Die getroffenen Annahmen können somit große Unsicherheiten für die Studie und ihre Ergebnisse hervorrufen, die es in der Sensitivitätsanalyse zu relativieren gilt. Die Annahmen für das Ökobilanzbeispiel (Abb. 2.17, S. 25) beziehen sich zum einen auf Materialstärke, -rohdichte und -dauerhaftigkeit. Es wird angenommen, dass die Hauptkonstruktionsmaterialien (Stahlbeton, Mauerwerk, tragende Holz-

konstruktion) eine Lebensdauer von 60 Jahren haben, während die meisten anderen Baumaterialien nach 30 Jahren ausgetauscht werden müssen. Zum anderen mussten Annahmen zu den Transportdistanzen der Baustoffe zur Baustelle getroffen werden. Hier wurde unterstellt, dass alle lokal verfügbaren Materialien eine Transportdistanz von 50 km zurücklegen, während es für alle anderen Materialien 200 km sind. Die Baustoffe werden mit dem Lkw geliefert, daher wird jeweils eine Leerfahrt (also die Rückfahrt des Lkw, nachdem er seine Ladung an der Baustelle abgeliefert hat) zusätzlich miteingerechnet. Wirkungskategorien und -indikatoren auswählen In der ersten Ökobilanzphase werden auch die Wirkungskategorien und -indikatoren bestimmt, mit deren Hilfe die Umweltauswirkungen der untersuchten 2.23 Auswahl verschiedener frei verfügbarer, internetbasierter Baustoffinformationsplattformen

29

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

Produkte und Prozesse dargestellt werden sollen. Die wichtigsten Wirkungskategorien im Gebäudekontext werden im Folgenden vorgestellt (Abb. 2.24, S. 31). Primärenergieinhalt PEIne, PEIe, kumulierter Energieaufwand KEA und Graue Energie [MJ]: Der Primärenergieinhalt beinhaltet den Aufwand an Primärenergieträgern, der zur Herstellung eines Produkts erforderlich ist. Dabei unterscheidet man zwischen der Verwendung erneuerbarer (PEIe) und nicht erneuerbarer (PEIne) Primärenergieträger. Der kumulierte Energieaufwand beschreibt demgegenüber den Einsatz an Primärenergie, der für die Herstellung, Nutzung und Entsorgung eines Produkts benötigt wird. Auch hier wird zwischen der Nutzung erneuerbarer und nicht erneuerbarer Energie differenziert. Dementsprechend findet eine Unterteilung in »kumulierten Energieaufwand erneuerbar« (KEAe) und »kumulierten Energieaufwand nicht erneuerbar« (KEAne) statt. Es gibt verschiedene Berechnungsmethoden für den kumulierten Energieaufwand: In der Schweiz wird er gemäß der Methode nach Frischknecht et al. ermittelt [15]. Diese sollte nicht mit der Herangehensweise des Vereins Deutscher Ingenieure verwechselt werden (VDI [16]), da die beiden Methoden zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Es sollte daher immer vermerkt werden, welche Methode zur Berechnung benutzt wurde. Die »Graue Energie« ist gemäß dem Schweizer standardisierten Merkblatt SIA 2032 definiert als die nicht erneuerbare Primärenergie bzw. der nicht erneuerbare kumulierte Energieaufwand (nach Frischknecht et al.) für die Herstellung und Entsorgung eines Produktes, einschließlich aller notwendigen Transporte. Die Nutzungsphase des Produktes wird nicht in die Berechnung miteinbezogen. Im Gebäudekontext bedeutet dies, dass der Betrieb des Gebäudes bei der Berechnung der Grauen Energie nicht berücksichtigt wird. Klimawandel ∫ Treibhauspotenzial (GWP) [kg CO2-Äq]: Die Wirkungskategorie »Klimawandel« bezieht sich auf das Treibhauspotenzial

2.24 schematische Darstellung der wichtigsten Wirkungskategorien in einer Ökobilanz 2.25 beispielhafter Auszug aus einer Ökobilanz a Modellierung eines Fußbodenaufbaus b Auszug aus der Sachbilanzliste für das gleiche Bauteil, bezogen auf eine Bauteilfläche von 100 m2

30

(Global Warming Potential, GWP), also auf die mit den anthropogenen Emissionen von Treibhausgasen (z. B. CO2, CH4, FCKW) verbundenen Auswirkungen auf die Erdatmosphäre. Nach Angaben des deutschen Umweltbundesamtes [17] ist die globale Jahresmitteltemperatur seit Beginn des 20. Jahrhunderts um insgesamt ca. 0,74 °C und seit 1950 sogar um 0,13 °C pro Jahrzehnt gestiegen. Klimaforscher gehen davon aus, dass der überwiegende Teil der beobachteten Klimaerwärmung auf menschliche Aktivitäten und die damit einhergehende Freisetzung von Treibhausgasen zurückzuführen ist. Treibhausgase absorbieren infrarote Strahlung, wodurch sich die Troposphäre erwärmt (Abb. 2.24). Zu diesem sogenannten Treibhauseffekt tragen die verschiedenen Treibhausgase jeweils in unterschiedlichem Ausmaß bei. Da CO2 im Vergleich zu anderen Treibhausgasen den geringsten Effekt hat, wurde es als Referenzeinheit für das Treibhauspotenzial gewählt. Die Wirkung der anderen Treibhausgase wird mithilfe von Charakterisierungsfaktoren ausgedrückt, wobei der Faktor 1 der Absorptionswirkung entspricht, die 1 kg CO2 auf die Infrarotstrahlung in der Atmosphäre ausübt. Eine detaillierte Liste der Charakterisierungsfaktoren für verschiedene Treibhausgase und unterschiedliche Laufzeiten (20 Jahre, 100 Jahre und 500 Jahre) hat das Centrum Milieukunde Leiden (CML) veröffentlicht. [18] Bei der Ökobilanzierung im Bauwesen wird in der Regel eine Laufzeit von 100 Jahren (GWP 100 a) betrachtet. Stratosphärischer Ozonabbau ∫ Ozonabbaupotenzial (ODP) [kg CFC-11-Äq]: Das Ozonabbaupotenzial (Ozone Depletion Potential, ODP) ist ein Indikator für die Ausdünnung bzw. Zerstörung der Ozonschicht in der Stratosphäre. Die Ozonschicht filtert rund 99 % der UVStrahlung der Sonne und verhindert so deren Auftreffen auf der Erdoberfläche. Bei einer Zerstörung der Ozonschicht fällt diese Schutzwirkung weg, und es drohen schwere gesundheitliche Schäden (z. B. Augen- und Hautschäden, Hautkrebs) für den Menschen. Als schädlich für die Ozonschicht gelten insbesondere chlorierte Substanzen wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW). Ähnlich wie beim Treibhauspotenzial werden auch beim ODP die Auswirkungen unterschiedlicher Stoffe mithilfe von Charakterisierungsfaktoren ausgedrückt. Die Bezugsgröße ist in diesem Fall 1 kg CFC-11 (Trichlofluormethan). Das Ozon-

abbaupotenzial wird also in der Einheit CFC-11-Äquivalente (CFC-11 eq.) angegeben. Details zu den Charakterisierungsfaktoren hat das CML veröffentlicht [19]. Photooxidantienbildung ∫ Photochemisches Ozonbildungspotenzial (POCP) [kg C2H4-Äq]: Photooxidantien, allen voran Ozon, werden als photochemischer Smog oder »Sommersmog« bezeichnet. Sie bestehen aus aggressiven Schadstoffen, die in der unteren Atmosphäre unter dem Einfluss von Sonnenlicht aus Substanzen wie Stickoxiden (NOx) oder Kohlenwasserstoffen entstehen. Eine hohe Konzentration photochemischen Smogs in der Atemluft hat eine toxische Wirkung auf die menschliche Gesundheit. Das photochemische Ozonbildungspotenzial (POCP) bezieht sich auf die Photooxidantien bildende Wirkung von 1 kg Ethan (C2H4). Die Wirkungen anderer Substanzen (wie NOx, Formaldehyd usw.) werden dementsprechend als relative C2H4-Äquivalente ausgedrückt. Die individuellen Charakterisierungsfaktoren für verschiedene Substanzen sind in der Veröffentlichung des CML zu finden [20]. Versauerung ∫ Versauerungspotenzial (AP) [kg SO2-Äq]: Das Versauerungspotenzial (Acidification Potential, AP) thematisiert die Schädigung von Ökosystemen durch eine Versauerung von Böden und Gewässern. Dieser Effekt entsteht durch die Umwandlung bestimmter Luftschadstoffe wie Schwefeldioxid (SO2) oder Stickoxide (NOx) zu Säuren (»saurer Regen«). Die Luftschadstoffe stammen in der Regel aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Öl oder Kohle. Sie verursachen eine Abnahme des pH-Werts von Regenwasser und Nebel, was dann zu Waldsterben oder zu korrosiven Schäden an Baumaterialien (z. B. Naturstein oder Metall) führt. Die Bezugseinheit für das Versauerungspotenzial ist 1 kg SO2-Äq. Die Wirkungen anderer Substanzen (z. B. Ammoniak (NH3) oder Stickoxide (NOx)) werden als relative Äquivalente der Wirkung von 1 kg SO2 ausgedrückt. Charakterisierungsfaktoren für die verschiedenen Substanzen hat das CML bereitgestellt [21]. Eutrophierung ∫ Eutrophierungspotenzial (EP) [kg PO43- Äq]: Zur Überdüngung von Böden und Gewässern tragen Luftschadstoffe wie z. B. Stickoxide (NOx) sowie Nährstoffe im

Ökobilanzierung von Gebäuden

Ozonabbau

UV-Strahlung

Exosphäre

Ozonschicht

CO2 CH4

N2O

CFCs

absorbierte Strahlung

Infrarotstrahlung

reflektierte Strahlung

CFCs

HCFCs

C2H4

CO

Stratosphäre

»Sommersmog«

Troposphäre

NOx

NOx SO2

H2SO4

O3

Abwasser und Düngemittel

HNO3 PO43-

Klimawandel

Versauerung

photochemische Oxidantienbildung

absorbierte Strahlung

NO3-

Überdüngung 2.24

Erstellung Materialien

Menge 1)

Einheit

Beschreibung

Zementestrich (ab Werk)

(0,03 · a · 1850)

kg

Schichtdicke: 0,03 m; Rohdichte: 1850 kg/m3; Lebensdauer: 30 Jahre

Betonbodenplatte (Beton, normal, ab Werk)

0,4 · a

m3

Schichtdicke: 0,4 m; Rohdichte: 2380 kg/m3; Lebensdauer: 60 Jahre

Bewehrungsstahl für Betonbodenplatte (Armierungsstahl, ab Werk)

0,4 · a · 80

kg

80 kg/m3; Lebensdauer: 60 Jahre

Magerbeton (ab Werk)

0,1 · a

m3

Schichtdicke: 0,1 m; Rohdichte: 2190 kg/m3; Lebensdauer: 60 Jahre

(0,03 · a · 1850)

kg

Schichtdicke: 0,03 m; Rohdichte: 1850 kg/m3; Lebensdauer: 30 Jahre

Zementunterlagsboden (Entsorgung, Gebäude, Zement (in Beton) und Mauermörtel)

(0,03 · a · 1850) · 2

kg

Schichtdicke: 0,03 m; Rohdichte: 1850 kg/m3; Lebensdauer: 30 Jahre

Stahlbeton (Entsorgung, Gebäude, bewehrter Beton)

(0,4 · a · 2380) + (0,4 · a · 80)

kg

Schichtdicke: 0,4 m; Rohdichte Beton: 2380 kg/m3; Bewehrungsstahl: 80 kg/m3; Lebensdauer: 60 Jahre

Magerbeton (Entsorgung, Gebäude, unbewehrter Beton)

0,1 · a · 2190

kg

Schichtdicke: 0,1 m; Rohdichte: 2190 kg/m3; Lebensdauer: 60 Jahre

Austausch/Erneuerung Materialien Zementestrich (ab Werk) Entsorgung Abfälle zur Behandlung

1)

a = 100 m2; d. h. alle Berechnungen in dieser Tabelle sind auf eine Bauteilfläche von 100 m2 bezogen.

a Austausch/ Erneuerung1)

Entsorgung1)

13 833

846

1443

1210

38,51

233

kg

1551

35,77

220

Emissionen in die Strato- und Troposphäre (Flugzeugemissionen)

mg

83,24

12,95

101

in Luft

kg

154

60,53

4,94

g

7,44

0,28

24,56

Emissionen in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte

g

3,88

0,26

0,26

Emissionen in Gebieten mit niedriger Bevölkerungsdichte

mg

771

50,62

61,83

Emissionen in die Strato- und Troposphäre

μg

4,16

0,65

5,06

g

144

12,66

53,47

Emissionen in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte

g

212

28,83

244

Emissionen in Gebieten mit niedriger Bevölkerungsdichte

oz

835

27,67

108

Subkompartiment der Umwelt

Einheit

Nr.

Stoff

Umweltkompartiment

243

CO2, fossil

Luft

kg

244

CO2, fossil

Luft

Emissionen in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte

kg

245

CO2, fossil

Luft

Emissionen in Gebieten mit niedriger Bevölkerungsdichte

246

CO2, fossil

Luft

247

CO2, in Luft

Rohstoff

472

Formaldehyd

Luft

473

Formaldehyd

Luft

474

Formaldehyd

Luft

475

Formaldehyd

Luft

696

Methan, fossil

Luft

697

Methan, fossil

Luft

698

Methan, fossil

Luft

699

Erstellung1)

Methan, fossil

Luft

Stratosphäre + Troposphäre

μg

1,32

0,21

1,61

1241

VOC, unklare Herkunft

Wasser

Ozeane

g

3,16

0,17

3,39

1242

VOC, unklare Herkunft

Wasser

Flüsse

g

13,07

0,86

11,64

1)

b

Werte bezogen auf 100 m2 Bauteilfläche 2.25

31

100 Baustoffe inklusive Transport 65,6%

Energie im Gebäudebetrieb 17,6 %

50

25

2.26 Ökobilanzbeispiel (Einzelgebäude mfh02): Sachbilanzergebnis für die Graue Energie und die nicht erneuerbare Betriebsenergie über den Gebäudelebenszyklus (PEne) 2.27 Ökobilanzbeispiel (Einzelgebäude mfh02): Ergebnis der Wirkungsabschätzung für die Grauen Emissionen und die Emissionen aus dem Gebäudebetrieb (GWP 100a) 2.28 Ökobilanzbeispiel (Gebäudevergleich): Sachbilanzergebnis für die Graue Energie und die nicht erneuerbare Betriebsenergie über den Gebäudelebenszyklus (PEne) 2.29 Ökobilanzbeispiel (Gebäudevergleich): Ergebnis der Wirkungsabschätzung für die Grauen Emissionen und die Emissionen aus dem Gebäudebetrieb (GWP 100a)

ausgedrückt. Die Charakterisierungsfaktoren für das Eutrophierungspotenzial wurden vom CML veröffentlicht [22]. Sachbilanz

In der Sachbilanzphase (Life Cycle Inventory, LCI) wird der Lebenszyklus des zu untersuchenden Produkts detailliert modelliert. Dabei gelten die Rahmenbedingungen, die während der ersten Ökobilanzphase (Festlegung des Ziels und Untersuchungsrahmens) definiert wurden. Das Lebenszyklusmodell für Gebäude erstreckt sich idealerweise »von der Wiege bis zur Bahre«, um sämtliche Lebensphasen abzubilden. Alle erforderlichen Daten zu Stoff- und Energieflussmengen (Ressourcenund Energieverbräuche auf der Inputseite sowie Emissionen und Abfälle auf der Outputseite) werden in dieser Phase zusammengestellt und auf die zuvor definierte funktionelle Einheit bezogen. Als Datenquelle für die zur Bilanzierung benötigten Basisprozesse (wie z. B. für die Rohstoffgewinnung bzw. Entsorgung eines bestimmten Baumaterials, die Energiebereitstellung etc.) dienen die zuvor bestimmten Sachbilanzdatenbanken, die sich möglichst durch eine hohe Datentransparenz auszeichnen sollten.

Energiebedarf Lüftung

Energiebedarf Warmwasser

Energiebedarf Heizung

Fundamente

Hinterfüllung

Aushub

Gebäudetechnik Lüftung

Gebäudetechnik Heizung

Sanitärinstallationen

Elektroinstallationen

Transport Baustoffe

Fenster

Außentüren

Dach

Innenwände

Außenwände

Decken

0

Abwasser und landwirtschaftliche Düngemittel (z. B. Nitrat (NO3-) und Phosphat (PO43-)) bei. Ein Überschuss an Nährstoffen im Wasser führt zu Algenwachstum und Fischsterben. Eine Eutrophierung des Bodens schwächt Pflanzen und verringert ihre Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten. Die Nitratanreicherung im Grund- und Trinkwasser ist auch insofern problematisch, als das Nitrat chemisch reagieren und sich in das für den Menschen toxische Nitrit verwandeln kann. Das Eutrophierungspotenzial wird in Phosphatäquivalenten ausgedrückt. Das Eutrophierungspotenzial anderer Substanzen wird dementsprechend als relative Äquivalente der Wirkung von 1 kg PO43-

2.26

Die eigentliche Modellierung des Lebenszyklus eines Gebäudes kann dann mithilfe einer Ökobilanzsoftware (z. B. OpenLCA, SimaPro, LEGEP) erfolgen oder aber in einer einfachen Tabellenkalkulation selbst zusammengestellt werden. Abb. 2.25 (S. 31) zeigt exemplarisch die Modellierungsdetails eines Bodenaufbaus sowie einen Auszug aus den daraus resultierenden Sachbilanzergebnissen. Da die Sachbilanzdatensätze in diesem Beispiel in der Einheit kg bzw. m3 vorliegen, müssen sie hier erst noch auf die Einheit m2 der Bauteilfläche umgerechnet werden. Die getroffenen Annahmen dazu finden sich in der letzten Spalte der Tabelle. Weil der gesamte Lebenszyklus des doch sehr komplexen Produktsystems »Gebäude« mit solchen Daten hinterlegt und berechnet werden muss, ist das Resultat aus der Sachbilanzphase eine lange Liste aller In- und Outputflüsse, welche die Ursachen der Umweltbelastung benennen und quantifizieren. Da eine Interpretation dieser Liste hinsichtlich der potenziellen Umweltauswirkungen so noch nicht möglich ist, ist ein weiterer Schritt notwendig: die Wirkungsabschätzung (LCIA), die im folgenden Abschnitt eingeführt wird. Allerdings können die Ergebnisse aus der Sachbilanz-

100 Baustoffe inklusive Transport 71,8%

vorbereitende Arbeiten 6,9 %

Installationen 9,3%

Energie im Gebäudebetrieb 12,0 %

75

50

25

Energiebedarf Lüftung

Energiebedarf Warmwasser

Energiebedarf Heizung

Fundamente

Hinterfüllung

Aushub

Gebäudetechnik Lüftung

Gebäudetechnik Heizung

Sanitärinstallationen

Elektroinstallationen

Transport Baustoffe

Fenster

Außentüren

Dach

Innenwände

Außenwände

Decken

0 Boden

Treibhauspotenzial [kg CO2-Äq./m2a]

vorbereitende Arbeiten 7,6%

Installationen 9,2%

75

Boden

Primärenergie nicht erneuerbar [MJ/m2a]

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

2.27

32

Ökobilanzierung von Gebäuden

mfh09

mfh12

mfh07

mfh10

MINERGIEP-ECO

mfh08

MINERGIE

MINERGIEP-ECO

mfh05

MINERGIE

MINERGIEP-ECO

mfh02

SIA 380/1

MINERGIEP-ECO

mfh06

MINERGIE

MINERGIEP-ECO

Massivbau

MINERGIEECO

500

Hybridbau

MINERGIEP-ECO

600

MINERGIE-P

Primärenergie nicht erneuerbar [MJ/m2a]

Leichtbau

400

300

200

100

0 mfh03

Erstellung Bauteile Elektroinstallationen PV-Anlage

mfh01

mfh04

Entsorgung Bauteile Gebäudetechnik – Heizung Energiebedarf Warmwasser

Erneuerung Bauteile Sanitärinstallationen Energiebedarf Heizung

mfh11

Transport Baustoffe Gebäudetechnik – Lüftung Energiebedarf Lüftung

Ergebnisse: Primärenergiebedarf (nicht erneuerbar) für Haushaltstrom [MJ/m2a] mfh01

mfh02

mfh03

mfh04

mfh05

mfh06

mfh07

mfh08

mfh09

mfh10

mfh11

mfh12

27,4

17,5

24,6

19,7

19,8

22,5

20,3

16,4

24,0

27,4

22,7

26,2 2.28

MINERGIEP-ECO

MINERGIEP-ECO

MINERGIEP-ECO

MINERGIE

SIA 380/1

MINERGIE

MINERGIE

mfh06

mfh02

mfh05

mfh08

mfh09

mfh12

mfh01

mfh04

mfh07

mfh10

MINERGIEP-ECO

MINERGIEP-ECO

Massivbau

MINERGIEECO

25

Hybridbau

MINERGIEP-ECO

30

MINERGIE-P

Treibhauspotenzial [kg CO2-Äq./m2a]

Leichtbau

20

15

10

5

0 mfh03

Erstellung Bauteile Elektroinstallationen PV-Anlage

Erneuerung Bauteile Sanitärinstallationen Energiebedarf Heizung

mfh11

Transport Baustoffe Gebäudetechnik – Lüftung Energiebedarf Lüftung

Entsorgung Bauteile Gebäudetechnik – Heizung Energiebedarf Warmwasser

Ergebnisse: Emissionen aus Haushaltstrom (GWP 100a) [kg CO2-Äq./m2a] mfh01

mfh02

mfh03

mfh04

mfh05

mfh06

mfh07

mfh08

mfh09

mfh10

mfh11

mfh12

36,0

23,0

32,3

25,9

26,0

29,6

26,7

21,5

31,6

35,9

29,9

34,4 2.29

33

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

Wirkungsabschätzung

Sachbilanz

global Sachbilanzdaten

• Treibhauseffekt • Ozonschichtabbau

Wirkungsindikatoren

Wirkungskategorien

• Ressourcenabbau

Gewichtung CO2 CH4 N2O

Klimaveränderung

SOx NOx

Versauerung

Auswirkungen auf die Versauerung

Rohöl

Ressourcenverbrauch

Auswirkungen auf den Ressourcenverbrauch

Auswirkungen auf die Klimaveränderung regional

• • • •

Überdüngung Versauerung Landschaftsverbrauch Smogbildung

• Human-/Ökotoxizität

lokal Klassifizierung (Verknüpfung von Sachbilanzdaten mit Wirkungskategorien)

Charakterisierung (Quantifizierung) 2.30

phase dazu genutzt werden, den Primärenergieinhalt, den kumulierten Energieaufwand und die Graue Energie des Gebäudes zu ermitteln. Für das hier vorgestellte vergleichende Gebäudeökobilanzbeispiel zeigen Abb. 2.26 und 2.28 die in der Sachbilanzphase ermittelte Graue Energie der Bauteile sowie den Anteil an nicht erneuerbarer Betriebsenergie während der Betriebsphase des Gebäudes. Abb. 2.26 (S. 32) zeigt die Ergebnisse für eines der zwölf untersuchten Gebäude, während auf Abb. 2.28 (S. 33) die Ergebnisse im direkten Vergleich aller zwölf Gebäude zu sehen sind. Wirkungsabschätzung

Die Wirkungsabschätzung (Life Cycle Impact Assessment, LCIA) zielt darauf ab, den in der Sachbilanzphase quantifizierten In- und Outputflüssen (d. h. den Ursachen der Umweltbelastung) konkrete Umweltauswirkungen zuzuordnen. Dazu werden die einzelnen Sachbilanzwerte zunächst sogenannten Wirkungskategorien zugeteilt, welche die potenziellen Umweltwirkungen repräsentieren. Diese Kategorien decken ganz verschiedene Aspekte ab (z. B. Ressourcenverbrauch, menschliche Gesundheit und ökologische Auswirkungen). Die Zuordnung der Sachbilanzwerte zu Wirkungskategorien wird als Klassifizierung bezeichnet. So werden zum Beispiel die Treibhausgase Kohlendioxid (CO2 ) und Methan (CH4 ) der Wirkungskategorie »Klimawandel« zugeord-

2.30 Zusammenhang zwischen Sachbilanz und Wirkungsabschätzung 2.31 Reichweite von Umweltauswirkungen 2.32 Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse für das Gebäudebeispiel a Graue Energie und nicht erneuerbare Betriebsenergie (PEIne) b Graue Emissionen und Betriebsemissionen (GWP 100 a)

34

net, während Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) in die Wirkungskategorie »Ozonabbau« fallen (Abb. 2.24, S. 31). Manche Sachbilanzwerte verursachen potenziell gleich mehrere Umweltwirkungen, sodass sie auch verschiedenen Wirkungskategorien zuzuordnen sind (z. B. sorgen Stickoxide (NOx) für eine Versauerung und Überdüngung und begünstigen zudem das photochemische Ozonbildungspotenzial). In einem zweiten Schritt, der sogenannten Charakterisierung, werden dann mithilfe der Wirkungskategorien Wirkungsindikatoren berechnet (z. B. der Indikator »Auswirkungen auf die Klimaveränderung«, Abb. 2.30). Dies geschieht mithilfe der bereits erwähnten Charakterisierungsfaktoren, welche die Wirkung einer bestimmten Substanz (z. B. Methan) in Bezug zu einer Referenzeinheit setzen (in diesem Fall CO2 als Referenzeinheit für Treibhausgase). Das Ergebnis setzt sich zusammen aus der Summe aller Sachbilanzergebnisse der einzelnen Treibhausgase, welche zuvor mit ihren jeweiligen Charakterisierungsfaktoren multipliziert wurden. Zusätzlich existieren Wirkungsindikatoren, die jeweils mehrere Wirkungskategorien zusammenfassen und gewichten, um einen einzigen Indikatorwert zu generieren. Hierzu zählt z. B. die Methode der ökologischen Knappheit (Umweltbelastungspunkte – UBP [23]) und ReCiPe [24]). Die Auswahl der Wirkungskategorien und ihre Gewichtung variiert dabei je nach Indikator. Daher hat die Wahl des Indikators hat einen direkten Einfluss auf die Ergebnisse einer Ökobilanz. Die Auswahl der zu betrachtenden Wirkungskategorien und -indikatoren richtet sich nach dem Ziel und Untersuchungsrahmen der Ökobilanzstudie. Dabei ist außerdem zu beachten, dass die unter-

• • • •

Smogbildung Lärm Abwärme Gestank 2.31

schiedlichen Wirkungskategorien jeweils Umweltwirkungen mit unterschiedlicher Reichweite beschreiben. So verursachen Treibhauseffekt, Ozonschichtabbau und Ressourcenabbau globale Umweltauswirkungen, während andere Wirkungskategorien wie Überdüngung, Versauerung und Landschaftsverbrauch sich eher auf regionaler Ebene auswirken. Lärm und Abwärme sind dagegen typischerweise lokale Umweltprobleme. Smogbildung und Humantoxizität können sowohl auf regionaler als auch auf lokaler Ebene problematische Umweltwirkungen hervorrufen (Abb. 2.31). Vor diesem Hintergrund ist es sinnvoll, innerhalb einer Ökobilanz immer mehrere Wirkungskategorien und -indikatoren zu betrachten. Im hier vorgestellten vergleichenden Ökobilanzbeispiel wird exemplarisch die Wirkungskategorie Klimawandel berechnet. Sie gibt Aufschluss über die grauen (d. h. in den Bauteilen gebundenen) Treibhausgasemissionen sowie die Treibhausgasemissionen, die während der Betriebsphase entstehen. Zur Bilanzierung wird die Ökobilanzsoftware SimaPro mit den Sachbilanzdatensätzen der dort implementierten Ecoinvent-Datenbank [25] verwendet (Hinweise zu Software und anderen hilfreichen Tools für die Wirkungsabschätzung folgen im Abschnitt »Hilfsmittel für die ökologische Bewertung von Gebäuden« ab S. 36). Eine solche professionelle Software bietet den Vorteil, dass sich damit auf Knopfdruck die Ökobilanzergebnisse für eine beliebige Wirkungskategorie bzw. einen Wirkungsindikator berechnen lassen. Erforderlich ist hierfür die Sachbilanzmodellierung der zu betrachtenden Prozesse über ihren Lebenszyklus. Die Klassifizierung und Charakterisierung führt die Software dann – entsprechend der gewählten Methode – automatisch durch. In diesem Beispiel

Ökobilanzierung von Gebäuden

wird zur Berechnung die Methode »GWP 100a« (IPCC 2007 GWP100a V1.02 [26]) verwendet. Alle Ergebnisse beziehen sich somit auf einen Zeithorizont von 100 Jahren und werden in der Einheit Kilogramm CO2-Äquivalente dargestellt. In Abb. 2.27 (S. 32) sind die Ergebnisse für eines der zwölf untersuchten Gebäude zu sehen und Abb. 2.29 (S. 33) zeigt die Ergebnisse im direkten Vergleich aller zwölf Gebäude. Auswertung

Primärenergie nicht erneuerbar [MJ/m2a]

In der Auswertungsphase werden die Ergebnisse der Sachbilanz sowie der Wirkungsabschätzung schließlich analysiert, interpretiert und zur Beantwortung der ursprünglichen Fragestellung verwendet. In dem hier vorgestellten Ökobilanzbeispiel sollen die Ergebnisse darüber Aufschluss geben, welche Bauteile und welche Lebensphasen bei den betrachteten Gebäuden den größten Einfluss auf

die Umweltwirkungen haben. Ein Vergleich der Abb. 2.26 und 2.27 (S. 32) zeigt, dass dies bei dem hier gezeigten Gebäude mfh02 vor allem die Außenwände, die Geschossdecken, das Dach und die Bodenplatte sind. Gleichzeitig ist zu erkennen, dass die Betriebsenergie über den gesamten Gebäudelebenszyklus nur eine eher untergeordnete Rolle spielt. Um die Ergebnisse besser einordnen zu können, kann eine genauere Beschreibung des Gebäudes hilfreich sein. Das hier betrachtete Wohnhaus ist in Hybridbauweise erstellt und enthält zwei Wohneinheiten. Die Konstruktion besteht hauptsächlich aus Stahlbeton (Boden, Decken, Außen- und Innenwände), Holz (Decken, Außen- und Innenwände, Dach) sowie Kalksandstein (Innenwände). Als Dämmstoffe werden verwendet: Mineralwolle, Glasschaumschotter, extrudiertes und expandiertes Polystyrol sowie Polyure-

thanschaum. Das Gebäude entspricht dem Schweizer Minergie-ECO-Standard und die Betriebsenergie wird über Fernwärme aus der Verfeuerung von Holzschnitzeln gewonnen. Die Energiebezugsfläche des Gebäudes beträgt 350 m2. Im direkten Gebäudevergleich (Abb. 2.28 und 2.29, S. 33) ist dieses Gebäude damit eine interessante Ausnahme, da die Graue Energie hier den Großteil des Gesamtergebnisses ausmacht. Dagegen ist bei den meisten anderen hier untersuchten Wohnhäusern die Betriebsenergie der bestimmende Faktor im Gebäudelebenszyklus. Im Gebäudevergleich fällt zudem auf, dass auf Bauteilebene die Erstellungsphase deutlich mehr Einfluss auf das Ergebnis hat als die Austausch-/ Erneuerungsphase, während die Entsorgungsphase bei allen zwölf Gebäuden kaum ins Gewicht fällt. Um den Einfluss der Gebäudelebensdauer auf das Gesamter-

500 400 300 200 100

mfh09 (60 Jahre)

mfh09 (120 Jahre)

mfh10 (60 Jahre)

mfh10 (120 Jahre)

mfh09 (60 Jahre)

mfh09 (120 Jahre)

mfh10 (60 Jahre)

mfh10 (120 Jahre)

mfh12 (120 Jahre)

mfh08 (120 Jahre) mfh08 (120 Jahre)

mfh12 (120 Jahre)

mfh08 (60 Jahre) mfh08 (60 Jahre)

mfh12 (60 Jahre)

mfh07 (120 Jahre) mfh07 (120 Jahre)

mfh12 (60 Jahre)

mfh07 (60 Jahre) mfh07 (60 Jahre)

mfh11 (120 Jahre)

mfh06 (120 Jahre) mfh06 (120 Jahre)

mfh11 (120 Jahre)

mfh06 (60 Jahre) mfh06 (60 Jahre)

mfh11 (60 Jahre)

mfh05 (120 Jahre) mfh05 (120 Jahre)

mfh11 (60 Jahre)

mfh05 (60 Jahre)

mfh03 (120 Jahre) mfh03 (120 Jahre)

mfh05 (60 Jahre)

mfh03 (60 Jahre) mfh03 (60 Jahre)

mfh04 (120 Jahre)

mfh02 (120 Jahre) mfh02 (120 Jahre)

mfh04 (120 Jahre)

mfh02 (60 Jahre) mfh02 (60 Jahre)

mfh04 (60 Jahre)

mfh01 (120 Jahre) mfh01 (120 Jahre)

mfh04 (60 Jahre)

mfh01 (60 Jahre)

Treibhauspotenzial [kg CO2-Äq./m2a]

a

mfh01 (60 Jahre)

0

30 25 20 15 10 5 0

Erstellung Bauteile Elektroinstallationen PV-Anlage b

Erneuerung Bauteile Sanitärinstallationen Energiebedarf Heizung

Entsorgung Bauteile Gebäudetechnik – Heizung Energiebedarf Warmwasser

Transport Baustoffe Gebäudetechnik – Lüftung Energiebedarf Lüftung 2.32

35

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

gebnis und die Gewichtung der Lebensphasen zu analysieren, wird in diesem Beispiel eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Statt 60 werden nun 120 Jahre als Lebensdauer für die Gebäude angenommen. Da hierdurch die Austauschzyklen vieler Materialien verdoppelt werden, gewinnt nun die Erneuerungsphase deutlich an Bedeutung und wird sogar zur wichtigsten Phase auf Bauteilebene. Das Resultat dieser Analyse zeigt Abb. 2.32. Eine Sensitivitätsanalyse hilft so dabei, das Ergebnis der Ökobilanzstudie zu relativieren und ihre Abhängigkeit von bestimmten Faktoren oder getroffenen Annahmen aufzuzeigen. Das Beispiel verdeutlicht, dass eine Ökobilanz immer zur Beantwortung einer sehr spezifischen Fragestellung dient und daher das Ergebnis auch nur für die speziell auf diese Fragestellung ausgelegten Systemgrenzen sowie für die getroffenen Annahmen und gewählten Rahmenbedingungen gültig ist. Die Sensitivitätsanalyse dient somit nicht nur einer kritischen Auseinandersetzung mit den Faktoren, die die Studie signifikant beeinflussen, sondern sie vermittelt auch ein Gefühl für die Unsicherheiten, welche für Ökobilanzen so charakteristisch sind. Ökobilanzierung als Iterationsprozess

Die vier hier vorgestellten Ökobilanzphasen sind Teil eines iterativen Prozesses. Denn auf dem Weg von der Fragestellung zu einer adäquaten Antwort können immer wieder Anpassungen im Aufbau sowie der Modellierung einer individuellen Ökobilanz notwendig werden. Systemgrenzen müssen vielleicht nochmals angepasst bzw. andere Wirkungskategorien oder -indikatoren ausgewählt werden. Prinzipiell können sich auch sehr verschiedene Untersuchungsrahmen zur Beantwortung derselben Frage eignen. Wichtiger als die Richtigkeit aller getroffenen Annahmen ist daher eine detaillierte Dokumentation derselben, um eine Ökobilanz und ihre Ergebnisse nachvollziehbar zu machen sowie Unsicherheiten in der Modellierung einschätzen zu können. Es gibt einige Tools, mittels derer die Ökobilanzierung von Bauteilen und Gebäuden für Architekten und Planer einfacher in der Anwendung werden kann. Sie werden im Folgenden vorgestellt, entbinden den Nutzer allerdings auch nicht von der Pflicht, sich im Vorfeld Gedanken über den genauen Untersuchungsrahmen zu machen. Denn die Antwort auf eine Frage kann bei einer Ökobilanz immer nur so gut sein wie die Frage selbst. 36

Hilfsmittel für die ökologische Bewertung von Gebäuden Für die Bewertung der ökologischen Qualität von Gebäuden steht Architekten und Planern eine Vielzahl von Hilfsmitteln zur Verfügung. Die Grundlage bilden dabei in der Regel Normen, Merkblätter und Leitfäden, die die Rahmenbedingungen und die Herangehensweise für die Ökobilanzierung von Gebäuden festlegen. Auf den darin definierten Zielen und Rahmenbedingungen bauen auch die Gebäudestandards und -zertifizierungssysteme auf, mit deren Hilfe die Gebäudequalität bestimmt und kommuniziert wird. Für die Berechnung der Umweltwirkungen von Gebäuden, Bauteilen oder Baustoffen existieren darüber hinaus diverse Datensammlungen und Softwaretools. Diese reichen von Sachbilanzdatenbanken und anwenderfreundlichen Gebäudeökobilanztools für die planerische Praxis bis hin zu professionellen Softwarelösungen für Ökobilanzen, die vorwiegend in der Forschung eingesetzt werden. Ausführliche Informationen zu Hilfsmitteln für die Ökobilanzierung enthält die Website des Joint Research Centre (JRC) der Europäischen Kommission [27]. Dort findet sich eine Übersicht der im europäischen Raum bekannten Datensammlungen und Softwaretools. Der folgende Abschnitt stellt eine Auswahl der nützlichsten Werkzeuge vor und veranschaulicht ihre Zusammenhänge (Abb. 2.41, S. 43). Neben den europäischen Normen wird dabei speziell auf die Gegebenheiten in Deutschland, Österreich und der Schweiz eingegangen. Normen

Die europäischen Normen DIN EN ISO 14 040 und 14 044 geben einen sehr allgemeinen (und nicht speziell auf das Bauwesen bezogenen) Überblick über die begrifflichen Definitionen und Rahmenbedingungen sowie über die einzelnen Schritte zur Durchführung einer Ökobilanz. Sie eröffnen allerdings, wie bereits erläutert, hinsichtlich der speziellen Anforderungen an Gebäudeökobilanzen noch sehr viel individuellen Interpretationsspielraum. Dies hat zur Folge, dass Ökobilanzen für Gebäude auch bei ein und demselben Untersuchungsgegenstand zu unterschiedlichen Ergebnissen gelangen können. Die im Jahre 2011 veröffentlichte europäische Norm DIN EN 15 978 schafft in dieser Problematik etwas mehr Klarheit, indem sie weiterführende Hinweise sowie eine konkrete Berechnungsmethode für

die umweltbezogene Qualität von Gebäuden liefert. Diese Norm wurde für die Bewertung von Entwurfsoptionen und Spezifikationen für Neubauten, Bestandsgebäude und Sanierungen entwickelt. Sie unterteilt den Gebäudelebenszyklus in mehrere Module (Abb. 2.33): • Herstellung: Module A1 – A 3 • Bau/Errichtung: Module A 4 und A 5 • Nutzung: Module B1 – B 7 • Entsorgung: Module C1– C4 • Wiederverwendung/Rückgewinnung/ Recycling: Modul D Diese Modularisierung schafft zum einen einheitliche Voraussetzungen für die Erstellung von Lebenszyklusszenarien in der Gebäudeökobilanzierung. Zum anderen erleichtert sie die Kommunikation der gewählten Systemgrenzen bei einer Ökobilanz. Für Aufbau und Systemgrenzen einer Ökobilanz sowie für die einzelnen Module des Lebenszyklus identifiziert die Norm die wichtigsten Einflussfaktoren. So geht sie z. B. auf die Definition einer sinnhaften funktionellen Einheit im Gebäudekontext ein und zeigt auf, welche Daten in welcher Planungsphase für die Gebäudemodellierung notwendig sind. Ferner erläutert die Norm, wie Baustoffdaten aus Umweltproduktdeklarationen (EPDs) in der Erstellung einer Gebäudeökobilanz zu verwenden sind. Eine weitere wichtige Grundlage für die Ökobilanzierung von Gebäuden bildet die europäische Norm EN 15 804 [28]. Sie enthält die Grundregeln für Umweltproduktdeklarationen (EPDs) von Bauprodukten. Um die Schnittstelle zwischen Gebäudeebene und Materialebene zu optimieren, folgen die Lebenszyklusphasen bei der EPD-Erstellung derselben modularen Ordnung wie in der Gebäudenorm DIN EN 15 978 (Abb. 2.33). Auf diese Weise sollen auch Umweltproduktdeklarationen eine größtmögliche Transparenz über die bei ihrer Erstellung angewandten Systemgrenzen gewährleisten. Merkblätter, Handlungsvorgaben und Planungswerkzeuge

Für die ökologisch nachhaltige Gebäudeplanung existiert in Deutschland, Österreich und der Schweiz eine Vielzahl hilfreicher Merkblätter, Leitfäden und anderer Planungswerkzeuge. So bietet etwa in Deutschland der »Leitfaden Nachhaltiges Bauen« [29] des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) Empfehlungen für den Entwurf nachhaltiger Gebäude und die Bewertung von Umweltwirkungen

Hilfsmittel für die ökologische Bewertung von Gebäuden

ergänzende Informationen nach dem Lebenszyklus des Gebäudes

Informationen für den Lebenszyklus des Gebäudes

–

–

–

–

–

–

–

EPD von der Wiege bis zum Werkstor mit Optionen – deklarierte / funktionelle Einheit

‡

‡

‡

EPD von der Wiege bis zur Bahre – funktionelle Einheit

‡

‡

‡

C3

C4

D

Deponierung

‡

C2

Abfallbehandlung

‡

C1

Transport

‡

Art der EPD

B7

Abbruch/Rückbau

EPD von der Wiege bis zum Werkstor – deklarierte Einheit

B6

Gutschriften und Lasten

Wassereinsatz für das Betreiben des Gebäudes

B5

Umbau / Erneuerung

B4

Ersatz

B3

Reparatur

B2

Instandhaltung

B1

Nutzung

A5

Bau/Einbau

A4

Transport zur Baustelle

A3

End of Life

Herstellung

A2

Nutzung

Transport

A1

Bauprozess

Rohstoffbereitstellung

Szenario

Produktion

Energieeinsatz für das Betreiben des Gebäudes

Stadium

–

–

–

–

–

–

kein RSL3)

–

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1) 2)

Wiederverwendungs-, Rückgewinnungs- und Recyclingpotenzial

2) 3)

‡1)

‡1)

‡1)

‡1)

RSL

¥

2) 3)

‡ Einbeziehung Pflicht ¥ Einbeziehung optional 1) Einbeziehung für ein deklariertes Szenario 2) wenn alle Szenarien gegeben sind RSL = Referenznutzungsdauer (Reference Service Life): Nutzungsdauer, die unter der Annahme von bestimmten Nutzungsbedingungen (z. B. Standardnutzungsbedingungen) für ein Bauprodukt zu erwarten ist 2.33

3)

im Gebäudelebenszyklus. Auch das Informationsportal Nachhaltiges Bauen des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) bietet umfangreiche Unterlagen über dieses Themenfeld [30]. Hier finden sich Arbeitshilfen für die Lebenszyklusbetrachtung von Gebäuden, so u. a. auch Angaben zu den Nutzungsdauern von Bauteilen. Das Fachinformationssystem WECOBIS [31] liefert gesundheitliche und ökologische Informationen für Bauproduktgruppen und das Gefahrstoff-Informationssystem WINGIS [32] verschafft einen Überblick über die Umwelt- und Gesundheitsverträglichkeit einer Vielzahl an Stoffen und Produkten. WINGIS bezieht sich in Deutschland auf die Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS) und über die REACH-Verordnung der EU auf das »Global harmonisierte System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien« (GHS). In Österreich existiert seit 2006 ein Nutzungsdauerkatalog baulicher Anlagen und Anlagenteile, der Richtwerte für die Nutzungs- bzw. Lebensdauer von Bauteilen und Gebäuden enthält [33]. Das Online-Tool baubook des Österreichischen Instituts für Baubiologie und Bauökologie (IBO) bietet einen Bauteilkatalog mit Standardaufbauten und deren Ökobilanzergebnissen (Ergebnisse für Treibhauspotenzial GWP, Versauerungspotenzial AP und Primärenergieinhalt nicht erneuerbar PEIne sowie den österreichischen OI3-Indikator (Näheres hierzu siehe S.41 und im OI3-Leitfaden [34]). Ein weiteres hilfreiches Online-Tool des IBO

ist Eco2Soft [35]. Es wird benutzt, um die ökologischen Eigenschaften von Neubauten, Sanierungen und Entsorgungsprozessen zu bestimmen. Die Schweizerische Vereinigung der Ingenieure und Architekten SIA hat die Empfehlungen SIA 112/1 [36] mit allgemeinen Strategien für das nachhaltige Bauen sowie SIA 2032 [37] für die Berechnung der Grauen Energie und der »grauen« Treibhausgasemissionen von Gebäuden veröffentlicht. SIA 112/1 definiert 32 Kriterien für nachhaltige Gebäude, die in die drei Dimensionen der Sozial-, Wirtschafts- und Umweltverträglichkeit untergliedert sind. Die Dimension der Umweltverträglichkeit adressiert dabei vor allem die Energieeffizienz und die Nutzung erneuerbarer Energien sowie die bauökologischen Gebäudeeigenschaften. Die Empfehlung SIA 2032 enthält eine umfangreiche Liste mit Ökobilanzergebnissen für gängige Bauteile sowie ein anschauliches Berechnungsbeispiel, mit dessen Hilfe sich die ökologischen Eigenschaften eines Gebäudes ermitteln lassen. SIA 2032 bildet seit 2013 zugleich die Berechnungsgrundlage für Ökobilanzen im Rahmen der Schweizer Gebäudezertifizierung nach MinergieECO. SIA 2039 [38] hilft bei der Bewertung des anfallenden Energiebedarfs für Mobilität in Abhängigkeit vom Gebäudestandort. Für die Vorplanungsphase eignet sich zudem das SIA-Tool SNARC, das eine ungefähre Abschätzung und einen Vergleich der Nachhaltigkeit von Gebäuden ermöglicht [39]. Für die praktische Anwendung von

Gebäudeökobilanzen wurde in der Schweiz der Elektronische Bauteilkatalog [40] entwickelt. Er erlaubt über den Zugriff auf vordefinierte Standardbauteile eine schnelle und unkomplizierte Ermittlung der Umweltwirkungen. Aber auch die dynamische Modellierung individueller Bauteilaufbauten und deren Evaluierung ist mittels dieses Tools möglich. Die Grundfunktionen sind kostenfrei online zugänglich, während die dynamische Modellierung sowie die Erstellung und Speicherung umfangreicher Bauprojekte nur mit der kommerziellen Version unterstützt wird. Gerade in den frühen Planungsphasen vermittelt der Elektronische Bauteilkatalog ein gutes Gefühl für den Zusammenhang zwischen der Materialwahl und den daraus resultierenden Umweltwirkungen. Für die Gebäudezertifizierung nach Minergie-ECO-Standard (entsprechend dem Merkblatt SIA 2032) eignet sich darüber hinaus das Schweizer Tool Lesosai [41]. Auch Energiebedarfsberechnungen lassen sich mit diesem Hilfsmittel durchführen. Hilfreich für die ökologische Bewertung von Baukonstruktionen sind ferner die Schweizer Eco-BKP Merkblätter, die bei der Auswahl geeigneter, ökologisch unbedenklicher Baustoffe eine gute Hilfestellung bieten [42]. Sie geben darüber hinaus auch Hinweise und Empfehlungen zu baubiologischen Eigenschaften von Bauprodukten.

2.33 Informationen für die Beschreibung des Gebäudelebenszyklus und zu berücksichtigende Phasen für die EPD-Erstellung in Anlehnung an DIN EN 15 804:2012

37

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

Gebäudestandards und -zertifizierungssysteme

Die heute verwendeten Gebäudestandards und Zertifizierungssysteme für nachhaltige Gebäude bzw. »Green Buildings« (Abb. 2.35) verlangen mittlerweile häufig nach Informationen, welche die Durchführung einer Ökobilanz voraussetzen. Mit der DIN EN 15 978 wird sich dieses Verfahren vermutlich allgemein durchsetzen. Umfang und Detaillierungsgrad der Ökobilanz unterscheiden sich jedoch je nach System, da der Fokus bei vielen Zertifizierungssystemen eher auf der Energieeffizienz im Gebäudebetrieb und auf Fragen zum gesundheitsverträglichen Bauen liegt (Abb. 2.36, S. 40). Während etwa die Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) eine umfassende Gebäude-Ökobilanzierung gemäß den Normen ISO 14 040 und 14 044 verlangt, fordert z. B. BREEAM statt einer Ökobilanzierung des gesamten Gebäudes bislang nur eine Einstufung der relevantesten Bauteile mithilfe vorgegebener Bauteilkataloge und Umweltdatenbanken. Und um das in der Schweiz verwendete Minergie-ECO-Label zu erhalten, genügt es, die in den Bauteilen und -materialien gebundene Graue Energie (nach SIA 2032) zu ermitteln. Auch die Gewichtung von Ökobilanzen in der Gesamtbewertung unterscheidet sich stark, je nachdem welches Zertifizierungssystem bzw. welcher Standard zur Anwendung kommt. Dies macht einen direkten Vergleich der einzelnen Gebäudezertifizierungen untereinander schwierig. Die Gebäudezertifikate werden in der Regel kostenpflichtig durch einen hierfür ausgebildeten Spezialisten (z. B. DGNB-Auditor, BREEAMAssessor oder LEED Accredited Professional) ausgestellt. Die Kosten für die Zerti-

fizierung unterscheiden sich je nach System: So ist z. B. eine Minergie-ECOZertifizierung mitunter deutlich kostengünstiger als eine Zertifizierung nach DGNB oder LEED (Abb. 2.35). Aller Voraussicht nach wird die Ökobilanzierung von Gebäuden durch diese Form der Nachhaltigkeitszertifizierung künftig weiter stark an Bedeutung gewinnen. Die folgenden Abschnitte stellen die wichtigsten in Deutschland, Österreich und der Schweiz angewendeten Gebäudelabels und -standards vor. BREEAM und LEED Die Entwicklung von Systemen zur Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden ging in der letzten Dekade des 20. Jahrhunderts von Großbritannien und den USA aus. Die Gebäudelabels BREEAM (UK: Building Research Establishment Environmental Assessment Method) und LEED (USA: Leadership in Energy and Environmental Design) betrachten hauptsächlich ökologische Aspekte mit einem Schwerpunkt auf der energetischen Gebäudequalität (Abb. 2.35) [43]. Die Bewertung der einzelnen Kriterien erfolgt bei diesen Labels teilweise auf qualitativer und teils auf quantitativer Ebene, wobei je nach Erfüllungsgrad eine bestimmte Anzahl Punkte pro Kriterium vergeben wird. Die Bewertung der Energieeffizienz des Gebäudes und der von den Baumaterialien ausgehenden Umweltwirkungen basiert sowohl bei BREEAM als auch bei LEED auf quantitativen Berechnungen. Für BREEAM ist eine Ökobilanzierung basierend auf EN ISO 14 040 und 14 044 für die Phasen Herstellung (mithilfe des exklusiv für BREEAM-Assessoren nutzbaren Tools »Green Guide to Specification«) bzw. Her-

2.34

38

stellung, Instandsetzung/Nutzung und Entsorgung (mithilfe des nationalen Ökobilanzsystems) erforderlich. Dabei wird von einer technischen Gebäudelebensdauer von 60 Jahren ausgegangen und es müssen die Ökobilanzergebnisse von mindestens drei Umweltindikatoren vorgelegt werden. Während damit bei BREEAM die Integration von Ökobilanzen in das Gebäudelabel bereits recht weit vorangeschritten ist, wurde bei LEED die Ökobilanzierung bisher nur testweise als Kriterium eingeführt. Hier werden im Moment die Phasen Herstellung, Transport, Instandhaltung, Rückbau und Entsorgung sowie mehrere Wirkungskategorien und -indikatoren (Treibhauspotenzial GWP, Ozonschichtabbaupotenzial ODP, Versauerungspotenzial AP, Überdüngungspotenzial EP, Einflusspotenzial auf Atemwege, Primärenergiebedarf) betrachtet. BREEAM kennt insgesamt sechs Zertifizierungsgrade für Gebäude: Nicht zertifiziert, Bestanden, Gut, Sehr gut, Exzellent und Herausragend. Die Zertifizierungsgrade bei LEED werden unterschieden in: Zertifiziert, Silber, Gold und Platin. BREEAM kommt auch heute noch schwerpunktmäßig in Großbritannien zur Anwendung, wurde aber im Laufe der Jahre mit den Labels BREEAM (Europe) und BREEAM DE auch für den europäischen und deutschen Markt angepasst. Der Großteil LEED-zertifizierter Gebäude befindet sich nach wie vor in den USA, das Label wird heute aber weltweit angewendet. Weitergehende Informationen bieten die Websites von BREEAM [44] und LEED [45]. Minergie und Standard Nachhaltiges Bauen der Schweiz (CH) Ungefähr zeitgleich mit der Entwicklung der Labels BREEAM und LEED etablierte sich auf dem Schweizer Markt Minergie [46] als Energiestandard für Niedrigenergiehäuser. In der Schweiz ist die Einsparung von Energie im Gebäudebetrieb ein wichtiges Nachhaltigkeitsziel, u. a. im Rahmen der Zielsetzung der sogenannten 2000-Watt-Gesellschaft. Diese will den Pro-Kopf-Primärenergieverbrauch in der Schweiz bis zum Jahr 2150 auf eine Energiemenge reduzieren, die einer Dauerleistung von 2000 Watt für alle Lebensbereiche (Wohnen, Mobilität, Ernährung und privaten Konsum) entspricht (Abb. 3.41, S. 57). Dieser Wert beträgt rund ein Drittel des heutigen Pro-Kopf-Verbrauchs. Auch das Label »Minergie« hat lange Zeit den Fokus auf die Energieeffizienz von Gebäuden gelegt. Mit Minergie-P ist in den vergangenen Jahren dann ein dem Passivhausstandard vergleichbarer Stan-

Hilfsmittel für die ökologische Bewertung von Gebäuden

Name des Systems

Zertifizierungsorganisation, Website

Zertifizierungsschwerpunkte, Anwendungsbereich und Kosten

betrachtete Ökobilanzaspekte

BREEAM (UK) Building Research Establishment Environmental Assessment Methodology

Building Research Establishment (BRE) www.breeam.org

• Bewertung der ökologischen, sozialen und ökonomischen Nachhaltigkeit • Neubauten und Bestandsgebäude aller Art • Schwerpunkt auf ökologischer Nachhaltigkeit und Energieeffizienz • Kosten der Zertifizierung: hoch

• Ökobilanzierung mit verschiedenen Tools, basierend auf EN ISO 14 040 und 14 044 für die Phasen Herstellung (mithilfe des Tools »Green Guide to Specification«) bzw. Herstellung, Instandsetzung/Nutzung und Entsorgung (mithilfe des nationalen Ökobilanzsystems) • Gebäudelebenszyklus: 60 Jahre • Betrachtung von mindestens drei Umweltindikatoren erforderlich

LEED (USA) Leadership in Energy & Environmental Design

US Green Building Council www.usgbc.org/leed

• Bewertung der ökologischen, sozialen und ökonomischen Nachhaltigkeit • Neubauten und Bestandsgebäude aller Art (außer Wohnbauten) • Schwerpunkt auf ökologischer Nachhaltigkeit und Energieeffizienz • Kosten der Zertifizierung: hoch

• Ökobilanz bisher nur testweise als Kriterium eingeführt (für die Phasen Herstellung, Transport, Instandhaltung, Rückbau und Entsorgung) • Verwendete Wirkungskategorien und -indikatoren: Treibhauspotenzial (GWP), Ozonschichtabbaupotenzial (ODP), Versauerungspotenzial (AP), Überdüngungspotenzial (EP), Einflusspotenzial auf Atemwege, Primärenergiebedarf

Minergie-ECO (CH)1) Minergie

Verein Minergie www.minergie.ch

• Bewertung von Nutzerkomfort, Energieeffizienz sowie einer gesunden und ökologischen Bauweise • Neubauten und Modernisierungen (Wohnbauten, Verwaltungsgebäude, Schulen) • Kosten der Zertifizierung: mittel bis hoch

• vereinfachte Ökobilanz: Bewertung mit Hilfe des SIA-Merkblatts 2032 »Graue Energie von Gebäuden« für Herstellung, Instandhaltung und Entsorgung • Gebäudelebenszyklus: 60 Jahre • verwendete Wirkungskategorien und -indikatoren: Graue Energie

SNBS (CH) Standard Nachhaltiges Bauen Schweiz – Hochbau

Netzwerk Nachhaltiges Bauen Schweiz www.nnbs.ch / standard-snbs/

• Bewertung der ökologischen, sozialen und ökonomischen Nachhaltigkeit • Neubauten und Bestandsgebäude (jeweils Wohngebäude (MFH), Büro- und Verwaltungsgebäude) • Kosten der Zertifizierung: hoch

• vereinfachte Ökobilanz für Gebäudeerstellung, Betrieb und Mobilität • Gebäudelebenszyklus: 60 Jahre • verwendete Wirkungskategorien und -indikatoren: Treibhauspotenzial (GWP), Primärenergiebedarf nicht erneuerbar (PEne )

DGNB (D)

Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) www.dgnb.de Österreichische Gesellschaft für Nachhaltige Immobilienwirtschaft (ÖGNI) www.ogni.at Schweizer Gesellschaft für Nachhaltige Immobilienwirtschaft (SGNI) www.sgni.ch

• Ökobilanzierung basierend auf • Bewertung der ökologischen, sozialen EN ISO 14 040 und 14 044 für die Phasen und ökonomischen Nachhaltigkeit Herstellung, Instandhaltung, Rückbau und • Neubauten (Büro- und VerwaltungsEntsorgung gebäude, Handelsbauten, Industriebauten, Bildungsbauten, Wohngebäude, Hotels etc.) • Gebäudelebenszyklus: 50 Jahre Bestandsgebäude (Büro- und Verwaltungs- • Verwendete Wirkungskategorien und -indikatoren: Treibhauspotenzial (GWP), gebäude, Handelsbauten, Industriebauten, Ozonschichtabbaupotenzial (ODP), OzonWohngebäude) bildungspotenzial (POCP), Versauerungs• Alle drei Nachhaltigkeitsaspekte werden potenzial (AP), Überdungungspotenzial (EP), gleichwertig miteinbezogen Primärenergiebedarf nicht erneuerbar • Kosten der Zertifizierung: hoch (PE ne ), Gesamtprimärenergiebedarf und Anteil erneuerbarer Primärenergie (PEe )

BNB (D) Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit www.bnbnachhaltigesbauen.de

• Bewertungskriterien und Gewichtung analog • wie bei DGNB wie DGNB • nur Neubauten (Büro- und Verwaltungsbauten sowie Schulen) • Kosten der Zertifizierung: hoch

TQB (A) Total Quality Building Assessment

Österreichische Gesellschaft für nachhaltiges Bauen (ÖGNB) www.oegnb.net/tqb. htm

• Bewertung der ökologischen, sozialen und ökonomischen Nachhaltigkeit • Neubauten und Bestandsgebäude (Wohn-, Büro- und Sonderbauten) • Die drei Nachhaltigkeitsaspekte werden gleich gewichtet • Kosten der Zertifizierung: vergleichsweise niedrig

ÖGNI (A)

SGNI (CH)

1)

• vereinfachte Ökobilanz: Bewertung mithilfe des OI3-Index für Herstellung und Instandhaltung. Die Entsorgung wird mithilfe des Indikators EI (bewertetes Abfallvolumen) bestimmt • Der OI3-Index deckt folgende Wirkungskategorien und -indikatoren ab: Treibhauspotenzial (GWP), Versauerungspotenzial (AP), Primärenergieinhalt nicht erneuerbar (PEIne )

Zertifizierungssystem ist nicht durch das World Green Building Council anerkannt 2.35

dard und mit Minergie-A ein Label für Nullenergiegebäude entstanden. Seit der Einführung des Minergie-ECOStandards im Jahre 2006 werden neben dem Energiebedarf eines Gebäudes auch Komfort-, Gesundheits- und bauökologische Aspekte bewertet. Das Minergie-ECO-Label kann dabei jeweils mit Minergie-P bzw. Minergie-A kombiniert werden. Voraussetzung für die Zertifizierung mit dem ECO-Zusatz ist die Beantwortung eines Fragenkatalogs, mit dessen Hilfe Kriterien wie Umweltbelas-

tung, Rohstoffe, Rückbaubarkeit, thermischer Komfort, Lärm, Licht- und Luftqualität in den Innenräumen bewertet werden (Abb. 2.39, S. 41). Hinsichtlich der bauökologischen Fragestellungen wird besonderes Augenmerk auf die verwendeten Baustoffe gelegt. Seit 2013 ist für die Minergie-ECO-Zertifizierung eine vereinfachte Ökobilanz erforderlich, die die Graue Energie für Herstellung, Instandhaltung und Entsorgung mithilfe des Merkblatts SIA 2032 »Graue Energie von Gebäuden« ermittelt. Dabei wird mit

einer technischen Gebäudelebensdauer von 60 Jahren gerechnet. Nachdem sich die Marke »Minergie« in der Schweiz sehr gut etabliert hat, wird sie mittlerweile auch in andere Länder exportiert und dort angewendet. Die Kosten für eine Zertifizierung sind, je 2.34 Bürogebäude in Agoura Hills (USA) 2013, ZGF Architects: Neubau mit LEED-PlatinumZertifizierung 2.35 Zertifizierungssysteme für nachhaltige Gebäude und deren wichtigste Punkte bei der Berücksichtigung von Ökobilanzaspekten

39

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

Kriterien

BREEAM

ökologische Aspekte

Umweltbelastungen / Verschmutzung Materialien/Ressourcen Abfall Wasser

ökonomische Aspekte

Lebenszykluskosten Wertstabilität

LEED

MINERGIEECO

DGNB

TQB

soziokulturelle Sicherheit Aspekte Barrierefreiheit regionale und soziale Aspekte Energie

CO2-Emissionen Energieeffizienz erneuerbare Energien energieeffiziente Gebäudehülle technische Gebäudeausstattung Energiemonitoring Zwischenzähler und -messungen elektrische Gebäudeausstattung

Behaglichkeit und Gesundheit

thermischer Komfort Innenraumluftqualität akustischer Komfort visueller Komfort Einflussnahme des Nutzers

funktionale Aspekte

Flächeneffizienz Umnutzungsfähigkeit

technische Aspekte

Brandschutz Haltbarkeit Reinigungs- und Instandhaltungsfreundlichkeit Wetter- und Umweltresistenz

Design / Innovation

Architektur Kunst am Bau Innovation

Prozesse / Management

Planungsprozess Baustellenabläufe Inbetriebnahme Betrieb

Standort

Mikrostandort Verkehrsanbindung Fahrradkomfort Nachbarschaft Bauordnung Erweiterungsmöglichkeiten Flächenverbrauch Natur- und Landschaftsschutz Biodiversität Kriterium nur teilweise einbezogen 2.36

nach Gebäudegröße, mittel bis hoch. Im Jahr 2013 wurde vom Netzwerk für Nachhaltiges Bauen Schweiz (NNBS) der Standard Nachhaltiges Bauen der Schweiz (SNBS) [47] eingeführt. Das erklärte Ziel dieses neuen Standards ist die möglichst umfassende und phasengerechte Berücksichtigung der drei Nachhaltigkeitsdimensionen (Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt) über den Gebäudelebenszyklus (beginnend bei der Planung, über den Bau bis hin zum Betrieb). Der Standard SNBS ist so konzipiert, dass er auf den bereits bestehenden Schweizer Planungshilfsmitteln zur Erstellung nachhaltiger Gebäude aufbaut (z. B. auf der SIA 112/1 Nachhaltiges Bauen – Hochbau, den Zielsetzungen der 2000-Watt-Gesellschaft und Minergie) bzw. diese integriert. Für die Zertifizierung ist eine vereinfachte Ökobilanz erforderlich, die die Gebäudeerstellung, den Gebäudebetrieb und die Mobilität umfasst. Dabei wird eine technische Gebäudelebensdauer von 60 Jahren angenommen. Für die Bewertung der Umweltwirkungen werden zwei Wirkungskategorien und -indikatoren verwendet (Treibhauspotenzial GWP, Primärenergiebedarf nicht erneuerbar PEne). Die Beurteilungsskala für Gebäude reicht von 1 bis 6, wobei 6 die beste Note der Zertifizierung darstellt. Die Beurteilung erfolgt anhand qualitativer und quantitativer Kriterien aus den drei Nachhaltigkeitssäulen und unterscheidet zwischen Neuund Bestandsbauten. In einer Pilotphase wird der Standard zurzeit auf seine Praxistauglichkeit überprüft. Momentan wird diskutiert, ob zukünftig aufbauend auf dem neuen Standard ein eigenes Label entwickelt werden sollte. BNB, DGNB (D) Erst die neueren, zu Beginn des 21. Jahrhunderts entwickelten Labels wie das deutsche BNB für öffentliche Bauten (Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen) und DGNB (Deutsches Gütesiegel Nachhaltiges Bauen) [48] und das österreichische TQB (Total Quality Building) [49] verfolgen einen ganzheitlicheren Ansatz und berücksichtigen alle drei Nachhaltigkeitssäulen: die ökologische, die soziale und die ökonomische. 2.36 Kriterienvergleich zwischen BREEAM, LEED, Minergie-ECO, DGNB und TQB 2.37 Kindertagesstätte in Hannover (D) 2012, BKSP Architekten: erster Kindergarten in Deutschland mit DGNB-Gold-Zertifizierung 2.38 OI3-Index: Berechnung der Teilindikatoren OI PEIne, OIGWP und OIAP 2.39 Minergie-ECO: Kriteriengruppen, Planungsinstrumente und Nachweisverfahren

2.37

40

100

75

OI AP [Punkte]

OI GWP [Punkte]

OI PEI n.e. [Punkte]

Hilfsmittel für die ökologische Bewertung von Gebäuden

100

80

100

75

60 50

50 40

25

25

20 0

0 0

500

1000

1500 2000 PEI n.e. [MJ/m2]

-75 -50 -25

0 0

25

50

75 100 125 150 175 GWP [kg CO2-Äq./m2]

0

0,1

0,2

0,3 0,4 0,5 AP [kg SO2 -Äq./m2] 2.38

a

b

c

Die BNB-Zertifizierung ist in Deutschland für öffentliche Bauten des Bundes gesetzlich vorgeschrieben, während das DGNBLabel auf freiwilliger Basis erstellt wird. DGNB wird darüber hinaus nicht nur in Deutschland (DGNB) sondern u. a. auch in Österreich (ÖGNI), in der Schweiz (SGNI) und sogar in China angewendet. Die Kriterien von BNB und DGNB unterscheiden sich bislang kaum voneinander, da die Grundkonzeption beider Bewertungssysteme vom Bund gemeinsam mit der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e. V. erarbeitet wurde. Beide Labels orientieren sich an den Vorgaben des Leitfadens Nachhaltiges Bauen. Allerdings wird die Weiterentwicklung der Kriterienkataloge der beiden Labels individuell vorangetrieben, sodass sich in Zukunft größere Unterschiede ergeben können. Für die Zertifizierung nach BNB und DGNB ist eine Ökobilanzierung basierend auf EN ISO 14 040 und 14 044 für die Phasen Herstellung, Instandhaltung, Rückbau und Entsorgung erforderlich. Für die technische Gebäudelebensdauer werden dabei 50 Jahre angesetzt; die Beurteilung der Umweltwirkungen umfasst insgesamt sieben Wirkungskategorien und -indikatoren (Treibhauspotenzial GWP, Ozonschichtabbaupotenzial ODP, Ozonbildungspotenzial POCP, Versauerungspotenzial AP, Überdüngungspotenzial EP, Primärenergiebedarf nicht erneuerbar PEne, Gesamtprimärenergiebedarf und Anteil erneuerbarer Primärenergie PEe). Bei der Bewertung werden das Treibhauspotenzial und der PEne jeweils dreifach, der Gesamtprimärenergiebedarf zweifach und die übrigen Indikatoren einfach gewichtet. Die Beurteilungsskala des DGNB-Labels unterscheidet zwischen drei Zertifizierungsniveaus: Bronze, Silber und Gold. Weitergehende Informationen finden sich auf der Website der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e. V.

TQB (A) Das Bewertungssystem TQB (Total Quality Building) der Österreichischen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen ÖGNB existiert seit 2002 und hat sich seither in Österreich gut etabliert. Bei der Gebäudezertifizierung nach TQB werden drei Umweltwirkgrößen (nicht erneuerbarer Primärenergieinhalt/PEIne, Treibhauspotenzial/GWP, Versauerungspotenzial/AP) im sogenannten OI3-Indikator (Ökoindex 3) zusammen bewertet. Zur Berechnung des Indikators sind die Sachbilanzdaten der IBO-Ökokennzahlen [50] zu verwenden. Dabei werden nur die Herstellungsund Instandsetzungsphase betrachtet, während die Entsorgung mittels eines speziellen Entsorgungsindikators (EI, bewertetes Abfallvolumen) dargestellt wird. Der OI3-Indikator gibt Auskunft über die Umweltwirkung eines Bauteils bzw. des gesamten Gebäudes. Für die Gebäudebilanzierung werden zunächst für jede der drei Wirkungskategorien (z. B. Treibhauspotenzial) die Umweltwirkungen aller einzelnen Bauteile aufsummiert, dann mittels einer linearen Funktion auf 1 m2 der Konstruktionsfläche bezogen und zum Schluss auf eine Punkteskala (Wertebereich von 0 bis 100 Punkte) umgerechnet. Abb. 2.38 veranschaulicht das Punktesystem. Diese Rechenprozedur wird für alle drei Wirkungsindikatoren des OI3Indikators gleichermaßen durchgeführt

und alle so berechneten Punkte werden (mit identischer Gewichtung) aufsummiert. Der Leitfaden zur Berechnung von Ökokennzahlen für Gebäude [51] erläutert dieses Verfahren. Es existiert außerdem ein gebührenfrei zugängliches Onlinebewertungstool, mit dessen Hilfe die Berechnungen für das TQB-Label durchgeführt werden können. Die mit dieser Software erstellte Projektdokumentation wird anschließend an die ÖGNB weitergeleitet. Nach Zahlung einer geringen Schutzgebühr (abhängig von der Gebäudegröße), übergibt die ÖGNB das Objekt einem /einer ÖGNB-Prüfer/-in zur Überprüfung. Das TQB-System ist im Vergleich zu anderen Labels besonders preisgünstig. Weitere Informationen bietet die Website des ÖGNB [52]. Baubiologische Bewertungssysteme In vielen Gebäudezertifizierungssystemen ist auch die Bewertung von Schadstoffen integriert. So kann z. B. ein Gebäude mit über 3000 μg/m3 TVOC in der Raumluft kein Nachhaltigkeitszertifikat nach BNB/ DGNB erhalten. Neben den Green-Building- und Nachhaltigkeitslabels existieren baubiologische Gütesiegel für Gebäude, von denen zwei an dieser Stelle exemplarisch vorgestellt werden sollen. Das in der Schweiz entwickelte Label Gutes Innenraumklima (GI) bewertet die Innenraumluftqualität von

Kriterien

Planungsinstrumente

Minergie-Anforderungen

SIA-Norm 380/1

Gesundheit

Checkliste

Tageslicht

SIA-Norm 380/4 (Tageslicht)

(Berechnung)

Schallschutz

SIA-Norm 181 (Schallschutz)

Checkliste

Innenraumklima

Innenraumklima, SWKI VA 104-1

Checkliste

Bauökologie

Ausschlusskriterien

Nachweismethode

Gebäudekonzept

ECO-BKP

Checkliste

Materialien und Bauprozesse

Modul Recyclingbaustoffe, SNARC

Checkliste

Graue Energie der Baustoffe

SIA-Merkblatt 2032

(Berechnung) 2.39

41

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden

Neu- und Umbauten sowie Bestandsgebäuden bezüglich der dort vorhandenen Schadstoffe. Die zu erfüllenden Anforderungen sowie die Vorgehensweise bei den Messungen orientieren sich an dem Buch »Innenraumklima. Wege zu gesunden Bauten« [53]. Die Untersuchungen dürfen nur von entsprechend zertifizierten Instituten und Organisationen durchgeführt werden. Gegenstand der Messungen sind chemische Schadstoffe (darunter Einzelstoffe wie z. B. Formaldehyd mit einem Grenzwert von 60 μg/m3 sowie der TVOC-Gehalt mit einem Grenzwert von 1000 μg/m3) sowie Keime und Feinstaub in der Zuluft. Im Gebäudebestand werden außerdem Radon und Kohlendioxid gemessen. Weitere Informationen zu diesem Label finden sich auf der Website der Schweizer Zertifizierungsstelle für Produkte und Personen im Bauwesen SCERT [54]. Auch in Deutschland existiert ein baubiologisches Zertifizierungssystem für Gebäude. Der SHI-Gebäudepass des Sentinel Haus Instituts bewertet die Innenraumluftqualität und orientiert sich dabei an den Grenzwertempfehlungen des Umweltbundesamtes (UBA), der Weltgesundheitsorganisation WHO und an den AGÖF-Orientierungswerten. Für Formaldehyd liegt der Grenzwert bei 50 μg/m3 und für den TVOC-Gehalt bei 1000 μg/m3. Zudem werden ausgewählte Einzelsubstanzen bewertet. Weiterfüh-

rende Informationen bietet die Website des Sentinel Haus Instituts [55]. Datensammlungen und Instrumente zur Bewertung von Bauteilen und Materialien

Für die Ökobilanzierung von Gebäuden, Bauteilen und Baustoffen werden verlässliche Sachbilanzdaten benötigt. Für die Praxis ist es wichtig zu wissen, dass bei der Verwendung von Sachbilanzdaten immer auch deren Aktualität bzw. der geografische Kontext ihrer Erstellung zu beachten ist, da etwa veraltete Informationen oder deutliche Variationen im Produktionsablauf der zu untersuchenden Baustoffe einen erheblichen Einfluss auf die Verlässlichkeit und Nutzbarkeit der Datensätze haben können. Zur Dokumentierung und Bewertung der Datenqualität kann die sogenannte Pedigree-Matrix [56] herangezogen werden (Abb. 2.40). Besonders bei der Erhebung und Bewertung eigener Primärdaten für eine Ökobilanzstudie ist diese Matrix hilfreich. Wer auf bewährte Sachbilanzdaten zurückgreifen möchte, findet mittlerweile bereits einige frei verfügbare Baustoffdatenbanken, wie z. B. die European Reference Life Cycle Database [57] mit ca. 330 Datensätzen, die deutsche Ökobau.dat [58] mit über 700 Datensätzen, die österreichischen IBO-Ökokennzahlen [59] mit ca. 500 Datensätzen und die Schweizer KBOB-Liste »Ökobilanzdaten im Baubereich« [60] mit ca. 150 Datensätzen.

Kriterium

Diese frei verfügbaren Datensätze bestehen, ebenso wie die Datensätze aus kommerziellen Datenbanken (z. B. Ecoinvent [61], GaBi [62]) aus Stoff- und Energiestromdaten zur Herstellung eines Baustoffs, welche in verschiedenen Fertigungsanlagen ermittelt und dann in Form von Mittelwerten oder repräsentativen Einzelwerten in die Sachbilanzdatenbanken aufgenommen werden. Die kommerziellen Datenbanken versprechen eine größere Transparenz in Bezug auf die Nachvollziehbarkeit der ihnen zugrunde liegenden Stoffstromberechnungen und werden daher gerne für Ökobilanzen in der Forschung verwendet. Die frei verfügbaren Datenbanken sind aber für eine praxisnahe Ökobilanzierung von Gebäuden ausreichend und basieren zudem mitunter auf derselben Datengrundlage wie die kommerziellen (z. B. liegen der KBOB-Liste Ecoinvent-Daten zugrunde). Als Datenquelle für die Ökobilanzierung von Gebäuden eignen sich auch Umweltproduktdeklarationen (Typ III EPDs), die nach EN 15 804 berechnet werden. Bei der Verwendung von EPDs zur Erstellung einer Gebäudeökobilanz nach DIN 15 978 sowie bei der kombinierten Verwendung von produktspezifischen EPDs mit generischen Sachbilanzdatenbanken ist zu beachten, dass für EPDs je nach Produktgruppe (z. B. Holzwerkstoffe, Baumetalle etc.) jeweils individuelle Rahmenbedingungen zur Berechnung der

Datenqualität hoch 1

mittel 2

3

gering 4

5

qualifizierte Schätzungen

nichtqualifizierte Schätzungen

Verlässlichkeit der Quelle

verifizierte Daten basierend verifizierte Daten, teilweise nicht verifizierte Daten, teilweise auf qualifizierten auf Messungen auf Annahmen basierend oder nicht verifizierte Daten Schätzungen basierend basierend auf Messungen

Vollständigkeit

repräsentative Daten aus allen für die Untersuchung relevanten Unternehmen und über eine adäquate Zeitspanne, um normale Schwankungen auszugleichen

repräsentative Daten aus > 50 % der für die Untersuchung relevanten Unternehmen und über eine adäquate Zeitspanne, um normale Schwankungen auszugleichen

repräsentative Daten aus einigen (< 50 %) der für die Untersuchung relevanten Unternehmen und über eine adäquate Zeitspanne oder aus > 50 % der Unternehmen über eine kürzere Zeitspanne

repräsentative Daten aus nur einem der für die Untersuchung relevanten Unternehmen oder aus mehreren Unternehmen über eine kürzere Zeitspanne

Repräsentativität unbekannt oder Daten aus einer kleinen Anzahl an Unternehmen und über eine kürzere Zeitspanne

zeitlicher Kontext

Entstehungszeit des Datensatzes hat weniger als 3 Jahre Differenz zum Jahr der Durchführung der Studie

Entstehungszeit des Datensatzes hat weniger als 6 Jahre Differenz zum Jahr der Durchführung der Studie

Entstehungszeit des Datensatzes hat weniger als 10 Jahre Differenz zum Jahr der Durchführung der Studie

Entstehungszeit des Datensatzes hat weniger als 15 Jahre Differenz zum Jahr der Durchführung der Studie

Alter unbekannt oder Entstehungszeit des Datensatzes hat mehr als 15 Jahre Differenz zum Jahr der Durchführung der Studie

geographischer Kontext

Daten aus der zu betrachtenden Region

Durchschnittsdaten aus einer größeren als der zu betrachtenden Region (die zu betrachtende Region ist dabei inbegriffen)

Daten aus einer Gegend mit ähnlichen Produktionsbedingungen

Daten aus einer Gegend mit kaum ähnlichen Produktionsbedingungen

Daten aus einem unbekannten oder stark andersartigen Gebiet (Nordamerika statt dem Mittleren Osten oder OECD-Europa statt Russland)

technologischer Kontext

Daten von den zu untersuchenden Unternehmen, Prozessen und Materialien

Daten von den zu untersuchenden Prozessen und Materialien (identische Technologie), aber von anderen als den zu untersuchenden Unternehmen

Daten von den zu untersuchenden Prozessen und Materialien, aber unterschiedliche Technologie

Daten von verwandten Prozessen oder Materialien

Daten von verwandten Prozessen auf Laborebene oder aus anderer Technologie

2.40

42

Hilfsmittel für die ökologische Bewertung von Gebäuden

Deutschland

Österreich

Normen

Schweiz

EN ISO 14 040 und 14 444 Ökobilanzen – Grundsätze und Rahmenbedingungen, Anforderungen und Anleitungen EN 15 978 und 15 804 Nachhaltigkeit von Bauwerken – Bewertung der umweltbezogenen Qualität von Gebäuden Berechnungsmethode und Umweltproduktdeklarationen – Grundregeln für die Produktkategorie Bauprodukte BNB Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude

SNBS Schweizer Standard Nachhaltiges Bauen

Gebäudezertifizierung

BREEAM / LEED DGNB/ÖGNI/SGNI BNB Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude

TQB Total Quality Building

Minergie-ECO

Sachbilanz-Datenbanken und EPDs (Praxis)

Datenbank Ökobau.dat

Lesosai

Elektronischer Bauteilkatalog

SIA 2032 Graue Energie im Lebenszyklus

SIA 112/1 Nachhaltiges Bauen (Hochbau)

2000-Watt-Gesellschaft

ECOSOFT/Eco2Soft

Baubook

OI3-Indikator-Leitfaden

Nutzungsdauerkatalog baulicher Anlagen und Anlagenteile

AGÖF-Orientierungswerte

Richtwerte der Ad-hoc-Arbeitsgruppe von UBA + Landesgesundheitsbehörden

GISCODE

WINGIS Gefahrstoff-Informationssystem

WECOBIS Fach-Informationssystem

Informationsportal Nachhaltiges Bauen des BMUB

Leitfaden Nachhaltiges Bauen

Planungswerkzeuge /Tools

Eco-BKP Merkblätter ökologisches Bauen

GI Gutes Innenraumklima

SNARC

SHI-Gebäudepass Merkblätter und Handlungsvorgaben

SIA 2039 Mobilität – Energiebedarf in Abhängigkeit vom Gebäudestandort

Gebäudestandards

KBOB-Empfehlungen 1/2009 Ökobilanzdaten im Baubereich

IBO Ökokennzahlen European Reference Life Cycle Database Environmental Product Declarations (EPDs) Typ III

Sachbilanzdatenbanken (Forschung)

GaBi-Datenbank

Ökobilanzsoftware Gebäude (Praxis)

Ecoinvent-Datenbank LEGEP GaBi, SimaPro, Umberto, Open LCA

Baustofflabel

siehe Abb. 2.15 (S. 22) und www.label-online.de 2.41

Umweltwirkungen von Produkten in sogenannten Produktdeklarationsregeln (PCR) definiert werden. Diese regeln z. B. die Definition der funktionellen Einheit oder der Berücksichtigung von Gutschriften aus Recyclingprozessen und können sich stark voneinander sowie von denen der generischen Sachbilanzdatenbanken unterscheiden. Während in Deutschland und Österreich die Erstellung und Verwendung von EPDs seit einigen Jahren gezielt vorangetrieben wird, ist dies in der Schweiz derzeit noch nicht der Fall. Allerdings wird auch dort mittlerweile das Thema intensiv diskutiert. Wer auf der Suche nach EPDs ist, wird u. a. in der Ökobau.dat fündig. Ökobilanzsoftware

Bei den Softwarelösungen für die Ökobilanzierung lässt sich unterscheiden

zwischen Tools, die bevorzugt in der Forschung eingesetzt werden, und solchen, die eher praxisorientiert für die Gebäudeökobilanzierung konzipiert sind. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass eine Software für den Einsatz in der Forschung einen großen Spielraum bei der Modellierung und Auswertung von Ökobilanzen aller Art lässt, während Software für die Gebäudeökobilanzierung ausschließlich auf die Modellierung und Auswertung von Ökobilanzen für Gebäude zugeschnitten ist. Zu den Softwarelösungen mit Forschungsschwerpunkt gehören die kommerziell erhältlichen SimaPro [63], GaBi und Umberto [64], aber auch das frei verfügbare OpenLCA [65]. SimaPro enthält u. a. die Sachbilanzdatenbank von Ecoinvent, während GaBi auf die Datensätze der internen GaBi-Datenbank von PE International zurückgreift und Umberto

beide Datenbanken unterstützt. Die kostenfrei erhältliche Software Open LCA kann prinzipiell auf eine Vielzahl existierender Datenbanken zurückgreifen. Allerdings sind diese nicht vorinstalliert, sondern müssen erst als Lizenzen käuflich erworben und dann installiert werden. Das Charakteristische an diesen vier Programmen ist, dass sie alle auch die Erstellung nicht gebäudespezifischer Ökobilanzen ermöglichen, was ein breiteres Spektrum an Einsatzgebieten erlaubt. Demgegenüber wurden z. B. die Software LEGEP [66] und das SBS-Tool [67] speziell für die Ökobilanzierung von Gebäuden entwickelt. Als Sachbilanzdatenbank fungiert hier die Ökobau.dat. 2.40 Beurteilung der Qualität der verwendeten Sachbilanzdaten für die Studie (Pedigree-Matrix) 2.41 Überblick über die Instrumente zur baubiologischen und -ökologischen Gebäudebewertung

43

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess • Planungsstrategien für ressourcenschonende Gebäude • Optimierung des Materiallebenszyklus • Optimierung des Gebäudelebenszyklus

Planungsstrategien für ressourcenschonende Gebäude Um Ressourcenschonung zu bewerten und daraus planungsbezogene Strategien zu entwickeln, müssen Planer eine Vielzahl von Indikatoren gleichzeitig betrachten. Ansätze hierzu lassen sich z. B. aus den übergeordneten Zielsetzungen der Effizienz, Suffizienz und Konsistenz (siehe Handlungsfelder und -spielräume, S. 14) ableiten. In der Praxis sind dazu meist Vereinfachungen notwendig; andererseits erhöht sich die Wirksamkeit der Strategien, wenn sie auf einer möglichst umfassenden Kenntnis und Bewertung der Optionen aufbauen. Typischerweise werden Materialkonzepte entweder nach Planungsphasen und Maßstabsebenen (siehe Planungsablauf und -prozesse, S. 68ff.) oder bauteilbezogen gestaffelt (siehe Umweltwirkungen von Bauteilen, S. 86ff.). Grundsätzlich sind jedoch viele strategische Ansätze an sich »maßstabslos« (Abb. 1.14, S. 14). Sie lassen sich also in der Regel auch auf anderen Maßstabsebenen in ähnlicher Form zur Optimierung nutzen. Hierbei werden unterschiedliche Kreisläufe untersucht (Abb. 3.1 und 3.3). biologischer technischer 9 Kreislauf Kreislauf

Einen wichtigen ersten Ansatzpunkt zur Optimierung liefert bereits die Reduzierung der Baumaßnahme. Dabei ergeben sich materialbezogene Vorteile durch: • verdichtete Bauweise • hohe Kompaktheit der Bauten • hoher Anteil an Nutzfläche zum gebauten Volumen • reduzierte Erdbewegungen Mitunter lässt sich dadurch der Primärenergieinhalt im Vergleich zu einem konventionell geplanten Gebäude um mehr als 50 % senken (Abb. 3.2). Die massentechnische Optimierung findet erst dort ihr Ende, wo hohe technische Anforderungen an ein Bauteil (z. B. beim Schallschutz oder an der Fassade) maßgeblich werden oder die Optimierung zusätzliche Aufwendungen an Betriebsenergie erfordert (Abb. 3.28, S. 54). Die Strategie der Reduktion ist jedoch weitgehend unabhängig von den verwendeten Baustoffen. Sie leitet sich vom Gebäude, seiner Nutzung und seinem Verhalten im Gebäudelebenszyklus ab. Je nach Gebäudetyp können hierbei unterschiedliche Phasen im Gebäudelebenszyklus besonders relevant für eine Optimierung sein (siehe Optimierung des Gebäudelebenszyklus, S. 57ff.). erweiterter Kreislauf

Wiederverwendung

normaler Kreislauf

6 8

7

22 18 10

18

5 13 1

15

18

17

19 4

16

20

19

14

11

18

12

18 19

2 21

20 18

3 18

Materiallebenszyklus

Gebäudelebenszyklus

Ebenso kann die Effizienzsteigerung bei der Herstellung und Wiederverwendung von Baustoffen zu einer deutlichen Verbesserung der Ökobilanz führen. So ist z. B. bekannt, dass die Verwendung von Aluminium aus 100 % Recyclingmaterial weniger als ein Zehntel der Umweltwirkungen erzeugt, die bei neu hergestelltem Material entstehen. Beide Betrachtungen können sich in einzelnen Aspekten der Optimierung gegenseitig begünstigen und sich in anderen abschwächen. Um eine einseitige Optimierung zu vermeiden, müssen daher beide Lebenszyklen berücksichtigt werden – der des Gebäudes und jener der Materialien. Ferner sollten Entscheidungen, die klar der Optimierung des Materiallebenszyklus zuzuordnen sind, in ihren Wirkungen auf den Gebäudelebenszyklus überprüft werden und umgekehrt.

Optimierung des Materiallebenszyklus Verordnungen bieten erste allgemeine Hinweise zum Materiallebenszyklus: So enthalten z. B. das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG), die europäischen Abfallrahmenrichtlinie (2008/98/EG) oder VDI 2243 »Recyclinggerechte Produkt1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Produktnutzung Abbruch /Rückbau /Demontage Trennung in Fraktionen Ablagerung biologische Zersetzung Umweltenergie Rohstoffwachstum nachwachsender Rohstoff nicht nachwachsender Rohstoff Baustoff thermische Verwertung Aufbereitung Sekundärrohstoff Aufarbeitung Anpassung an neue Bedarfe Bau/Erstellung Inbetriebnahme Nutzung Wartung /Instandhaltung Instandsetzung Sanierung/Umbau Rückbau 3.1

44

Optimierung des Materiallebenszyklus

Produktlebenszyklus Eine baustoffbezogene Optimierung ist über den gesamten Lebenszyklus des Baumaterials möglich. Dieser wird in die Abschnitte Erschließung der Grundstoffe, Produktion (inkl. Verpackung, Verkauf sowie ggf. Versand), Nutzung (inkl. Reinigung, Wartung, Instandhaltung sowie ggf. Instandsetzung) und Nachnutzung (incl. Recycling, Verwertung und Deponierung) unterteilt. Je nach Berechnungsverfahren werden bei der Lebenszyklusanalyse unterschiedliche Phasen des Lebenszyklus betrachtet. Daher ist es üblich, zusätzlich zu den Kennwerten die jeweils untersuchten Phasen anzugeben oder mit den Begriffen »Cradle to Gate« und »Cradle to Cradle« zu bezeichnen. »Cradle to Gate« beschreibt eine Betrachtung von der »Wiege« (also in der Regel der Rohstoffgewinnung) bis zum Tor des Herstellers. Nutzung und Nachnutzung bleiben dabei unberücksichtigt. Dennoch sind Cradle-to-GateBetrachtungen die übliche Arbeitsgrundlage bei der Produktbewertung und auch bei den Typ-III-Umweltdeklarationen üblich (siehe Hilfsmittel für Planer, S. 21). Im Gegensatz dazu berücksichtigen Cradle-to-Cradle-Betrachtungen die Nutzung und Nachnutzung von Produkten und bilden den Produktlebenszyklus und dessen Integration in den Materialkreislauf am besten ab. Um sie zu erstellen, muss eine »Cradle-to-Gate«-Betrachtung in der Regel durch die Umweltwirkungen in der Nutzungs- und Nachnutzungsphase ergänzt werden. Eine einzelne Bewertungsgröße für die Nachhaltigkeit im Produktlebenszyklus

kompakt, 8 Einheiten

3.1 schematische Darstellung von Material- und Gebäudelebenszyklus im Bauwesen 3.2 Vergleich der grauen Energie von kompakten und nicht kompakten Passivhäusern 3.3 typische Entwicklung des Gebrauchswerts eines Gebäudes und seiner Komponenten im Lebenszyklus 3.4 Entwicklung des Materialinputs im anthropogenen Materialhaushalt, Verweilzeiten von Materialien sowie potenzielles Recyclingaufkommen 3.5 durchschnittliche Anteile unterschiedlicher Herstellungsphasen an der Grauen Energie von Bauprodukten

+19 %

+15% +52 % 23 kWh/m2EBFa

Massivbau

31 kWh / m2EBFa

+35% 3.2 Bauzeit und Erstinvestition

Modernisierung physische/ moralische Wertminderung

Sanierung Verfall und Abbruch

Produktlebenszyklus Prozesslebenszyklus Gebäudelebenszyklus

Lebensdauer

3.3 20 Input an festen Gütern in den Konsum 15

NettoLagerzuwachs mittlere Verweilzeit

10

Rohstoffgewinnung Eine Optimierung der Rohstoffgewinnung ist für Hersteller in der Regel eine lohnende Investition. Die Planer selbst können hingegen nur selten Optimierungen umsetzen. Sie haben allerdings die Möglichkeit, die Effizienz der Herstellung eines Produktes z. B. mithilfe sogenannter Environmental Product Declarations (EPD; siehe Datensammlungen und Instrumente zur Bewertung von Bauteilen und Materialien, S. 42) überprüfen. Da in die Berechnung der Daten auch äußere,

26 kWh / m2EBFa

20 kWh/m2EBFa

Leichtbau

Effizienzsteigerung in der Herstellung

Ein Produkt entsteht in der Regel durch die Schritte Rohstoffgewinnung, Rohstofftransport zum Produktionsort, Produktion, Verpackung und Distribution. Dabei rufen Rohstoffgewinnung und Produktion die größten Umweltwirkungen hervor (Abb. 3.5) und bieten die höchsten Potenziale zur Effizienzsteigerung in der Herstellung.

nicht kompakt, 8 Einheiten +30%

Gebrauchswert

gibt es nicht. Vielmehr stehen dafür unterschiedliche Kennwerte wie die Lebenszykluskosten (LCC), der Primärenergieinhalt (PEI), das Treibhauspotenzial (GWP) sowie die weiteren Kennwerte einer Ökobilanz (siehe Wirkungskategorien und -indikatoren auswählen, S. 29f.) und gesundheitliche Kennwerte wie Typ I-Umweltdeklarationen oder GISCodes zur Verfügung. Keiner dieser Kennwerte erfasst jedoch gleichzeitig lokale und globale Umweltwirkungen. Selbst aggregierte Kennwerte wie der Ökoindex 3 (OI3) aus Österreich messen nur die globalen Umweltwirkungen und müssen um eine schadstoffbezogene Betrachtung ergänzt werden. Grundsätzlich lassen sich unterschiedliche Aspekte des Materialkreislaufs im Bauwesen optimieren: • Effizienzsteigerung in der Herstellung • ressourcenschonende Baustoffalternativen • Modularisierung und Systembau • gesundheitliche Unbedenklichkeit • Rückführung der Baustoffe in den Materialkreislauf

Masse [t/E.a]

entwicklung« grundsätzliche Definitionen der Phasen im Materialkreislauf (Abb. 3.1 und 3.3). Die in Deutschland zum 1. Juni 2013 in Kraft getretene Novelle der Bauproduktenrichtlinie schreibt darüber hinaus kreislaufrelevante Eigenschaften von Baustoffen fest. Sie fordert unter anderem, dass alle Baustoffe die Wiederverwendungsund Recyclingfähigkeit von Bauteilen ermöglichen, eine hohe Dauerhaftigkeit des Bauwerks und der Bauteile sowie die Umweltverträglichkeit der Roh- und Sekundärbaustoffe gewährleisten sollen. Maßgeblich für die Materialverwendung im Bauwesen ist darüber hinaus die Ressourceneffizienz, die schon im Jahr 2002 in der deutschen Nachhaltigkeitsstrategie verankert wurde. Das Ziel lautet, die Rohstoffproduktivität gemessen am Bruttoinlandsprodukt (BIP) bis 2020 im Vergleich zum Referenzjahr 1994 zu verdoppeln [1].

Output an festen Gütern in den Konsum (Abfälle) 5

0 1960 1980

2000

2020

2040 2060 2080 Jahr 3.4

Produktion 32%

Verpackung 5 %

Transport 4% Rohstoffe 59 % 3.5

45

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

Variante 1

Variante 2

Profil Streckgrenze

S 235 JR+M gem. DIN EN 10 025 IPE 600 235 N/mm2

S 460 M gem. DIN EN 10 025 IPE 500 460 N/mm2

Zugfestigkeit

360 – 510 N/mm2

540 – 720 N/mm2 500 mm 1,61 t 76 % 83 %

Stahlsorte

Bauhöhe Bauteilgewicht1)

600 mm 2,12 t 100 % 100 %

Kosten1) Gesamttonnage 530 t 403 t Deckenträger 1) Kosten- und Gewichtsangaben für einen einbaufertigen 16 m langen Träger einschl. Überhöhung, Knaggen, Kopfbolzendübeln, ganzen Kopfplatten und Feuerverzinkung, Stand August 2008 3.6

zeitlich veränderliche Faktoren einfließen (z. B. nationale Primärenergiefaktoren für Strom), sind aktuelle Daten wichtig für eine realitätsnahe Untersuchung. Substitutionsprozesse Planer können die Nutzung schon heute marktgängiger Sekundärrohstoffe fördern (Abb. 3.7 / 3.13 –3.15). Reduzierte Umweltwirkungen ergeben sich besonders beim Ersatz von abiotischen durch nachwachsende Rohstoffe. Gerade der Ersatz mineralischer Baustoffe durch Holz bietet Potenziale, wie z. B. die Wiederkehr des eigentlich aus dem 19. Jahrhundert stammenden Steinholz- und Hartsteinholzestrichs zeigt. Der Magnesiaestrich mit Holzanteil zeichnet sich unter anderem durch hohe Druckfestigkeit, Luftfeuchteregulierung und Fußwärme aus. Schon lange im Bauwesen üblich ist die Nutzung von Altmetall. Daher lassen sich Substitutionsprozesse besonders gut am Baustoff Stahl erläutern. Dabei wird zwischen Primär- und Sekundärstahl unterschieden. Da die Herstellung von Sekundärstahl aus Recyclingmaterial rund 47 % weniger Energie benötigt und 58 % weniger CO2-Emissionen verursacht als der Hochofenprozess [2], ist Sekundärstahl fester Bestandteil heutiger Stahlerzeu-

Zementart nach DIN EN 197-1 Hauptart

Hauptbestandteile neben Portlandzementklinker

Benennung

Kurzzeichen

Art

CEM I

–

0

0%

Portlandhüttenzement

CEM II/A-S CEM II/B-S

Hüttensand (S)

6 – 20 21 – 35

ca. 13 % ca. 27 %

Portlandpuzzolanzement

CEM II/A-P CEM II/B-P

natürliches Puzzolan (P)

6 – 20 21 – 35

k. A.

Portlandflugaschezement

CEM II/A-V CEM II/B-V

kieselsäurereiche Flugasche (VI)

6 – 20 21 – 35

k. A.

CEM III

Hochofenzement

CEM III/A CEM III/B CEM III/C

Hüttensand (S)

36 – 65 66 – 80 81 – 95

ca. 47 % ca. 65 % k. A.

CEM IV

Puzzolanzement

CEM IV/A CEM IV/B

Puzzolane (D, P, Q, V)

11 – 35 36 – 55

k. A.

CEM V

Kompositzement

CEM V/A CEM V/B

Hüttensand (S) und Puzzolane (P, Q, V)

18 – 30 31 – 50

k. A.

CEM II

gung. Weltweit beträgt das Verhältnis in etwa 55 % Primärstahl zu 45 % Sekundärstahl [3]. Der Recyclinganteil unterscheidet sich jedoch je nach Produkt: Bewehrungsstahl enthält heute im Mittel ca. 95 % Sekundärmaterial. Dagegen besteht Flachstahl aufgrund von Einschränkungen im Fertigungsprozess nur aus ca. 30 % wiederverwertetem Material. Der Planer kann somit schon durch die Wahl von Produkten mit hohem Sekundäranteil die Umweltwirkungen des Materials verringern. Gekoppelt an Hochofen- und Großkraftwerke entstehen auch weitere Potenziale zur Ressourcenschonung. Ein Beispiel ist der sogenannte REA-Gips. Der aus Rauchgasentschwefelungsanlagen von Großkraftwerken stammende Abfallstoff ersetzte ab den 1980er-Jahren allmählich den natürlichen Gips im Bauwesen und verringerte gleichzeitig die Umweltwirkungen der Gipsherstellung deutlich. Vorbehalte gegen das Produkt konnten schrittweise durch nationale Regulierung und Qualitätskontrolle entkräftet werden. Ähnliche Prozesse entwickeln sich aktuell z. B. bei Abfallstoffen wie Flugasche und Hüttensand, die z. B. in den neuartigen CEM-II- und CEM-III-Betonmischungen Verwendung finden (Abb. 3.7; siehe auch Wald

90 % Gebäude

80 %

Straßen Landschaftsschutz

70 % 60 %

Verwaltungsgebäude in Krems, S. 125ff.). Durch entsprechende Nachfrage können Planer die Etablierung solcher Produkte auf dem Markt unterstützen. Ebenso vorangeschritten ist die Nutzung von Abbruchmassen im Betonrecycling. Zwar lassen sich die Umweltwirkungen in der Betonherstellung nur geringfügig verbessern (Abb. 3.9) – und auch dies nicht in allen Fällen, da beim Einsatz von Recyclingmaterial ggf. ein erhöhter Zementanteil notwendig ist. Es werden aber bauliche Restmassen, Bauschutthalden und die Flächennutzung für den Kiesabbau reduziert. Die Nutzung von Recyclingbeton leistet also gleichzeitig einen Beitrag zum Landschaftsschutz und zum Schutz abiotischer Ressourcen. In der Schweiz ist daher die Nutzung von Recyclingbruch anstelle von Kies im Beton bereits vorgeschrieben. Um die Transportwege zu verkürzen, liegen die Kiesabbaugebiete oft in räumlicher Nähe zu Siedlungsgebieten und verursachen dort eine hohe Flächenkonkurrenz (Abb. 3.8). In solchen Fällen bietet die Verwendung örtlich vorkommenden Bauschutts auch ökonomische Vorteile. Dies hat in Deutschland zu einer ähnlichen Situation wie in der Schweiz geführt, die hier jedoch eher kostentechnisch 2800 2400 2000

Kiesreserven

40 %

Grundwasserschutz

30 %

2320 MJ/m3

2394 MJ/m3

181 23 31

210 23 31

1910

1990

1600

50 % 1200

Transporte Verarbeitung Beton Herstellung Beton Herstellung Ausgangsstof fe Herstellung Betonsplitt Abbruch

800

20 % Kiesabbau 10 %

400 0

0% 1850

ca. 1950

ca. 2000 Zeit 3.8

46

Anteil [M.-%]

3.7

100 %

3.6 vergleichende Dimensionierung einer Parkhausdeckenkonstruktion in unterschiedlichen Stahlsorten 3.7 gebräuchliche Zementarten (Auswahl) und ihre Klassifizierung sowie mögliche Reduktion des Treibhauspotenzials (GWP) durch Hüttensand statt Portlandzement 3.8 Entwicklung der Kiesreserven, des Kiesabbaus sowie von Faktoren, die die nutzbaren Kiesreserven einschränken, in Deutschland 3.9 Vergleich des kumulierten Energieaufwands (KEA) von Recyclingbeton mit Normalbeton 3.10 Vergleich der Umweltwirkungen von Wohngebäuden in unterschiedlichen Konstruktionsarten (Herstellung, Transport, Nutzung und Rückbau) 3.11 Baustoffverwendung im bayerischen Wohnungsbau 1979 – 2003 sowie relative Verteilung der Umweltwirkungen

GWPReduktion

Portlandzement

CEM I

PEI gesamt [MJ/m3]

Deckenträger in Parkhaus

66 109

RCBeton

30 109 Normalbeton 3.9

Optimierung des Materiallebenszyklus

Gebäudevergleich zweigeschossiges Einfamilienwohnhaus, ca. 120 m² Wohnfläche; Niedrigenergiestandard (Heizwärmebedarf < 60 kWh/m²a)

PEI Primärenergie nicht erneuerbar [MJ]

PEI Primärenergieerneuerbar

GWP Klimagase

ODP Ozonabbau

AP Versauerung

EP Überdüngung

POCP Sommersmog

[MJ]

[kg CO2 -Äq.]

[kg R11 -Äq.]

[kg SO2 -Äq.]

[kg PO4 -Äq.]

[kg C2H4 -Äq.]

Stahlhaus

330 000

110 000

31 000

0,00135

63

8,8

7,8

Holzhaus

220 000

260 000

25 000

0,00075

60

8,7

9,9

Ziegel-Massivhaus

320 000

140 000

33 000

0,00080

70

9,1

7,7

3.10

100

Systementwicklungen (z. B. von innovativen Fassaden) ergriffen werden. Sie erzeugen bei den Beteiligten einen Wissensvorsprung, aus dem sich bürobezogene Alleinstellungsmerkmale entwickeln lassen (siehe Ferienhaus auf Taylor Island, S. 103ff.). Transport Umweltwirkungen lassen sich auch durch die Nutzung lokaler Produkte reduzieren. Allerdings haben Transporte eher geringen Anteil an den gesamten Umweltwirkungen eines Gebäudes [7]. Insbesondere bei Baustoffen mit einem globalen Verteilnetzwerk ist auch zu berücksichtigen, dass sich z. B. der Primärenergieinhalt eines Baustoffs je nach Herkunftsland unterscheiden kann. Stahlerzeugnisse aus Brasilien oder China können z. B. um fast 30 % höhere Umweltbelastungen verursachen als solche aus Mitteleuropa [8]. Ressourcenschonende Baustoffalternativen

Baustoffalternativen sind im planerischen Alltag der übliche Weg, um Umweltwirkungen zu reduzieren (Abb. 5.3, S. 88f.). Da die Anzahl der Alternativen in der Regel hoch ist und die Prüfung sämtlicher Optionen über das planerisch Machbare hinausgeht, lohnt es sich, hierbei schon Massenanteil [%]

Produktoptimierung Je komplexer ein Produkt wird, desto größer sind in der Regel die Optionen für seine Optimierung. Zu unterscheiden ist dabei zwischen Produktherstellern und Unternehmen im Objektgeschäft. Unternehmen im Produktgeschäft sind üblicherweise auf die Produktion großer Massen oder Stückzahlen angewiesen. Sie können ihre Prozesse in der Regel nicht kurzfristig und schnell ändern. Planer können in diesem Marktsegment nur die Chancen von Neuentwicklungen nutzen. Ein Beispiel ist die Entwicklung hochfester Stahlsorten, die die Tragfähigkeit eines Bauwerks steigern oder sein Gewicht im Verhältnis zu einer konventio-

nellen Alternative senken können. So wurden z. B. bei der Öresundbrücke zwischen Dänemark und Schweden (Georg Rotne, DK/SWE 2000) 82 000 t hochfester Stahl mit erhöhter Bruch- und Zugfestigkeit verbaut. Verglichen mit einer konventionellen Brückenkonstruktion sank die benötigte Stahlmenge dadurch um 15 000 Tonnen [5]. Da es sich um mikrolegierte Stähle (Stahl mit sehr geringen Mengen an Fremdmaterial) handelt, dürfte der Energie- und Ressourceneinsatz je Tonne Stahl nicht wesentlich höher liegen als bei der konventionellen Alternative. Die eingesparten Ressourcen entsprechen daher in etwa der Materialeinsparung von 15 % [6]. Grundsätzlich sind bei Tragwerken je nach Funktion und Konstruktion bis zu 25 % Gewichts- und Ressourceneinsparung möglich (Abb. 3.6). Bei Unternehmen im Objektgeschäft ist häufiger die produktionstechnische Flexibilität, das technische Know-how und die Interesse an Innovation vorhanden, um eine Produktoptimierung durchzusetzen. Häufig bieten diese Firmen auch eine »customized production« an. Lassen die Rahmenbedingungen des Projekts eine Optimierung gemeinsam mit dem Hersteller zu, so sollten solche Chancen besonders bei komplexen Bauteilen oder Anteil [%]

getrieben war [4]. Dazu wurden Betonrezepturen entwickelt, die im Vergleich zur Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbetonbau (nach den Normen DIN EN 206-1; DIN 1045-2 und DIN 4226100) deutlich erhöhte Recyclinganteile aufweisen. RC-Beton ist aktuell von mehreren Betonwerken im süddeutschen Raum zu beziehen und verbreitet sich zusehends am Markt. Auch bei Kunststoffen lässt sich Recyclingmaterial nutzen, das entweder durch werkstoffliches Recycling (Rezyklat) oder durch rohstoffliches Recycling (Monomere) gewonnen wird (Abb. 3.4, S. 45). Da – ebenso wie z. B. bei Holzprodukten aus Recyclingmaterial – selten ersichtlich ist, welche Grundstoffe verarbeitet wurden, sollten Planer genaue Informationen der jeweiligen Hersteller einholen. Zukünftig ist dabei zu erwarten, dass die Ressource »Bestand« einen zunehmend wichtigeren Rohstoff für das Bauen darstellen wird. Dabei werden auch verstärkt rechtliche Vorgaben zur Qualitätsbeschreibung und zur Nutzung von Baumaterialien entstehen (z. B. über die bisher nur als Arbeitsentwurf vorliegende deutsche Ersatzbaustoffverordnung).

90 80 70

100 90 80 70

60

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10

Verteilung der Baustoffmassen: Mauerziegel 32 % Metall 1,92 % Fliesen, Keramik, (Dach-)Ziegel 3 % Glas 0,24 % Dämmstoffe 1,05 % Beton 57 % Bitumen 0,13 % Holz 3,05 % Kunststoffe 0,04 % Gips 1,24 %

0

0 GWP

ODP

POCP AP NP KEA Wirkungsindikator Ökobilanz 3.11

47

200

100

3000 2500

2000

1500

mfh06

mfh02 mfh09

Holz Standard

a b c d

Haustechnik Ausbau Fassade Rohbau

3.14

Verwertung des Holzes zugrunde, lassen sich Bauwerke aus Holz in der Regel mit einer geringeren Nutzung fossiler Ressourcen errichten. Allerdings ist die Reduktion der Umweltwirkungen durch den Holzbau eher gering; sie beträgt üblicherweise 10 –15 % (Abb. 3.15). Lediglich aus dem Wohnungsbau (insbesondere bei den Gebäudeklassen 1−3 nach Musterbauordnung) sind stärkere Verbesserungen der Ökobilanzen bekannt. Daher sollte die Nutzung von Holzkonstruktionen besonders dort in Betracht gezogen werden. Im vielgeschossigen Holzbau ist das Optimierungspotenzial hingegen geringer, da dort oft aufwendig bearbeitete Produkte wie z. B. Brettschichtholz verwendet werden müssen [9] und zusätzliche Aufwendungen z. B. für den Brandschutz erforderlich werden. Deutlich größere Vorteile als beim Primärenergieinhalt (PEI) bietet der Holzbau vor allem bei der Verringerung des Treibhauspotenzials [10]. Hier sind im Vergleich zu einer Tragkonstruktion aus Stahlbeton häufig 30 – 40 % Reduktionspotenzial vorhanden. Allerdings geht man derzeit bei der Ökobilanzierung von Holz davon aus, dass das CO2 nach der Nutzungsphase durch thermisches Recycling (Verbren-

nen) wieder in den natürlichen CO2-Kreislauf freigesetzt wird. Holz, das auf diese Weise zur Energieerzeugung genutzt wird, substituiert damit fossile Brennstoffe. Dieser Substitutionsprozess verliert jedoch durch Effizienzsteigerungen in der Energiebereitstellung (z. B. durch die Erhöhung des regenerativen Energieanteils) über die Zeit langsam an Wirkung. Daher sollte auch bei Holz das Recycling forciert werden. Hierbei bleibt die Reduktion der Umweltwirkungen langfristig erhalten [11] und es steigt in der Regel auch die Wertigkeit der Holzprodukte, da sich produktionstechnische Vorteile erschließen lassen. So kann z. B. beim rohstofflichen Recycling von Spanplatten die Wiederverwendung schon genutzter Späne den Bedarf von Klebstoffen im Vergleich zur Neuproduktion deutlich verringern [12]. Die Art der Nachnutzung einer Ressource (z. B. thermisches Recycling bei Holz oder werkstoffliches Recycling bei Metallen, Ziegeln und Beton) muss daher bei einer vergleichenden Betrachtung im Rahmen einer Ökobilanz mitberücksichtigt werden. Dabei erscheint eine Trennung zwischen Stoff- und Energiekreisläufen unter dem Gesichtspunkt der Konsistenz mittelfristig sinnvoll.

Werkstätten in Lindenberg Stoffmasse Finanzamt Garmisch-Partenkirchen

Treibhauspotenzial

Gemeindezentrum Ludesch

Versauerungspotenzial

Wohnungsbau in Salzburg

Primärenergie erneuerbar

Fachhochschule Kuchl

Primärenergie nicht erneuerbar

Holz Standard 0 Holz:

48

14% c 3000

0

Holz Standard Holz Standard

20% b

mfh02 mfh03 mfh06 mfh09 3.13

3.12

Ressourcenschonung durch Holzbau Oft wird ressourcenschonendes Bauen vorrangig auf den Baustoff des Tragsystems bezogen. Darüber hinaus besteht häufig die Auffassung, dass die erhöhte Nutzung regenerativer Ressourcen einen massiven Einfluss auf die Umweltwirkungen eines Gebäudes hat. Tatsächlich aber unterscheidet sich der Primärenergiebedarf von Tragwerken aus unterschiedlichen Materialien nur unwesentlich. Die Leistung »Raum« ist also weitgehend unabhängig vom verwendeten Baustoff an ähnliche Primärenergieaufwendungen gebunden (Abb. 3.10). Anders sieht es beim Anteil erneuerbarer Energie aus, der bei der Verwendung von Holz in der Konstruktion deutlich höher liegt. Legt man eine thermische

4000

10% a

1000

500

mfh11

früh im Planungsprozess Schwerpunkte zu setzen (Abb. 3.48, S. 60). Grundsätzlich eignen sich folgende Bereiche besonders für die Optimierung über ressourcenschonende Baustoffalternativen: • Erhöhung des Anteils nachwachsender Rohstoffe • Optimierung der Tragkonstruktion • Optimierung konstruktiver Bauteile • funktionsbezogen optimierte Produkte • Modularisierung und Systembau

5000

Haustechnik Ausbau Innenwände Dächer Fenster Glasfassaden Außenwände Decken Stützen Untergeschoss Aushub

56% d

0 mfh03

6000

2000

1000

0

Holz Standard

Primärenergieinhalt [MJ / m2EBF]

300

Masse [kg/m2]

Energiebedarf Lüftung Energiebedarf Warmwasser Energiebedarf Heizung PV-Anlage Gebäudetechnik – Lüftung Gebäudetechnik – Heizung Sanitärinstallation Elektroinstallation Transport Baustoffe Entsorgung Bauteile Erneuerung Bauteile Erstellung Bauteile

Massivbau MINERGIEP-ECO

400

MINERGIEP-ECO

500

MINERGIEP-ECO

Hybridbau

Leichtbau

MINERGIEECO

600

MINERGIE-P

Primärenergie nicht erneuerbar [MJ/m2a]

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

5

10

15

20

25

Primärenergie nicht erneuerbar Primärenergie erneuerbar davon Anteil Heizwert

30

35

Standard:

40

45

50

55

60 65 70 PEI [kWh/m2NGF/50 a] Primärenergie nicht erneuerbar Primärenergie erneuerbar davon Anteil Heizwert 3.15

0

20

40

60

80

100 [%]

Geschossdecke Brettschichtholz Betonfiligrandecke 3.16

Optimierung des Materiallebenszyklus

flächenaktiv

formaktiv Zug

vektoraktiv

biegeaktiv

schnittaktiv

Druck

3.17

Optimierung der Tragkonstruktion Nur etwa 10 – 20 % aller in einem Gebäude verwendeten Bauprodukte fließen in den Rohbau. Gleichzeitig macht er rund 80 % der Baumasse und ca. 50 % der im Gebäude gebundenen Primärenergie aus (Abb. 3.11, S. 47, 3.14) [13]. Ein erster Vergleich von Konstruktionen ist daher anhand ihrer Masse möglich [14]. Im mehrgeschossigen Wohnbau können die Massen zur Herstellung eines Quadratmeters Nutzfläche bei ähnlichen Gebäudegrößen fast um den Faktor 5 variieren (Abb. 3.23, S. 50). Der kumulierte nicht erneuerbare Energieaufwand KEAne [15] für die Konstruktion unterscheidet sich jedoch nur um ca. 35 %. Dies lässt den Schluss zu, dass Leichtbau zwar grundsätzlich die Umweltwirkungen reduziert, aber auch Massivkonstruktionen mit geringen Umweltwirkungen realisierbar sind. Je komplexer dabei die Anforderungen, desto mehr nähern sich die Umweltwirkungen leichter und schwerer Konstruktionen aneinander an: Leichter Innenausbau kann gegenüber einem massiven Ausbau zu etwa 15 % Einsparungen führen, bei Gebäudehüllen liegen die Unterschiede nur noch bei etwa 5 % (Abb. 3.24, 3.25, S. 50).

3.18

EIne pauschale Bewertung der Baustoffwahl ist daher nicht möglich; vielmehr sollte unter dem Aspekt der konstruktiven Effizienz (Abb. 3.17) ein optimales Zusammenspiel der Materialqualität mit dem gewünschten Einsatzzweck angestrebt werden (Abb. 3.21, S. 50). Voraussetzung hierfür ist eine technische und statische Betrachtung der Bauaufgabe, die Aspekte wie die Traglasten, das Tragsystem und dessen Materialien, seine Fügetechnik und Eigenlast umfasst. Besonders die konstruktive Höhe bietet hier Optimierungspotenziale: • Profilierung von Flächen Diese gut für die Serienfertigung geeignete Technik ermöglicht die einachsige Versteifung insbesondere von funktionalen Schichten in Bauwerken. Besonders bei Metallen und Kunststoffen finden sich viele profilierte Halbzeuge. Aber auch bei Holz und mineralischen Platten lassen sich Profilierungen umsetzen. Je nach Materialqualität und -stärke lässt sich das Produkt über die schwache Achse auch einer Biegung anpassen. • Rippenkonstruktionen Rippen und Stege lassen sich einachsig und zweiachsig in flächigen Bauteilen anbringen (Abb. 3.20). Sie bieten besonders als Teil der Tragkonstruktion

eine hohe Gewichtseinsparung und ermöglichen dort eine genaue Abstimmung auf den Einzelfall, indem die Verstärkungen entsprechend dem jeweiligen Lastverlauf angeordnet werden. • Stabtragwerke Tragwerke lassen sich auch gemäß den auftretenden Kräften in Zug- und Druckstäbe zerlegen (Abb. 3.18, 3.19). Gelingt es, die konstruktive Höhe des Tragelements von der Aufbauhöhe der funktionalen Schicht zu trennen (z. B. durch eine eingelegte Decke in einem raumhohen Fachwerk) so kann die Materialeffizienz deutlich erhöht werden.

3.19

3.20

3.12 Vergleich des Primärenergieinhalts ausgewählter Mehrfamilienhäuser (vgl. Abb. 2.28, S. 33) 3.13 Baumassen der Mehrfamilienhäuser aus Abb. 3.12 3.14 Primärenergieinhalt nach Bauteilgruppen, Eawag-Forum Chriesbach (CH) 2004, Bob Gysin + Partner BGP Architekten 3.15 Vergleich des Primärenergieinhalts (PEI) unterschiedlicher Gebäude in Holz- und Betonkonstruktion 3.16 beispielhafter Vergleich der Umweltwirkungen einer Geschossdecke im Bürobau in Holz- und Betonbauweise 3.17 exemplarische, effiziente Tragwerkstypen gegliedert nach Lastabtragung und Kraftfluss 3.18 interkommunale Sporthalle in Saint-Martin-enHaut (F) 2011, Tekhnê architectes 3.19 Tramdepot in Bern (CH) 2011, Penzel Valier AG 3.20 Supermarkt in Graz (A) 2011, LOVE architecture and urbanism

49

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

Werkstoff

PEI [MJ / m3]

PEI / Druck [J / kNm] [%]

PEI / Zug [J / kNm]

[%]

PEI / E-Modul [J / kNm] [%]

Beton C 35 / 40 Beton Stahlbeton (2 % Stahlanteil)

1764 4098

50 60

83 % 100 %

551 551

100 % 100 %

0,05 0,07

76 % 100 %

Ziegel, Werksteine Kalksandstein Mauerziegel

2030 1663

169 139

280 % 229 %

– –

– –

– –

– –

Holz Konstruktionsholz, Kiefer Brettschichtholz

609 3578

72 358

118 % 592 %

87 421

16 % 76 %

0,06 0,33

80 % 469 %

188 400 204 100 411 840 753 380

554 454 824 1838

916 % 750 % 1362 % 3038 %

554 498 824 1838

101 % 90 % 149 % 333 %

0,89 0,96 1,96 10,76

1281 % 1388 % 2827 % 15 513 %

35 000

50

83 %

1167

212 %

0,50

721 %

Metalle Stahl (FE 360 B) wetterfester Stahl (WT St 27-2) Edelstahl (V2A) Aluminium (EN AW-7022) Floatglas

Graue Energie

GWP

80 60 40

PEI nicht erneuerbar [MJ/m2]

20

2000 1600

1200 800 400

0

140 120 1

100 80 60 40

Putze/WDVS

Beschichtungen

Abdichtungen

Estriche Wand-/Deckenbekleidungen Bodenbeläge

Außenwandbekleidungen transparente Bauteile Dämmungen

3.23 Umweltwirkungen [%]

PEI nicht erneuerbar [%]

HolzHolz-Beton- HolzkastenBeton- Verbunddecke decke Verbundmit UD1) mit UD1) decke Gipskarton Gipskarton 15 mm 15 mm 1) UD = Unterdecke 3.22

massive Wände

0 Betondecke

Dachbeläge

Umweltwirkungen [%]

3.21

100

250

200

150

2 100

20 0

50 Kalksandsteinwand (2)

0 GWP 100 ODP AP Metallständerwand

150 3

125 100 75

4

50

EP POCP Kalksandsteinwand 3.24

200

160

120 100

25

80

0

Herstellung End-of-life

Kalksandsteinwand (5)

Porenbetonwand (4)

Holzständerwand (3)

-25

50

Umweltwirkungen [%]

PEI nicht erneuerbar [%]

Metallständerwand (1)

-20

Transport

5 40

0 GWP 100 ODP AP Holzständerwand Kalksandsteinwand

EP

POCP

Porenbetonwand 3.25

• Sandwichkonstruktionen Wie die Rippen- erlaubt auch die Sandwichbauweise die zweiachsige Ausbildung einer tragenden Fläche. Verdoppelt man den Abstand der beiden lastabtragenden (Außen-)Flächen, so steigt die Steifigkeit des Produktes auf das 7-Fache und die Tragfähigkeit auf das 3,5-Fache [16]. Sandwichkonstruktionen sind z. B. bei mineralischen Baustoffen, Holz und Metall bekannt. • Gekrümmte Flächen Dreidimensional gebogene Flächen erhalten ihre Steifigkeit durch innere Zug- und Druckspannungen. Umgesetzt mit Membranen und Stahlseilen sind solche Tragwerke insbesondere bei Überdachungen gebräuchlich. Führt man die funktionale, technische und statische Betrachtung zusammen mit der spezifischen Materialleistung, lassen sich materialeffiziente Lösungen realisieren. Bei der Tragwerksplanung spielen diesbezüglich vor allem die Zug-, Druck- und Verwindungssteifigkeit eine Hauptrolle (Abb. 3.21). Allerdings stellt sich bei einer individuellen Optimierung einzelner Tragelemente immer die Frage, ob dabei die ökologischen Wirkungen tatsächlich reduziert oder nur »verschoben« werden. Ein besonders einprägsames Beispiel hierfür ist das Münchener Olympiastadion: Die leicht wirkende Architektur wird erst durch hohe Betonmassen in den Fundamenten möglich, die die Ökobilanz des Bauwerks maßgeblich bestimmen. Erst durch Konstruktionen, in denen sich in unterschiedliche Richtungen wirkende Kräfte gegeneinander aufheben, lassen sich Formoptimierungen mit geringen Umweltwirkungen verbinden. Untersuchungen zur Ressourceneffizienz sollten dabei besonders kritisch mit der funktionellen Einheit umgehen (siehe Bedeutung der funktionellen Einheit, S. 87). 3.21 Primärenergieinhalt von Konstruktionswerkstoffen in Abhängigkeit unterschiedlicher Lastfälle 3.22 Vergleich von Grauer Energie und Treibhauspotenzial unterschiedlicher Deckenkonstruktionen (Herstellung und Entsorgung) 3.23 Bandbreite des nicht erneuerbaren Primärenergieinhalts funktionaler Schichten in Gebäuden abhängig von der Konstruktionsart 3.24 Ökobilanzvergleich zwischen einer leichten und einer massiven Raumtrennwand 3.25 Ökobilanzvergleich unterschiedlicher Wandkonstruktionen (U = 0,12 W/m²K; Betrachtungszeitraum 30 Jahre, inkl. Austauschprozesse) 3.26 Vergleich Ökobilanz (Herstellung + Entsorgung) a Biegeträger aus Stahl und GFK b transparente Bedachungen 3.27 Betriebsgebäude in Remscheid (D) 2006, Architektur Contor Müller Schlüter a Variantenvergleich für die Fassadenkonstruktion (Treibhauspotenzial, Nutzungsdauer 20 a) b Fassadenansicht

Treibhauspotenzial [kg CO2-Äq.]

Optimierung konstruktiver Bauteile Da auch die Bauteile der Gebäudehülle sowie Fußbodenaufbauten hohe Umweltwirkungen verursachen, sind gerade für diese Bauteile auch Strategien zur bauteilbezogenen, konstruktiven Optimierung förderlich (Abb. 3.23; siehe Ökobilanzen von Bauteilen, S. 90ff.). Weil die grundsätzlichen Anforderungen an die Bauteile (z. B. Traglast, Brandschutz, U-Wert) massiven Einfluss auf das Ergebnis haben, sind diese im Vorfeld detailliert zu ermitteln (Abb. 3.26). Zunächst kann für eine Bauaufgabe ein in sich konstruktiv optimiertes Produkt eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung eines Trockenestrichs statt eines Verbundestrichs. Da die Aufbauhöhe von Zementestrich vor allem von der Verbundfestigkeit des eher spröden Materials bestimmt wird, können elastischere Materialien die gleiche Leistung mit geringeren Umweltwirkungen erbrin50 000

Umweltwirkungen [%]

Die vorgenannte Studie [17] lenkt darüber hinaus den Blick auf die Umweltwirkungen zweier besonders relevanter tragender Bauteile: der horizontalen Tragelemente und Fundamente. Da beide Bauteile maßgeblich zur Lastverteilung innerhalb eines statischen Systems beitragen, bildet ein stringentes statisches System ohne größere Verschiebung von Lasten die Grundlage für eine Konstruktion mit reduzierten Umweltwirkungen. Da Gebäude in der Regel mehrerer Arten der Lastabtragung bedürfen, sind Mischkonstruktionen im Sinne der Ressourcenschonung meist vorteilhaft (z. B. tragende Decken aus Holz; aussteifender Betonkern) [18]. Auf Bauteilebene zeigt sich dies vor allem bei Deckenkonstruktionen. So ermöglichen Holz-Beton-Verbunddecken oder Holz-Hohlkastendecken deutliche Reduzierungen der Umweltwirkungen gegenüber massiven Betondecken mit gleicher Tragfähigkeit (Abb. 3.22).

Umweltwirkungen [%]

Optimierung des Materiallebenszyklus

120 100 80 60

120 100 80 60

40

40

20

20

0

0 PEI

GWP

Fall 1: bei gleicher Verformung Stahlträger Fall 1: IPE 200, g = 0,224 kN/m2 Fall 2: IPE 360, g = 0,571 kN/m2

PEI

PEI

GWP

Fall 2: bei gleicher Momententragfähigkeit

GWP

Fall 1: bei gleicher Tragfähigkeit PC-Stegplatte Fall 1: g = 0,28 kN/m2 Fall 2: g = 0,571 kN/m2

Kunststoffträger (GFK, IPE 360, g = 0,227 kN/m2)

PEI

GWP

Fall 2: bei gleichem U-Wert Isolierglasscheibe (g = 0,227 kN/m2)

3.26

a

b

gen. So enthält z. B. ein Estrich aus Spanplatten rund 60 % weniger Primärenergie als ein Zementestrich (siehe Fußbodenaufbauten – Bodenbeläge, Estriche und Trittschallschutz, S. 100f.). Auf Materialebene sind ähnliche Einsparungen auch mit Verbundwerkstoffen erreichbar. Allerdings kann mit der konstruktiven Optimierung eine Verschlechterung der Performance im Lebenszyklus einhergehen. So ermöglichen z. B. Faserzusätze bei Kunststoffen zwar eine höhere Steifigkeit, beeinträchtigen aber oft deren Recyclingfähigkeit (siehe Rückführung in den Materialkreislauf, S. 55ff.). Ein Standardprodukt ist herstellerseits meist überdimensioniert, da es durch vielfältige Einsatzmöglichkeiten einen breiten Markt erschließen soll. Dennoch lassen sich viele Bauteile sparsamer bemessen, wenn die an sie angreifenden Lasten reduziert werden. So bieten Strategien zur Senkung von Flächengewichten z. B. im Betonbau bei hohen Spannweiten oder weiten Kragarmen ein signifikantes Optimierungspotenzial (Abb 3.29). Im Bereich der Kunststoffe zeigt sich dabei die Grenze des Leichtbaus: Folien-

gewichte von 170 g/m2 ermöglichen die Realisierung thermischer Trennschichten zum Außenraum mit weniger als 0,5 kg/m2 Gewicht. In solchen Fällen bestimmt die notwendige Unterkonstruktion die Ökobilanz in der Regel weit stärker als die Membran selbst. Ähnliches gilt für die mechanische Belüftung pneumatischer Folienkonstruktionen: Trotz seiner geringen Leistung wirkt sich die Betriebsenergie des Gebläses auf Dauer weit stärker in der Ökobilanz aus als der Primärenergieinhalt der – vergleichsweise langlebigen – Kunststoffhülle (Abb. 3.28). Funktionsbezogen optimierte Produkte Neben der konstruktiven Optimierung lassen sich auch Synergien nutzen, indem ein Bauteil ein anders funktionsbezogen »unterstützt«. Ein elastischer Bodenbelag kann z. B. die Schallentwicklung am Boden deutlich reduzieren; der Trittschallschutz lässt sich dann auf eine geringere Schallminderung auslegen. Ähnlich verhält es sich z. B. bei der Verwendung von Porenbeton statt Kalksandstein als tragendes Material in Außenwänden. Die geringere Wärmeleitfähigkeit des Porenbetons

44773 kg (149%)

40 385 kg (134 %) 35752 kg (119%)

40 000 30082 kg (100%) 30 000

20 000

10 000

0 Bauteilmasse: a

Profilglas 19 468 kg

Polycarbonat 3634 kg

PMMA

GFK (Epoxidharz) 3677 kg 6421 kg b

3.27

51

PEI nicht erneuerbar [GJ]

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

60 50 Stegplatte, unbelüftet 40 Konstruktionen mit mechanischer Lufthaltung 30

Gebläseleistung 3 W/m2

Gebläseleistung 0,4 W/m2

20

10 0 15

30

45 Zeit [a]

Umweltwirkungen [%]

3.28 100 90 80

70 60 50 GWP

ODP

Best-CaseVariante Herstellung/ Recycling

AP

Worst-CaseVariante Herstellung/ Recycling

EP

POCP

StahlbetonMassivdecke

3.29 Fenstertyp (Maße 1,25 ≈ 1,4 m)

Uw [W/m2K]

Zweifachverglasung in Holzrahmen

1,3

1882

40

Zweifachverglasung in Kunststoffrahmen

1,2

3678

361

Dreifachverglasung in Holzrahmen, gedämmt

0,8

2277

68

Dreifachverglasung in Holz-AluminiumVerbundrahmen, gedämmt

0,8

2469

78

Dreifachverglasung in Kunststoffrahmen, gedämmt

0,8

5456

381

PEIne [kWh]

GWP [kg CO2-Äq.]

3.30 3.28 zeitliche Entwicklung des Primärenergiebedarfs pneumatischer Konstruktionen mit mechanischer Lufthaltung im Vergleich zu einer nicht belüfteten Konstruktion 3.29 Ökobilanzvergleich einer massiven Stahlbetondecke mit zwei unterschiedlichen Ausführungsvarianten von Hohlkörperdecken (Herstellung und Entsorgung) 3.30 nicht erneuerbarer Primärenergieinhalt sowie Treibhauspotenzial (GWP) verschiedener Fenster in Abhängigkeit des Rahmenmaterials 3.31 CO2-Emissionen (positive Werte) bzw. CO2Speicherpotenzial (negative Werte) verschiedener Holzprodukte (Herstellung und Entsorgung, Daten aus Ökobau.dat 2009) 3.32 Bürogebäude in Dornbirn (A) 2013, Hermann Kaufmann a Schnittperspektive mit Deckenkonstruktion b Blick in einen Büroraum 3.33 Kindertagesstätte in Aarau (CH) 2012, Husistein & Partner: Flur mit offener Leitungsführung

52

ermöglicht bei gleichem U-Wert der Wand geringere Dämmstoffdicken. So lässt sich, über das gesamte Bauteil betrachtet, eine Reduktion der Umweltwirkungen erzielen (Abb. 3.25, S. 50). Die helfende Funktion kann so weit gehen, dass bestimmte konstruktive Elemente ganz entfallen können Dieser Zusammenhang lässt sich z. B. an einer transluzenten Fassadenbekleidung aus Polycarbonat darstellen (Abb. 3.27, S. 51): Die Platte verursacht hierbei grob geschätzt 40 % der Umweltwirkungen der funktionellen Einheit »Fassadenkonstruktion«. Wenn die Platte selbst die Lastabtragung übernimmt und keine tragende Unterkonstruktion mehr erforderlich ist, steigt zwar die relative Bedeutung der Platte im Bauteil; es reduzieren sich jedoch die Umweltwirkungen der funktionellen Einheit als Ganzes. Dies gilt in der Regel auch, wenn die Plattenstärke aufgrund von erhöhten Druck- und Zuglasten an der Fassade vergrößert werden muss. Kann die Platte freitragend über mehrere Geschosse montiert werden, so erreicht man das ökologische Maximum beim Einsatz von Plattenwerkstoffen [19]. Auf der Bauteilebene lassen sich diese Themen z. B. anhand von Fenstern verdeutlichen (Abb. 3.30). Sie beeinflussen in besonderem Maß die Raumwirkung sowie die Behaglichkeit im Raum, verursachen aber auch hohe Umweltwirkungen in der Herstellung. Gleichzeitig wirken sie sich – z. B. über solare Gewinne oder sommerliche Überhitzung – auf die Betriebsenergiebilanz eines Gebäudes aus. Ihr Einsatz sollte daher auf das für die Behaglichkeit im Raum notwendige und aus betriebsenergetischer Sicht optimale Maß reduziert werden. Bei Fenstern mit gleicher Fläche und gleicher Verglasungsart liegen die primärenergetischen Unterschiede vor allem in der Wahl des Rahmenmaterials. Holz- und Kunststofffenster verfügen über einen geringeren Wärmedurchgang als Metallfenster. Letztere sind bezüglich der Umweltwirkungen in der Herstellung die schlechteste Alternative, besitzen jedoch eine besonders hohe Dauerhaftigkeit. Ohne die Instandhaltung im Detail zu berücksichtigen, müssten sie aber fast neunmal länger im Gebäude verbleiben als Holzfenster, um den höheren Aufwand an Herstellungsenergie zu kompensieren. Im Vergleich zu Holz liegen die Vorzüge von Kunststofffenstern in der einfachen Bearbeitbarkeit des Materials und dem geringen Materialanteil, der zu einer hohen Kosteneffizienz führt. Ihre geringere Steifigkeit führt aber im Vergleich zu

höheren Rahmenbreiten. Somit liegen Treibhauspotenzial und Primärenergieinhalt (Cradle to gate) eines Fensters mit Kunststoffrahmen fast um den Faktor 2 höher als bei einem klassischen Holzfenster. Außerdem reduziert der in der Regel höhere Rahmenanteil der Kunststofffenster passive Solarenergiegewinne und den Tageslichtanteil im Raum. Die reine Verblendung von Holzrahmen durch Metallprofile zum Zwecke besserer Witterungsbeständigkeit verursacht hingegen nur geringe Umweltwirkungen, da hierfür eine dünne und leichte Metallschicht ausreicht. Ebenso verhält es sich mit einer zusätzlichen Dämmschicht im Rahmen. Das passivhauskonforme Fensterbauteil benötigt nur so viel mehr Primärenergie für die Herstellung, wie es in ca. zwei Jahren allein durch reduzierte Transmissionswärmeverluste einspart. Aus ökologischer Sicht wird damit deutlich, wie hoch die Einwirkungen der Rahmenkonstruktion in der Gesamtbilanz eines Fensters sind. Gleichzeitig kann festgestellt werden, dass hochgedämmte Holzfenster dabei langfristig die energetische Referenz bei Vergleichen sein sollten. Modularisierung und Systembau

Sie haben vor allem dort Vorteile, wo die oft nur unscharf erfassbaren Aspekte wie schnelle Errichtung, gute Revisionierbarkeit, leichte Umnutzung und Rückbaubarkeit besonders im Fokus der Betrachtung liegen. Diese Vorteile sind über Bausysteme leicht erschließbar und schon lange Bestandteil der Bautradition. Ein Beispiel sind die Arbeiten von Fritz Haller aus den 1960er-Jahren zum Thema der Modularisierung (Abb. 1.9, S. 12), die er als »Die allgemeine Lösung« bezeichnete. Neben dem Stahlbau, der z. B. bei Funktionsbauten, Hallen oder großen Bürogebäuden eingesetzt wird, hat sich auch der modulare Holzbau für Wohnungsbauten, Schulen und Kindertagesstätten (Abb. 3.33), Büros (Abb. 3.32) und Produktionsgebäude etabliert. Die Ressourceneffizienz einer Konstruktion steigt dabei meist mit dem Vorfertigungsgrad. Eine Produktion im Werk ermöglicht geringere Bautoleranzen, schlankere Bauteildimensionierung, geringere Mängel und höhere Bauwerksqualität, da sie bei der Detailausbildung eine sorgfältigere Planung voraussetzt und bessere Möglichkeiten zur Qualitätskontrolle bietet. Auf der Baustelle fällt durch standardisierte Prozesse weniger konstruktionsbedingter Abfall an [20]. Die Produktion im Werk bietet ferner die Möglichkeit, den Anteil

sortenreiner Materialchargen zu erhöhen und begünstigt so späteres Recycling. Die genauere Erfassung der verbauten Produkte durch Planer und Hersteller erleichtert die Instandhaltung und den Rückbau des Gebäudes. Die Modularisierung im Systembau bedarf immer der Trennung von baulichen Einheiten (siehe Recyclinggerecht konstruieren, S. 66). Gerade die Trennung von Gebäudetechnik, Ausbau und Hülle ist hierbei hilfreich (Abb. 3.33). Dabei bietet die enge technische Verzahnung auch neue funktionelle Optionen, wie die konstruktive Integration von Technik in der Deckenkonstruktion eines Bürogebäudes in Dornbirn zeigt Abb. 3.32. Im modularen Holzbau ist darüber hinaus festzustellen, dass die hauptsächlich verwendeten Baustoffe Konstruktionsvollholz (KVH), OSB-Platten und Spanplatten nur noch eine geringe CO2-Speicherung ermöglichen (Abb. 3.31) [21]. Das mittlerweile stark technisch geprägte Verständnis des Holzbaus geht mit dieser geringen CO2-Speicherung einher.

Treibhauspotenzial [kg CO2 -Äq. je kg Stoffmasse]

Optimierung des Materiallebenszyklus

-1

-0,5

0

0,5

Massivhölzer

Schichthölzer

(65% Feuchte) Konstruktionsvollholz (Nadelholz 15% Feuchte)

Spanplatte P 2

Furnierschichtholz

1

1,5 MDF

Holzzementplatte

2 Grad der technischen Bearbeitung 3.31

Gesundheitlich unbedenkliche Gebäude entstehen, wenn möglichst wenig Schadstoffe in das Bauwerk eingebracht werden (siehe Baubiologie, S. 18ff.). Die Minderung natürlicher Schadstoffe ist in der Regel nur möglich, wenn Gebäude so geplant werden, dass die Schadstoffquelle nicht auftreten kann oder der Schadstoff zeitnah abgeführt wird. So lässt sich z. B. die (geologisch bedingte) Radonbelastung von Kellerräumen durch eine Zwangsbelüftung reduzieren. Gegen Schimmelpilze hilft insbesondere die Absenkung der lokalen Luft- und Bauteilfeuchte z. B. durch eine diffusionsoffene Bauweise sowie die Reduzierung von Wärmebrücken. In Bestandsgebäuden können darüber hinaus Fälle auftreten, bei denen gesundheitlich unbedenkliche

Baustoffe durch langfristige Kontamination selbst zu Emittenten werden. Sowohl nutzungsbedingte Einträge (etwa durch ausgelaufene Flüssigkeiten oder Reinigungsmittel) als auch primäre Schadstoffbelastungen anderer Baustoffe können zu solchen sekundären Belastungen führen. In einem solchen Fall sollte auf jeden Fall ein umfassendes Schadstoffgutachten erstellt werden und daraus, auf das Gebäude bezogen, geeignete Maßnahmen abgeleitet werden. Da diese häufig umfangreich und kostenintensiv sind, gilt im Neubau stets die Prämisse, dass von vornherein keine Schadstoffe in das Gebäude gelangen sollten. Das schützt auch die langfristige Werthaltigkeit der Immobilie. Bei Neubauten können Planer durch entsprechende Baustoffwahl eine Vielzahl potenzieller Problembaustoffe vermeiden. Gesundheitliche Risiken gehen besonders häufig von Nutzoberflächen und Oberflächenbelägen sowie Beschichtungen, Grundierungen und Dichtmitteln aus. Besonders die verstärkte Verwendung von Lösungsmitteln hat den Schadstoffeintrag in Gebäude deutlich ansteigen lassen. So befinden sich in Bauhilfs- und Bauzusatzstoffen,

a

b

Gesundheitliche Unbedenklichkeit

Spanplatten

Balkenschichtholz (Nadelholz 12% Feuchte) BSH (Nadelholz OSB-Platte Schnittholz 12% Feuchte) (12% Feuchte) Sperrholzplatte Dreischichtplatte Schnittholz

3.32

die etwa fünf Masseprozent des heutigen Gebäudebestandes ausmachen, nahezu alle aktuell bekannten Problemstoffe. Reduktion von Problembaustoffen Ein erster strategischer Ansatz zielt auf die generelle Reduktion von Hilfsstoffen. So lässt sich z. B. durch die Verspannung statt Verklebung von Teppichen und elastischen Bodenbelägen ein möglicher Emittent vermeiden. Gleichzeitig vereinfacht sich mit einer solchen Maßnahme auch die Instandhaltung (siehe Optimierung von Austauschprozessen, S. 64ff.). Auf der Materialebene lässt sich z. B. Stahl vor Rost schützen, indem er verzinkt anstatt beschichtet wird. Da sich die getroffenen Maßnahmen mitunter auch gestalterisch auswirken, sollten die zur Verwendung vorgesehenen Baustoffgruppen schon früh in der Planung auf ökologische Aspekte und potenzielle Problemstoffe hin untersucht werden (Abb. 5.3, S. 88f.; www.wecobis.de). Gesundheitlich unbedenkliche Hilfsstoffe Eine zweite Strategie zielt auf die Auswahl gesundheitlich unbedenklicher Bau- und Hilfsstoffe. Dazu stehen eine Vielzahl an

3.33

53

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

Ermittlung der Risikofaktoren in Gebäuden sowie der dafür relevanten Bauteile

Auswahl von Baustoffgruppen mit geringerem gesundheitlichem Gefährdungspotenzial

Auswahl von Baustoffen mit reduzierten Gefahrstoffen (z. B. SVHC, Lösungsmittel und VOC-Gehalt)

Überprüfung der Umsetzung der Vorgaben auf der Baustelle sowie Dokumentation (Sicherheitsdatenblätter etc.)

Überprüfung des Erfolgs der Maßnahme durch eine Raumluftmessung 3.34 Bewertung von Baustoffen nach AgBB-Schema erste Messung am 3. Tag • TVOC ≤ 10 mg/m3 • Summe aller detektierten Kanzerogene ≤ 0,01 mg/m3 • sensorische Prüfung 1) zweite Messung am 28. Tag • TVOC ≤ 10 mg/m3 •  SVOC ≤ 0,1 mg/m3 2) • Summe aller detektierten Kanzerogene ≤ 0,001 mg/m3 • bewertbare Stoffe: alle VOC mit NIK: R ≤ 1 3) 4) • nicht bewertbare Stoffe: Summe aller VOC mit NIK ≤ 0,1 mg/m3 3) • sensorische Prüfung 1) 1)

2)

3)

4)

vorsorglich aufgenommen, bisher steht noch kein abgestimmtes Verfahren zur Verfügung SVOC = mittel bis schwerflüchtige organische Verbindungen (Semi-Volatile Organic Compounds) NIK = niedrigste (toxikologisch) interessierende Konzentrationen gemäß AgBB-Schema R ist eine Verhältniszahl, gebildet aus gemessener VOC-Konzentration zu NIK 3.35 Standardraum DGNB-konform

TVOC

2000 μg/m3

280 μg/m3

Formaldehyd

14 μg/m3

6,5 μg/m3

Anzahl Messwerte 50 % über NOW-Wert

8

5

NOW-Wert = Neubauorientierungswert 3.36 3.34 Ablaufdiagramm einer baubiologischen Materialberatung zur gesundheitlichen Unbedenklichkeit von Baustoffen 3.35 Vorgehensweise und Kriterien bei der Bewertung eines Baustoffs für die Verwendung im Innenraum gemäß AgBB-Bewertungsschema 3.36 Vergleich der Schadstoffemissionen in zwei gleichen Räumen bei einer bauüblichen Umsetzung und bei einer Umsetzung nach DGNBQualitätsstufe 4 (Nutzungsprofil Büro- und Verwaltungsgebäue 2012; Zeitpunkt der Messung: max. 28 Tage nach Baufertigstellung). Raumausstattung: abgehängte Metalldecke, Wände aus Sichtbeton und leichter Verglasung, Terrazzoestrich aus Gussasphalt 3.37 Hierarchiestufen des Recyclings mit Abbildung der Definitionsgrenzen unterschiedlicher Richtlinien 3.38 Wege des Recyclings und der Ablagerung von Baustoffen mit Beurteilung des jeweiligen ressourcentechnischen Verwertungspotenzials.

54

Bewertungshilfen bereit (siehe Hilfsmittel für die ökologische Bewertung von Gebäuden, S. 36). Da sich die potenzielle Schadstoffbelastung einzelner Baustoffe nur mithilfe technischer Produkt- und Sicherheitsdatenblätter klären lässt, greift diese Strategie vor allem in späteren Planungsphasen. Die Datenblätter beschreiben den Umgang mit dem Produkt, weisen Inhaltsstoffe aus und benennen auch Gefahrstoffe und deren Auswirkungen in der Verarbeitung, im eingebauten Zustand sowie bei der Entsorgung. Insbesondere von der ECHA (European Chemicals Agency) gelistete SVHCs (Substances of Very High Concern, besonders besorgniserregende Schadstoffe) müssen dabei benannt werden. Sie haben schwerwiegende Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen oder auf die Umwelt (z. B. krebserregend) und sollten grundsätzlich vermieden werden. Weiterhin sollte, soweit möglich, auf Lösungsmittelfreiheit der eingesetzten Produkte geachtet werden. Eine Hilfestellung hierzu bietet das Gefahrstoff-Informationssystem der BG BAU (GISBAU) über den sogenannten GISCODE. Die Produktgruppencodes fassen Produkte mit vergleichbarer Gesundheitsgefährdung zusammen. GISBAU stellt darüber hinaus auch Empfehlungen für den Umgang mit den Baustoffen während der Verarbeitung zur Verfügung (siehe Hilfsmittel für Planer, S. 21). Je höher die Zahl hinter der Produktgruppe, desto höher ist dabei die Gefährdung. Die Codierungen müssen nicht zwingend in Produktbroschüren oder Datenblättern benannt werden. Über die Nachfrage bei Herstellern lässt sich der GISCODE jedoch in der Regel schnell ermitteln. Ein weiterer Indikator ist der Anteil an Volatile Organic Compounds (VOC), entweder als Emissionswert (z. B. für Bodenbeläge) oder als Inhaltsangabe (bei Beschichtungen und Lasuren). Umweltzeichen, Labels oder eigene Schadstoffmessungen der Hersteller fassen in der Regel einige dieser Zielstellungen zusammen und helfen dem Planer so, schadstoffreduzierte Produkte auszuwählen. Belastbare Umweltzeichen (Abb. 2.15, S. 22) schaffen dabei Transparenz über die Prüfung zur Vergabe des Labels, z. B. durch Beschreibung der Prüfkriterien. In der Regel benennen die für die Zertifizierung zuständigen Organisationen – zur Recherche hilfreich – auch zertifizierte Produkte auf ihren Websites. Reduktion der Schadstoffaufnahme Eine dritte Strategie zielt darauf ab, die Aufnahme von Schadstoffen durch den

Menschen aus der Raumluft zu verhindern. Mechanische Lüftungsanlagen haben hier neben dem energetischen auch einen gesundheitlichen Nutzen, da der definierte Luftwechsel zu einem Schadstoffabtransport beiträgt. Darüber hinaus hilft auch die Verkapselung geringer Mengen als problematisch erachteter Baustoffe. Allerdings lösen diese Maßnahmen nicht das grundsätzliche Problem des Schadstoffeintrags in Gebäude. Vorgehensweise in der Planung Auf der Baustoffebene führen die vorgenannten Maßnahmen meist nur zu geringfügigen Kostenänderungen; je nach Einsatzzweck des Baustoffs lässt sich sogar eine Kostensenkung erreichen. Bei der Planung gilt es vor allem, die Anforderungen sorgfältig in den Leistungsverzeichnissen festzuschreiben [22]. Das heißt auch, dass diese Anforderungen spätestens zum Zeitpunkt der Ausschreibung definiert sein müssen. Um »Angstzuschläge« bei Bietern zu verhindern, sollten die gesundheitlichen Kriterien in der Ausschreibung möglichst transparent dargestellt, in den Vergabegesprächen thematisiert und ggf. ergänzend ein Ansprechpartner für Rückfragen angegeben werden. Auch das Vorgehen auf der Baustelle ist frühzeitig zu klären und mit den Auftragnehmern der notwendige Umfang der Dokumentationen zu besprechen. So lassen sich zusätzliche Kosten für die bauliche Umsetzung vermeiden [23] oder sehr gering halten. Durch die mitunter schwierige Informationslage ist hingegen gerade die Planung und Erbringung der Nachweise ein entscheidender Kostentreiber bei der Umsetzung. Reduzieren lässt sich der Aufwand durch wiederkehrende Regelaufbauten und Detaillösungen, die die Zahl der im Gebäude insgesamt verwendeten Baustoffe verringert. Zur abschließenden Erfolgskontrolle sollte nach Baufertigstellung die entstandene Raumluftqualität überprüft werden. Nachhaltigkeitszertifizierungen nach DGNB und ÖGNI sehen hierzu z. B. eine Raumluftmessung auf Formaldehyd und VOC vor. Wird dabei eine TVOC-Konzentration von 3000 μg/m3 oder eine Formaldehydkonzentration von 120 μg/m3 überschritten, so führt dies zum Ausschluss von der Zertifizierung. Eine vorab durchgeführte Bewertung des Baustoffs nach AgBBBewertungsschema oder andere Nachhaltigkeitslabels helfen diese Ziele umzusetzen (Abb. 3.35). Die AGÖF hat darüber hinaus aus vergangenen Messungen Durchschnittswerte (Neubauorientie-

Optimierung des Materiallebenszyklus

Rohstoffgewinnung

Baustoffproduktion

Verwendung stoffliche Verwertung »Downcycling« Verwertung mit Qualitätsverlust (Downcycling)

Rückführung in den Materialkreislauf

Die Abfallrahmenrichtlinie schreibt ausgehend vom Kreislaufgedanken für das Jahr 2020 eine Recycling- und Verwertungsquote von 70 % in Europa vor (Abb. 3.37). Bisher werden solche Quoten in Deutschland nur bei Metallen, Flaschenglas und Papier erreicht. Darüber hinaus lassen sich aber z. B. aus Gebäudebruch Schotterersatzstoffe herstellen, thermoplastische Kunststoffe umformen, Kunststoffe in ihre Polymere zerlegen und neu polymerisieren oder auch neue Holzwerkstoffe herstellen. Holz, Stahl und Kunststoffe könnten so in einem in sich geschlossenen Stoffkreislauf eingesetzt werden. Dem stehen jedoch derzeit noch die in Deutschland gültigen Vorschriften wie z. B. das Kreislaufwirtschaftsgesetz entgegen, die für Holz und Kunststoff eine thermische Verwertung begünstigen. Daher bietet es sich für die Planung an, nicht vorrangig die Qualität des Recyclings zu betrachten, sondern die generelle Rückführung in den technischen Materialkreislauf zu ermöglichen. Günstig auf eine Rückführung wirken sich  ecyclinggerechte Konstruktionen (siehe Recyclinggerecht konstruieren, S. 66) sowie sortenreine Bauabfälle aus. Dabei hilft eine Vorsortierung auf der Baustelle, z. B. über die von der DGNB beschriebenen Maßnahmen zur abfallarmen Baustelle. Diese sehen eine Sortierung in mineralische Abfälle, Wertstoffe, gemischte Baustellenabfälle, Problemabfälle und asbesthaltige Abfälle vor. Die Schulung der am Bauprozess Beteiligten und ihre Kontrolle durch die Bauleitung fördern eine ordnungsgemäße Sortierung. Gleichzeitig fallen in der Regel für »reinen« Bauschutt geringere Entsorgungskosten an. Zurückgewonnene Baustoffe aus einem Gebäude haben jedoch eine sehr unterschiedliche Wertigkeit – sowohl wirtschaftlich als auch auf die Umweltwirkungen bezogen. So sind z. B. heute bei Metallen hohe Rückkaufpreise üblich. Bei Betonbruch hingegen übersteigen die Entsorgungskosten den Rohstoffwert. Gerade mineralische Baustoffe stellen durch ihre hohen Massenströme und ihren eher geringen Ressourcenwert eine große Herausforderung dar; bei ihnen besteht ein besonders hoher Bedarf an geschlossenen Materialkreisläufen.

Rückbau Umbau

Gebäudeerstellung & Nutzung

energetische Verwertung thermische Beseitigung

EU-Richtlinie 2008/98/EG VDI 2243 Kreislaufwirtschaftsgesetz

Deponie 3.37

Die Recyclingkosten hängen von der Menge des zu recycelnden Rohstoffs und von dessen technischer Wertigkeit ab – also der Möglichkeit, daraus neue, hochwertige Produkte zu erstellen. Aber auch bei der ökologischen Bewertung lässt sich unterschiedlichen Methoden des Recyclings eine Wertigkeit zuordnen (Abb. 3.38). Gängige Verwertungsmethoden sind neben der direkten Weiternutzung von Bauteilen das werkstoffliche und rohstoffliche Recycling sowie die thermische Verwertung. Die Wiederverwendung einmal hergestellter Produkte ist dabei die umweltbezogen beste Lösung; die thermische Verwertung sollte möglichst vermieden werden, da hier die Ressource unwiederbringlich verloren geht. Wiederverwendung Die direkte Wiederverwendung von Bauelementen ist der einfachste Weg, um auf der Materialebene Ressourcen zu schonen. Zwar werden nur 11 % aller Bauteile direkt wiederverwendet; das ist deutlich weniger als die Menge an Bauabfällen, die werkstofflich recycelt wird [24]. Aus ökologischer Sicht ist die Wiederverwendung

jedoch die beste Lösung – und auch wirtschaftlich kann sie, wie z. B. bei der Wiederverwendung von Betonbauteilen aus DDR-Plattenbauten, interessant sein. Abhängig vom Transportaufwand sind hierbei Kosteneinsparungen von über 40 % möglich [25]. Am geringsten sind die Umweltwirkungen aber in aller Regel bei der Umnutzung ganzer Gebäude. Sie empfiehlt sich insbesondere bei sehr massiven Betonkonstruktionen. Besteht schon im Planungsprozess die Möglichkeit – z. B. bei temporären Bauwerken –, die Nachnutzung zu berücksichtigen, ergeben sich daraus ggf. sogar neue Entwurfskonzepte (Abb. 3.42, 3.43). Für einen Planer ist es dabei vorteilhaft, wenn das wiederzuverwendende Material in einer signifikanten Menge vorhanden ist. Standardisierte Bauteile wie Platten, Standardträger oder -profile erhöhen den »Materialfundus«. Auch andere Industriebranchen bieten in diesem Zusammenhang interessante Produkte an, wie z. B. Bauten aus Seecontainern zeigen (Abb. 2.22, S. 27). Für wiederverwendete Bauprodukte liegen jedoch häufig keine genauen technischen Kennwerte vor,

Verwertung

Weiterbehandlung

hohes Potenzial

mittleres Potenzial

geringes Potenzial

Wiederverwendung des Bauteils

Bauteil, das die technischen / gesetzlichen Anforderungen für Neubauten erfüllt

Bauteil, das die technischen / gesetzlichen Anforderungen für Bestandsgebäude erfüllt

Bauteil, das technisch noch funktionsfähig ist, aber nicht dem Stand der Technik entspricht

–

stoffliches Recycling

zu technisch / wirtschaftlich vergleichbarem Neurodukt

zu hochwertigem Rohstoff mit hohem Marktwert

zu hochwertigem Rohstoff mit geringem Marktwert

technisch möglich, aber nicht wirtschaftlich; Downcycling

thermische Verwertung

verursacht keine abfallspezifischen Schadstoffe; hoher Brennwert

in größeren Anlagen unproblematisch; mittlerer Brennwert

in Abfallverbrennungsanlage; niedriger Brennwert

nach Aufbereitung

Ablagerung (Deponie)

Kompostierung bzw. Vererdung

auf Baurestmassenbzw. Inertstoffdeponien

auf Baurestmassendeponie, aber nicht unproblematisch

auf Massenabfalloder Reststoffdeponie; Emissionen möglich

Verwertungspotenzial aus ökologischer Sicht ‡ gute

‡ gute bis akzeptable

‡ akzeptable

Hochwertigkeit/Ressourceneffizienz der Verwertung

rungswerte, NOW) für einzelne Schadstoffe ermittelt, mit denen Bauherren und Planer eigene Messergebnisse vergleichen können. Bei hohen Werten lässt sich anhand des Abklingverhaltens feststellen, ob es sich um ein kurzfristiges oder ein dauerhaftes Problem handelt.

¥ schlechte Verwertungsmethode 3.38

55

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

Hauptbestandteil (Überschusskomponente) Nebenbestandteil

Beton

Stahl

Flachglas

Gips

Holz (unbehandelt)

Kunststoff (Schaum)

Beton

Monostoffbauteil

gut separierbar, Recyclingtechnologien für Stahl und Beton vorhanden

kaum separierbar, keine Recyclingtechnologie vorhanden

kaum separierbar, keine Recyclingtechnologie vorhanden

schwer separierbar, Downcyclingtechnologien vorhanden

schwer separierbar, keine Recyclingtechnik vorhanden

Stahl

gut separierbar, Recyclingtechnologien für Stahl und Beton vorhanden

Monostoffbauteil

gut separierbar, Glas rezyklierbar (nur eingeschränkt wieder als Flachglas)

separierbar, Recyclingtechnologie für Gips und Stahl vorhanden

gut separierbar, Recyclingtechnologien vorhanden

separierbar, kaum Recyclingtechnologien vorhanden

Flachglas

schwer separierbar, nur Downcycling möglich

gut separierbar, Recyclingtechnologien für Stahl und Glas vorhanden

Monostoffbauteil

kaum separierbar

separierbar, eingeschränkt Downcyclingtechnologien vorhanden

separierbar, kaum Recyclingtechnologie vorhanden

Gips

Gips ist ein Störstoff im Betonabbruch, nur sehr geringe Mengen zulässig wegen Sulfattreiben

gut separierbar, Recyclingtechnologien für Stahl und Gips vorhanden

kaum separierbar, keine Recyclingtechnologie vorhanden

Monostoffbauteil

schwer separierbar, Gips stört stoffliches Recycling und Verbrennen

schwer separierbar, keine Recyclingtechnologie vorhanden

Holz (unbehandelt)

kleine, stark verschmutzte Holzteile sind mitunter schwer trennbar; großformatige Holzreste unproblematisch

gut separierbar, Recyclingtechnologien für Stahl und Holz vorhanden

teilweise separierbar, Holz ist Störstoff in Glasproduktion, Downcycling möglich

schwer separierbar, eingeschränkte Technologien vorhanden

Monostoffbauteil

separierbar, kaum Recyclingtechnologie vorhanden

Kunststoff (Schaum)

teilweise trennbar, schwer separierbar, Kunststoff verbrennt bei sehr geringem Kunststoffanteil Down- beim Einschmelzen cycling möglich

teilweise separierbar, Kunststoff schmilzt im Produktionsprozess, Downcycling möglich

schwer separierbar, keine Technologien zum Recycling vorhanden

schwer separierbar, Kunststoff stört stoffliches Recycling, nur Verbrennen möglich

Monostoffbauteil (technisch rezyklierbar, kaum realisiert)

‡ verträglich, gut rezyklierbar

‡ eingeschränkt verträglich, Downcycling möglich

‡ unverträglich, kein Recycling möglich 3.39

wodurch insbesondere in der Gewährleistung Zwänge entstehen. Denn ist im eigentlichen Sinne kein Hersteller für ein Produkt vorhanden, so muss der Planer den Nachweis über die entsprechende Produktleistung selbst erbringen. Der notwendige, kostenintensive produktbezogene Leistungsnachweis verhindert dabei häufig eine praktische Umsetzung. Um einen neuen Nachweis zu vermeiden, kann ein Bauteil alternativ auf Basis der ungünstigsten, nach damaliger Norm gültigen Bemessungsgrundlage dimensioniert werden. Zwar sind Bauteile dann technisch ggf. leicht überdimensioniert, es können aber individuelle, ökologisch wie wirtschaftlich interessante Lösungen entstehen. So war es zum Beispiel bei einem Wohnhaus in Enschede möglich – einem Gebäude, das zu etwa 60 % aus wiederverwendeten Materialien besteht –, die Treibhausemissionen für die Herstellung der Tragkonstruktion fast um den Faktor 10 zu senken (Abb. 3.47, S. 59). 3.39 Verträglichkeitsmatrix unterschiedlicher Baustoffgruppen im Recycling 3.40 wechselseitige Verträglichkeit unterschiedlicher Kunststoffe bei Recyclingprozessen 3.41 Ableitung maximaler Energiebedarfe aus dem Schweizer Konzept der 2000-Watt-Gesellschaft 3.42 Sanierung eines Wohngebäudes aus den 1960er-Jahren in Augsburg (D) 2013, lattkearchitekten: Durch die energetische Sanierung und den barrierearmen Umbau wurde das Gebäude für einen weiteren Lebenszyklusabschnitt ertüchtigt.

56

Werkstoffliches Recycling Als werkstoffliches Recycling bezeichnet man die Aufbereitung von Altbaustoffen in sogenannten Rezyklaten. Da bei diesem Vorgehen ein neues Produkt mit belastbaren technischen Kenngrößen entsteht, ist es die klassische Art, hochwertige Baustoffe oder solche mit besonders hohen Massenströmen einer erneuten Nutzung zuzuführen. Abfälle können nicht vollkommen sortenrein getrennt werden (Abb. 3.39). Außerdem sind sie sind meist mit Füllstoffen oder Additiven versetzt. Rezyklate besitzen daher nicht immer die Qualität des ursprünglichen Werkstoffs. Deutlich wird dies am Beispiel von Kunststoffen: Viele Polymere werden während des Recyclingprozesses in ihrer Struktur verändert, die Polymerketten werden verkürzt. Bei der Herstellung von Kunststoffen aus 100 % Rezyklat ergeben sich daher bereits nach drei Verarbeitungszyklen Veränderungen in den Bauteileigenschaften. Nach fünf Zyklen treten in der Regel erhebliche Schädigungen ein, die alle Komponenten des Compounds (Polymerketten, Stabilisatoren, Farben, Flammschutzmittel, etc.) betreffen. Nur wenige Kunststoffe, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET), können ohne Veränderungen der Eigenschaften werkstofflich recycelt werden. Rezyklate werden daher oft nicht rein verwendet, sondern in Abhängigkeit zur beabsichtigten Herstellungsmethode

anteilig mit Neu-Kunststoffen gemischt. Beim Spritzgießen lassen sich z. B. 5 % Rezyklat beimischen, ohne dass sich die Qualität des Kunststoffprodukts verändert [26]. Kunststoffrezyklate werden heute z. B. bei PVC-Profilen von Kunststofffenstern eingesetzt. In Einzelfällen können Recyclingprozesse jedoch auch die Baustoffeigenschaften verbessern. So binden recycelte Holzspäne (bei Recycling können etwa 90 % der ursprünglichen Spanmasse zurückgewonnen werden) den Leim besser als frische Späne und ermöglichen reduzierten Bindemitteleinsatz. Gleichzeitig kann ein Produktionsschritt entfallen, da die Späne schon die notwendige Größe für die Verarbeitung besitzen [27]. Förderung von Recyclingprozessen Durch wirtschaftlich umsetzbare Materialrückgewinnung und sortenreine Chargen bei Bauabfällen, aber auch durch spezifische Hinweise in der Ausschreibung können Planer das Entstehen neuer Aufbereitungssysteme fördern. Für Metalle sind diese schon weitgehend vorhanden, doch auch für andere ressourcentechnisch hochwertige Produkte werden in Zukunft sehr wahrscheinlich Aufbereitungssysteme zur Verfügung stehen. So wird z. B. für PV-Module entweder über den schon vorhandenen Verbund PV CYCLE (www.pvcycle.org) oder die WEEE-Richtlinie (Waste Electrical and

Optimierung des Gebäudelebenszyklus

Electronic Equipment) der EU eine herstellerseitige Rücknahme erfolgen. Und auch für Kunststoffe werden sich in Zukunft immer mehr solcher Sammelsysteme etablieren. Optimierungspotenziale beim Recycling bietet vor allem die Erhöhung der Materialqualität durch entsprechende Trennung und Sortierung. So unterstützen das DGNB- und das BNB-System sowohl die Rückbaubarkeit von Konstruktionen (Steckbrief TEC 4.1.4) als auch, unter dem Begriff »saubere Baustelle«, die gezielte Sammlung von mineralischen Abfällen, Wertstoffen, gemischten Baustellenabfällen, Problemabfällen und asbesthaltigen Abfällen. Auch eine stärkere Detaillierung der Sammlung kann zu deutlich verbesserten Ergebnissen beim Recycling führen. So steigt z. B. durch die verstärkte Verwendung hochwertiger Stahllegierungen der Bedarf nach einer sortenreinen Trennung legierter Schrotte. Je genauer und einfacher sich die Materialzusammensetzung eines Metallteils nach dem Rückbau klassifizieren lässt, desto höher ist die Chance einer späteren, optimal auf die Ressourcen abgestimmten Nutzung. Der Kennzeichnung von Bauteilen kommt hierbei eine besondere Bedeutung zu. Doch gerade bei Metallen sollte die Anzahl unterschiedlicher Legierungen auch generell kritisch hinterfragt werden. Folgende Faktoren, die ein werkstoffliches Recycling ermöglichen bzw. vereinfachen, sollten bei der Planung von Gebäuden berücksichtigt werden [28]: • Verwendung möglichst reversibler Verbindungen, die einen Austausch der Bauteile ermöglichen (siehe Recyclinggerecht konstruieren, S. 66). • Reduktion der Baustoffvielfalt im Gebäude zur Vergrößerung der einzelnen Materialchargen (siehe Materialfokussierung und konstruktive Reduktion, S. 61). • Verwendung möglichst sortenrein wiederverwendbarer Baustoffe. So kann z. B. ein mit Perlite gefüllter, dämmender Ziegel nach der Nutzung zu Ziegelbruch weiterverarbeitet werden, ein mit Mineralwolle gefüllter jedoch bisher nicht. • Bei nicht trennbaren Konstruktionen sollten möglichst Baustoffe eingesetzt werden, die im Recyclingprozess miteinander verträglich sind. In der Regel reicht es aus, wenn die Materialien der gleichen Materialgruppe angehören (z. B. zementgebundene Werkstoffe, Abb. 3.39). Bei Kunststoffen kann es

heute

Additive/Nebenbestandteile

6000 Watt / Person

Hauptbestandteil PE

PVC PS

PC

PP

PA

PE

‡

¥

¥

¥

‡

¥

¥

PVC

¥

‡

¥

¥

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¥

‡

PS

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¥

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PC

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PP

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¥

¥

¥

‡

¥

¥

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¥

¥

¥

¥

‡

¥

PMMA

¥

‡

‡

¥

¥

‡

PMMA 2000 Watt / Person

Büro Schule sonstige Sektoren

Wohnen

‡ miteinander verträglich nur bei geringen Additivmengen verträglich ¥ nicht miteinander verträglich

Baumaterial

Ziel 2150

Raumklima Warmwasser

Mobilität

3.40

jedoch erforderlich sein, auch die Verträglichkeit einzelner Werkstoffe untereinander zu beachten. (Abb. 3.40). • Bei nicht trennbaren Konstruktionen aus unterschiedlichen Werkstoffgruppen sollte ein Werkstoff als Leitwerkstoff ausgewählt werden. Zum Beispiel werden metallische Sandwichpaneele üblicherweise einschließlich ihres verklebten Kunststoffkerns recycelt. Er wird dabei verbrannt und reduziert so die zum Einschmelzen des Metalls erforderliche Energiemenge. Allerdings führt dieser Prozess zum Verlust der nicht erneuerbaren Ressource »Kunststoff«. Daher sollten bei Sandwichprodukten zukünftig verstärkt nachwachsende Rohstoffe (z. B. Holz- oder Holzfaserkaschierungen) Anwendung finden. • genaue Dokumentation und / oder Kennzeichnung. Sie wird bei Kunststoffen z. B. nach Vorgaben der DIN 11 469 direkt auf dem Bauteil angebracht (Recyclingcode). Des Weiteren können spezielle Marker im Kunststoff (z. B. Fluoreszenzfarben) eine spätere sortenreine Trennung erleichtern.

Licht und Elektrogeräte 3.41

• Vermeidung von Oberflächenbeschichtungen, sofern möglich. Bei Lackierungen und Lasuren ist zu beachten, dass Schadstoffe aus der Beschichtung ggf. ganz das Recycling des beschichteten Stoffes verhindern können.

Optimierung des Gebäudelebenszyklus Der Materiallebenszyklus bietet eine Vielzahl an Optimierungsmöglichkeiten (Abb. 3.41). Die daraus ableitbaren Strategien bleiben jedoch in vielen Bereichen für Planer abstrakt. Wesentlich deutlicher wird der planerische Bezug bei Strategien, die auf den Gebäudelebenszyklus abzielen. In diesem Bereich haben sich einige Konzepte mit jeweils unterschiedlichem Schwerpunkt etabliert: Sowohl das Cradle-to-Cradle-Design [29] als auch das MIPS-Haus-Konzept (MIPS = Material-Input pro Serviceeinheit) [30] betonen den Kreislaufgedanken. Das Triple- ZeroKonzept (Triple-Zero = Nullenergie, null Emissionen und null Abfall) [31] blendet die Herstellungsphase zunächst aus,

3.42

57

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

ermöglicht aber durch die Rückführung des Gebäudes in den Materialkreislauf eine in sich geschlossene Betrachtung. Als Besonderheit bietet das Konzept der 2000-Watt-Gesellschaft die Möglichkeit, neben einem Grenzwert für den Gesamtenergiebedarf von Gebäuden auch einzelne Zielwerte für Mobilität sowie die Erstellung und den Gebäudebetrieb zu definieren. Damit fällt es leicht, Stärken und Schwachpunkte einer Planung zu erkennen und diese entsprechend anzupassen (Abb. 3.41, S. 57). Nutzung als Leitindikator

Die Nutzung zählt zu den wichtigsten Grundlagen jeder Gebäudeplanung. Das daraus resultierende Betriebsverhalten im Lebenszyklus wirkt sich auch maßgeblich auf die Konstruktion und Materialwahl aus und darauf, wie hoch der Ressourcenaufwand für die Baukonstruktion im Verhältnis zum Aufwand im Betrieb ist (Abb. 3.45). Je höher der Energieaufwand für den Gebäudebetrieb ist und je mehr energetische Dienstleistungen die Nutzung erfordert, desto stärker sollte die Gebäudekonstruktion zu einer Senkung der Betriebsenergie beitragen (Abb. 3.48, S. 60). Potenzielle Nutzungswechsel und die 3.43 Bühnenüberdachung für eine Papstmesse in Freiburg (D) 2012, Werner Sobek Ingenieure 3.44 Nachnutzung der Membranhülle des Gebäudes als Umhängetaschen 3.45 gegensätzliche Entwicklungen von Gebäuden in Abhängigkeit des Nutzungswechsels und einer auf den Nutzungswechsel angepassten Gestaltung 3.46 Möglichkeiten zur ökologischen Optimierung von Baukonstruktionen abhängig vom Betriebsenergiebedarf und dem Nutzungswechsel von Gebäuden 3.47 Einfamilienhaus mit ca. 60 % Anteil wiederverwendeter Bauteile und Baumaterialien in Enschede (NL) 2012, 2012 Architecten a CO2- und Primärenergievergleich der Fassade (Holz von Kabeltrommeln) und der Tragkonstruktion (Stahlteile einer Textilmaschine) in Bezug zu Neukonstruktionen b Ansicht des Gebäudes

58

3.43

3.44

angestrebte Nutzungsdauer definieren wiederum die Länge des zu betrachtenden Zeitraums für die Nutzungsphase im Lebenszyklus. Viele Bewertungssysteme für die Nachhaltigkeit von Gebäuden gehen grundsätzlich davon aus, dass ein Nutzungswandel durch vorausschauende Planung vorbereitet werden sollte. Kann eine Tragstruktur dabei weiterverwendet werden, lassen sich die Umweltwirkungen in der Tat deutlich reduzieren. In der Praxis stellt sich die Frage jedoch nicht in dieser Allgemeingültigkeit. Gerade im Wohnungsbau ist je nach Lage des Gebäudes zu prüfen, inwieweit ein Nutzungswechsel realistisch ist. Hierbei spielt etwa der wirtschaftliche Druck auf das Grundstück aufgrund besonderer Standortqualitäten (z. B. Zentrumsnähe, monofunktionale Strukturen oder spezifische Insellagen) eine wichtige Rolle. Gerade suburbane Wohngebiete werden kaum umgenutzt. Für die Planungspraxis lohnt es sich daher, Gebäude in unterschiedliche Nutzungstypen einzuteilen und diese in Abhängigkeit von den übergeordneten Standortqualitäten als Leitindikator für die Entwicklung des Materialkonzepts zu nutzen (Abb. 3.46).

gerecht zu gestalten (z. B. über selektive Reflexion oder Speichermassen). Der Materialeinsatz geht dann in der Regel mit einer materialbezogenen Funktionsüberlagerung einher (siehe Funktionsüberlagerung, S. 61). Alle fünf zentralen Energiedienstleistungen in Gebäuden (Wärme, Kälte, Licht, Luft und Strom) lassen sich auch durch die Materialwahl optimieren. Beim Wärmebedarf geschieht dies z. B. durch Hüllbauteile mit reduzierter Transmission, beim Kältebedarf durch die Nachtauskühlung von Speichermassen. Bei der Beund Entlüftung mithilfe von Solarkaminen und bei der Beleuchtung spielen die Reflexionsgrade von Oberflächen eine wesentliche Rolle. Auch beim Strombedarf ist eine Optimierung z. B. mithilfe von Photovoltaik möglich. Da bei Bürogebäuden die Betriebsphase bei einem Betrachtungszeitraum von 50 Jahren rund 75 % der Gesamtökobilanz ausmacht [32], reichen bereits kleine betriebliche Gewinne aus, um eine signifikante primärenergetische Verbesserung erzielen zu können (Abb. 3.48). Bei Gebäuden mit hohem Energiebedarf werden die gebäudetechnischen Komponenten periodisch durch effizientere Alternativen ersetzt. Der Planer kann über die Art der Integration von technischen Einbauten (z. B. durch gute Zugänglichkeit und Erleichterung des Austauschs der Systeme) zur langfristigen Sicherung der Bausubstanz beitragen. Darüber hinaus ist die Reduzierung des Betriebsaufwands durch pflegeleichte Nutzoberflächen hoch zu gewichten.

Gebäude mit einem hohen Betriebsenergiebedarf und niedrigem Nutzungswechsel Bei »Hochenergieverbrauchern« stellen Bau und Rückbau im Lebenszyklus verhältnismäßig geringe Aufwendungen dar. Andererseits sind Strategien, die durch den Materialeinsatz versuchen, die Betriebsenergie zu senken, hier besonders wirksam. Dabei kann direkt versucht werden, den Betriebsenergiebedarf zu senken (z. B. durch Dämmung), Energiequellen für das Gebäude zu erschließen (z. B. als mikroklimatische Hülle, Luftkollektor oder die technische Unterstützung von Gebäudetechnik mit Prozesswärme), oder den Energiefluss möglichst bedarfs-

Gebäude mit langer Lebensdauer und geringem Betriebsenergiebedarf Bei Gebäuden mit geringem Energiebedarf und sehr dauerhafter Nutzung, in der Regel Wohnungsbauten und Bürobauten in hochwertigen Lagen, steigt die Bedeu-

Optimierung des Gebäudelebenszyklus

hoher Nutzungswechsel

Nutzungsflexibilität temporäre Bauten schneller Nutzungswechsel, z. B. Shops

niedriger Nutzungswechsel Langlebigkeit ar ul

od M

lre te i

Ba u

ho

he

D

t

Konstruktionsvariabilität

geringer Betriebsenergiebedarf

au

itä

trendgerechte Gestaltung angepasste Dauerhaftigkeit große Maßnahmenpakete

er cy haf tig cl in ke g it

Rückbaubarkeit

Konstruktionseffizienz a D nge au p er as ha st st fti e of gk fre ei t cy cl in g Ro h

flexible Umsetzung

s al m de te äu ys eb ) S G mta es

zeitlose Gestaltung hohe Dauerhaftigkeit kleine Maßnahmenpakete

(G

dauerhafte Nutzung z. B. hochwertige Wohn- und Büroflächen

Werthaltigkeit 3.45

20

15

3.46

klus erreichen. Erforderlich ist dann die Aufteilung der Instandhaltung in kleinere Maßnahmenpakete. Die Gebäude halten dadurch langfristig ihren Wert, können jedoch schlechter umgenutzt werden. Gebäude mit kurzer Lebensdauer Bei Gebäuden oder Einbauten mit kurzer Lebensdauer lässt sich der Primärenergieinhalt weitgehend ohne die Berücksichtigung der Dauerhaftigkeit optimieren. Fallweise können auch die Umweltwirkungen im Betrieb vernachlässigt werden. Zu diesen Gebäuden zählen temporäre Bauten, Messebauten, Ladeninterieurs oder Systembauten mit Produktions- oder Büronutzung. Bei ihnen spielt neben der Reduktion der Umweltwirkungen für die Herstellung besonders die Rückführung der Ressourcen in den Materialkreislauf eine wichtige Rolle (Abb. 3.43, 3.44). Zielführende Maßnahmen sind hier die Fokussierung auf eine reduzierte Anzahl von Baustoffen, recyclinggerechtes Konstruieren und die Erzeugung nennenswerter, sortenreiner Materialchargen, die sich zum Recycling eignen.

Gebäude mit einem hohen Betriebsenergiebedarf und hohem Nutzungswechsel Gerade bei Shoppingmalls, Forschungsund Laborgebäuden oder auch Produktionsgebäuden ist anzunehmen, dass die Nutzung bzw. die Nutzer sich im Lebenszyklus häufig verändern. Dabei kann der materialbezogene Aufwand für spätere Umbauten den Aufwand für die Erstellung des Gebäudes deutlich übersteigen. Optimierungspotenziale bieten sich dann, wenn der Aufwand für Nutzungswechsel gering gehalten werden kann. Neben möglichst reversiblen Einbauten, einem leichten Innenausbau und einer nutzungsneutralen Raumhöhe (i. d. R. größer als 2,75 m) können auch konstruktive Reserven (z. B. bei der Bemessung der Tragkonstruktion oder in Bezug auf die Belastbarkeit von Nutzoberflächen) Umweltwirkungen im Lebenszyklus des Gebäudes reduzieren. Ebenso relevant ist darüber hinaus die Vorhaltung von Reserven etwa bei den Kanal- und Schachtquerschnitten, die spätere Veränderungen in der Gebäudetechnik erleichtern.

319579

350000

hoher Betriebsenergiebedarf

300000 250000 200000

150000

0

38 104

50000

11617

100000

8650

0,223

5

3,521

2,712

10

a

Graue Energie [MJ]

25

23,698

GWP [t CO2-Äq.]

tung der im Bauteil gebundenen Energie. Abb. 3.46 zeigt dabei die herausragende Stellung des Wohnungsbaus, die sich bei den aktuellen Tendenzen zur Effizienzsteigerung von Gebäuden weiter verstärken wird. Ab 2021 wird für Neubauten in Europa der Niedrigstenergiestandard verpflichtend. Spätestens dann werden bei neu errichteten Wohngebäuden etwa 50 % der im Lebenszyklus aufgewendeten Energie in die Bauteilherstellung fließen. Besonders wirksam ist eine Optimierung des Materialeinsatzes, die die Umweltwirkungen der Bauteile und ihre Dauerhaftigkeit gleichermaßen berücksichtigt. Dabei sind dauerhafte Baustoffe in der Regel ökologisch positiver zu bewerten als solche mit einem geringen Energiebedarf in der Herstellung, die jedoch eines häufigeren Austauschs bedürfen. Um die Lebensdauer langlebiger Bauteile auch tatsächlich ausnutzen zu können, ist eine zeitlose Gestaltung des Gebäudes hilfreich. Zudem lassen sich gerade bei besonders langlebigen Gebäuden die Bauteile nur selten so gestalten, dass sie gleichzeitig das Ende Ihres Nutzungszy-

betriebsoptimierte Gestaltung

0 Holzfassade, wiederverwendet neue Holzfassade

Stahlskelett, wiederverwendet neue Stahlkonstruktion

b

3.47

59

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

Gebäudetechnik, Wärme

Gebäudetechnik, Sanitär

o

++

+

+

-

Bau

-

o

o

+

-

-

-

-

Nutzung

+

o

++

-

-

++

++

o

o

+

+

++

-

-

-

++

+

+

+

-

-

-

Instandhaltung ++ Nachnutzung

-

Ausschreibung

Gebäudetechnik, Elektro

+

Ausführungsplanung

Innenausbau

+

Entwurf

nichttragende Konstruktion

+

Vorentwurf

Dach

Herstellung

Grundlagenermittlung

Fassade

Bauteilzyklus PEI über den Einzelbewertungen für Gebäudeteile Bearbeitung im Planungsprozess Lebenszyklus (Gesamtgebäude)

3.48 Entwicklung von Materialkonzepten

In einem typischen Projekt fehlt zunächst häufig ein materialbezogenes Leitbild; das Materialkonzept muss planungsbegleitend entstehen. Die Entwicklung sollte dabei projektbezogen auf unterschiedlichen Maßstabsebenen ansetzen. Da die meisten Optimierungsmöglichkeiten maßstabslos sind, lassen sich viele Entscheidungen im Laufe des Planungsprozesses auch auf andere Ebenen übertragen. So entsteht eine Verzahnung des Entwurfsund des Materialkonzepts, die den Entwurf letztlich umso schlüssiger erscheinen lässt. Auch Gewichtungen sollten immer projektspezifisch und nutzungsbezogen in Form einer Bewertungsmatrix getroffen werden (Abb. 3.48, 3.49). Sie sollten immer die Themenfelder Umweltwirkung, Materialleistung und Kosten mit je mindestens einem wirksamen Kriterium berücksichtigen. Gleichzeitig sollten die Kriterien den ganzen Gebäudelebenszyklus erfassen [33]. Dabei empfiehlt es sich, möglichst früh im Planungsprozess für alle Aspekte Annahmen zu treffen und diese im weiteren Planungsablauf zu überprüfen und zu präzisieren (siehe Planungsablauf und -prozesse, S. 68ff.). Erst durch die Prüfung von Alternativen entBauteil

stehen in der Folge Materialkonzepte, die ebenso belastbar wie differenziert sind. Bei der Ökobilanzierung des Bürogebäudes »LCT One« in Dornbirn (Abb. 3.32, S. 53) berücksichtigte die Ökobilanz sowohl die Materialleistung als auch die Umweltwirkungen und die Investitionskosten der einzelnen Bauteile. Dabei wurde untersucht, inwieweit für einzelne Bauteile alternative Aufbauten oder Materialien zu geringeren Umweltwirkungen führen würden und welche Kosteneffekte dies hätte (Abb. 3.49). Letztlich zeigten sich bei der Untersuchung – bei gleichbleibender Materialleistung – kostenneutrale Optimierungspotenziale für die Fassadenbekleidung, die wasserführende Schicht des Flachdachs und den Innenausbau im Standardbüro. Wie im Bereich der Betriebsenergie, wo erst die Kombination aus Energieeinsparung und Energieeffizienz zu nachhaltigen Lösungen führt, ist auch bei Baustoffen eine einseitige Optimierung nicht zielführend. Sowohl die Reduzierung von Umweltwirkungen in Herstellung und Betrieb als auch die Rückführung von Materialien in den Materialkreislauf sind notwendig, um zu nachhaltigen Lösungen zu gelangen (Abb. 3.50). Kurzfristig steht hier natürlich die Senkung der Umweltwir-

GWP-Verbesserung

Auswirkung auf Kosten

kungen im Vordergrund. Da jedoch durch die Rückführung in den Materialkreislauf heute schon die Ressourcengrundlage von morgen gelegt wird, sind Planer gerade beim Thema des instandhaltungsund recyclinggerechten Bauens gefordert. Überprüfung von Materialkonzepten Durch ihre Wirksamkeit auf vielen Maßstabsebenen ist die Materialverwendung ein Querschnittsthema des nachhaltigen Bauens. Zur Überprüfung von Materialkonzepten eignet sich dabei besonders Abb. 1.14 (S. 14). Anhand des Diagramms lassen sich Strategien bewerten, indem sie – horizontal – zwischen effizientem und suffizientem Vorgehen eingeordnet werden. Durch eine Prüfung auf anderen Maßstabsebenen lässt sich die zielgerichtete Optimierung der Planung beurteilen: Sind einzelne Maßstabsebenen von Effizienz, Suffizienz und Konsistenz noch nicht bearbeitet, so zeigt sich darin weiteres Optimierungspotenzial. Optimierungspotenziale im Gebäudelebenszyklus

Neben dem Materiallebenszyklus, dessen Themen grundsätzlich relevant sind, bietet eine Untersuchung des Gebäudelebenszyklus individuelle und damit planerisch besonders relevante Optimierungsmöglichkeiten. Jeder der beiden Zyklen wirkt sich unterschiedlich stark auf unterschiedliche Arten von Bauteilen aus. Grundsätzlich lässt sich dabei zwischen gestalterisch prägenden Baustoffen und nicht sichtbaren Baustoffschichten bzw. untergeordneten funktionalen Werkstoffen unterscheiden. Bei funktionalen Werkstoffen ohne gestalterische Relevanz ist die Optimierung entlang des Materiallebenszyklus die wirksamere Methode (siehe Optimierung des Materiallebenszyklus, S. 44f.). Dagegen liegt für gestalterisch prägende Baustoffe meist ein ökologisches und insbesondere ein hohes wirtschaftliches Potenzial in der Nutzungsoptimierung im Gebäudelebenszyklus. Hierbei sind folgende Aspekte besonders wirksam (Abb. 3.51): • Materialfokussierung und konstruktive Reduktion • Funktionsüberlagerung • reduzierter Betriebsaufwand • reduzierter Instandhaltungsaufwand • Optimierung von Austauschprozessen • Optimierung von Instandhaltungsprozessen • recyclinggerecht konstruieren

Dachkonstruktion auf Stahlbetondecke

Dämmung

Gründung (Flachgründung)

Zement

Zement

Wände, Balken und Stützen

Zement

Zement

Decken – Betonarbeiten

Zement

Trennwände

Fensterglas

Aluprofile

Fensterglas

Aluprofile

Fußbodenbeläge / Standardbüro

Doppelboden

Teppich

Doppelboden

Teppich

Fassadenelement

Fassadenverkleidung

Dämmung

Fassadenverkleidung

Dämmung

WDVS – Treppenhaus

Dämmung

Dämmung

WDVS – Sockel

Dämmung

Dämmung

WDVS – Anschlüsse

Dämmung

Dämmung

WDVS – Farbe

Farbe

Farbe

Materialfokussierung und konstruktive Reduktion

‡ keine ‡ evtl. Mehrkosten ‡ Mehrkosten

Eine Materialfokussierung ermöglicht durch die geringere Anzahl an Konstruk-

‡ gering ‡ mittel

Dachabdichtung

Dämmung

Dachabdichtung

Zement

‡ hoch

3.49

60

12 10

Passivhaus, Holzfassade mit Faserzementverkleidung

Aktivhaus, Holzfassade mit Faserzement + PV

8 6

3,90 0,26

0,26

1,98

1,98

1,33

1,33

1,74 0,71 -0,05

1,64 0,71 -0,05

4 2 0

Treibhauspotenzial (GWP) [kg CO2/m2NGFa]

Treibhauspotenzial (GWP) [kg CO2-Äq./m2a]

Optimierung des Gebäudelebenszyklus

-2

40 35 30 25 20 15 10 5 0

20 0 10 Aktiv-Stadthaus Passivhaus, Holzfassade mit Faserzementverkleidung

Innenwände Außenwände Gründung

Stromanlagen Wärmeversorgung Dächer Decken

45

30 40 50 Nutzungsdauer [a] DGNBReferenzgebäude 3.50

a

b

c

tionsmaterialien die Verwendung wiederkehrender Detaillösungen. Auch bei hohem Entwicklungsaufwand für ein einzelnes Detail lässt sich der planerische Gesamtaufwand damit in Grenzen halten. Auf der Baustelle kann durch wiederkehrende Details die Qualität der Umsetzung verbessert werden. Außerdem lässt sich durch den verstärkten Einsatz einzelner Materialien ggf. Verschnitt weiternutzen und so weniger Abfall produzieren. Letztlich entstehen auch beim Rückbau größere Chargen einzelner Baustoffe, und dies begünstigt wiederum ein wirtschaftliches Recycling. Konstruktive Reduktion beschreibt hingegen generell die Minimierung von Anschlusspunkten und des damit einhergehenden konstruktiven Aufwands. Zum Beispiel reduziert der Verzicht auf verdeckte Regenrinnen meist auch den Materialaufwand. Eine konstruktive Reduktion schlägt sich fast immer auch in geringeren Umweltwirkungen bei der Bauteilherstellung nieder. In der Nutzungsphase erleichtern vereinfachte Bauteilgeometrien und die Minimierung von Anschlüssen Wartungs- und Instandhaltungsprozesse und machen sie dadurch kostengünstiger (siehe Ressourcenschonende Baustoffalternativen, S. 47ff.).

Materialfokussierung und konstruktive Reduktion sind besonders bei kleinteilig elementierten Materialien mit wiederkehrenden Fügetechnologien sinnvoll. Ein historischer Archetyp hierfür ist z. B. der Mauerwerksbau. Der Effekt wirkt aber auch auf Bauteilebene: Gerade bei Dachkonstruktionen kann es vorkommen, dass nicht mehr die funktionale Schicht selbst, sondern die Detail- und Anschlusslösung (Anschlüsse, Eckdetails, Regenwasserführung, etc.) in der Ökobilanz maßgeblich wird [34]. Eine reduzierte Anzahl von Anschlüssen führt folglich zu einem signifikanten Vorteil in der Ökobilanz des Gesamtgebäudes.

Beide Bereiche sind aber auch durch hohe funktionale Anforderungen gekennzeichnet. Gerade an Fassaden muss nicht einmal eine komplette Schicht entfallen, um die Umweltwirkungen zu reduzieren. Ein messbarer Erfolg ergibt sich bereits, wenn Baustoffe zusätzlich zu ihrer konstruktiven Funktion zur Einsparung von Betriebsenergie beitragen. Beispiele sind Dachbahnen mit integrierter Dünnschicht-Photovoltaik oder Blechdächer, die in ihrer Geometrie eine Halterung von PV-Modulen vorsehen. Sie kommen ohne zusätzliche metallische Unterkonstruktion für die PV-Module aus und vermeiden so ein aus ökologischen Gesichtspunkten aufwendiges Bauteil. Besonders wirksam als multifunktionale Bauteile sind transparente Fassadenflächen. Sie beeinflussen z. B. den Wärmehaushalt, die Beleuchtung, den Luftwechsel und die Luftfeuchte im Gebäude. Selbst eine Energieerzeugung ist bei diesen Bauteilen z. B. über Gläser mit integriertem Sonnenschutz aus PV möglich. Natürlich steigert Multifunktionalität auch den Aufwand für das Gesamtbauteil. Ist es z. B. nicht möglich, einen beweglichen Sonnenschutz im Scheibenzwischenraum unabhängig von der Verglasung auszu-

Funktionsüberlagerung

Umweltwirkungen lassen sich auch reduzieren, indem ein Bauteil gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllt. Statt eines Bitumenestrichs kann z. B. ein Terrazzoestrich ausgeführt werden, der zusätzlich eine sehr dauerhafte Nutzoberfläche bietet. Reduziert sich auf diese Weise die Anzahl der Schichten pro Bauteil, so ergeben sich daraus meist energetische und wirtschaftliche Vorteile (Abb. 3.57, S. 63). Die größten Potenziale für solche Maßnahmen bieten Fassaden und Nutzoberflächen (Abb. 3.56, 3.58, S. 63).

Aspekt der Materialoptimierung

EFH

MFH

Büro/ Verwaltung

Labore

Bildungsbauten

Handelsbauten

Materialfokussierung und konstruktive Reduktion

‡‡‡

‡‡

‡‡

‡‡

‡‡

‡‡

Funktionsüberlagerung

‡‡

‡‡

‡‡‡

‡‡‡

‡‡

‡‡

Reduzierung des Betriebsaufwands

‡‡

‡‡

‡‡‡

‡‡‡

‡‡‡

‡‡‡

Reduzierung des Instandhaltungsaufwands

‡‡

‡‡

‡‡‡

‡‡‡

‡‡‡

‡‡‡

Erhöhung der Dauerhaftigkeit

‡‡‡

‡‡‡

‡‡

¥

‡‡

¥

Optimierung von Austauschprozessen

‡‡‡

‡‡

‡‡

¥

‡‡‡

‡‡

Optimierung von Instandhaltungszyklen

‡‡‡

‡‡‡

‡‡‡

¥

‡‡‡

‡‡

¥

‡‡

‡‡‡

‡‡‡

‡‡

‡‡‡

recyclinggerechtes Konstruieren ‡‡‡ hohe ‡‡ mittlere

¥ geringe Relevanz

3.48 Relevanz unterschiedlicher Lebenszyklusphasen für den Primärenergiebedarf von Gebäuden und Gebäudeteilen sowie deren Beeinflussbarkeit in unterschiedlichen Planungsphasen 3.49 Bürogebäude in Dornbirn (A) 2013, Hermann Kaufmann: Identifikation ökologischer Optimierungspotenziale bei Bauteilen und deren Auswirkungen auf die Investitionskosten 3.50 Aktiv-Stadthaus (Plusenergiegebäude) in Frankfurt/M. (D) 2015, HHS Planer + Architekten a Treibhauspotenzial für die Erstellung der Fassade im Vergleich zu einer Passivhausfassade b Entwicklung des Treibhauspotenzials im Vergleich mit einem Passivhaus und dem DGNBReferenzgebäude. Der ökologische Mehraufwand für den Bau des Aktiv-Stadthauses amortisiert sich nach weniger als zehn Jahren. c Ansicht aus der Luft (Fotomontage) 3.51 Abschätzung der Wirksamkeit unterschiedlicher lebenszyklusbezogener Optimierungskonzepte nach Gebäudetypen

3.51

61

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

Maßgeblich für den finanziellen Betriebsaufwand eines Gebäudes sind Ansprüche bezüglich der Sauberkeit und Hygiene, der Werterhaltung, der Gebrauchseigenschaften (Schalldämpfung, Rutschhemmung bei Bodenbelägen etc.) und des Erscheinungsbildes. Auf Baustoffebene hat hier vor allem die Reinigungsfreundlichkeit großen Einfluss. Eine Studie über den Lebenszyklus eines Bodenbelags lässt den Schluss zu, dass die Umweltwirkungen in der Nutzungsphase eine eher untergeordnete Rolle im Bauteillebenszyklus spielen [36]. Damit stellt 3.52 Zusammenhang zwischen Technisierungsgrad und Lebenszykluskosten von Gebäuden 3.53 Reinigungsaufwand unterschiedlicher Bodenbeläge gemäß dem Leitfaden Nachhaltiges Bauen 3.54 Lebenszyklus- und Investitionskosten pro Jahr nach Bauteilen 3.55 Reinigungskosten für unterschiedliche Fassadenbekleidungen gemäß Leitfaden Nachhaltiges Bauen 3.56 Stellwerk in Basel (CH) 1998, Herzog & de Meuron: Funktionsüberlagerung von Sonnenschutz und Wetterschutz an der Fassade 3.57 Büro- und Verwaltungsgebäude in Stuttgart (D) 2012, Blocher Blocher Partner: Funktionsüberlagerung von Nutzoberfläche und Lastabtragung im Bodenbereich 3.58 Sanierung einer Turnhalle in Berlin (D) 2011, ludloff+ludloff Architekten: Funktionsüberlagerung von Deckenverkleidung und Sonnenschutz

62

Betrieb stehen somit ggf. erhöhte Kosten für Wartung, Instandhaltung und Rückbau gegenüber. Pflegeleichte Bodenbeläge Aspekte der Reinigung und Pflege lassen sich gut an Bodenbelägen verdeutlichen, denn ein pflegeleichter Bodenbelag kann die jährlichen Reinigungskosten um bis zu 30 % senken (Abb. 3.53). Unter Gesichtspunkten der Reinigung schneiden harte Natur- oder Werksteinbeläge ökologisch am besten ab. Ihre Langlebigkeit macht sie auch wirtschaftlich vorteilhaft. Auch keramische Fliesenbeläge sind leicht zu reinigen, verlieren aber mit der Zeit durch Beschädigung der Oberfläche oft ihre Ansehnlichkeit. Elastische Bodenbeläge verursachen speziell in Büros meist geringfügig höhere Betriebskosten als harte Bodenbeläge. Ihre schallabsorbierenden Eigenschaften reduzieren jedoch die Lärmbelastung am Arbeitsplatz. Linoleum- und Naturkautschukbeläge sind hier ökologisch besonders sinnvoll. Teppichböden lassen sich zwar effizient maschinell reinigen. Nachteilig sind jedoch ihre geringe Dauerhaftigkeit und die häufig notwendige Grundreinigung bei hohen Belastungen. Holzböden weisen im Verhältnis zu elastischen Bodenbelägen höhere Pflegekosten auf. Dafür können sie, in Abhängigkeit der Nutzschichtdicke, mehrfach abgeschliffen werden und verfügen so über eine besondere Langlebigkeit. Höhere Investitionskosten von Belägen korrespondieren in der Regel mit erhöhter Dauerhaftigkeit. Kann diese über entsprechend fest definierte Raumzonen auch ausgenutzt werden, ermöglicht dies geringere Lebenszykluskosten. Pflegeleichte Fassaden Bei den flächig eingesetzten Fassadenmaterialien verursachen vor allem emaillierte Glasfassaden einen hohen ReiniBelagsmaterial

Technisierungsgrad mittel hoch

Reduzierter Betriebsaufwand

die Reinigung einen der wenigen Bereiche im Bauen dar, in dem Kostenaufwand und Umweltwirkungen sich nicht ähnlich entwickeln. Die Auswirkungen der Reinigung auf die Lebenszykluskosten sind jedoch umso größer: Oft überschreiten die Reinigungskosten bei Gebäuden in Deutschland sogar die Heizkosten. Ebenso können die Folgekosten für Wartung und Instandhaltung eines Bauteils die Baukosten um ein Vielfaches übersteigen (Abb. 3.54). Optimierte Reinigungsprozesse werden daher auch in Nachhaltigkeitszertifizierungen abgefragt. Neben technischen Anlagen verursachen insbesondere Bodenbeläge, Fenster und Türen, Innenwände und Bekleidungen hohe Wartungskosten. Eine am Pflegeaufwand orientierte Planung beginnt mit der Reduzierung des Schmutzeintrags aus dem Außenraum, z. B. über Filter in Lüftungsanlagen und Sauberlaufzonen (Roste oder Matten) in Eingangsbereichen. Eine Länge von ca. zehn Schrittmaßen senkt den Schmutzeintrag um 80 %. Wirtschaftliche Gestaltung bedeutet darüber hinaus, Oberflächen leicht maschinell reinigen zu können. Glatte, fugenfreie und an ihrer Oberfläche unempfindliche Baustoffe sind diesbezüglich besonders empfehlenswert (Abb. 3.57). Positiv wirkt sich ferner die klare Trennung häufig und weniger häufig gereinigter Flächen aus. Auch Farbgebung und Musterung können unterstützend wirken: Auf unifarbenen, hellen und kalten Materialien zeichnet sich Schmutz leicht ab, dagegen wird er bei erdfarbenen oder gemusterten Belägen weniger sichtbar. Den Pflegeaufwand reduzierende Beschichtungen können zwar in der Regel kurzfristig besondere technische Leistungen erbringen. Sie sind jedoch nicht besonders dauerhaft und lassen sich nach der Nutzung selten vom Untergrund trennen. Reduzierten Kosten im

Mittelwert

niedrig

tauschen, so kann dies zu erhöhten Aufwendungen im Lebenszyklus führen, die die Einsparungen an Herstellungs- und Betriebsenergie sogar übersteigen können. Übergeordnete Forschungen haben darüber hinaus ergeben, dass ein geringerer Technisierungsgrad – d. h. weniger Gebäudetechnik je Quadratmeter Gebäudefläche – insgesamt zu reduzierten Lebenszykluskosten führt (Abb. 3.52) [35]. Es scheint daher insbesondere dann nicht ratsam, Funktionen miteinander zu verknüpfen, wenn die entsprechenden Komponenten deutlich unterschiedliche Lebensdauern aufweisen. Allerdings gibt es keine allgemeingültige Definition für die Bewertung solcher komplexen integralen Materialleistungen, z. B. in der Ökobilanzierung. Letztlich muss im jeweiligen Einzelfall mithilfe statischer oder dynamischer Simulationen überprüft werden, ob und wann sich ein systembezogenes Optimum einstellt. Auch die immer stärker mögliche individualisierte Herstellung von Baukomponenten (»Customised Production«) ermöglicht es, auf Rahmenbedingungen wie z. B. Wirkungen des Mikroklimas oder die Geometrie von Bestandsbauten gezielt zu reagieren (siehe Phase 1: Grundlagenermittlung/ Vorstudie, S. 71ff.).

30 40

50

60 70 80 90 100 110 Lebenszykluskosten [CHF/m2EBFa]

Verwaltungsgebäude Wohngebäude

Pflegeheime Schulgebäude 3.52

Intensivtägliche Reinigung reinigung [%] [%]

polierter Granit (Bezugsgröße) Betonwerkstein kunstharzgebundener Stein Naturwerkstein, poliert Fliesenboden, glasiert Fliesenboden, unglasiert Naturwerkstein, rau

100 102 102 102 110 120 120

100 105 100 100 125 135 125

Linoleum PVC glatter Gummiboden genoppter Gummiboden versiegelter Holzboden

105 105 120 150 120

130 130 115 150 – 1)

90 – 140 2)

200

Teppichboden 1)

Abschleifen und Neuversiegelung 2) Mittelwert: 110 3.53

Optimierung des Gebäudelebenszyklus

Beleuchtungskörper Stützen Gebäudegestaltung Beschilderung Gebäudeautomation Außenwände UG Kanalisation nutzungsspezif. Möbel Innenwände (Rohbau) Decken, Treppen Küchen Fundamente Sicherheitsanlagen Transportanlagen Grünflächen Deckenbekleidungen Außenwände EG, OG Dächer Einbauten Heizungsanlagen lufttechnische Anlagen Wandbekleidungen Trennwände, Innentüren Starkstromanlagen Bodenbeläge Fenster, Außentüren (Ab-)Wasseranlagen 0

Lebenszykluskosten davon Kapitalkosten (verzinste Investitionskosten)

Fassadenmaterial

Haustyp zweigeschossig ReinigungsIndex1 [%] zyklus [a]

Aluminiumbekleidungen Oberfläche anodisch oxidiert (geschliffen) Oberfläche stückbeschichtet Oberfläche bandbeschichtet Kupferbekleidungen

1600 400 400

k. A.

k. A.

k. A.

3

470

k. A.

k. A.

emaillierte Stahlblechbekleidungen

1

310

310

400

20

100

20

100

1 0,25

440 1750

1 0,25

240 960

Betonwerksteinbekleidungen mit Vorsatz

12

680

12

1280

großformatige Betonfertigteile

12

680

12

1280

Klinkervorsatzschale, zweischaliges Mauerwerk

20

420

20

620

Holz- oder Holzwerkstoffbekleidungen2 Massivholzschalung, deckend beschichtet Massivholzschalung, Kernholz, unbeschichtet Fassadenplatten aus Holzwerkstoffen

5 10 10

170 20 100

– – –

– – –

Faserzementplatten großformatig kleinformatig

2 10

310 380

2 k. A

200 k. A.

1

3.56

1 2 2

k. A

Glasbekleidungen rückseitig emailliert rückseitig emailliert und metalloxidbeschichtet

gungsaufwand. Holzfassaden sind hingegen (in der Regel mithilfe von Hochdruckreinigern) leicht zu reinigen. Ferner wirkt sich für Holz auch die »Materialerwartung« des Betrachters positiv aus. Leichte Verschmutzungen oder ein natürliches Vergrauen werden hier eher akzeptiert als bei anderen Baustoffen; daher können niedrigere Reinigungszyklen gewählt werden. Reinigungsintensive Fassadenelemente sind vor allem Fenster und Türen (Abb. 3.55). Wichtig ist eine gute Zugänglichkeit für Reinigungszwecke, bei großflächigen und vielgeschossigen Fassaden ggf. über Befahranlagen. Hydrophile oder hydrophobe Glasbeschichtungen aus organischen Verbindungen können darüber hinaus die Reinigungshäufigkeit minimieren. Sie sind jedoch kratzanfällig. Einmal beschädigt, lassen sie sich nach heutigem Stand der Technik nur schwer erneuern. Ferner gel-

700 310 310

Zinkbekleidungen

Naturwerkstein-Bekleidungen mit offener oder geschlossener Fuge

0,3 0,9 0,6 Kosten [Mio. CHF/a] 3.54

2 2 2

Haustyp zehngeschossig ReinigungsIndex1 zyklus [a] [%]

2

im Verhältnis zu Naturstein (= 100 %) nach Angaben der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung (DGfH) 3.55

ten für diese Beschichtungen spezielle Anforderungen bezüglich Reinigungsarten und -mitteln, die zu erhöhten Kosten führen können. Bei Wärmedämmverbundsystemen kann eine besondere Belastung durch Algenbewuchs auftreten. Um sie zu verhindern, werden mittlerweile WDVS-Produkte mit Bioziden im Oberputz und im Fassadenanstrich angeboten. Sie sollten ausschließlich nach Richtlinie 98/8/EG Anhang I zulässige Wirkstoffe enthalten [37]. Trotzdem kann es bei ihnen zu Auswaschungen der Wirkstoffe kommen, sodass ihr Einsatz in sensiblen Bereichen, z. B. Kindertagesstätten, grundsätzlich infrage gestellt werden sollte.

bestimmter Bauteile sowie deren Alterung beeinflussen (Abb. 3.60, S. 65).

Zur Reduzierung des Umweltwirkungen in der Nutzungsphase können Planer die Wahrscheinlichkeit des Austauschs

Alterung, Dauerhaftigkeit und Lebensdauer Die Dauerhaftigkeit beschreibt als theoretischer Kennwert den Zeitraum, in dem ein Baustoff in einem Nutzungszusammenhang seine Funktion aufrechterhalten kann. Entsprechend der Nutzungs- und Witterungseinflüsse wird die Dauerhaftigkeit in der Regel als Zeitspanne mit einem Mittelwert angegeben. Der Mittelwert beschreibt die Dauerhaftigkeit bei üblicher Planung und Nutzung, der höhere Wert bezieht sich auf optimierte Planungs- und Nutzungszusammenhänge (Abb. 3.59, S. 64). Die Kennwerte wurden entweder theoretisch über die Analyse von Schadensfällen oder praktisch durch Feldversuche ermittelt. Für die Planung sind sie als Anhaltspunkt dienlich, wobei für die letztendlich erreichbare Lebens-

3.57

3.58

Reduzierter Instandhaltungsaufwand

63

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

dauer immer auch die konkrete Einbausituation maßgeblich ist [38]. Da Studien bei Baustoffen mitunter zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen kommen, ist es hilfreich, immer auch Vergleichswerte anderer Studien heranzuziehen (Abb. 3.62). Dabei sollten stets die in den Studien angenommenen Nutzungszusammenhänge und -intensitäten beachtet werden. Insgesamt sind die Lebensdauern von Bauteilen in den letzten 50 Jahren kontinuierlich gesunken [39]. Dies liegt unter anderem an der geringeren Lebensdauer eingebauter Materialien, reparaturanfälligeren Konstruktionen, hohem Verschleiß durch intensivere Nutzung sowie an aggressiveren Umwelteinflüssen [40]. Planer können anhand des Nutzungszusammenhangs, der einwirkenden Faktoren, einer üblichen technischen Umsetzung, der als Ziel formulierten Bauqualität und der beabsichtigten Instandhaltung die technische Lebensdauer für ein geplantes Bauteil abschätzen (Abb. 3.61, 3.63) [41]. Als Referenz für eine bauübliche Umsetzung lassen sich z. B. die Ergebnisse des BBR-Forschungsprojekts »Instrumente für die qualitätsabhängige Abschätzung von Dauerhaftigkeiten von Materialien und Bauteil Fundament Beton Außenwände /-stützen: Beton, bewehrt, bewittert Naturstein, bewittert Ziegel, Klinker, bewittert Beton, Betonstein, Ziegel, Kalksandstein, bekleidet Leichtbeton, bekleidet Verfugung, Sichtmauerwerk Stahl Weichholz, bewittert Weichholz, bekleidet; Hartholz, bewittert Hartholz, bekleidet Innenwände, Innenstützen: Beton, Naturstein, Ziegel, Klinker, Kalksandstein Leichtbeton Stahl Weichholz Hartholz Dächer, Dachstühle: Beton Stahl Holzdachstühle Leimbinder Nagelbinder Mauer-, Attikaabdeckungen, Fensterbänke, außen: Naturstein Klinker Beton, Betonfertigteil, Keramik, Fliesen, Kunststein Kupferblech Alu, Stahl verzinkt, Faserzement Kunststoff Zinkblech, Zementputz

Lebensdauer von – bis im Mittel 80 – 150

100

60 – 80 60 – 250 80 – 150

70 80 90

100 – 150 80 – 120 30 – 40 60 – 100 40 – 50

120 100 35 80 45

60 – 80 80 – 120

70 100

100 – 150 80 – 120 80 – 100 50 – 80 80 – 150

120 100 90 70 100

80 – 150 60 – 100 80 – 150 40 – 80 30 – 50

100 80 120 50 30

60 – 150 80 – 150

80 90

60 – 80 40 – 100

70 50

30 – 50 15 – 30 20 – 30

40 20 25

Bauteilen« heranziehen [42]. Im Rahmen der Studie wurden die auf Bauteile einwirkenden Faktoren für viele Nutzungszusammenhänge zusammengetragen und untereinander gewichtet. Nicht immer aber bedingen materialbezogene Mängel Austauschprozesse. Oft sind es auch regulative, technische, sicherheitstechnische und ästhetische Faktoren oder ein Funktionswechsel des Gebäudes, die einen Austausch notwendig machen (Abb. 3.65, S. 66) [43]. Veränderungen bei Gesetzen und Vorschriften sowie technischer Fortschritt lassen sich nur bedingt vorhersehen. Für Europa ist die EU-Gesetzgebung richtungsweisend. Dort können Planer grobe Zielrichtungen (z. B. in Bezug auf die energetische Qualität von Gebäuden, technische Ausrüstung und/oder Behindertengerechtigkeit) erkennen und darauf aufbauend zukunftsfähige Gebäude entwerfen. Auch das Alterungsverhalten sollte hierbei berücksichtigt werden, da die schon im Entwurf angelegten Eigenschaften erhebliche Auswirkungen auf die dauerhafte Nutzbarkeit eines Gebäudes haben. Neben den Bauteilen selbst können auch die Grundrisse eines Gebäudes, seine Fassadengestaltung oder die Einbindung Bauteil Abdichtung gegen nicht drückendes Wasser Außenanstriche: Kalkfarbe Kunststoffdispersionsfarben Mineralfarbe Öl- und Kunstharz Imprägnierung auf Mauerwerk Imprägnierungen auf Holz Kunststoffbeschichtungen auf Beton Außenputze: Zementputz, Kalkzementputz Kunststoffputz WDVS Bekleidungen auf Unterkonstruktion: Naturstein, Schiefer-, Kunststeinplatten Kupferblech Faserzementplatten, Bleiblech Aluminium Zinkblech; Stahlblech, verzinkt Kunststoff Glas Unterkonstruktion Edelstahl Unterkonstruktion Stahl Unterkonstruktion Holz Sonnenschutz, außen: feststehend aus Leichtmetall beweglich, Aluminium oder Kunststoff Markisen

Lebensdauer von – bis im Mittel 30 – 60

40

6–8 10 – 25 10 – 25 5 – 20

7 20 15 8

15 – 25 10 – 20

20 15

15 – 30

20

20 – 50 25 – 35 25 – 45

40 30 30

60 – 100 70 – 100

80 80

40 – 60 50 – 100

55 60

30 – 60 30 – 50 40 – 70 80 – 120 30 – 60 30 – 50

45 40 50 100 45 35

50 – 100

60

20 – 30 10 – 20

25 15

am Standort nicht mehr den aktuellen Anforderungen genügen. Bauteile mit hoher gestalterischer Qualität, ästhetisch ansprechendem Alterungsverhalten und geringem optischen Verschleiß tragen zur hohen Lebensdauer eines Gebäudes bei [44]. Im Idealfall sind Bauteile darüber hinaus so gestaltet, dass ihr kleinteiliger Austausch möglich ist, ohne die Gestaltung des Gesamtgebäudes zu beeinträchtigen. Optimierung von Austauschprozessen

Am Ende ihres Lebenszyklus müssen Bauteile ausgetauscht werden. Ein Bauwerk besteht aus einem hierarchischen Gefüge von Elementen, Schichten und Bauteilen, die unter anderem über direkte Verbindungen und konstruktive Zwänge in Beziehung stehen. Insbesondere bei unterschiedlichen Lebensdauern sollten sie so gefügt sein, dass ihr Austausch ohne Beeinträchtigung und Beschädigung anderer Bauteile möglich ist. Hilfreich ist die Unterteilung in Einheiten, die ähnliche Instandhaltungs- und Austauschprozesse erfordern: • Werkstoffeinheit Eine Werkstoffeinheit ist eine produktionstechnisch nutzbare Ressource, Bauteil Bodenaufbauten: Böden unter Oberböden (Verbundestrich und Estrich auf Trennschicht) Estrich als endgültiger Verschleißboden (Zement-, Hartstoff- und Gussasphaltestrich) schwimmender Estrich Schwingboden Holz Bodenbeläge: Naturstein hart Naturstein weich, Betonwerkstein, Kunststein Hartholz, Keramik Weichholz PVC, Linoleum Textil Versiegelungen, Lack Imprägnierungen, Öl, Wachs Flachdachabdichtungen: ohne Schutzschichten mit Schutzschichten (bekiest, begrünt) Dachentwässerung, innenliegend: Innenabläufe aus Edelstahl, Kunststoff, Guss innenliegende Rinnen, Zinkblech, Kunststoff Dacheindeckungen geneigter Dächer: Zinkblech Faserzementwellplatten, kleinformatige Faserzementplatten Dachziegel, Betondachsteine Schieferplatten Kupfer

Lebensdauer von – bis im Mittel

60 – 100

80

40 – 60 25 – 50 40 – 50

50 30 45

80 – 150

100

60 – 100 50 – 70 30 – 50 15 – 25 8 – 20 8 – 10 3–5

70 60 40 20 10 8 4

15 – 30 20 – 40

20 30

25 – 50

40

20 – 30

25

25 – 40

35

30 – 50 40 – 60 60 – 100 40 – 100

40 50 70 50 3.59

64

Optimierung des Gebäudelebenszyklus

die nicht weiter separiert werden muss (z. B. Beton, Holz, Kunststoff, Glas, Metall). Für ein Recycling muss sie in der Regel nicht mehr funktionsfähig sein. Die Einheit (z. B. eine Glasscheibe oder ein Ziegel) kann also auch bei Ausbau zerstört werden. • Funktionseinheit (Bauteil) Funktionseinheiten bestehen in der Regel aus einer Kombination von Baustoffen (z. B. Dampfsperre, Tragprofil, Isolierglas). Eine Ausnahme sind sogenannte Monostoffbauteile, bei denen das Bauteil nur aus einem Werkstoff besteht. Sie bieten besonders gute Möglichkeiten zum Recycling. • Nutzungseinheit (Baugruppe) Nutzungseinheiten bestehen aus einem oder mehreren Bauteilen. Sie erfüllen mehrere Funktionen und bieten einen konkreten Nutzen (z. B. thermische Hülle; Fenster inkl. Glas, Rahmen, Beschlag und Griff; Bodenaufbauten) • Technische und baukonstruktive Einheit Technische oder baukonstruktive Einheiten sind aus mehreren Baugruppen zusammengesetzt und gliedern die Gebäudestruktur. Die DGNB verwendet dazu z. B. die Einteilung in technische Gebäudeausrüstung, nicht konstruktive

Bauelemente, nicht tragende Rohbaukonstruktion und tragende Rohbaukonstruktion [45]. Alternativ ist auch eine Einteilung nach DIN 276 (2. Ebene) oder nach Belastungsschwerpunkten an einem Gebäude möglich (z. B. Bauteile angrenzend an Außenraum; Bauteile angrenzend an Außen- und Innenraum; Bauteile angrenzend an Innenraum; TGA innen; TGA außen). Ist im kleineren Maßstab kein Zugriff möglich, so betreffen Austauschprozesse üblicherweise komplette Nutzungseinheiten auf einmal [46]. Der Planer kann hier durch die Trennbarkeit und Entflechtung des Beziehungsgefüges den Maßstab auszutauschender Einheiten gering halten (Abb. 3.69, S. 67). Dazu ist es hilfreich, die dauerhaften Schichten (z. B. die Tragkonstruktion) im Inneren einer Nutzungseinheit anzuordnen. Nicht immer ist es jedoch möglich, Schichten nach ihrer Dauerhaftigkeit zu staffeln. So können Dämmebenen eine deutlich geringere Dauerhaftigkeit aufweisen als die wasserführende äußere Schicht einer Fassade oder eines Daches. Sie sollten dann entsprechend leicht zugänglich bleiben. Hier lassen

Einflüsse auf Bauteile

Wertgewinn durch Instandsetzung Bauteilwert [%]

lösbare Verbindungen eine Revision und ggf. einen Austausch dieser Schichten zu (Abb. 3.70, S. 67). Allerdings sind für einzelne Schichten wie verklebte Dampfund Windsperren bisher keine zuverlässigen Dauerhaftigkeitswerte verfügbar. Ebenso sind z. B. Dachdämmungen in der Regel nicht austauschbar, ohne die Dachbahn zu zerstören. In solchen Fällen hilft nur, die konstruktiv aneinandergekoppelten Schichten so zu wählen, dass sie eine ähnliche Dauerhaftigkeit besitzen und daher jeweils zum gleichen Zeitpunkt ausgetauscht werden. Zweitens müssen wartungsintensive Bauteile und vor allem gebäudetechnische Komponenten leicht zugänglich bleiben. Wenn sie eine eigenständige Einheit bilden, z. B. als offen liegende Leitungen, ist dies generell gegeben. Ansonsten ermöglichen ihre Bündelung in Schächten, eine systematische Trassierung sowie die modulare Gliederung von Gebäudetechnik und die Versorgung / Steuerung in einzelne Raumzonen einen vereinfachten Austausch bzw. die Nachrüstung neuer Technologieträger. Häufig wird die Lebensdauer der technischen Gebäudeausrüstung überschätzt und übersehen, dass eine Nachrüstung inner-

100

Bewohnbarkeitsschwelle inkl. Steigerung der Komfortansprüche

Gliederung nach Ursprüngen äußere Einflüsse

• • • •

innere Einflüsse

• Einflüsse durch die Gebäudenutzung • Einflüsse durch Fehlnutzung

Bewohnbarkeitsschwelle

50 Alterung ohne Instandhaltung

mit Instandhaltung

Alterung mit Instandsetzung statische Sicherheit

Gliederung nach Wirkungsebenen

0 Zeit [t] Reduktion d. Lebensdauer

physikalische Einflüsse materialeigenes Abnutzungsverhalten 3.60

UV-Licht Temperatur Feuchte mechanische Belastung der Oberfläche Verformung pflanzliche Schädlinge tierische Schädlinge chemische Stabilität 0

20

40

60

80 100 130 Lebensdauer [a] 3.62

biogene Einflüsse chemische Einflüsse

Verlängerung der Lebensdauer

Lebensdauer des Bauteils

Bund 01 LBB 95 SVW 94 oA 88 Nägeli 88 Simons 87 Potyka 85 F22 83 SVW 81 AfB 81 Haussmann 79 Schmitz 77 Wert R 76 Hampe 76 GgW 76 DDR 73 Burk 70 Zehme 67 Eichler 66 Backhaus 61 Bund 55

solare Strahlung Niederschlag Wind temperaturbezogene Einflüsse

schichtenspezifische Belastung

materialspezifisches Risiko

3.61 3.59 Dauerhaftigkeiten unterschiedlicher Bauteile gemäß Leitfaden Nachhaltiges Bauen 3.60 Entwicklung des Lebenszyklus eines Bauteils in Abhängigkeit von Wartung und Instandhaltung 3.61 beispielhafte Einflussfaktoren auf den Lebenszyklus eines Bauteils 3.62 Vergleich der Angaben unterschiedlicher Quellen (Erscheinungsjahre 1955 – 2011) zur Dauerhaftigkeit von Bodenbelägen 3.63 Bewertung von Einflussfaktoren auf die Dauerhaftigkeit von Wärmedämmverbundsystemen. Damit ein konkretes Schadenspotenzial vorliegt, müssen zwei Faktoren gegeben sein: eine Belastung der jeweiligen Bauteilschicht und eine Anfälligkeit des jeweiligen Materials für die Belastung (materialspezifisches Risiko).

Schadenspotenzial 3.63

65

Strategien der Materialverwendung im Bauprozess

halb weniger Jahre erforderlich werden kann. Die DGNB definiert z. B. als Ziel, Schächte nur zu 80 % auszulasten, um spätere Veränderungen zuzulassen.

Grundstrategien der Instandhaltung

ausfallbedingte Instandhaltung (Ausfallstrategie)

zustandsabhängige Instandhaltung (Inspektionsstrategie)

vorbeugende Instandhaltung (Präventivstrategie)

primäres Ziel: Schadensbeseitigung

primäres Ziel: Schadensvorbeugung

PEI nicht erneuerbar [MJ]

3.64 2500

Teppich PVC Fliesen Linoleum Naturstein

2000

1500

1000

500

0

Lebensdauer [a]

0

20

40

60

80

100 Zeit [a] 3.65

45 40 35 30 25 20 15 10

Sanitär Fenster Flachdach

5 0 0

20

40

60 80 100 Instandhaltungsqualität [%] 3.66

Bauteil

mögliche Reduktion der Lebensdauer

Rohbau massiv Rohbau, übrige Arten

0 –10 % 10 %

Dachhaut

• Steildach • Flachdach

70 % 80 %

Fassaden

• konventionell verputzt 10 % • Kompaktfassade 30 % • Holz 50 %

Fenster, -läden • Holz • Metall/Kunststoff

50 % 10 %

Elektro Heizung restl. Haustechnik Sanitär Innenausbau

0% 0% 20 % 10 % 0% 3.67

66

Optimierung der Instandhaltungszyklen

In der Instandhaltung lassen sich verschiedene Strategien unterscheiden, die deutlichen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit von Bauteilen und die jeweiligen Maßnahmenpakete der Instandsetzung haben (Abb. 3.64). Die präventive Instandhaltung versucht durch Vorbeugung (z. B. über Inspektionen und Wartungen), die Ursache bereits vor Auftritt eines Mangels zu beheben. Die kostenintensive Überprüfung erfolgt in Intervallen, die zeitbezogen (bei gleichmäßiger Belastung) oder belastungsbezogen sind (z. B. in Abhängigkeit der Nutzungsstunden). Sie wird jedoch in der Regel nur auf hochwertige Systemkomponenten in der Gebäudetechnik angewandt. Die zustandsorientierte Instandhaltung misst Leistungs- (z. B. CO2-Messung im Abgasstrom von Heizungen) oder Verschleißzustände (z. B. Oberflächenabrieb eines Bodens). Bei Unterschreiten eines Mindestwerts – oder bei Bauteilen von untergeordneter Bedeutung oft auch erst beim Auftreten eines Mangels – wird das Bauteil ausgetauscht. In der Regel werden bei der zustandsorientierten Instandhaltung keine vorbeugenden Maßnahmen ergriffen; es sinkt jedoch auch die Lebensdauer des Bauteils (Abb. 3.66, 3.67). Die Planung kann hierbei darauf einwirken, dass Materialschichten gleichzeitig an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit kommen. Dadurch wird die spätere Instandhaltung technisch und wirtschaftlich besser planbar. Wenn ein Austausch nicht mehr für jede Nutzungseinheit einzeln, sondern zeitgleich für ganze Funktionseinheiten fällig wird, erhöht dies die Flexibilität bei der Instandsetzung (Abb. 3.68). Sie kann dann entweder über möglichst große einmalige Maßnahmenpakete oder mit vielfältigen kleinen Maßnahmen erfolgen [47]: • zusammenfassende Maßnahmenpakete: Bei Gebäuden mit variablem Bedarf, wachsenden Nutzungsanforderungen oder einem hohen Grad an technischer Ausstattung werden lange Lebensdauern von Baustoffen selten ausgenutzt. Instandsetzungen zielen dann häufig darauf ab, das Gebäude durch größere Umbauten an die neuen Anforderungen anzupassen. Dabei sollten die Baustoffe einer Einheit möglichst gleichzeitig an das Ende ihres Lebenszyklus kommen. Die großflächige Abnutzung von Bautei-

len oder -gruppen beeinflusst aber auch den Nutz- und Marktwert des Gebäudes. Er verhält sich dann zyklisch, was sich z. B. auch in der Mieterzusammensetzung niederschlagen kann. Eine geringe »mittlere Dauerhaftigkeit« der Baueinheiten lässt zwar den Nutz- und Marktwert besonders intensiv schwanken, erlaubt aber auch zeitnahe Anpassungen an sich ändernde Nutzungen. So bietet es sich z. B. bei Innenausbauten von Ladenlokalen an, die Dauerhaftigkeit der Baustoffe an die Dauer des Mietvertrags anzupassen. • kleinteilige langfristige Maßnahmen: Je länger die zu erwartende Nutzungsdauer eines Gebäudes und je konstanter die Nutzung ist, desto wichtiger wird die Betrachtung der Nutzungsphase. Hohe Lebensdauern ermöglichen es in solchen Fällen, die Umweltwirkungen der Baustoffe zu reduzieren. Besonders relevant ist dies bei Wohnungsbauten mit hohem Ausstattungsgrad. Da gerade langlebige Baustoffe aber meist nicht gleichzeitig an das Ende ihres Lebenszyklus kommen, ist eine Gliederung der Instandsetzung in kleinere Maßnahmenpakete sinnvoll. Zeitlich versetzte, auf kleinteilige Funktionszonen abgestimmte Austauschzyklen machen es möglich, graue Energie einzusparen und ökologische Folgen zu reduzieren. Der Wert des Gebäudes bleibt auf konstantem Niveau, was seinem Besitzer auch eine gleichbleibende Rendite sichert. Die so entstehenden kurzfristigen Austauschzyklen verringern jedoch die Nutzungsflexibilität eines Gebäudes. • kleinteilige mittelfristige Maßnahmen: Eine etwas geringere Dauerhaftigkeit bei kleinteiliger Instandhaltung lässt noch moderate Änderungen des Gebäudes zu und erhöht trotzdem dessen Wertstabilität. Je kürzer die Dauerhaftigkeit, desto bedeutender wird im Lebenszyklus wiederum die Wiedergewinnung der im Material gebundenen Energie. Recyclinggerecht konstruieren

Hilft eine nutzungsflexible Gestaltung nicht mehr, ein Bauwerk einer neuen Nutzung zuzuführen, muss es zurückgebaut werden. Hierbei sollte versucht werden, alle Bauteile wieder in den Materialkreislauf zurückzuführen (siehe Rückführung in den Materialkreislauf, S. 55ff.). Schon die Optimierung von Austauschzyklen für die Instandsetzung legt eine wichtige Grundlage für das Recycling (siehe Optimierung von Austauschprozessen, S. 64), da hier die zu recycelnden Einheiten defi-

Optimierung des Gebäudelebenszyklus

niert werden. Je größer die Maßnahme, desto wahrscheinlicher wird das Aufkommen signifikanter Recyclingfraktionen. Je kleiner die zu recycelnden Einheiten (im Ideafall Werkstoffeinheiten), desto wahrscheinlicher wird ein hochwertiges Recycling. Montage- und Demontageprozess sind in der Regel in umgekehrter Reihenfolge identisch und beeinflussen sich wechselseitig [48]. Wichtig sind daher Verbindungen, die ohne grundsätzliche Einschränkungen lösbar sind (Abb. 3.68). Kraftschlüssige Verbindungen (z. B. Schrauben) sind dabei im Vergleich zu stoffschlüssigen Verbindungen (z. B. Kleben oder Schweißen) in Vorteil. Ebenso vorteilhaft ist die Reduktion der Fügestellen sowie der Anzahl unterschiedlicher Fügetechniken. Bei Bauteilen, die eine eigene Nutzungseinheit oder technische bzw. baukonstruktive Einheit bilden (siehe Optimierung von Austauschprozessen, S. 64f.), steht die Lösbarkeit der Verbindungen im Vordergrund. Je näher ein Bauteil dagegen der Werkstoffebene kommt, desto weniger wichtig ist sein zerstörungsfreier Rückbau und desto wichtiger wird die Verträglichkeit von Baustoffen und Fügemitteln beim werkstofflichen Recycling (Abb. 3.39, S. 56; 3.40, S. 57). Da ein Bauwerk zwischen Planung und Rückbau eine lange Nutzungsphase durchläuft, sollten Planer einerseits auf langfristig funktionsfähige Verbindungen und zum anderen auf die dauerhafte Kennzeichnung der Baustoffe für eine Rückführung in den Materialkreislauf achten. Eine Flankierung der Maßnahmen mit einem zusammenfassenden Verwertungskonzept, das für das Gebäude alle wichtigen Informationen wie die wechselseitigen Abhängigkeiten der Nutzungseinheiten, Möglichkeiten zum Ausbau von Funktionsschichten, die verwendeten Werkstoffe mit ihren Massenanteilen sowie mögliche Schad- und Störstoffe dokumentiert, fördert die langfristige Transparenz der Maßnahmen. 3.64 Strategien und Ziele der Instandhaltung 3.65 theoretische Entwicklung des Primärenergieinhalts am Beispiel von Bodenbelägen 3.66 Lebensdauern von Bauteilen in Abhängigkeit der Instandhaltungsqualität 3.67 Reduktion der Lebensdauern unterschiedlicher Bauteile ohne Instandhaltung 3.68 Bewertung der Lösbarkeit von Verbindungen 3.69 Anforderungen an die Lösbarkeit von Verbindungen und die Verwertungskompatibilität von Bauelementen und -materialien für eine recyclinggerechte Baugestaltung 3.70 beispielhafte Darstellung unterschiedlicher Fassadenkonstruktionen nach ihrer Baustruktur. Der konstruktive Zusammenhang zwischen Baugruppen, Bauteilen und Einzelmaterialien bestimmt maßgeblich über die Recyclingfähigkeit der Fassade mit.

lösbare Verbindung

permanente Verbindung

physikalisches Wirkprinzip Stoffschluss: Die Verbindungspartner werden durch molekulare oder atomare Kräfte zusammengehalten

Kleben Löten Schweißen

Kraftschluss: Die Verbindung entsteht durch Übertragung von Druck- oder Reibungskräften

Warmnietung Nageln Schrauben Klemmverschluss Schnappverschluss Klettverschluss Magnet lose Auflage

Formschluss: Die Verbindung entsteht durch ineinandergreifende Formen

Kaltnietung Schrauben Band mit Schloss Drehverschluss Reißverschluss Druckverschluss Spannverschluss Schnappverschluss ‡ potenzieller Störstoff beim Materialrecycling

lose Auflage gering

hoch Löseaufwand 3.68 Lösbarkeit

Verwertungskompatibilität

technische und sehr gut lösbar baukonstruktive Einheit

Verbindungsmittel separierbar

Nutzungseinheit

gut lösbar

Verbindungsmittel separierbar

Funktionseinheit (Bauteil)

zerstörend lösbar

separierbar oder voll verwertungskompatibel

Material

trennbar

Verbindungsmittel möglichst aus demselben Material 3.69

Wärmedämmverbundsystem

Tragstruktur

Dämmung

Finish

Fassadenpaneel

Tragstruktur

BG

BG

BT

M

M

Dämmung

BT

M

M

M

M

M

M

BT

M

M

Vorhangfassade Keramik

Finish

Tragstruktur

Dämmung

BG

BG

BT

BT

BT

BT

M

M

M

M

M

BG

Finish

BG

BT

M

BT

M

M

BG = Baugruppe; BT = Bauteil; M = Material 3.70

67

Planungsablauf und -prozesse • Optimierung als Prozess • Phase 1: Grundlagenermittlung / Vorstudie • Phase 2: Wettbewerb / Vorplanung • Phase 3: Entwurfsplanung/ Genehmigungsplanung • Phase 4: Ausschreibung und Vergabe /Ausführungsplanung • Phase 5: Ausführung / Fertigstellung • Phase 6: Übergabe / Betrieb

Optimierung als Prozess Im Folgenden werden die zur baubiologischen und -ökologischen Optimierung der Konstruktion notwendigen und sinnvollen Abläufe und Prozesse den einzelnen Planungsphasen zugeordnet. Diese entsprechen dabei nicht den Phasen nach HOAI, SIA 112 oder HIA 2004, sondern orientieren sich am allgemein üblichen Ablauf in der Gebäudeplanung (Abb. 4.1). Die sechs Phasen erstrecken sich über den gesamten Prozess der Planung und des Betriebs eines Gebäudes. Für die letzte Phase des Gebäudelebenszyklus – den Rückbau – können zum heutigen Zeitpunkt kaum belastbare Aussagen gemacht werden, da bei Zeiträumen von 50 bis 100 Jahren eine Prognose nur sehr unscharf über Sensitivitätsanalysen möglich ist. Trotzdem spielt gerade die Rückbaubarkeit und Weiterverwertbarkeit von Baustoffen und Bauteilen für die Beurteilung ihrer Umweltauswirkungen eine entscheidende Rolle. Deswegen müssen bei jeder Entscheidung und in jeder Planungsphase die im Kapitel »Strategien der Materialverwendung im Bauprozess« (S. 44ff.) erwähnten allgemeingültigen Prinzipien beachtet werden. Diese sind: • im Gebäudelebenszyklus (Anpassung an die vorgesehene Nutzung): − Anpassung des Materialaufwands an die beabsichtigte Nutzung − Anpassung der Dauerhaftigkeit von Baustoffen und Konstruktionen an die beabsichtigte Nutzung − Integration von effizienzsteigernden Konstruktionsweisen − Integration von Möglichkeiten zur Umnutzung − Nutzung rückbaubarer Konstruktionen • im Materiallebenszyklus (Einsatz ressourcen- und umweltschonender Baustoffe): − Nutzung von dauerhaft verfügbaren Ressourcen 68

− Nutzung von Baustoffen mit geringem Primärenergieinhalt (Graue Energie) und geringen Umweltwirkungen, insbesondere Treibhausgase (GWP) − Substitution von Primärrohstoffen durch Recyclingmaterial und Industrieabfälle − Konstruktionsoptimierung der genutzten Bauteile − Nutzung schadstofffreier und emissionsarmer Produkte − Vorbereitung der Wiederverwendung durch: sortenreine Trennbarkeit einzelner Bauteilschichten und Baustoffe; Vermeidung von Hybrid- und Kompositmaterialien; Verwendung von Baustoffen, die mit geringem Energie- und Ressourcenaufwand rezyklierbar sind. Um den erhöhten Anforderungen an eine ressourcenschonende Bauweise gerecht zu werden, ist in der Regel eine Verschiebung von Planungsleistungen in frühere Planungsphasen erforderlich. Dies liegt zum einen an der Notwendigkeit, detaillierte Untersuchungen im Rahmen der Grundlagenermittlung (Baugrund und Altlasten, mittel- und langfristige Nutzungsanforderungen etc.) durchzuführen. Zum anderen ist für eine belastbare Beurteilung der Konstruktion bereits im Rahmen von Wettbewerben und Vorstudien ein höherer baukonstruktiver Detaillierungsgrad (Detailschnitte, Haustechnik-, Energie- oder Schachtkonzepte, Bauprozessmanagement etc.) notwendig. Das heute übliche Bauprozessmanagement dient primär der Organisation immer komplexer werdender Prozesse sowie der Minimierung von Kosten- und Terminrisiken. Aufgrund der erweiterten Anforderungen, die das nachhaltige Bauen an die Baustoffauswahl und Materialfügung stellt, müssen auch hier die jeweiligen Rahmenbedingungen und Risiken früh-

zeitig ermittelt und der Datenaustausch innerhalb des Planungsteams verstärkt werden. Die oftmals übliche Anpassung von Qualitäten im Bau- und Planungsprozess oder Änderungen im Bauablauf zur Kompensation von Kosten- und Terminüberschreitungen sind nur noch eingeschränkt möglich. So muss beispielsweise im Betonbau bei der Verwendung von Sulfathüttenzement zur GWP-Reduktion (siehe Varianten- und Bauteilvergleiche erstellen, S. 73) mit längeren Schalungszeiten gerechnet werden. Temperatureinbrüche im Winter können die Betonierarbeiten erschweren oder verzögern. Zudem sollte aus ökologischen Gründen auf die häufig zur Beschleunigung des Abbindens eingesetzten Betonzusätze und auf eine thermische Bauaustrocknung verzichtet werden. Um das Risiko durch Witterungseinflüsse und Kostenschwankungen zu minimieren, ist deshalb bereits in der Projektdefinition auf die Bildung von ausreichenden Zeitreserven zu achten. Während des Bauprozesses ist die Steuerung solcher Risiken nur noch bedingt möglich. Hohe Vorfertigungsgrade im Bauwesen erfordern meistens einen höheren Koordinationsaufwand und eine detaillierte Definition der Schnittstellen in der Planung. Struktur, Form, Konstruktion, Baukonstruktion und Außenwirkung von Gebäuden und Bauteilen müssen gesamtheitlich betrachtet werden. Hierzu sind frühzeitige Abklärungen mit Fachplanern und Spezialisten notwendig (integrale Planung). In vielen Fällen kann es insbesondere bei größeren Projekten sinnvoll sein, spezialisierte Energie- und Umweltberatungsbüros in das Projektteam zu integrieren.

4.1 Übersicht über die Planungsphasen und Optimierungsmöglichkeiten im Planungsprozess 4.2 phasenbezogene Eignung von Instrumenten und Tools

Optimierung als Prozess

Phase

1. Grundlagenermittlung /Vorstudie

2. Wettbewerb / Vorplanung

3. Entwurfs- / Genehmigungsplanung

4. Ausschreibung / Vergabe /Ausführungsplanung

5. Ausführung / Fertigstellung

6. Übergabe / Betrieb

1

2

3; 4

5; 6

7; 8; 9

–

Leistungsphasen nach SIA 102 (CH)

11; 21; 22

31

32; 33

41; 51

41; 52; 53

–

Leistungsphasen nach HIA 2004 (A)

1

1

2, 3

4, 5, 8

6, 7, 8

–

Leistungsphasen nach HOAI (D)

grundlegende Prinzipien und Überlegungen

• Baustellenbetrieb • Konstruktion in • Rahmenbedingungen • Strategie festlegen • Annahmen aus der und Bauprozesse Detailplanung und Vorplanung überprüund grundlegende und Anforderungen optimieren Produktauswahl weifen und konkretisieren Konzepte erarbeiten ermitteln • Qualität auf der terentwickeln • langfristige Nutzungs- • Wechselwirkungen, • Konformität der PlaBaustelle kontrol• Detailausbildung und nung mit baurechtWidersprüche und anforderungen klären lieren und sichern Fügung optimieren lichen und ökonomiSynergien ermitteln • Auflagen und schen Anforderungen • Nachhaltigkeits• Varianten- und Vorgaben ermitteln aspekte in die Ausprüfen Bauteilvergleiche • Bestand evaluieren schreibung inteerstellen und bewerten grieren • Ziele festlegen

Themen und Maßnahmen

• Städtebau und Freiraum • Volumetrie und Maßstäblichkeit

• Baustoff- und  • Topografie und • Materialvergleiche Freiraum • (Trag-)Struktur und • Anforderungen und Gebäudehülle Ausschlusskriterien für • Haustechnikkonzept • die Baustoffwahl • Infrastruktur und • Erstellung (vereinfachMobilität ter) Ökobilanzen • Optimierung von Schlüsselbauteilen

spezielle Baustoffund Produktanforderungen, Produktauswahl Vergabekriterien

• Voraussetzungen für optimale Bewirtschaftung schaffen • Zusammenhang zwischen Lebenszykluskosten und Umweltwirkungen im Betrieb beachten

• Wartungs-, Inspek• Anforderungen tions-, Betriebs- und und SpezifikaPflegeanleitungen tionen der • Revisionspläne und Produkte Berechnungen • Qualitätssicherung • Nutzerhandbuch und Kontrolle • Bauablauf

4.1 Instrumente und Tools

einsetz- Bau- Bau- Planungs- frei Lizenz Beschreibung phasen bar in bio- ökologie logie

Links

D

‡

‡

1–2

‡

Broschüre und Excel-Tools zur Integration von Nachhaltigkeitszielen in Wettbewerben

www.nachhaltigesbauen.de

BNB-Zielvereinbarung / BNB-Pre-Check

D, CH1), A1)

‡

‡

1–2

‡

Tools zum Bewertungssystem BNB

www.nachhaltigesbauen.de

Module für das Haus der Zukunft

CH, D1), A1)

‡

‡

1–2

‡2)

Planungswerkzeug zur Erfassung und Bewertung der Anforderungen an nachhaltiges Bauen bei der Zielvereinbarung

www.hslu.ch

Albatros

CH, D1), A1)

‡

1–2

‡

Methodik zum Einbezug von Nachhaltigkeitskriteri- www.eco-bau.ch en in die strategische Planung öffentlicher Bauten

Snarc

CH, D1), A1)

‡

1–2

‡

Systematik zur Beurteilung der Nachhaltigkeit von Projekten in Wettbewerben

www.eco-bau.ch

SIA-Tool 2040 Effizienzpfad Energie

CH

‡

1–3

‡

Excel-Berechnungshilfe für 2000-Watt-Gebäude

www.energytools.ch

SIA 2040 Rechenhilfe für 2000-Watt-Areale

CH

‡

1–3

‡

Excel-Berechnungshilfe für 2000-Watt-Areale

www.2000watt.ch

Systematik für Nachhaltigkeitsanforderungen in Planungswettbewerben (SNAP)

Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB)

D, CH1), A1)

‡

‡

2–5

‡

Bewertungssystem zur umfassenden Bewertung nachhaltiger Bürogebäude

www.nachhaltigesbauen.de

Minergie-ECO-Checkliste

CH, D1), A1)

‡

‡

2–5

‡

Bewertungssystem für Bauökologie und Gesundheit bei Bauprojekten

www.minergie.ch

2–5

‡

Planungsinstrument für gesundes Innenraumklima

www.eco-bau.ch

‡

2–4

‡

grafische Darstellung ökologisch interessanter Materialien nach Baukostenplan (BKP)

www.eco-bau.ch

Gutes Innenraumklima (GI)

CH

‡

Eco-Devis

CH, D1), A1)

‡

elektronischer Bauteilkatalog

CH, D1), A1)

‡

2 – 4 (5)

‡

‡3)

Bauteilkatalog zur Ermittlung von U-Werten und ökologischen Kennwerten

www.bauteilkatalog.ch

oekobilanz-bau.de

D, CH1), A1)

‡

2 – 4 (5)

¥

‡

Onlinetool für die Ökobilanzierung von Gebäuden

www.oekobilanz-bau.de

‡

SBS Building Sustainability

D

Passivhaus-Bauteilkatalog

CH, D1), A1)

Grisli

CH, D1), A1)

‡

TQB-Tool

A

GaBi SimaPro Umberto OpenLCA

D, CH, A

WINGIS

D, CH, A

‡

Eco-BKP

CH, D1), A1)

‡

‡

‡

2–5

¥

‡

2 – 3 (5)

‡

‡

2–5

‡ ‡

‡

‡ volle Funktionalität ¥ eingeschränkte Funktionalität

1)

Onlinetool für die Ökobilanzierung von Gebäuden

www.sbs-onlinetool.com

Onlinetool zur Ökobilanzierung von Bauteilen

www.baubook.at

‡

Instrument zur Berechnung der Grauen Energie und Treibhausgasemissionen von Gebäuden oder Bauteilen

www.grisli.net

2–5

‡

Online-Tool zur umfassenden Bewertung von Gebäuden nach ÖGNB

www.oegnb.net

3–5

‡

Analysesoftware für die Ökobilanzierung

www.gabi-software.com www.simapro.de www.umberto.de www.openlca.org

3–5

‡

Gefahrstoff-Informationssystem der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft

www.wingis-online.de

4

‡

Merkblätter zum ökologischen Bauen nach Baukostenplan (BKP)

www.eco-bau.ch

eingeschränkt einsetzbar

2)

Publikation muss erworben werden

3)

erweiterter Funktionsumfang 4.2

69

Planungsablauf und -prozesse

PEI nicht erneuerbar

Österreich

45 40 35 30 25 20 15 10 5 2012

2008

2004

2000

1996

1992

1988

1984

1980

1976

1972

1968

0

4.3

Der höhere Aufwand in den frühen Planungsphasen dürfte künftig auch in der Gestaltung von Verträgen und Honorarordnungen zu Änderungen führen. Dies ist bereits jetzt bei einzelnen Pilotprojekten wie der Planung von Masdar City in den Vereinigten Arabischen Emiraten zu beobachten. Dort sind die Honorare für die ersten drei Planungsphasen gemäß RIBA Plan of Work [1] (Appraisal, Design Brief und Concept Design) um ca. 15 % höher als bei vergleichbaren Projekten. Schon bei der Projektvorbereitung und Vertragsgestaltung sollte daher auf die sich verändernden Rahmenbedingungen und Anforderungen Bezug genommen werden. Einzelne Planungsleistungen, die über die üblichen Grundleistungen nach SIA oder HOAI hinausgehen, sind gesondert zu vergüten; ebenso das Vorziehen von Planungsleistungen. Die Erfüllung von Nachhaltigkeitsanforderungen bedeutet in der Regel eine Übererfüllung der vertraglich geschuldeten Leistungen, zu denen die Einhaltung von Normen und den anerkannten Regeln der Technik gehört. Durch gemeinsam erarbeitete Zielvereinbarungen (z. B. mit dem Bewertungssystem »Haus der Zukunft«, Abb. 4.6 und 4.7) lässt sich frühzeitig Klarheit über geforderte und sinnvolle 4.3 Wohnflächenbedarf pro Person in Deutschland, Österreich und der Schweiz seit 1968 4.4 Vergleich der Umweltwirkungen einer Holz-Beton-Verbunddecke mit und ohne Gipskartonverkleidung (Herstellung und End-of-Life; pro m2) 4.5 Energiebilanzvergleich (inkl. Grauer Energie) einer Sanierung und eines Neubaus über 30 Jahre 4.6 Bewertungskriterien und -ebenen, Haus der Zukunft, HTA Luzern (CH) 2006: Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde ein Werkzeug zur ganzheitlichen Betrachtung von Gebäuden entwickelt, das vor allem der Zielvereinbarung zwischen Planern, Bauherren und Nutzern dient. 4.7 Wechselwirkungen und Synergien von Planungszielen, Haus der Zukunft, HTA Luzern 4.8 Siedlung Küppersbusch, Gelsenkirchen (D) 1996, Szyszkowitz Kowalski. Zur benachbarten Bahnstrecke hin wurde ein Lärmschutzwall aus Bauschutt aufgeschüttet. Die linsenförmige Grünanlage in der Quartiersmitte dient als Regenrückhalte- und Versickerungsbereich.

140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

GWP

135% 119% 100%

Neubau »Minergie«

12000 10000 Energiezufuhr Betrieb

100%

8000

6000

4000

2000 ohne Verkleidung mit GK-Verkleidung (F60) Holz-Beton-Verbunddecke (Betonplatte auf Massivholzdecke) 4.4

Zusatzleistungen schaffen. Oftmals ist die Übererfüllung von Normen und Regelwerken auch weder sinnvoll noch notwendig. Daher sollte nicht die Optimierung einzelner Teilbereiche im Vordergrund der Planung stehen, sondern eine umfassende Auseinandersetzung mit und eine bewusstere Konzentration auf relevante Themen und Aspekte. Mittelfristig dürfte die Erfüllung von Nachhaltigkeitsanforderungen zu einem festen Planungsbestandteil werden, so wie es einige Städte und Gemeinden bereits heute praktizieren. So wird z. B. in der Stadt Zürich bei öffentlichen Bauten die Planung und Zertifizierung nach Minergie-P-ECO als fester Bestandteil der Grundleistungen des Architekten angesehen und nicht zusätzlich vergütet. Gliederung des Kapitels

Die sechs in diesem Kapitel beschriebenen Planungsphasen sind: • 1. Grundlagenermittlung/Vorstudie • 2. Wettbewerb/Vorplanung • 3. Entwurfsplanung/Genehmigungsplanung • 4. Ausschreibung und Vergabe/ Ausführungsplanung • 5. Ausführung/Fertigstellung • 6. Übergabe/Betrieb

Graue Energie Erstellung

0 2004

2014

2024

2034 4.5

In jeder Planungsphase sind in der Regel die gleichen Fragen zu beantworten: • grundlegende Prinzipien und Überlegungen: Welche Einflussmöglichkeiten bestehen in der jeweiligen Planungsphase und welche Überlegungen und Überprüfungen sind zur Erreichung der Ziele notwendig ? Welche Ansätze und Prinzipien können verfolgt werden ? • Themen und Maßnahmen: Mit welchen Maßnahmen lässt sich eine Einbindung der Themen Bauökologie und -biologie in den Planungsprozess sicherstellen (»Schritt für Schritt zur nachhaltigen Baukonstruktion«) ? • Instrumente und Tools: Mithilfe welcher Werkzeuge und Hilfsmittel können die notwendigen Entscheidungsgrundlagen erstellt werden ? Wie lassen sich diese mit vertretbarem Aufwand in den Planungsprozess integrieren ? Welche Synergien ergeben sich durch den Einsatz der einzelnen Instrumente ? Die folgenden sechs Teilkapitel behandeln für jede Planungsphase jeweils die grundlegenden Prinzipien und Überlegungen sowie konkrete Planungsthemen und Maßnahmen. Die Eignung der einzelnen Instrumente und Tools für die jeweiligen Planungsphasen ist in Abb. 4.2 (S. 69)

Ebene I: Bereiche Ebene II: Visionen Ebene III: Anforderungen

3 Wertschöpfung

1 Lebensqualität

Zusammenhänge

Synergien

Zielkonflikte

2 Ressourcen 4.6

70

Sanierung »Minergie« [MJ/m2 EBF]

Schweiz

[%]

Wohnflächenbedarf [m2]

Deutschland 50

4.7

Phase 1: Grundlagenermittlung/Vorstudie

dargestellt. Eine phasenbezogene, tabellarische Übersicht über gebäude-, material- und prozessbezogene Optimierungsmaßnahmen zeigt Abb. 4.27 (S. 82 – 85).

Phase 1: Grundlagenermittlung/ Vorstudie Zu Phase 1 zählen die der eigentlichen Planung vorgeschalteten Maßnahmen und Überlegungen (Klären der Aufgabenstellung, Beraten zum gesamten Leistungsbedarf, Bestandsaufnahme, Standortanalyse, Erstellen von Vorstudien etc.). Rahmenbedingungen und Anforderungen ermitteln

Bei der Ermittlung der Rahmenbedingungen und Anforderungen sollten alle Vorgaben kritisch hinterfragt werden. Die größte Hebelwirkung entsteht oft aus der Infragestellung gültiger Standards und Normen. So sind z. B. die heutigen Brandschutznormen für den mehrgeschossigen Holzbau das Ergebnis der Bemühungen von Planern und Bauherren, die sich nicht mit den früher geltenden Regeln der Planung zufrieden gegeben haben. Die Verschärfung der gesetzlichen und baurechtlichen Anforderungen in den letzten Jahrzehnten hat nicht nur zu einer höheren Bauqualität und zu erhöhten Sicherheitsstandards geführt. Die Vielzahl der Vorgaben (z. B. zu Mindestgrößen oder -höhen von Wohnräumen oder bei der geforderten technischen oder baulichen Ausstattung) schränkt auch den Handlungsspielraum hinsichtlich der Optimierung von Gebäuden ein. Zudem stehen unsere stetig steigenden Bedürfnisse in Bezug auf Flächenbedarf und Ausstattungsstandards (Abb. 4.3) im Widerspruch zu dem Ziel, unseren Ressourcenbedarf zu minimieren. Die größte und zugleich preiswerteste Reduktionsmöglichkeit besteht im Hinterfragen des Status quo und dem gezielten Weglassen besonders ressourcenintensiver Bauteile und Materialien. Langfristige Nutzungsanforderungen klären

Grundlage einer ressourcenschonenden Planung ist der angemessene Einsatz der zur Verfügung stehenden Mittel. Zu diesem Zweck und um Optimierungen nach dem Gießkannenprinzip zu vermeiden, sollten die kurz-, mittel- und langfristig zu erwartenden Anforderungen der Betreiber und Nutzer an das Gebäude detailliert bestimmt werden (z. B. mithilfe der Minergie-ECO-Checkliste, Kriterium GN01 oder des BNB-Steckbriefs 3.2.3; siehe Optimierung des Gebäudelebenszyklus, S. 57ff.).

Auflagen und Vorgaben ermitteln

Die baurechtlichen Anforderungen und Vorgaben verursachen in vielen Fällen negative Umweltwirkungen. So macht die Anforderung an nicht brennbare Oberflächen eine Verkleidung von Decken und Wänden mit Gipskarton- oder Gipsfaserplatten notwendig, die den Primärenergieinhalt (PEI) der Konstruktion stark erhöhen (Abb. 4.4). Die Pflicht, eine gerade bei innerstädtischen Bebauungen oft zu hohe Anzahl an Parkplätzen zu erstellen, erhöht die unterirdische Baumasse, die für einen Großteil der Umweltwirkungen eines Gebäudes verantwortlich ist. Vergleichbare Folgen kann eine Anschlusspflicht an Fernwärmenetze haben, die eine Nutzung der Solarenergie vor Ort oftmals unrentabel werden lässt oder sogar verunmöglicht. Auch die Vorgaben der Bebauungspläne zur zulässigen Dichte, Gebäudehöhe und Kubatur sind im Bedarfsfall zu prüfen. Durch eine gezielte Überschreitung der Gebäudevolumetrie lässt sich oft die überbaute Fläche reduzieren oder die bauliche Dichte angemessen erhöhen. Um hierfür eine behördliche Genehmigung zu erhalten, sind aber zumeist detaillierte Studien zu den resultierenden Beeinträchtigungen der umliegenden Grundstücke und Gebäude erforderlich. Bestand evaluieren und bewerten

Die Analyse und Bewertung des Bestands in Bezug auf seine Risiken und Potenziale ist ein Kernthema der Grundlagenermittlung. Hierzu zählt nicht nur die Bewertung der baulichen Substanz bei bebauten Grundstücken, sondern auch der Umgang mit dem lokalen Ökosystem sowie mit vorhandenen Altlasten. Die Erhaltung des Bestands ist aufgrund des hohen PEI und GWP der Primärkonstruktion häufig einem Abriss vorzuziehen (siehe Einfamilienhaus in Hamburg, S. 109ff. und Hauptschule in Langenzersdorf, S. 133ff.). Dies setzt jedoch voraus, dass die bestehende Struktur den Anforderungen der geplanten Nutzung im Wesentlichen gerecht wird (siehe Nutzung als Leitindikator, S. 58). Sollte die Analyse ergeben, dass der Erhalt des Bestands zu einer deutlich niedrigeren Flächeneffizienz, einer geringeren Nutzungsflexibilität oder einem höherem Ressourcenbedarf im Betrieb führen würde, sind Vor- und Nachteile detailliert gegeneinander abzuwägen. Insbesondere bei Gebäuden mit einem hohen Energieverbrauch (Laborgebäude, Krankenhäuser, Schwimmbäder etc.) spielt die Konstruktion in der Gesamtbilanz nur eine unter-

geordnete Rolle. Ein Neubau kann in diesem Fall oftmals die ökologisch sinnvollere Entscheidung sein, sofern der Erhalt der Bausubstanz nicht aus baukulturellen Gründen wünschenswert ist (Abb. 4.5). Bei Wohn- oder Bürogebäuden ist eine detaillierte Betrachtung jedoch in vielen Fällen sinnvoll. Das gilt vor allem, wenn sich die bauliche Dichte auf dem Grundstück durch einen Neubau nicht erheblich steigern lässt. (Abb. 1.2, S. 9 und 3.51, S. 61). In diesem Fall ist das Erhalten und Weiterentwickeln des Bestandes oftmals auch die finanziell günstigere Variante. Zur Refinanzierung ist dann nur eine moderate Mieterhöhung erforderlich, wodurch die soziale Verträglichkeit für das Quartier höher ist als bei einem Neubau. Ziele festlegen

Die frühzeitige und verbindliche Festlegung detaillierter Planungsziele und Qualitätsstandards hilft Planungsschwerpunkte und Widersprüche zu identifizieren. Im Zuge der Erstellung eines präzisen Pflichtenheftes sollten Auftraggeber und Planer gemeinsam eine verbindliche Zielvereinbarung erarbeiten, die die Themenbereiche der Umwelt- und Ressourcenschonung miteinbezieht. Als Vorlage können z. B. die entsprechenden Dokumente des BNB (Zielvereinbarungstabelle nach BNB) oder der SIA 112/1 dienen. Das Schweizer System »Module für das Haus der Zukunft« wurde auf Grundlage der SIA 112/1 entwickelt. Es bietet darüber hinaus die Möglichkeit, in einem interaktiven Dialog zwischen Auftraggebern und -nehmern die möglichen Zielkonflikte und Synergien einfacher zu erfassen und grafisch darzustellen (Abb. 4.6 und 4.7). Städtebau und Freiraum

Im Rahmen der städtebaulichen und außenräumlichen Überlegungen sollte das Baugrundstück auf ggf. vorhandene Altlasten und Schadstoffe hin untersucht

4.8

71

Planungsablauf und -prozesse

werden. Eine Aufnahme der bestehenden Flora und Fauna ist ebenfalls zu empfehlen. Vorhandene Altlasten oder ein erhaltenswerter Baumbestand können z. B. Anlass geben, die Anordnung der Baumassen oder die topografische Ausgestaltung des Terrains zu verändern (Abb.4.8, S. 69). Bei der Erarbeitung städtebaulicher Konzepte spielen die Aspekte der Flächennutzung oftmals eine entscheidende Rolle. Dazu gehört neben der überbauten Fläche auch der Anteil an versiegelten Flächen im Außenraum. Bei der Abwägung zwischen der städtebaulich verträglichen Dichte und der Minimierung der versiegelten Grundstücksfläche können bereits frühzeitig einfache Volumenund Verschattungsstudien hilfreich sein (Abb. 4.10). Vor allem im innerstädtischen Kontext sollte auf die Versickerungsfähigkeit der Bodenbeläge im Außenraum Wert gelegt werden. Volumetrie und Maßstäblichkeit

Auch auf der Ebene des Gebäudes ist eine möglichst hohe Ausnutzung und Flächeneffizienz anzustreben. Dabei sollte das Augenmerk nicht nur auf der baulichen Dichte, sondern auch auf einer hohen Nutzungsdichte liegen. Die zu erwartende Anzahl an Bewohnern oder Arbeitsplätzen ist dabei aussagekräftiger als die Nettogeschossfläche. Ihre Höhe

wird stets auch von baurechtlichen und typologischen Eigenarten (Orientierung, Wohnungsmix, nutzbare Gebäudetiefe, Fluchtweglängen etc.) beeinflusst. Kompakte Volumen mit einer minimierten Gebäudehüllfläche und optimalem Öffnungsanteil schaffen im gemäßigten Klima die besten Voraussetzungen, um die divergierenden Anforderungen an nachhaltige Gebäude miteinander in Einklang zu bringen. Reduziert man bei einem Würfel die Kantenlänge, so bleibt zwar die Form gleich, das Verhältnis Oberfläche zu Volumen (A / V) bzw. Oberfläche zu Geschossfläche (A/BGF) nimmt jedoch deutlich zu. Dementsprechend steigt bei gleicher Materialisierung auch die Graue Energie pro Geschossfläche. Gleiches gilt, wenn unter Beibehaltung der Geschossfläche nur die Form weniger kompakt gestaltet wird (Abb. 4.12). Kompaktheit hat allerdings auch ihre Grenzen, da sich bei sehr kompakten Gebäuden nicht nur der Tageslichtanteil verringert, sondern sich auch für die Wohn- und Aufenthaltsqualität entscheidende »weiche« Faktoren verschlechtern können (z. B. Qualität der Erschließungsund Begegnungszonen, Maßstäblichkeit, Nischenbildung). Die Abstandsflächen zwischen Gebäuden, die jeweilige Nutzung und die Höhe der Gebäude beeinflussen die Brand-

schutzanforderungen an Konstruktion und Gebäudehülle. Dies ist insofern relevant, als brennbare Fassadenbekleidung und Konstruktionen mit geringeren Feuerwiderstandsklassen in vielen Fällen geringere Umweltwirkungen haben.

Phase 2: Wettbewerb / Vorplanung Phase 2 behandelt die Grundlagenanalyse, die Präzisierung der Aufgabenstellung, die Erarbeitung der (Vor-)Planung, die Abstimmung mit den Behörden zur Prüfung der Genehmigungsfähigkeit und die Erstellung einer Kostenschätzung. Strategie festlegen und grundlegende Konzepte erarbeiten

Die Vorgehensweise bei der Planung ressourcenschonender Gebäude unterscheidet sich nicht grundlegend von anderen Entwurfs- und Planungsstrategien. Der Unterschied liegt vor allem in der frühzeitigen Ermittlung der bauökologisch und -biologisch relevanten Parameter und Aspekte (Abb. 4.28, S. 82f.) sowie in deren konsequenter Berücksichtigung in allen Planungsphasen. Der Entwurfsprozess sollte ergebnisoffen verlaufen und sich frühzeitig mit der Auswahl und Anwendung geeigneter Methoden und Instrumente (Abb. 4.2, S. 69) auseinandersetzen.

4.9

4.9 Konzeptstudie LifeCycle Tower, Hermann Kaufmann ZT GmbH. Randbalken aus Stahlbeton unterbrechen die Brettschichtholzstützen auf jeder Etage und verhindern, dass sich bei einem Brand das Feuer in vertikaler Richtung ausbreitet. 4.10 Verschattungsstudien zur Überprüfung einer Nachverdichtung 4.11 Vergleich des Primärenergiebedarfs pro Einwohner in einer Wohnsiedlung mit BestCase /Worst-Case-Variante 4.12 Gebäudehüllenfaktor und Graue Energie von Modellgebäuden 4.13 Wohnbebauung Fehlmann Areal, Winterthur (CH) 2010, Bob Gysin + Partner BGP Architekten. Nutzung der Standortqualitäten für den Bau von Wohnungen in einer bestehenden Parkanlage durch den Erhalt des vorhandenen Baumbestands

72

4.10

Worst-CaseVariante

Durchschnitt Deutschland Durchschnitt Schweiz

20,25 m

6m

Standardvariante Best-CaseVariante

9m

200%

98%

23%

100%

123% 0 20 40 60 80 100 Primärenergie je EW und Jahr [MWh/EW] 4.11

Oberfläche/ Volumen A/V Geschossfläche [m2]

Würfel 6m

Würfel 9m

1 m -1

0,666 m -1

76 m2

Graue Energie 5000 [MJ/m2GF]

243 m2 2311

Längsquader

0,765 m -1 243 m2 2831 4.12

Phase 2: Wettbewerb /Vorplanung

Durch die Analyse der spezifischen Rahmenbedingungen und Anforderungen lassen sich die entwurfsentscheidenden Themen und Parameter identifizieren. Diese können in Abhängigkeit von der Aufgabenstellung sehr unterschiedlich ausfallen. Bei niedrigen Gebäuden spielen die Untergeschosse und die Gründung eine entscheidende Rolle für den Energiegehalt der Konstruktion, während bei höheren Gebäuden oftmals die Effizienz der Tragstruktur und die Auseinandersetzung mit den Brandschutzanforderungen von zentraler Bedeutung sind (Abb. 4.9). Bei Bürogebäuden sind eine flexible Nutzungs- und Haustechnikstruktur und die Ausbildung der Fassade entscheidend. Im Wohnungsbau mit seinen längeren Nutzungszyklen haben flächeneffiziente und nutzungsneutrale Grundrisse sowie ein angemessener Ausstattungs- und Technisierungsstandard eine größere Bedeutung (siehe Optimierung des Gebäudelebenszyklus, S. 59ff.). Um die relevanten Ansätze und Themen zu definieren, ist somit immer eine eingehende Untersuchung von Nutzung, Gebäudetyp und Kontext erforderlich. Daneben enthalten die in den Kapiteln »Strategien der Materialverwendung im Bauprozess« (S. 44ff.) und »Umweltwirkungen von Bauteilen« (S. 86ff.) dargestellten Prinzipien und Vergleiche wichtige Hinweise. Wechselwirkungen, Widersprüche und Synergien ermitteln

Das Grundprinzip des schonenden Umgangs mit Ressourcen »So viel wie nötig mit so wenig wie möglich« setzt eine detaillierte Kenntnis der Abhängigkeiten im Entwurfs- und Planungsprozess voraus. Die Wechselwirkungen zwischen den Zielen, Bedürfnissen und Anforderungen sollten demnach gleich zu Beginn der Planung ermittelt werden, um Synergien und Widersprüche zu identifizieren. Multifunktionale Bauelemente und Maßnahmen mit Mehrfachnutzen stellen dabei potenzielle »Hebel« für den Entwurf dar (siehe Funktionsüberlagerung, S. 61). Widersprüche sollten sowohl im Planungsteam als auch dem Auftraggeber gegenüber transparent dargestellt werden, um ein bewusstes Priorisieren von Zielen und Bedürfnissen zu ermöglichen (Abb. 4.7, S. 70).

empfehlenswert. Sie erlauben es, die überwiegend qualitativen Bewertungsmethoden mit quantitativen Daten zu hinterlegen und zu überprüfen. Neben einer überschlägigen Ermittlung von GWP und PEI auf Bauteilebene kann auch die Erstellung von Sensitivitätsanalysen oder Best-Case/Worst-Case-Szenarien hilfreich sein (Abb. 4.11), um die Wirksamkeit und Wirkung der Maßnahmen einschätzen zu können. Bei einem Bauteilvergleich kann es z. B. sinnvoll sein, nicht nur den Mittelwert zu berechnen, sondern auch die mögliche Schwankungsbreite nach »oben und unten«. So ist bei konventionellen Stahlbetondecken durch den Einsatz von Sulfathüttenzement eine GWP-Einsparung von bis zu 65 % möglich, während bei einer Holzdecke durch das unterseitige Anbringen einer Brandschutzverkleidung und die Verwendung eines Gussasphaltestrichs anstelle eines Trockenestrichs aus Gipsfaserplatten das Treibhauspotenzial für den Deckenaufbau um bis zu 400 % steigen kann (Abb. 3.7, S. 46; Abb. 4.4, S. 70; Abb. 4,20, S. 78). Topografie und Freiraum

Der Umgang mit der Topografie kann gerade bei Hanglagen die Umweltwirkungen entscheidend beeinflussen. Das tiefe Eingraben in den Hang führt in den meisten Fällen zu großen Aushubmengen, die abgeführt und deponiert werden müssen. Maßnahmen zur Hangsicherung sowie die Vergrößerung der erdberührenden Gebäudefläche machen umfangreiche Betonier- und Abdichtungsarbeiten notwendig, die bei einer Aufständerung der Baukörper größtenteils entfallen. Aber auch bei flachen Grundstücken können der Anteil des unterirdischen Gebäude-

volumens und die Art der Gründung (Aufständerung, Punkt- oder Streifenfundamentierung, Flachgründung) einen erheblichen Einfluss auf GWP und PEI haben (siehe Einfamilienhaus in Hamburg, S. 109 ff.). Bei der Gestaltung des Außenraumes spielt neben dem Versiegelungsgrad und der Materialwahl die Art der Dach- und Freiflächennutzung eine entscheidende Rolle. Gerade in dicht bebauten Quartieren entsteht ein großer Nutzungsdruck auf die Freiflächen, deren Gestaltung und Nutzungsanforderungen mit dem existierenden Baum- und Pflanzenbestand sowie den übrigen ökologischen Qualitäten des Areals in Einklang gebracht werden müssen (Abb. 4.13). Falls sich die großflächige Versiegelung bestehender Grünflächen nicht vermeiden lässt, sollten Kompensationsmaßnahmen erwogen werden. Bei Bebauungen mit größeren Freiflächenanteilen kann neben der Versickerung der Niederschläge vor Ort auch über einen weitreichenderen Umgang mit den lokalen Wasserkreisläufen nachgedacht werden (z. B. Planung einer Pflanzenkläranlage zur Wiederaufbereitung des Grauwassers, Integration einer lokalen Regenwasserversickerung in die Außenraumgestaltung etc., Abb. 4.14, S. 74). (Trag-)Struktur und Gebäudehülle

Bei der Planung der Tragstruktur sind die langfristigen Nutzungsanforderungen von zentraler Bedeutung (Flexibilität, Nutzungszyklen, Umnutzbarkeit). Hier ergeben sich große Unterschiede in Abhängigkeit von Standort und Nutzung. Bei Labor- und Bürogebäuden ist die Trennung von Rohbau und Ausbau in jedem Fall sinnvoll, während bei Wohnungsbau-

Varianten- und Bauteilvergleiche erstellen

Bereits in den frühen Entwurfs- und Planungsphasen ist die Durchführung von Variantenvergleichen mit einfachen Tools (z. B. dem SIA 2040-Tool, Abb. 4.2, S. 69) 4.13

73

Planungsablauf und -prozesse

ten abgewogen werden muss, welche Umnutzungsszenarien realistisch und mit welchem Aufwand sie umzusetzen sind. Liegen die Wohngebäude in reinen Wohnquartieren, ist beispielsweise die spätere Umnutzung als Bürobau eher unwahrscheinlich. Neben einer flexiblen Tragstruktur ist eine durchgehende vertikale Lastabtragung anzustreben, um den Ressourcenverbrauch zu minimieren und Mehrkosten zu vermeiden. Der Nutzen von Vor- und Rücksprüngen sowie größeren Auskragungen sollte gegen den statischen Mehraufwand und die Vergrößerung der beheizten Gebäudehüllfläche abgewogen werden. Durch die intelligente energetische Zonierung des Gebäudes ist bei Bedarf auch eine plastische Ausbildung der Baukörper möglich (Abb. 4.15). Die Position der Fenster sowie der Öffnungsanteil der Fassade in Abhängigkeit von Orientierung und Gebäudetiefe beeinflussen das Tageslichtangebot im Gebäude und damit den Bedarf an künstlicher Beleuchtung und mechanischer Kühlung. Gleiches gilt für die Art und Steuerung des Sonnenschutzes und die Art der Fassadenbekleidung. Die Graue Energie ist bei der Festlegung dieser Parameter dagegen von eher untergeordneter Bedeutung. Sie spielt vielmehr bei der Wahl des Rahmenmaterials (PVC, Stahl, Aluminium, Holz-Aluminium, Holz etc.) sowie der Fassadenmaterialien eine große Rolle (siehe Transparente Fassaden, S. 94f.). Haustechnikkonzept

Auch das Haustechnikkonzept hat erheblichen Einfluss auf die Umweltwirkungen des Gebäudes. Die Leitungsführung sowie die Positionierung und Ausbildung der Versorgungsschächte im Gebäude beeinflussen den Flächenbedarf und das Gebäudevolumen, aber auch die erforderlichen Brandschutzmaßnahmen. Bei 5

4

4

6

Infrastruktur und Mobilität

In vielen Städten wie Zürich, Freiburg, Trier oder Basel wurden in den letzten Jahren mit der Entwicklung von Mobilitätskonzepten positive Erfahrungen gemacht, da diese mobilitätsbedingte Umweltwirkungen reduzieren können. Der reale Parkplatzbedarf in innenstadtnahen oder gut mit dem ÖPNV erschlossenen Lagen liegt oftmals unter den gesetzlichen Anforderungen. Durch eine Reduzierung der Parkplatzzahl lassen sich daher in vielen Fällen unterirdische Gebäudevolumina und die Flächenversiegelung reduzieren. Deshalb ist die Erstellung eines Mobilitätskonzepts, das die baulichen und organisatorischen Maßnahmen zur Lenkung des Mobilitätsverhaltens umfasst, ein maßgeblicher Bestandteil des ressourcenschonenden Bauens. In Zürich kann beispielsweise eine Ausnahmebewilligung für »autoarmes Wohnen« beantragt werden, wenn das Mobi1 2

5 4

Gebäuden mit mechanischer Lüftung können die Anordnung der Haustechnikzentralen sowie die Führung der Außenund Fortluft die Gebäudestruktur erheblich beeinflussen. Die Nutzbarkeit der Gebäudehülle oder der Umgebungswärme zur Energiegewinnung sollten ebenso wie der Umgang mit Regen- und Grauwasser bereits in die ersten Überlegungen zur Anordnung und Größe der Baukörper einfließen. Von der Art der horizontalen Leistungsführung (integriert in die Rohbaudecken, hinter abgehängten Decken/in Doppelböden oder sichtbare Leitungsführung) hängen nicht nur die Wartungsfreundlichkeit und Umnutzbarkeit ab, sondern auch die Bauteil- und Geschosshöhe (siehe Hauptschule in Langenzersdorf, S. 133ff.). Ebenso sollte bedacht werden, dass mit einem höheren technischen Ausstattungsgrad auch erhöhte Anforderungen an Wartung und Instandhaltung einhergehen.

4

3

3

3

2 4 5

1

6 2 3

3 4

5 4

4

5 4

6

Phase 3: Entwurfsplanung / Genehmigungsplanung In Phase 3 erfolgen die Erarbeitung des fertigen Planungskonzepts mit allen festgelegten Komponenten inklusive des Kostenvoranschlags/der Kostenberechnung sowie die Erarbeitung der Genehmigungsplanung zur Erteilung der Baugenehmigung. Annahmen aus der Vorplanung überprüfen und konkretisieren

Die Auswahl der Baustoffe hat weitrei4.14 Machbarkeitsstudie für eine Wohnsiedlung im Rahmen der IBA Hamburg (D) 2013, HHS Planer + Architekten. Integration der Nutzung von Grau- und Abwasser in die Freiraumgestaltung 4.15 Sanierung Pflegezentrum Witikon (CH) 2010, BGP Architekten. Energetische Zonierung der Aufenthaltsbereiche in einem Alterszentrum mit solaraktiver Fassade 4.16 ökologischer Vergleich zweier funktionaler Einheiten. Bei einem Flachdachaufbau für ein bekiestes Warmdach (U-Wert 0,1 W/m2K) kann z. B. das Treibhauspotenzial (GWP) um bis zu 65 % reduziert werden, je nachdem, welche Dämm- und Dichtungsstoffe gewählt werden. 4.17 Wohnsiedlung Köschenrüti, Zürich (CH) 2014, Bob Gysin + Partner BGP Architekten. Versetzen einer vorgefertigten Sanitärzelle aus Leichtbeton

zentrale Mehrkammergrube (mechanische Vorreinigung) Pflanzenkläranlage (Hauptklärung (90%), bepflanzt mit Schilf, Folienabdichtung) 2.Klärungsstufe (Klärung 5%)/Einspeisung von Dach-/ Oberflächenwasser (Schilf- und Weidensaum) Überlauf zur 3. Klärungsstufe 3. Klärungsstufe (Klärung 5%, Schilf und Weidenbepflanzung) Einleitung in vorhandenes Grabensystem Grauwasser 100% (1.Klärungsstufe) Regenwasser/Grauwasser 10% (2. Klärungsstufe) Regenwasser/Grauwasser 5% (3. Klärungsstufe) Regenwasser/Grauwasser 0% Nutzwasserleitung mit Anschluss jeder WE (z.B. zum Wässern im Garten) 4.14

74

litätskonzept die entsprechende Eignung der geplanten Wohnbebauung nachweist. Dazu sind einerseits verschiedene Standortkriterien zu erfüllen (Nähe zu Schulen, Kindergärten, ÖPNV, Einrichtungen für die Grundversorgung etc.) und andererseits wirkungsvolle Ausgleichsmaßnahmen vorzusehen (mehr Stellplätze und Serviceleistungen für Fahrräder und Motorräder, Car-Sharing-Parkplätze und -Anreize, Depotmöglichkeiten für Hauslieferdienste, Vermietungskonzept und Verpflichtungen im Mietvertrag, vergünstigte oder kostenlose Abgabe von ÖPNV-Zeitkarten). Um die Gebäudenutzer zu einem umweltverträglichen Mobilitätsverhalten zu bewegen, sollten zudem Wege und Abstellflächen für Fahrräder in geeigneter Lage angeboten und die fußläufige Erschließung der Gebäude und Außenräume priorisiert werden. Existieren in den jeweiligen Städten oder Gemeinden keine Vorgaben oder Beispiele für die Erstellung eines Mobilitätskonzepts, empfiehlt es sich, die reale Parkplatzbelegung in der unmittelbaren Umgebung der geplanten Baumaßnahme zu ermitteln. Sie gibt darüber Aufschluss, ob die geltenden Vorgaben noch mit den heutigen Anforderungen übereinstimmen und ob weitere Abklärungen überhaupt sinnvoll sind.

Treibhauspotenzial (GWP) [kg CO2-Äq./m2]

16

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17

18

Phase 3: Entwurfsplanung/Genehmigungsplanung

6

5

9

8

7

4

3

2

1

solaraktive Hülle Pufferzone thermische Hülle Sanitärkerne

chende Konsequenzen auf die Umweltwirkungen eines Gebäudes. Den im Rahmen der Vorplanung getroffenen vereinfachten Annahmen liegen in der Regel Standardmaterialien und -bauteilaufbauten zugrunde. Sie erlauben keine Rückschlüsse auf real zu erwartende Umweltwirkungen, sondern lediglich einen Vergleich verschiedener Systeme und Konzepte anhand von Mittelwerten. Zumeist gibt erst die genaue Festlegung des zu realisierenden Schichtaufbaus Aufschluss darüber, ob ein Bauteil die zuvor getroffenen Annahmen erreicht oder sogar übertrifft. Bei gleichen technischen und funktionellen Anforderungen können die bauökologischen und -biologischen Eigenschaften eines Bauteils um ein Vielfaches differieren (Abb. 4.16). Bei einem Flachdachaufbau für ein bekiestes Warmdach mit einem U-Wert von 0,1 W/m2K kann beispielsweise das GWP um bis zu 65 % reduziert werden, je nachdem, welche Dämm- und Dichtungsstoffe gewählt werden (Duodach gängig: 230 kg CO2-Äq./m2 – Warmdach Kies optimiert: 80 kg CO2-Äq./m2). Ähnliches gilt für die Wahl der Bekleidungen von hinterlüfteten Fassaden (siehe Wohn- und Geschäftshaus in Zürich, S. 117ff.), des Bodenbelags oder der Innenwandkonstruktionen. Im Rahmen der Entwurfsplanung sollten die Annahmen aus der Vorplanung überprüft und hinterfragt werden. Oftmals stellt sich bei einer vertieften Analyse heraus, dass sich die zuvor avisierten Kennwerte aus projektspezifischen Gründen (erhöhte Schall- oder Lärmschutzanforderungen, starke Witterungseinflüsse, Anforderungen aus Betrieb und Unterhalt etc.) nicht erreichen oder aber durch gestalterische und konstruktive Anpassungen sogar noch übertreffen lassen. In anderen Fällen kann die Umstellung auf bereits verworfene Bauteilaufbauten und Materialien sinnvoll sein. Aus diesem Grund sollten für Bauteile, deren Flächen-

Stahlbeton Dampfsperre Dämmstoff Dichtungsbahn Kiesschüttung

160

120

80

40

0

-40 gängig

alternativ

4.15

4.16

oder Volumenanteil mehr als 20 % an der Gesamtbauteilfläche bzw. dem Gesamtbauteilvolumen ausmacht, detaillierte Überprüfungen und Bauteilvergleiche in Bezug auf Aspekte wie Graue Energie, Dauerhaftigkeit sowie Wartungs- und Instandhaltungsfreundlichkeit durchgeführt werden. Im Falle eines hohen Vorfertigungsgrades einzelner Bauteile (Sanitärzellen, Fassadenelemente, Gebäudemodule etc.) oder auch des ganzen Gebäudes (siehe Wohnhaus auf Taylor Island, S. 103ff.), kann es notwendig werden, einen Teil der Ausführungs- und Detailplanung zeitlich vorzuziehen. Besonderes Augenmerk sollte hierbei auf die Planung der Bauabläufe sowie die Schnittstellen zu den anderen Gewerken gelegt werden. Der Einsatz vorgefertigter Elemente kann in vielen Fällen zur Verkürzung der Bauzeit und zu einer Kostenreduktion führen (siehe Modularisierung und Systembau, S. 52ff.). Oft sind hierzu jedoch geänderte Planungsabläufe erforderlich. Für die Herstellung einer vorgefertigten Sanitärzelle müssen z. B. die Innenoberflächen, Farben und die Sanitärusstattung bereits zu einem frühen Stadium der Rohbauplanung bestimmt werden (Abb. 4.17). Im Falle einer Vorfertigung von Fassadenoder Deckenelementen muss die Planung für die ggf. in den Bauteilen zu führenden Haustechnikinstallationen ebenfalls frühzeitig koordiniert und abgeschlossen werden. Der Anteil der Koordinations- und Detailplanung im Rahmen der Entwurfsplanung kann sich dadurch signifikant erhöhen.

besonders ressourceneffiziente Weise durch Sonderkonstruktionen erfüllen. Diese bedürfen jedoch einer detaillierten Abklärung mit den entsprechenden Ämtern, Spezialplanern und ggf. auch Prüfinstituten bezüglich ihrer Genehmigungsfähigkeit. Oft scheitern sinnvolle und technisch gute Lösungen an der regional oder sogar lokal unterschiedlichen baurechtlichen Beurteilung oder an fehlenden Prüfzertifikaten. Gerade bei größeren Bauvorhaben können Einzelfallprüfungen und Brandschutzversuche, die eines entsprechenden zeitlichen Vorlaufes bedürfen, sinnvoll oder sogar notwendig werden. Die Vorgehensweise muss deshalb frühzeitig – spätestens jedoch im Rahmen des Genehmigungsprozesses – geplant und koordiniert werden. Da bei einer Kostenschätzung in den meisten Fällen mit Volumen- oder Flächenkennwerten kalkuliert wird, ist die Ermittlung der Kosten für innovative Lösungsansätze oftmals schwierig. Im Rahmen des Kostenvoranschlags sollten deshalb die Schlüsselbauteile auch unter ökonomischen Aspekten detailliert untersucht werden. Dafür ist meistens eine hohe Detaillierungstiefe unter Einbeziehung der geplanten Bauabläufe notwendig. Gerade bei neuen Konstruktions-

Konformität der Planung mit baurechtlichen und ökonomischen Anforderungen prüfen

Neben der Statik und dem Feuchteschutz haben die Brand- und Schallschutzanforderungen erheblichen Einfluss auf den Ressourcenbedarf der Konstruktion. Vielfach lassen sich diese Anforderungen auf 4.17

75

Planungsablauf und -prozesse

Baustoff- und Materialvergleiche

Primärenergie [MJ]

Neben den gestalterischen und funktionellen Anforderungen sind die zu erwartenden Umweltwirkungen und Kosten (inkl. Unterhalt und Pflege) wichtige Kriterien bei der Materialwahl. Mithilfe von Variantenstudien zu exemplarischen Bauteilaufbauten (Abb. 4.18) lassen sich verschiedene Alternativen miteinander vergleichen sowie die jeweiligen Vor- und Nachteile transparent machen. Dabei sollten nicht nur die quantitativ wichtigsten Elemente, sondern auch die baubiologisch bedenklichen Baustoffe und Bauteile (Dichtungen, Anstriche, Lösungsmittel etc., Abb. 2.9, S. 19) überprüft werden. Neben der Tragstruktur und der Fassade verdienen insbesondere die im

Kapitel »Umweltwirkungen von Bauteilen« (S. 86ff.) detailliert dargestellten Bauteile besondere Aufmerksamkeit. Anforderungen und Ausschlusskriterien für die Baustoffwahl

Vor einer quantitativen Ermittlung der Umweltauswirkungen konkreter Bauteile empfiehlt es sich, baubiologische und – ökologische Ausschlusskriterien zu definieren. Hierzu können in der Regel die Vorgaben der entsprechenden Zertifikate und Labels herangezogen werden (Abb. 2.15, S. 22; Abb. 2.35, S. 39). Beispielsweise werden in der Minergie-ECOCheckliste Materialien und Baustoffe benannt, deren Verwendung zu vermeiden ist [2]. Analog gibt es im BNB-Steckbrief »Risiken für die lokale Umwelt« [3] Hinweise zur Material- und Produktauswahl sowie eine Liste zu vermeidender Stoffe. Weitergehende Informationen und Vorgaben bieten Labels wie »Gutes Innenraumklima (GI)« [4]. Daneben ist es hilfreich, ergänzend zu den getroffenen Zielvereinbarungen Anforderungsprofile für die wichtigsten Bauteile und Oberflächen zu erstellen. Diese sollten neben den Anforderungen zu Nutzung, Widerstandsfähigkeit, Unterhalt und Reinigung auch Angaben

3,0

zu den ökologischen Eigenschaften enthalten. So ist es beispielsweise sinnvoll, dass bei Kindergärten und Schulen höhere Anforderungen an die Schadstofffreiheit der Innenraumluft und der Oberflächen gestellt werden als bei Verkaufs- oder Lagerräumen. Zudem ergeben sich bei der Definition der Anforderungen oftmals Zielkonflikte, die bereits vor der Detailplanung offen diskutiert werden sollten. Erstellung (vereinfachter) Ökobilanzen

Um belastbare Aussagen über die ökologischen Auswirkungen des Gebäudes treffen zu können, ist eine quantitative Ermittlung der Umweltwirkungen im Rahmen der Entwurfsplanung unumgänglich. Entscheidend für den Umfang der Berechnungen und die Wahl des entsprechenden Tools sind vor allem die Ziele und Anforderungen des Projekts. Mit der Bewertung lassen sich Optimierungspotenziale für den weiteren Planungsverlauf ausloten. Deshalb sollten die Berechnungen auch nicht erst am Ende der Entwurfsplanung erstellt werden, sondern früh genug, um die gewonnenen Erkenntnisse noch in die Genehmigungsplanung und die Ausschreibung einfließen lassen zu können.

PEI nicht erneuerbar

PEI erneuerbar

GWP

0,3

2,5 2,0

0,2

GWP [t CO2-Äq.]

prinzipien und innovativen Baustoffen ist zudem damit zu rechnen, dass der Erfahrungs- und Wissensstand aller Planungsbeteiligten geringer sind als bei Standardkonstruktionen und nur eine kleinere Auswahl qualifizierter Unternehmen für die Bauausführung zur Verfügung steht. Bei Fragen zur technischen Umsetzbarkeit auf dem Bau sollten erfahrene Spezialisten oder Unternehmen frühzeitig in die Planung miteinbezogen werden (Abb. 4.19, S. 77)

1,5 1,0

0,1

0,5 0

0

Füllziegel + Beschrei- Mauerwerk HolzMineralwolle + bung Zement-Stein + Vormauerung Klinker Klinker Schichtaufbau

Verblender, 11,5 cm Hinterlüftung, 4 cm Holz-Zement-Stein, 37,5 cm Lehmputz, 1,5 cm Gesamtdicke: 54,5 cm

Verblender, 11,5 cm Hinterlüftung, 1 cm Mineralwolle (WLG 035), 20 cm Füllziegel (¬ 0,09 W/mK), 17,5 cm Lehmputz, 1,5 cm Gesamtdicke: 51,5 cm

2-schalige Holzaußenwand + Holz-KlinkerVerblender

2-schalige Holzaußenwand + Holz-KlinkerRiemchen

Betonfassade + Kerndämmung + Vormauerung Klinker

Mauerwerk Kalksandstein + WDVS + Riemchenverkleidung

Verblender, 11,5 cm Hinterlüftung, 6 cm hydrophobierte Holzfaserplatte, 3 cm Holzstegträger/Zellulosedämmung, 30 cm Holzwerkstoffplatte, 2 cm Lehmbauplatte, 2,5 cm Gesamtdicke: 54,5 cm

Riemchenmauerwerk auf Trägerplatte, 5,5 cm Aluminiumunterkonstruktion/Hinterlüftung, 6 cm hydrophobierte Holzfaserplatte, 3 cm Holzstegträger/Zellulosedämmung, 30 cm Holzwerkstoffplatte, 2 cm Lehmbauplatte, 2,5 cm Gesamtdicke: 48,5 cm

Verblender, 11,5 cm (Befestigung mit Konsolankern) Hinterlüftung, 1 cm Kerndämmung EPS (WLG 035), 25 cm Stahlbeton, 30 cm Innenputz, 1,5 cm Gesamtdicke: 54,5 cm

Klinker-Riemchen, 2,5 cm Wärmedämmverbundsystem (EPS, WLG 035), 24 cm Kalksandstein (RDK 2,0), 17,5 cm Lehmputz, 1,5 cm Gesamtdicke: 45,5 cm

4.18

76

Phase 4: Ausschreibung und Vergabe /Ausführungsplanung

Falls eine Gebäudezertifizierung geplant ist, dient die Berechnung zudem auch zur Risikoabschätzung. Die frühzeitige Überprüfung gibt Aufschluss darüber, ob sich die Projektvorgaben mit den geplanten Maßnahmen erreichen lassen. Einige Zertifizierungen (z. B. DGNB/BNB) empfehlen im Rahmen der Entwurfsplanung ohnehin eine erste Ökobilanz (LCA), in die die energetische Bilanzierung miteinfließt. Auch die Ermittlung der Lebenszykluskosten (LCC) ist deshalb oftmals bereits zu diesem Zeitpunkt sinnvoll. In den meisten Fällen werden die Berechnungen mithilfe von komplexen und leistungsfähigen Tools von Energie- und Nachhaltigkeitsplanern durchgeführt (Abb. 4.2, S. 69). Auch wenn die Zielvereinbarung keine Ökobilanzierung vorsieht, sollten im Rahmen der Entwurfsplanung trotzdem Berechnungen für die wichtigsten Bauteile und Materialien erstellt werden. So lässt sich abschätzen, ob die geplante Konstruktion signifikante Verbesserungen gegenüber einer Standardkonstruktion ermöglicht. Ein probates Mittel hierzu sind Variantenstudien, die für ein und dasselbe Bauteil verschiedene Ausführungsvarianten mit einem Referenzbauteil vergleichen. Wichtig ist dabei vor allem die Einbeziehung der Wechselwirkungen, die aus den entsprechenden Bauteilvarianten entstehen. Diese können sowohl andere Bauteile betreffen (z. B. beim Vergleich von tragenden und nicht tragenden Fassaden- oder Innenwandaufbauten) als auch Auswirkungen auf den Betrieb und Unterhalt haben (z. B. eine schnellere Verwitterung bei der Verwendung einer Fassadenbekleidung aus Holz statt aus Faserzement oder Glasfaserbeton). Für die Erstellung von Variantenstudien reichen im Allgemeinen einfache und kostengünstige Tools aus, die teilweise auch frei verfügbar erhältlich sind (Abb. 4.2, S. 69). Ziel des Vergleichs sollte es sein, die relativ beste Variante für das jeweilige Projekt zu ermitteln und nicht irgendwelche absoluten Zielwerte zu erreichen. Die Entscheidung für ein Tool sollte deswegen auch immer von der Größe eines Projektes, der späteren Verwendung der Ergebnisse und den voraussichtlichen Verwendungsmöglichkeiten des Tools für künftige Projekte abhängig gemacht werden. Optimierung von Schlüsselbauteilen

Eine vergleichende Ökobilanzierung von funktionalen Einheiten oder auf Bauteilebene sollte immer so aufbereitet werden,

Außenwand tragend REI60/EI30(nbb) - Außenputz - Außendämmung Steinwolle, 80 mm - OSB-Platte, 15 mm - Ständer tragend, 200 mm - Gefachdämmung Steinwolle, 200 mm - OSB-Platte, 15 mm, Stöße verklebt - Innenrost, 60 mm (für Installationen) - Gefachdämmung Mineralwolle, 60 mm - Gipsfaserplatte, 15 mm - Innenputz Kosten tragend 235: sFr/m2 Kosten nicht tragend: 190 sFr./m2

Decke REI60/EI30(nbb) - Unterlagsboden und Trittschalldämmung - Beton, 100 mm - Brettstapel unten sichtbar, Holz natur, 140 mm Kosten: 215 sFr./m2 Luftschall = 66db(A) C = -5db(A) Trittschall = 48db(A) C = -1db(A) Unterzug - BSH Träger GL28h, 240 x 280 mm - seitliche Auflagerlatten pressgeklebt - Brandschutzverkleidung Gipsfaserplatte, 15 mm Kosten: 185 sFr./m

Wandträger - Kerto 51 x 500 mm - Auflagerlatte 75 x 140 pressgeklebt Kosten: 65 sFr./m 4.19

dass sich daraus konkrete Handlungsanweisungen für die weitere Planung ableiten lassen. Bei dem Vergleich verschiedener hinterlüfteter Fassadensysteme wird zum Beispiel deutlich, dass die Unterkonstruktion – insbesondere wenn sie aus Aluminium oder Edelstahl besteht – den weitaus größten Anteil zum GWP und PEI beiträgt (siehe Wohn- und Geschäftshaus in Zürich, S. 117ff.). Eine Optimierung der äußeren Fassadenbekleidung könnte deswegen z. B. darauf abzielen, die notwendige Unterkonstruktion zu minimieren, indem möglichst leichte Platten eingesetzt und die Auskragungen minimiert werden oder indem Größe und Biegesteifigkeit der Platten größere Achsabstände der Unterkonstruktion ermöglichen. Als Grundlage für bauteilbezogene Optimierungsprozesse ist eine frühzeitige Planung der Leitdetails von Regelbauteilen und -elementen erforderlich. Um belastbare Aussagen in dieser Bearbeitungstiefe ermitteln zu können, kann es zudem gerade für Planer mit geringem Vorwissen bei der Erstellung von Ökobilanzierungen hilfreich sein, in mehreren Iterationsschritten vorzugehen. Sie sollten daher möglichst früh im Planungsprozess mit den Berechnungen beginnen.

Phase 4: Ausschreibung und Vergabe/ Ausführungsplanung In Phase 4 wird die genehmigte Planung so weit durchgearbeitet, dass das Bauvorhaben realisiert werden kann. Zudem erfolgen die Mengenermittlung sowie die Ausschreibung der Leistungen als Grundlage für die Vergabe.

Konstruktion in Detailplanung und Produktauswahl weiterentwickeln

Je nach Grad der Vorfertigung müssen spätestens im Rahmen der Ausschreibungs- und Ausführungsplanung die Fügeprinzipien der Elemente und Bauteilschichten bestimmt werden. Die baukonstruktive Ausbildung bestimmt die theoretische Lebensdauer der Bauteile und ihrer einzelnen Schichten. Das Ziel lautet, eine der Bauaufgabe angemessene Lebensdauer der Bauteile zu gewährleisten sowie einen weitgehend zerstörungsfreien Rückbau und Ersatz insbesondere von Schichten mit kürzerer Lebensdauer zuzulassen. Durch die Auswahl von Produkten, deren Herstellungs- und Verarbeitungsprozesse optimiert wurden und die daher zu den umweltverträglichsten in ihrer Kategorie gehören, lässt sich die Entwicklung der Baustoffindustrie hin zu ökologischeren Produktionsprinzipien fördern. Die entsprechenden Anforderungen an Baustoffe (gute Verfügbarkeit, regionale Baustoffgewinnung und Herstellung, ressourcenschonende und schadstoffarme Herstellungsprozesse etc.) sollten im Rahmen der Ausschreibung durch entsprechende Zertifikate und Labels (Blauer Engel, FSC etc.; Abb. 2.15, S. 22) nachgewiesen werden. Dadurch lässt sich neben der technischen und gestalterischen Vergleichbarkeit von Produkten 4.18 Elbtorquartier Hamburg (D) 2013, Bob Gysin + Partner BGP Architekten. Vergleich der Primärenergieinhalts (PEI) und Treibhauspotenzials (GWP) verschiedener Fassadenaufbauten 4.19 Wohnsiedlung Hardturm, Zürich (CH) Bob Gysin + Partner BGP Architekten (in Planung). Werkplanung des Holzbauingenieurs mit Angaben zu Kosten und Schalldämmung der einzelnen Bauteile

77

Graue Energie [MJ/m2]

Planungsablauf und -prozesse

800

den Baustellenbetrieb. Diese Maßnahmen senken sowohl die globalen (Energie, Ressourcen, Abfall) als auch die lokalen Umweltwirkungen (Lärm, Bodenschutz). Zugleich sollen sie die Sicherheit und Gesundheit der am Bau Beschäftigten erhöhen (Lärm, Staub).

700 600 500 400 300 200 100

Spezielle Baustoff- und Produktanforderungen, Produktauswahl Asphaltplatten

Natursteinplatten

kunstharzgebundene Platten

zementgebundene Platten

Glasplatten

Glasmosaik

Gruppe BII a, Platten (Monocottura)

Gruppe BI b, Mosaik (Steinzeug)

Gruppe BI b, Platten (Steinzeug)

Gruppe BI a, Mosaik (Feinsteinzeug)

Gruppe BI a, Platten (Feinsteinzeug)

Gruppe AIII, Platten (Ton)

Gruppe AII b, Platten (Monoporosa)

Gruppe AII a, Platten (Monocottura)

Gruppe AI, Platten (Steinzeug)

0

4.20

auch deren ökologische Gleichwertigkeit sicherstellen. Bei der Auswahl von Baustoffen ist es deshalb sinnvoll, darauf zu achten, wo und unter welchen Produktionsbedingungen das Produkt hergestellt wurde und ob es ggf. eine Zertifizierung besitzt, die eine Optimierung der Material- und Energiekreisläufe im Produktionsprozess bewertet (z. B. »Cradle-to-Cradle«Zertifikat). Aber auch jenseits der von Labels bewertbaren Kriterien können Planer und Auftraggeber auf die Umweltwirkungen der eingesetzten Produkte Einfluss nehmen. Bei Plattenbelägen hat z. B. neben der Entscheidung für das Ausgangsmaterial (Ton, Steinzeug, Feinsteinzeug, Naturstein, Asphalt) die Wahl des Fliesenformats den größten Einfluss auf den Ressourcenbedarf für die Herstellung von einem Quadratmeter Plattenbelag. Die Produktion großformatiger Platten beansprucht deutlich mehr Material und Energie als die Herstellung von kleinformatigen Mosaikfliesen, bei der viel geringere Ausschussmengen anfallen (Abb. 4.20). Detailausbildung und Fügung optimieren

Um eine hohe Dauerhaftigkeit, einen geringen Unterhalts- und Reinigungsaufwand sowie eine zerstörungsfreie Rückbaubarkeit des Gebäudes zu erreichen, sind vor allem die Detailausbildung und Fügung der einzelnen Bauteile entscheidend.

4.20 Vergleich der Grauen Energie unterschiedlicher Plattenbeläge für Böden (Angaben der Produktgruppen für Keramikbeläge gemäß EN 14 411) 4.21 Mehrfamilienhaus in Bennau (CH) 2009, Grab Architekten. Offene Leitungsführung von Haustechnikinstallationen im Wohnungsflur 4.22 Blower-Door-Test zur Ermittlung der Lufdichtigkeit der Gebäudehülle 4.23 Schadstoffmessung in Innenräumen mit zwei Messsystemen

78

Anzustreben ist die Verwendung von »würdevoll« alternden und mit geringem Aufwand auszubessernden Oberflächen und Materialien. Zudem sollte die Detailausbildung einen dauerhaften Schutz vor Bewitterung und mechanischer Beanspruchung bieten (Auskragungen und Vordächer im Außenbereich, widerstandsfähige Sockel- und Schutzleisten etc.). Voraussetzung für eine gute Rückbauund Austauschbarkeit ist die Verwendung von lösbaren Verbindungen (Schrauben, Stecken, Dübeln und Nageln, siehe Recyclinggerecht konstruieren, S. 66ff. und Einfamilienhaus auf Taylor Island, S. 103ff.). Verbundwerkstoffe und vollflächig verklebte Bauteilschichten sollten vermieden werden, um beim Rückbau »kurzlebigerer« Oberflächen und Bauteile andere Bauteilschichten nicht beschädigen zu müssen. Zudem sollte auf eine gute Zugänglichkeit der Bauteile und technischen Installationen für die Reinigung, Wartung und Instandsetzung Wert gelegt werden (Abb. 4.21). Nachhaltigkeitsaspekte in die Ausschreibung integrieren

Die Integration von Nachhaltigkeitsaspekten in die Ausschreibung ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Vorgaben aus der Planung am Bau tatsächlich umgesetzt werden. Darüber hinaus ermöglicht die Integration umweltbezogener Kriterien in die Leistungsbeschreibung einen transparenten Wettbewerb zwischen den Bietern. Neben Angaben über die zu verwendenden Materialien und Baustoffe (z. B. VOCGrenzwerte, GISCODES, Schwermetallgehalte) sollte die Ausschreibung auch Vorgaben für die Optimierung des Bauprozesses enthalten. Dazu gehören neben der Reduktion von Abfall, Lärm und Staub auch der Bodenschutz sowie die Verringerung von Ressourcenverbrauch und Schadstoffemissionen durch

Es bietet sich an, in die allgemeinen Vorbemerkungen der Ausschreibung ein Kapitel zur Bauökologie und -biologie zu integrieren. Dieses sollte bereits einen Hinweis auf die zu erfüllenden Zertifikate und Labels enthalten. Zusätzlich sollte die Verwendung von (gemäß den Bestimmungen dieser Labels) »unzulässigen« Baustoffzusätzen und Herstellungsarten ausgeschlossen und ggf. die Produktherkunft (z. B. einheimische Hölzer, maximale Distanz zum Betonwerk) ausgewählter Baustoffe definiert werden. Erfolgt eine Ausschreibung über ein Leistungsverzeichnis, muss auch bei den einzelnen Positionen auf die entsprechenden Anforderungen hingewiesen werden (FSCZertifizierung, graues EPS, PVC- und halogenfreie Elektroinstallationen etc.). Ein besonderes Augenmerk sollte der Behandlung der Bauteiloberflächen (Farben, Lacke und Versiegelungen; Öle, Lasuren und Imprägnierungen) gelten, da sie in der Regel hauptverantwortlich für die Formaldehyd- und VOC-Emissionen in die Raumluft sind. Oft ist dabei eine Abwägung zwischen hoher Dauerhaftigkeit, geringen Unterhaltskosten und den ökologischen Anforderungen an die Oberflächenbehandlung erforderlich. Vergabekriterien

Bei einer funktionellen Ausschreibung mit Leistungsprogramm sollten die Vergabekriterien nicht das günstigste, sondern das wirtschaftlichste Angebot bevorzugen, indem die Lebenszykluskosten in die Bewertung miteinbezogen werden (siehe Phase 6, S. 80). Zusätzlich sollten bei der Festlegung der Bewertungskriterien und deren Rangfolge die ökologischen und gesundheitsrelevanten Aspekte (bei gleichen technischfunktionalen Anforderungen) eine hohe Gewichtung erhalten. In Deutschland ist es gemäß des Gesetzes gegen Wettbewerbsbeschränkungen (GWB) bei Vergaben von Aufträgen oberhalb der EUSchwellenwerte zulässig, in der Leistungsbeschreibung durch Spezifizierung des Auftragsgegenstandes oder der Leistung Innovations-, soziale und Umweltaspekte zu berücksichtigen, wenn sie im

Phase 5: Ausführung/Fertigstellung

sachlichen Zusammenhang mit dem Auftragsgegenstand stehen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, vom Bieter Angaben über Umweltmanagementverfahren bei der Auftragsausführung zu verlangen, z. B. durch eine EMAS-Zertifizierung (EcoManagement and Audit Scheme). Zur Festschreibung der wichtigsten Kriterien sollte zunächst über zusätzliche technische Vertragsbedingungen (ZTV) im Vortext zu einer Ausschreibung die ökologische Qualität einer Dienstleistung definiert werden. Als Grundlage kann dabei z. B. die Schadstoffklassifizierung nach dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) genutzt werden. Hierin sind für eine Vielzahl an Anwendungsfällen unterschiedliche Qualitätsstufen für die Produktanwendung definiert. Bis zu einer Qualitätsstufe 4 nach BNB lassen sich dabei die ökologischen Materialanforderungen in der Regel mit keinen bzw. sehr geringen Mehrkosten umsetzen. Es hat sich zudem als sinnvoll herausgestellt, neben der Integration der ZTV das gesamte Leistungsverzeichnis darauf zu überprüfen, ob spezifische Forderungen auf Positionsebene Folgen für das eingesetzte Produkt haben (z. B. lösemittelhaltige Verklebung), und diese im Bedarfsfall zu streichen. Ebenso sinnvoll – insbesondere bei Anbietern, die bisher noch keine Erfahrungen mit ökologischen Anforderungen in Bezug auf die Leistungserbringung haben – ist ergänzend zur Angebotsabfrage die Ausweisung von Produkten, die den gestellten Anforderungen entsprechen. In der Schweiz bietet sich die Anwendung der eco-devis [5] für Ausschreibungen nach NPK [6] an. Sie kennzeichnen Materialien und Bauleistungen, die sich von anderen mit gleicher Funktion durch eine geringere Umweltbelastung auszeichnen, sodass die ökologische Qualität von Materialien und Bauleistungen transparent und für alle Beteiligten nach-

4.21

vollziehbar wird. Die meisten EDV-Programme, die für Ausschreibungen eingesetzt werden, haben eco-devis integriert. Der Planende kann so bei der Auswahl von Leistungen erkennen, ob diese als ökologisch interessant oder als ökologisch bedingt interessant gekennzeichnet sind. Zusätzlich können bei der Festlegung der Vergabekriterien ökologische Aspekte unter den Standardpunkten »Qualität« und »Qualitätsmanagement« gewichtet oder auch explizit als eigenständiges Kriterium definiert werden (z. B. als Nachweis der Umweltverträglichkeit). Vor der Vergabe empfiehlt es sich, die Unternehmer im Rahmen von technischen Bereinigungsgesprächen auf die für das Projekt spezifischen ökologischen und gesundheitsrelevanten Aspekte hinzuweisen. Auf diese Weise lassen sich zu einem fortgeschrittenen Stadium der Ausführung auftretende Missverständnisse weitestgehend vermeiden. Mit der Vergabe entsteht dann ein Vertrag, der auch die ökologischen Anforderungen beinhaltet. Um während der Ausführung die Qualität aufrechterhalten zu können, sollte in der Folge durch den Anbieter eine Materialanmeldung erfolgen, diese auf die Konformität zu den ökologischen Anforderungen überprüft und schlussendlich eine auf der Baustelle prüfbare Liste der einzusetzenden Baustoffe erstellt werden.

definiert werden. Anforderungen, die Einfluss auf die Terminplanung haben, sind schon im Zuge der Entwurfsplanung zu berücksichtigen. Zu den wichtigsten Maßnahmen für einen ökologisch optimierten Baustellenbetrieb gehören neben der Reduktion von Abfall, Lärm und Staub auch der Bodenschutz sowie die Minimierung von Ressourcenverbrauch und Schadstoffemissionen. Schon während der Bauphase sind Messungen zur Qualitätskontrolle (siehe unten) eine wesentliche Voraussetzung, um die in der Zielvereinbarung und der Planung festgelegten ökologischen Ziele auch wirklich zu erreichen. Zusätzlich ist eine kontinuierliche Kontrolle der Werkplanung und Ausführung durch die Oberund Fachbauleitung erforderlich. Qualität auf der Baustelle kontrollieren und sichern

Phase 5 umfasst die Bauleitung bzw. Bauüberwachung während der Bauphase und die Kostenfeststellung nach Abschluss der Planung.

Messungen zur Qualitätskontrolle während der Bauausführung sind eine wesentliche Voraussetzung, um die in der Zielvereinbarung und der Planung festgelegten ökologischen Ziele zu erreichen. Die stetig steigenden Anforderungen an den Wärmeschutz und Energieverbrauch von Gebäuden verlangen zwangsläufig nach einer höheren Qualität der Bauausführung. Dem steht in der Praxis jedoch oftmals ein hoher Kosten- und Termindruck entgegen. Die Dokumentation der verwendeten Baustoffe und -produkte sowie ihrer Sicherheitsdatenblätter dient hingegen in erster Linie dem reibungslosen und ressourcenschonenden Gebäudebetrieb. Insbesondere bei Um- und Rückbaumaßnahmen sind detaillierte Angaben zu den verbauten Materialien wichtig.

Baustellenbetrieb und Bauprozesse optimieren

Anforderungen und Spezifikationen der Produkte

Der Großteil der Vorgaben für eine ökologische Optimierung des Bauprozesses müssen bereits in der Ausschreibung

Die Dokumentation der verwendeten Baustoffe und -produkte sowie ihrer Sicherheitsdatenblätter dient in erster Linie dem

Phase 5: Ausführung / Fertigstellung

4.22

4.23

79

Planungsablauf und -prozesse

2%

9%

17 %

17 %

2%

12% 41 % Verwaltung, Versicherung Ver- und Entsorgung Reinigung Gebäude Überwachung, Instandhaltung Erhaltung (Werterhaltung) Rückbaukosten Kapitalkosten

4.24

reibungslosen und ressourcenschonenden Gebäudebetrieb. Vor allem bei Umund Rückbaumaßnahmen sind detaillierte Angaben zu den verbauten Materialien wichtig. Zudem lassen sich bei Schadensfällen schneller Rückschlüsse auf die Ursachen der Probleme ziehen. Im Zuge der Ausführung sollte die Dokumentation der verwendeten Baustoffe fortlaufend ergänzt und überprüft werden. Ziel ist eine umfassende Sammlung aller Sicherheits- und Produktdatenblätter in einem Projekthandbuch, um die Nachvollziehbarkeit zu einem späteren Zeitpunkt sicherstellen zu können. Qualitätssicherung und Kontrolle

Ein wesentliches Werkzeug der Qualitätskontrolle sind Messungen (z. B. Schadstoffmessungen, Blower-Door-Test, bauakustische Messungen), die im Allgemeinen nach der Fertigstellung des Projekts durchgeführt werden. Einzelne Messungen wie z. B. Schallschutzmessungen der Fassade und in den Innenräumen sind auch bereits vor Abschluss des Ausbaus möglich und sinnvoll, um ggf. noch Nachbesserungen durchführen zu können. Auch Blower-Door-Tests (Abb. 4.22) werden oft bereits nach Fertigstellung der luftdichten Gebäudehülle durchgeführt (mit eingebauten Fenstern, vollständig erstellter Luftdichtigkeitsebene, innenseitigem Verputz und verlegten Haustechnikinstallationen, aber ohne raumseitige Verkleidungen). Aufgrund des Mehraufwands für das Abdichten und Verschließen von Haustechnikleitungen sind die Kosten zwar höher als nach Baufertigstellung, allerdings lassen sich Mängel zu diesem Zeitpunkt noch mit deutlich geringerem Aufwand beheben. Ein weiterer Blower-Door-Test als Teil der Bauabnahme ist in jedem Fall empfehlenswert, um verdeckte Mängel wie undichte Steck-

dosen oder defekte Siphons erkennen zu können. Bei größeren Gebäuden lassen sich die Kosten reduzieren, indem einzelne Brandabschnitte zufällig ausgewählt und überprüft werden. Oftmals genügt auch bereits der Hinweis auf die Durchführung einer Luftdichtigkeitsprüfung, um die Sensibilität der ausführenden Firmen zu erhöhen. Die Schadstoffbelastung der Innenräume wird im Allgemeinen innerhalb von 28 Tagen nach Fertigstellung und vor Bezug des Gebäudes gemessen. Die Messung hat vor allem einen dokumentarischen Charakter und dient dazu, die Qualität der Ausführung zu überprüfen. Im Rahmen der DGNB/BNB-Zertifizierung ist die Schadstoffmessung ein K.o.-Kriterium, das darüber entscheidet, ob ein Gebäude überhaupt zertifiziert werden kann (Abb. 4.23, S. 79; siehe Gesundheitliche Unbedenklichkeit, S. 53f.). Bauablauf

Die Vorgaben für den Bauablauf sind in der Ausschreibung verbindlich für alle beteiligten Unternehmen festzulegen. Sie betreffen zum einen die Reduktion des Abfallaufkommens und die korrekte Trennung der Baustoffe auf der Baustelle (Schulung der Beteiligten, Kontrolle der Sammelstellen) und zum anderen Maßnahmen zur Lärmminderung (Lärmschutzmaßnahmen, Einsatz von lärmarmen Baumaschinen, Einhaltung von lärmfreien Zeiten; Abb. 4.26). Zudem sollen mit einem Bodenschutzkonzept mechanische (Reduktion des Aushubs und Lagerung vor Ort; Vermeidung der Verdichtung des Bodens und der Vermischung von

Bodenschichten) und chemische (Bodenschutzkonzept zur Verhinderung von Verunreinigungen des Bodens und des Grundwassers) Beeinträchtigungen des Bodens verhindert werden. Um den Ressourcenverbrauch während der Bauausführung zu minimieren, ist es sinnvoll, ökologische Anforderungen für die Baustellenlogistik und die Baustellenabwicklung zu definieren. Für den Transport von Baustoffen und Aushubmaterial sowie bei den Baumaschinen sollten z. B. ausschließlich Fahrzeuge der höchsten Schadstoffklassen eingesetzt werden. Soweit möglich, empfiehlt sich die Beschränkung der maximalen Distanzen für den Abtransport des Aushubmaterials sowie die Anlieferung des Betons für die Rohbauarbeiten. Gerade bei Bauvorhaben mit umfangreichen Aushubarbeiten fällt eine hohe Zahl an Lkw-Fahrten an, und mit entsprechenden Vorgaben lassen sich die resultierenden Fahrtstrecken mitunter um eine sechsstellige Kilometerzahl reduzieren (Abb. 4.25; siehe Verwaltungsgebäude in Krems, S. 125ff.). Zudem sollte auf eine Beheizung des Rohbaus verzichtet und stattdessen eine natürliche Austrocknung und Belüftung von mindestens 30 Tagen vor Bezug berücksichtigt werden. Diese bietet zudem ideale Voraussetzungen, um Schadstoffmessungen der Innenraumluft vornehmen zu können.

Phase 6: Übergabe / Betrieb Phase 6 beschreibt die Übergabe und Dokumentation des fertigen Gebäudes

117 480 km

40 320 km

Fahrstrecke optimiert

Fahrstrecke max. gemäß Minergie-ECO

392 700 km

25 23 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2

entspricht 1000 gefahrenen km Energieverbrauch Niederösterreichhaus für Beleuchtung/Jahr (= 40 320km) 4.25

80

Phase 6: Übergabe/Betrieb

An der Schnittstelle zwischen Ausführungs- und Betriebsphase findet in der Regel die koordinierte Übergabe an den Auftraggeber durch die Abnahme des Gebäudes statt. Durch die stetig steigenden Anforderungen, die komplexeren Ausführungsdetails und den steigenden Technisierungsgrad von Gebäuden reicht das Sicherstellen der Mängelfreiheit jedoch in vielen Fällen nicht mehr aus, um eine optimale Bewirtschaftung des Gebäudes zu ermöglichen. Für den Betrieb ebenso wie die Pflege und Wartung muss das Wissen aus dem Planungsprozess möglichst lückenlos an den Betreiber übergeben werden. Dazu gehört neben den Informationen über die richtige Reinigung von Oberflächen und Leitungen auch die sachgerechte Bedienung der Haustechnik. Zudem ist es für die spätere Instandhaltung und -setzung notwendig, dass die Informationen über die ausgeführten Details und eingesetzten Materialien vollständig vorhanden sind.

ten geschlossen werden mussten, ist nur ein Beispiel hierfür. Auch bei Büro- oder Laborgebäuden kann ein unwirtschaftlicher Betrieb zu vorgezogenen Instandsetzungsmaßnahmen oder zum Abriss führen. Ähnliches gilt auch auf Bauteilebene, wenn im Rahmen der Ausführungsplanung und Ausführung der dauerhafte Schutz und die langfristige Nutzbarkeit der Bauteile nicht ausreichend beachtet wurden. Abb. 3.54 (S. 63) zeigt anhand von Bauten der Stadt Zürich beispielhaft, bei welchen Bauteilen die Lebenszykluskosten besonders stark ins Gewicht fallen. Die durchschnittliche Verteilung der Lebenszykluskosten ist in Abb. 4.24 zu sehen. Der gezielte Einsatz der im Kapitel »Strategien der Materialverwendung im Bauprozess« (S. 66f.) vorgestellten Instandhaltungsstrategien auf die jeweiligen Bauteile hat entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer. So lässt sich durch die regelmäßige Kontrolle der Dichtungsebenen in der Gebäudehülle eine Beschädigung der Dämmschichten und der Tragkonstruktion verhindern. Hierfür muss wiederum die Zugänglichkeit der jeweiligen Schichten gewährleistet sein (siehe Strategien der Materialverwendung im Bauprozess, S. 44ff.).

Zusammenhang zwischen Lebenszykluskosten und Umweltwirkungen im Betrieb beachten

Wartungs-, Inspektions-, Betriebs- und Pflegeanleitungen

Eine detaillierte Auseinandersetzung mit dem Thema der Lebenszykluskosten würde den Rahmen dieser Publikation sprengen. Auch wenn sich höhere Energiekosten negativ auf die Betriebskosten auswirken, besteht zwischen dem wirtschaftlichen Betrieb eines Gebäudes und dessen Umweltwirkungen insgesamt kein direkter, kausaler Zusammenhang. Auch der Betrieb ressourceneffizienter Gebäude kann unwirtschaftlich sein. Gleichwohl gibt es zwischen den beiden Themen nicht zu vernachlässigende Wechselwirkungen. Hohe Betriebs- und Unterhaltskosten können ähnlichen Einfluss auf die Nutzungsdauer eines Gebäudes haben wie eine falsche oder unflexible Planung, die nicht den langfristigen Nutzeranforderungen entspricht. Beides kann dazu führen, dass Instandsetzungs- und Sanierungsmaßnahmen vor dem Ende des möglichen Gebäude- und Bauteillebenszyklus notwendig werden oder der Betrieb der Gebäude sogar eingestellt und ein Rückbau notwendig wird. Die große Anzahl an städtischen Schwimmbädern, die in den letzten Jahrzehnten wegen der nicht mehr bezahlbaren Energie- und Unterhaltskos-

Die Erstellung einer Wartungs-, Inspektions-, Betriebs- und Pflegeanleitung durch die Planer soll einen effizienten Betrieb des Gebäudes ermöglichen. Das Ziel ist dabei die Reduktion der Kosten im

Voraussetzungen für optimale Bewirtschaftung schaffen

Abstand der Baustelle zu den nächstgelegenen Räumen mit lärmempfindlicher Nutzung

sowie dessen Betrieb über den gesamten Lebenszyklus bis zu seinem vollständigen Rückbau.

Betrieb und eine Verlängerung der Instandsetzungszyklen, um dadurch eine Reduktion der Lebenszykluskosten und des Ressourcenbedarfs zu ermöglichen. Revisionspläne und Berechnungen

Die Anpassung der Ausführungs- und Detailpläne an den tatsächlich realisierten Stand stellt die Grundlage für den Betrieb und spätere Modernisierungen und Renovierungen dar. Sowohl beim Auftreten von Schäden wie auch bei der Planung von Umbaumaßnahmen ist die Kenntnis des genauen Schichtaufbaus und der Detailausführung hilfreich und kann sonst notwendige Sondierungen verhindern. Um den real gemessenen Energieverbrauch mit den entsprechenden Berechnungen aus der Planung vergleichen zu können, müssen Letztere nach Abschluss des Projekts nochmals aktualisiert werden. Nutzerhandbuch

Die Erstellung eines Nutzerhandbuchs, in dem die sachgerechte Bedienung der Haustechnik erläutert wird, sollte heute fester Bestandteil der Abgabeleistungen sein. Zahlreiche Studien belegen, dass der tatsächliche Energieverbrauch von Gebäuden stark von dem Wissen der Nutzer über die Bedienung des Gebäudes und insbesondere der Haustechnik abhängt. Die Stadt Frankfurt hat ermittelt, dass sich durch betriebliche Optimierungen und die Einführung eines Energiecontrollings gut 20 % an Energie einsparen lassen. Zudem steigt die Nutzerzufriedenheit mit dem Verständnis für die Funktionsweise des Gebäudes.

Tageszeit 0 Uhr

12 13 Uhr

7 Uhr

19 Uhr

24 Uhr

keine Maßnahmen gemäß Katalog 600 m

300 m

0m

Maßnahmen gemäß Katalog falls - Dauer der lärmintensiven Bauarbeiten ≥ 1 Woche oder - Bauarbeiten bzw. lärmintensive Bauarbeiten in der Nacht

4.26

4.24 jährliche Lebenszykluskosten städtischer Gebäude der Stadt Zürich, nach Kostengruppen 4.25 Niederösterreichhaus Krems (A) 2011, AllesWirdGut Architekten: Lkw-Fahrten in km für Aushub und Rohbau (siehe S. 125ff.)

4.26 Schnelltest zur Beurteilung von Lärmschutzmaßnahmen auf Baustellen gemäß der Schweizer Baulärm-Richtlinie 4.27 phasenbezogene Relevanz von Planungsthemen (folgende Doppelseiten)

81

Planungsablauf und -prozesse

Kriterium

Teilkriterium

G

Gebäudekonzept

G01

Grundstück und Bestand

Bestandsbauten

G03

Mikroklima Nutzung

Flächeneffizienz Flächenversiegelung

G06

Parkplätze

G08

Nutzungsverteilung

G09

Nutzungsflexibilität

G10

Erweiterbarkeit

G11

Kubatur

G12 G13 G14

1

Altlasten und Schadstoffe

G02

G04 G05

Wirkungsebene Impact Performance

Volumen oberirdisch Volumen unterirdisch

Tragstruktur und innere Raumabschlüsse

G15 G16

Gründung tragende/raumabschließende Bauteile

Planungsphase 2 3 4 5

6

Ziele der Maßnahme

dauerhafte und umweltverträgliche Entsorgung von Altlasten und Schadstoffen zur Reduktion der Gefährdung für Mensch und Umwelt Reduktion von Kosten und Umweltauswirkungen durch teilweise oder vollständige Nutzung von Bestandsgebäuden Verbesserung des Mikroklimas, größere Artenvielfalt, Erhalt von Wasserkreisläufen minimaler Flächenverbrauch pro Person bei vergleichbarer Qualität Verbesserung von Mikroklima und Artenvielfalt, Maximierung nutzbarer Freiflächen Maximierung nutzbarer Freiflächen und Reduktion der Umweltauswirkungen, Verbesserung von Mikroklima und Artenvielfalt Minimierung von baukonstruktiven und technischen Maßnahmen zur Kompensation einer ungünstigen Nutzungsverteilung Lebenszyklus- und phasengerechte Nutzungsflexibilität langfristige Nutzbarkeit, Adaptierbarkeit an zukünftige Flächenbedarfe Reduktion des Energie- und Ressourcenbedarfs über den gesamten Lebenszyklus Verbesserung von Mikroklima und Artenvielfalt, geringere Umweltauswirkungen der Gebäudeerstellung Reduktion der Umweltauswirkungen bei der Gebäudeerstellung hohe Nutzungsflexibilität, langfristige (Um-)Nutzbarkeit

vertikale Lastabtragung horizontale Lastabtragung Fassade

Reduktion der Umweltauswirkungen aus der Gebäudeerstellung Reduktion der Umweltauswirkungen aus der Gebäudeerstellung

G18

Dach

G19

Dämmen und Abdichten

Energiegewinnung, Optimierung des Mikroklimas, Retention oder Regenwassernutzung auf ungenutzten Dachflächen Reduktion der Energie- und Ressourcenbedarfe über den gesamten Lebenszyklus

G17

G20

Gebäudehülle

technische Infrastruktur

G21 M M01

dezentral /zentral Schichtentrennung Haustechnik

Materialien Umweltwirkungen

geringere Umweltauswirkungen aus der Gebäudeerstellung, Optimierung der Behaglichkeit

Reduktion der Energie- und Ressourcenbedarfe über den gesamten Lebenszyklus, optimale Flächeneffizienz hohe Nutzungsflexibilität, langfristige (Um-)Nutzbarkeit und zerstörungsfreier Rückbau der technischen Infrastruktur

Ökobilanz

Reduktion des Umweltwirkungen über den gesamten Lebenszyklus der Bauteile

M06

chemischer Holzschutz

M07

Biozide

M08 M09

organische Lösungsmittel in Innenräumen PU-Montageschäume

Reduktion der gesundheitlichen Gefährdung der Bewohner durch chemische Holzschutzmittel Reduktion der gesundheitlichen Gefährdung der Bewohner durch Biozide Reduktion der Formaldehydemissionen in den Innenräumen

M10

Schwermetalle

M11

Ressourcenbedarf

Reduktion möglicher Emissionen aus PU-Schäumen in den Innenräumen Reduktion möglicher Schwermetallbelastungen im Grundwasser aus Metalloberflächen

Primärenergie nicht erneuerbar

Reduktion des Ressourcenverbrauchs an fossilen Energieträgern

M12

Primärenergie erneuerbar

Reduktion des Gesamtprimärenergiebedarfs

M13

Anteil erneuerbarer Energien Holzauswahl /nachhaltige Materialgewinnung

Erhöhung der am Gebäude erzeugten erneuerbaren Energie am Gesamtprimärenergiebedarf Schutz von tropischen, subtropischen und borealen Waldregionen vor unkontrolliertem Waldeinschlag, Förderung einer nachhaltigen Bewirtschaftung der Wälder Reduktion des Aufwands für Trinkwassergewinnung und Abwasseraufbereitung, Minimierung der Störung des Wasserkreislaufs hohe Beständigkeit von Fassade, Fenstern und fest stehenden Verschattungseinrichtungen

M14

M15 M16

Wasserhaushalt Dauerhaftigkeit

bearbeiten beachten

82

Witterungsbeständigkeit Fassade

gleich gerichteter (positiver) Einfluss geringer gleich gerichteter (positiver) Einfluss

negativer Einfluss geringer negativer Einfluss

Entscheidungsmatrix

Maßnahmen

Normen und Richtlinien

Quelle

Altlastenanalyse und -maßnahmen (inkl. Prüfung auf Radonbelastungen) werden vorgängig durchgeführt

SIA-Empfehlungen 430; eco-bau-Empfehlung »Gesundheitsgefährdende Stoffe in bestehenden Gebäuden und bei Gebäudesanierungen« wie oben

MIN-ECO AN01; IN01; BNB 6.1.2

detaillierte Überprüfung der Eignung der Bestandsbauten für die geplante Nutzung in technisch-konstruktiver sowie räumlich-struktureller Hinsicht Flächenversiegelung minimieren, Grundwassersenken reduzieren, vielfältige Außenraumgestaltung flächeneffiziente Grundrissgestaltung, Minimierung von Verkehrs- und Nebenflächen geringer Fußabdruck des Gebäudes, Flächenversiegelung minimieren, kein Unterbauen von Freiflächen Reduktion der unterirdischen und ebenerdigen Parkplätze durch alternative bedarfsgerechte Mobilitätsangebote bedarfsorientierte Anordnung der Nutzungen in Grundriss und Schnitt (Belichtung, Orientierung, Neben- und Technikräume, Spannweiten und Traglasten, Raumgrößen etc.) Erarbeitung einer kurz-, mittel- und langfristigen Nutzungsstrategie als Grundlage für die Erarbeitung eines Umnutzungskonzepts Schaffung von Erweiterungsmöglichkeiten und Ausbildung von Ausbaureserven, um auf zukünftige Nutzungsanforderungen reagieren zu können Optimierung des A / V-Verhältnisses durch ein kompaktes, aber gut zu belichtendes beheiztes Volumen Minimierung des unterirdischen Gebäudevolumens Aushub und Fundamentgröße reduzieren, Gewicht des Gebäudes reduzieren Trennung von Primär-, Sekundärstruktur und Ausbau, Abwägen zwischen kurzfristiger und langfristiger Nutzbarkeit

DIBT-Mitteilungen 4 und 5, Deutsches Institut für Bautechnik; VdL-Richtlinien DIN 4543-1: 1994-09; DIN 16 555: 2002-12

MIN-ECO AN01; IN01; GN14 BNB 1.1.6; 1.2.3; 1.2.4 BNB 3.2.2 BNB 1.2.4

MIN-ECO GN01; GN02; GN03; BNB 3.2.3 MIN-ECO GN16

Arbeitshilfen Recycling des BMVBS

MIN-ECO GN01; GN02; GN03; GN06; GN07; GN08; BNB 3.2.3; 4.1.4

durchgehende vertikale Tragstrukturen geringe Spannweiten, minimale Deckenstärken, geeignete Materialwahl hohe Nutzungsflexibilität, optimaler Fensterflächenanteil, Bauteildicke minimieren

MIN-ECO GN03

Nutzung von ungenutzten Dachflächen zur Energiegewinnung, Regenwassernutzung, Retention oder Optimierung des Mikroklimas Minimierung der Brandschutz- und Dichtigkeitsanforderungen im Bereich der Dämm- und Dichtebene, durchgehender Dämmperimeter mit wenig Versprüngen zur Minimierung der gedämmten Hüllfläche und aufwendiger Hülldetails kurze Leistungsführung, gute Zugänglichkeit und Nachrüstbarkeit, hohe Effizienz, Minimierung der Flächen für Vertikal- und Horizontalverteilung keine einbetonierten Leitungen in Decken und Unterboden, gute Zugänglichkeit und Nachrüstbarkeit von Leitungen und Technik

SIA-Merkblatt 2026

Vermeidung von Baustoffen mit hohen Umweltwirkungen in den Wirkkategorien Treibhauspotenzial (GWP), Ozonschichtabbaupotenzial (ODP), Ozonschichtbildungspotenzial (POCP), Versauerungspotenzial (AP) und Überdüngungspotenzial (EP); Einsatz von Materialien, die das im Betrieb erzeugte GWP, ODP, POCP, AP und EP minimieren Vermeidung von chemischen Holzschutzmitteln in beheizten Innenräumen

DIN EN ISO 14 040 und 14 044; Merkblatt SIA 2032 »Graue Energie von Gebäuden«; KBOB-Empfehlung »Ökobilanzdaten im Baubereich«

BNB 1.1.1; 1.1.2; 1.1.3; 1.1.4; 1.1.5

siehe S. 20, Abb. 2.10 und 2.11 sowie S. 22, Abb. 2.15 siehe S. 20, Abb. 2.10 und 2.11 sowie S. 22, Abb. 2.15 siehe S. 20, Abb. 2.10 und 2.11 sowie S. 22, Abb. 2.15

MIN-ECO AN02; BNB 1.1.6 MIN-ECO AN03; BNB 1.1.6 MIN-ECO AN04; AN07; AN08; BNB 1.1.6 MIN-ECO AN09

siehe S. 20, Abb. 2.10 und 2.11, sowie S. 22, Abb. 2.15

MIN-ECO AN10; AN11; BNB 1.1.6

SIA 380/1, SIA 380/4 »Elektrische Energie im Hochbau«; DIN 18 599

BNB 1.2.1

SIA 380/1, SIA 380/4 »Elektrische Energie im Hochbau«; DIN 18 599 SIA 380/1, DIN 18 599

BNB 1.2.2

Vermeidung von Bioziden bzw. biozid ausgerüsteten Beschichtungsstoffen (Farben und Putze) in Innenräumen Vermeidung von Holzwerkstoffen bzw. Holzprodukten mit UF- oder MUF-Verleimung, Klebstoffen auf Basis von Formaldehyd sowie lösemittelverdünnbaren Produkten Vermeidung von PU-Montage- oder -füllschäumen zu Montage, Abdichtung oder Füllen von Hohlräumen Vermeidung Materialien, die Blei, Cadmium oder Chrom VI enthalten; Vermeidung des großflächigen Einsatzes bewitterter, blanker Kupfer-, Titanzink- oder verzinkter Stahlbleche ohne Einbau eines geeigneten Metallfilters. Vermeidung von Baustoffen mit einem hohen nicht erneuerbaren Primärenergiegehalt; Einsatz von Materialien, die den Primärenergiebedarf (nicht erneuerbar) im Gebäudebetrieb minimieren Vermeidung des Einsatzes von Baustoffen mit einem hohen Primärenergiegehalt; Einsatz von Materialien, die den Primärenergiebedarf im Gebäudebetrieb minimieren Erzeugung erneuerbarer Energie in und am Gebäude

MIN-ECO GN09; GN10; BNB 1.2.3

MIN-ECO GN04; GN05; BNB 3.2.3 MIN-ECO GN04; GN05; BNB 3.2.3

BNB 1.2.2

Vermeidung der Verwendung von Hölzern bzw. Holzprodukten außereuropäischer Herkunft ohne FSC-, PEFC- oder gleichwertiges Label

FSC/PEFC

MIN-ECO AN12; MN02; BNB 1.1.7

Reduktion des Trinkwasserverbrauchs, verantwortungsvoller Umgang mit Grau- und Abwasser, Nutzung von Regenwasser Auswahl dauerhaft witterungsbeständiger Materialien wie z. B. Faserzement, Glas, korrosionsbeständige Metalle etc. für die Fassade) sowie von Kunststoff-, Aluminiumoder Holz-Metall-Fenstern. Ausreichender Witterungsschutz (Tiefe von Dachvorsprüngen und Ausladungen mind. 0,2 ≈ Höhe des bewitterten Bauteils) MIN-ECO: Kriterium analog Minergie-ECO-Checkliste, Stand Juni 2013 BNB: Kriterium analog BNB-Steckbriefen, Stand 2011

SIA-Merkblatt 2026, Checkliste Trinkwassereffizienz Minergie-ECO

MIN-ECO GN09; GN10; BNB 1.2.3 MIN-ECO GN12; GN13

4.27

83

Planungsablauf und -prozesse

M17 M18 M19

Kriterium

Teilkriterium

Dauerhaftigkeit Reinigung, Wartung und Instandhaltung

Dauerhaftigkeit Nutzoberflächen Tragkonstruktion

M20

M21 M22

Rückbau, Trennung und Verwertung

M23

M24

Innenraumklima

M26

M27

M28

B02 B03 B04

integrale Planung

Baustelle

B08 B09

nicht tragende Konstruktion außen nicht tragende Konstruktion innen Rückbaubarkeit Tragstruktur Rückbaubarkeit Ausbau

einfach durchzuführende Reinigung und Instandhaltung von Bodenbelägen und Innenglasflächen

Einsparung von Deponieraum, Rohstoffen und Produktionsenergie durch eine sortenreine Rückbaubarkeit der Tragstruktur Einsparung von Deponieraum, Rohstoffen und Produktionsenergie, Reduktion des Aufwands bei Umbaumaßnahmen durch eine sortenreine Rückbaubarkeit des Innenausbaus Wieder- und Weiterverwendung bzw. -verwertung der Baustoffe im selben oder einem minderwertigen Produktzyklus zur Reduktion des Bedarfs an Rohstoffen und zur Abfallvermeidung

geringe Immissionen durch ionisierende und nichtionisierende Strahlung

Planungsteam

Rückbau und Bauvorbereitung Beheizung des Rohbaus Abfall auf der Baustelle Bauablauf

Staub auf der Baustelle Bodenschutzkonzept

Dokumentation

B14

Messung

B15

Übergabe bearbeiten beachten

hohe Dauerhaftigkeit und Widerstandsfähigkeit der Wand-, Deckenund Bodenbeläge zur Reduktion der Erneuerungszyklen einfach durchzuführende Wartung und Instandhaltung der Tragkonstruktion einfach durchzuführende Reinigung, Wartung und Instandhaltung der Fassade, Fenster und Außentüren

elektromagnetische Strahlung

B11

Qualitätssicherung

Ziele der Maßnahme

Schaffung eines behaglichen Innenraumklimas in den Sommermonaten, Reduktion des Energieverbrauchs, Erhöhung der Produktivität in Arbeitsräumen. Schaffung eines behaglichen Innenraumklimas in der Wintermonaten, Reduktion des Energieverbrauchs, Erhöhung der Produktivität in Arbeitsräumen. geringe Belastung der Raumluft durch Allergene und Schadstoffe, fachgerechte Entsorgung schadstoffbelasteter Bestandsbauteile

Lärm auf der Baustelle

B12

6

thermischer Komfort im Sommer thermischer Komfort im Winter Schadstoffe in bestehenden Bauteilen Schadstoffe in der Raumluft

B10

84

Planungsphase 3 4 5

Variantenplanung

B07

B13

2

Bauprozesse ProjektNutzungskonvorbereitung zept /Bedarfsplanung baurechtliche Anforderungen Zielvereinbarung

B05 B06

1

Recyclingfähigkeit Baustoffe

M25

B B01

Wirkungsebene Impact Performance

gleich gerichteter (positiver) Einfluss geringer gleich gerichteter (positiver) Einfluss

Sicherstellung der Luftqualität im Innenraum unter hygienischen Gesichtspunkten

Erstellung einer bedarfsgerechten und angemessenen Planung

Reduktion der Anforderungen und der daraus resultierenden baulichen Maßnahmen frühzeitige Ermittlung von Planungszielen und Qualitätsstandards sowie den daraus resultierenden Synergien und Widersprüchen Optimierung der Planung und des Planungsprozesses durch die Erarbeitung innovativer und projektspezifischer Konzepte Entwicklung und transparente Darstellung der für die spezifische Aufgabenstellung am besten geeigneten Lösung Rückführung der Baustoffe und Materialien in den Materialkreislauf, Erhalt der mikroklimatischen und ökologischen Qualitäten Reduktion des Energie- und Ressourcenverbrauchs während der Erstellung des Gebäudes Reduktion der anfallenden und nicht verwertbaren Baustellenabfälle (Bauschutt, Bodenaushub, Verpackungen etc.) Reduktion der Ressourcenverbräuche und Schadstoffemissionen aus dem Baustellenbetrieb Verhinderung aller vermeidbaren Lärmemissionen aus dem Baustellenbetrieb zum Gesundheitsschutz von Beteiligten und Anwohnern Vermeidung von Staub auf der Baustelle zum Gesundheitsschutz von Beteiligten und Anwohnern Verhinderung von mechanischen und chemischen Beeinträchtigungen des Bodens und des Grundwassers durch Verunreinigungen, Verdichtungen und Vermischung Erstellung einer Bestandsdokumentation in Form eines Gebäudehandbuchs mit den wichtigsten Gebäudedaten als Grundlage für zukünftige bauliche Maßnahmen und das Monitoring Qualitätssicherung und Überprüfung der Zielerfüllung als wesentliche Voraussetzung, um die in der Zielvereinbarung und der Planung festgelegten ökologischen Ziele zu erreichen Reduktion der Kosten im Betrieb, Verlängerung der Instandsetzungszyklen negativer Einfluss geringer negativer Einfluss

Entscheidungsmatrix

Maßnahmen Auswahl von dauerhaft widerstandsfähigen Innenoberflächen (Härte der Oberfläche, Reparaturfähigkeit etc.) einfache Zugänglichkeit von Bauteilen der Tragkonstruktion, die gewartet oder inspiziert werden müssen (z. B. aufgrund von Korrosion, Feuchteschutz, Brandschutz, Schädlingsbefall etc.) Erreichbarkeit äußerer Glasoberflächen ohne oder mit möglichst einfachen Hilfsmitteln sicherstellen; opake Außenbauteile sollten konstruktiv gegen Verschmutzung geschützt sein, aus ansehnlich alternden Materialien bestehen oder schmutzabweisende Oberflächen besitzen Auswahl von Bodenbelägen mit verschmutzungstoleranter Gestaltung, Anbringen von Fußbodenleisten und Sauberlaufzonen als Verschmutzungsschutz; keine Erschwerung der Fußbodenreinigung durch Einbauten (Radiatoren, Standleuchten etc.) oder Nischen; Erreichbarkeit von Innenglasflächen ohne oder mit möglichst einfachen Hilfsmitteln sicherstellen keine Verwendung von Verbundwerkstoffen, die eine sortenreine Rückbaubarkeit erschweren; die verwendeten Baustoffe sollten mit heute zur Verfügung stehenden Verfahren rückgebaut werden können Verwendung lösbarer, rein mechanischer Befestigungen, die den späteren Austausch, die Verstärkung oder Wiederverwendung der Bauteile erlauben, ohne dass angrenzende Bauteile beschädigt oder erneuert werden Verzicht auf schwer zu rezyklierende Dämmstoffe (EPS, XPS, Verbundplatten, Holzwolleleichtbauplatten, borathaltige Zellulose etc.), Bodenbeläge (PU, Epoxidharz, Steinholz, PVC, Gummi/Kautschuk), Fenster (PVC-Fensterrahmen ohne Calcium-Zink-Stabilisator), Rohrleitungen (PVC-Abwasserrohre ohne CalciumZink-Stabilisator), Flachdachabdichtungen (Gummi/Kautschuk) und Fassadenbekleidungen (zementgebundene Spanplatten) Begrenzung der operativen Temperatur im Sommer und von Zuglufterscheinungen; Vermeidung von Strahlungsasymmetrien und Einhaltung der empfohlenen relativen Luftfeuchte Begrenzung der operativen Temperatur im Winter und von Zuglufterscheinungen; Vermeidung von Strahlungsasymmetrien und Einhaltung der empfohlenen relativen Luftfeuchte

Normen und Richtlinien

Quelle BNB 4.1.3 MIN-ECO GN07; BNB 4.1.3 MIN-ECO GN07; BNB 4.1.3 MIN-ECO GN08; BNB 4.1.3

MIN-ECO GN07; BNB 4.1.4 MIN-ECO GN08; BNB 4.1.4 Checkliste »Umwelt- und entsorgungsrelevante Bauteile«

MIN-ECO MN17; MN18; MN19; MN20

DIN EN ISO 7730; DIN EN 15 251

BNB 3.1.2

DIN EN ISO 7730; DIN EN 15 251

BNB 3.1.1

MIN-ECO AN01; IN01

Gebäudevoruntersuchung (Gebäudecheck) auf Asbest, PCB (Fugendichtungsmassen) und PCP (Holzschutzmittel) durch Fachperson für die rückzubauenden Gebäudeteile; fachgerechte Entsorgung aller schadstoffbelasteten Baustoffe Verzicht auf Produkte mit Bioziden, Formaldehyd und mit chemischem Holzschutz in Innenräumen; Verwendung lungengängiger Fasern nur in von der Außenluft abgeschlossenen Bereichen; Sicherstellung einer ausreichenden Belüftung der Innenräume

siehe S. 20, Abb. 2.10 und 2.11 sowie S. 22, Abb. 2.15

Zonenplan für nichtionisierende Strahlung, Anordnung der Hauptleitungen außerhalb der Hauptnutzungszonen, Einführung der Werkleitungen an einem Ort, Erdungskonzept, bei Bedarf Verlegung von Leitungen

PR-NIS (Schweiz), ICNIRP-RIchtlinie

Ermittlung der Anforderungen und Bedürfnisse durch die Erstellung eines Nutzungskonzepts /einer Bedarfsplanung in Zusammenarbeit mit Auftraggeber / Nutzer

MIN-ECO AN04; AN08; AN09; AN14; MN04; MN05; MN06; MN16; IN22; BNB 3.1.3 MIN-ECO IN17; IN18; IN19; IN20; IN21 BNB 5.1.1

Überprüfung der Angemessenheit und Sinnfälligkeit von baurechtlichen Anforderungen und der baurechtlichen Spielräume, Erarbeitung von alternativen Konzepten Definition und Gewichtung der Planungsziele und Qualitätsstandards und Einbeziehung umweltrelevanter Aspekte Integration von Fachleuten der wichtigsten Fachbereiche in den Planungsprozess; Einbeziehung von Betriebs- und Bewirtschaftungsaspekten in die Planung Erstellung, Analyse und transparente Bewertung von Alternativen und Variantenstudien in der entsprechenden Detaillierungstiefe über alle Planungsphasen (phasengerechtes Planen) geordneter Rückbau bestehender Bauwerke (Konzept mit Angaben zu Wiederverwendung, Recycling und Entsorgung); kompletter Verzicht auf Rodungen, alternativ Ersatzpflanzungen in mind. gleichem Umfang Verzicht auf die Beheizung des Rohbaus zur schnelleren Bauaustrocknung vor Fertigstellung der Dichtigkeit der Gebäudehülle Vermeidung von Abfällen auf der Baustelle sowie möglichst hochwertige und schadlose Verwertung unvermeidlicher Abfälle durch Schulungen und Materialtrennung Verwendung von Baumaschinen und Transportfahrzeugen der höchsten Schadstoffklassen; Beschränkung der maximalen Distanzen für Abtransport des Aushubmaterials und Anlieferung des Betons (soweit möglich) Einhaltung von Lärm-Emissionsgesetzen, Einhaltung von Schutzzeiten und Einsatz von lärmarmen Baumaschinen

BNB 5.1.1 BNB 5.1.2; 5.1.3 BNB 5.1.3 MIN-ECO GN14; GN15; IN01 MIN-ECO MN08 BNB 5.2.1

BNB 5.2.1

Nutzung von Geräten und Einrichtungen zur Staubminderung und -entsorgung

BNB 5.2.1

Erstellung eines Bodenschutzkonzepts gegen mechanische (Reduktion des Aushubs, Lagerung vor Ort; Vermeidung der Verdichtung des Bodens und der Vermischung von Bodenschichten) und chemische (Bodenschutzkonzept zur Verhinderung von Verunreinigungen des Bodens und des Grundwassers) Beeinträchtigungen des Bodens Dokumentation der verwendeten Baustoffe und -produkte sowie der entsprechenden Produktdatenblätter; ausschließliche Verwendung von Produkten in Originalgebinden

MIN-ECO MN10; BNB 5.2.1

Messung der TVOC-, Formaldehyd-, CO2- und ggf. Radonkonzentrationen und der nicht ionisierenden Strahlung in der Raumluft; Einhalten einer 30-tägigen Auslüftphase vor Bezug des Gebäudes

Erstellung einer Wartungs-, Inspektions-, Betriebs- und Pflegeanleitung; Nachführen von Revisionsplänen und Berechnungen; Erstellung eines Nutzerhandbuchs MIN-ECO: Kriterium analog Minergie-ECO-Checkliste, Stand Juni 2013 BNB: Kriterium analog BNB-Steckbriefen, Stand 2011

MIN-ECO MN03; BNB 5.2.2 SWKI 2003-5; Label »GI Gutes Innenraumklima«

GI/Sentinel Haus; MIN-ECO AN07; AN14; IN22; IN23; IN25; IN26 BNB 5.2.2 BNB 5.1.5

4.27

85

Umweltwirkungen von Bauteilen • Bauteile in der baubiologischen und bauökologischen Betrachtung • Deckenkonstruktionen • opake Fassaden • transparente Fassaden • Dächer • Innenwände tragend/nicht tragend • Fußbodenaufbauten – Bodenbeläge, Estriche und Trittschallschutz

Bauteile in der baubiologischen und bauökologischen Betrachtung Bauteile (Funktionseinheiten) und Nutzungseinheiten aus mehreren Bauteilen bilden die Ebene, auf der sich im Alltag der größte Teil der baukonstruktiven Optimierung abspielt. Sie können beachtliche baubiologische und -ökologische Optimierungspotenziale bieten. Häufig bewirken solche Änderungen nicht einmal einschneidende ästhetische Veränderungen, da für die Ökobilanz von Bauteilen vor allem die funktionalen (und meist nicht sichtbaren) Werkstoffe maßgeblich sind. In Bauteilvergleichen zeigen sich die Grenzen einer rein baubiologischen und einer rein bauökologischen Betrachtung deutlich. Da nur ein geringer Anteil aller verarbeiteten Baustoffe signifikante Mengen an Schadstoffen enthält, muss unter gesundheitlichen Aspekten nur ein kleiner Teil der Baumaterialien untersucht werden. Oft werden aber gerade die baubio-

logisch fragwürdigen Baustoffe in einer Ökobilanz nicht betrachtet, da sie unterhalb des gewählten Abschneidekriteriums (z. B. 1 % der Umweltwirkungen, siehe Wirkungsabschätzung, S. 34) liegen. Aus Sicht des Schadstoffgehalts relevant sind meist Innenoberflächen, Bauteilanschlüsse und Verbindungen einzelner Bauteilschichten. Hingegen sind die flächen- und volumenmäßig größten Bauteile mit den höchsten bauökologischen Optimierungspotenzialen aus baubiologischer Sicht eher irrelevant. Der häufig formulierte Widerspruch zwischen einer baubiologischen und einer bauökologischen Optimierung existiert daher nicht. Die beiden Betrachtungsarten ergänzen sich vielmehr erst bei gleichzeitiger Anwendung zu einem umfassenden ökologischen Gesamtbild (Abb. 5.4, S. 89). Nur in seltenen Fällen sind für ein und dieselbe Bauteilschicht gleichzeitig baubiologische und bauökologische Anforderungen maßgeblich. Die dann typische Bewertungsproblematik lässt sich z. B. an

Abdichtungen für Flachdächer aufzeigen: Im Vergleich zu Bitumenbahnen erbringen Kunststoffbahnen in der Regel gleichwertige technische Leistungen bei geringeren Umweltwirkungen. So sind z. B. Kunststoffbahnen aus PVC aus bauökologischer Sicht vorteilhaft (Abb. 5.21, S. 97). Ein ganz anderes Bild ergibt sich aus Sicht der Baubiologie, da die in der Abdichtungsbahn gebundenen Weichmacher langfristig ausgeschwemmt werden und in Gewässer gelangen. Daher sind PVC-Bahnen aus ganzheitlicher ökologischer Sicht nicht zu empfehlen. Bei einer gemeinsamen Betrachtung bauökologischer und baubiologischer Kennwerte sind daher für den Standardfall Lösungen mit reduziertem Weichmacheranteil (VAE, EVA) die bessere Alternative. Sogar eine komplett weichmacherfreie Lösung wäre am Markt verfügbar (z. B. aus EPDM). Diese hat jedoch wiederum bauökologische Nachteile, da ihre Umweltwirkungen fast das Doppelte der EVA-Bahn betragen.

Nutzungsflexibilität

Gebäudemerkmale

Analyseparameter

hoch

• sich wiederholendes, modular aufgebautes Tragraster • Skelettbaukonstruktion in Verbindung mit Flachdecken und Stützen • Gebäudetiefe ca. 13,50 – 16,00 m erlaubt Bildung von Kombistruktur und Dreibundstruktur • einheitliche Geschosshöhe mind. 3,50 m • Primärraster als ein Vielfaches des Sekundärrasters • Ausbauachsraster ca. 1,15 – 1,35 m • leicht zugängliche, gebündelte Versorgungsleitungen • modulare Wandtrennsysteme und Fassadensysteme

Rohbau • Geschosshöhe • Gebäudetiefe und Achsraster • statisches System • Gebäudeerschließung ∫ horizontale und vertikale Erschließungsstruktur ∫ Lage /Dimension der Brandabschnitte

mittel

niedrig

• Gebäudetiefe 16,00 – 22,00 m erlaubt Realisierung optimaler Nutzungsflexibilität mit mittlerem Aufwand (bauliche Maßnahmen: Oberlichter im obersten OG, Raumbedingungen durch künstliche Beleuchtung und Belüftung optimieren) • tragende Innenwände können verändert werden (punktueller Abbruch und partieller Ersatz durch Stützen) • Ausbauachsraster 1,35 – 1,50 m (nicht optimal flächensparend) • Gebäudetiefe < 11,50 m erlaubt keine reversiblen Bürostrukturen • Gebäudetiefe > 22,00 m erfordert hohe bauliche Maßnahmen (Lichthöfe, größere Fenster, Oberlichter in der obersten Etage) • tragende Mittelwände oder Schottenbauweise • keine einheitliche Geschosshöhe oder Geschosshöhe < 3,00 m • Ausbauachsraster > 1,50 m • tragende Elemente lassen keine flexible Installationsführung zu • außenliegender Sonnenschutz nur raumbezogen/punktuell vorhanden

Gebäudehülle • Fassade ∫ Fassadenart /-system raumbildender Ausbau • Trennwände ∫ Nutzungsstruktur und Raumanzahl ∫ Lage und Qualität von Trennwänden • Fußbodenunterkonstruktionen ∫ Fußbodenart /-system • Deckenunterkonstruktion ∫ Deckenart /-system technischer Ausbau • Gebäudetechnik ∫ medientechnische Versorgung ∫ Qualität der Beleuchtung ∫ technische Einbauten 5.1

86

Bauteile in der baubiologischen und bauökologischen Betrachtung

Die Bedeutung der funktionellen Einheit

Neben baubiologischen und bauökologischen Kriterien sind bei Bauteilvergleichen meist auch übergeordnete Anforderungen wie z. B. der Brandschutz, der Schallschutz sowie der winterliche und sommerliche Wärmeschutz relevant. Daher ist sicherzustellen, dass die untersuchte funktionale Einheit sinnvoll gewählt und präzise definiert ist. Dabei müssen sowohl funktionale Anforderungen als auch »weiche Faktoren« Berücksichtigung finden (siehe Ökobilanzierung von Gebäuden, S. 27ff.). Neben vielen anderen Faktoren zählen hierzu: • Möglichkeit von Ausgleichsmaßnahmen • funktionale Verknüpfung von Bauteilen • technische Reserven und ergänzende funktionale Leistungen zur Erhöhung von Nutzungsflexibilität und Umnutzungsfähigkeit Auf Bauteilebene ist dabei insbesondere auf die Schnittstellen zwischen den einzelnen Bauteilen zu achten. Mitunter lassen sich übergeordnete Anforderungen nämlich nicht nur mit dem gerade untersuchten Bauteil, sondern auch mit anderen Bauteilen oder mit Ausgleichsmaßnahmen umsetzen. Je relevanter das betrachtete Bauteil für die ökologische Gesamtperformance des Gebäudes ist (z. B. die Tragkonstruktion), desto mehr lässt sich möglicherweise über Ausgleichsmaßnahmen an anderer Stelle erreichen. Ein Beispiel sind Holzkonstruktionen, bei denen statt einer Gipskartonverkleidung der tragenden Bauteile eine offene Holzkonstruktion mit ergänzender Sprinklerung realisiert wird [1]. Auch Einflüsse von oder Auswirkungen auf andere Bauteile müssen im Rahmen der Ökobilanzierung berücksichtigt werden. Ein einfaches Beispiel ist die Höhe eines Deckenaufbaus, die die Fassadenfläche vergrößern kann (Abb. 5.2). Wie im Kapitel »Strategien der Materialverwendung im Bauprozess« (S. 61f.) angesprochen, lassen sich durch geeignete funktionale Verknüpfungen die Umweltwirkungen von Bauteilen verringern. Eine Trennung funktionaler Schichten erleichtert daher zwar bei der Ökobilanzierung die klare Zuordnung zwischen einzelnen Bauteilschichten und der von ihnen erbrachten spezifischen Leistung. Sie ist aber unter dem Blickwinkel reduzierter Umweltwirkungen nicht immer sinnvoll. Für die Diskussion in Planungsbesprechungen und gegenüber Bauherren hat es sich daher bewährt, für jede Bauteilvariante auch deren nicht in der Ökobilanz erfassten Mehrwert

darzustellen. Gerade eine erhöhte Nutzungsflexibilität oder technische Reserven sind jedoch mit zum Teil erheblich höheren Investitionskosten verbunden. Hier gilt es, in einer Art Balanceakt das richtige Gleichgewicht zwischen den Mehrkosten und einem ggf. auf lange Sicht wirksam werdenden Nutzungsvorteil zu finden [2]. In einem Bauteilvergleich lassen sich solche Zusatznutzen einzelner Varianten nur durch die Erweiterung der Bilanzgrenze berücksichtigen. Vor einer detaillierten Analyse der einzelnen Bauteile empfiehlt es sich daher, zunächst eine Übersicht über deren jeweilige Verknüpfungen und Wechselwirkungen zu erstellen. Dabei sollte auch die Gewichtung bzw. die Tragweite der Abhängigkeiten abgeschätzt und jeweils mithilfe alternativer Bauteilaufbauten überprüft werden. Bauteilbeschreibung

In der Folge wird zunächst für die baubiologisch besonders relevanten Bauteile Putze und Farben, Holz- und Holzwerkstoffe, Dämmstoffe sowie Fenster ein tabellarischer Überblick über mögliche Umsetzungsalternativen gegeben (Abb. 5.3, S. 88f.). Danach folgt eine exemplarische Untersuchung verschiedener Bauteile, bei der versucht wurde, die wichtigsten Bewertungsparameter zusammenzuführen. Dabei wurden folgende Bauteile betrachtet: • Geschossdecken • opake Fassaden • transparente Fassaden • flache /geneigte Dächer • Innenwände • Bodenaufbauten – Bodenbeläge, Estrichbeläge und Trittschallschutz Für jedes Bauteil werden zunächst diejenigen Faktoren identifiziert, die seine Dauerhaftigkeit beeinflussen. Ferner werden häufige funktionale Verknüpfungen dargestellt, die die Wahl der funktionellen Einheit beeinflussen können. Den Kern der Betrachtung bildet die Abschätzung der Umweltwirkungen über den Lebenszyklus. Sie wird ergänzt durch die Darstellung besonders relevanter baubiologischer und -ökologischer Optmierungspotenziale. Die dargestellten Ökobilanzvergleiche wurden gemäß den Ökobilanzierungsregeln des DGNB/BNB-Systems berechnet. Sie basieren auf Baustoffdaten sowie Kennwerten zur Nachnutzung aus der Datenbank ökobau.dat und beziehen sich auf eine Nutzungsdauer von 50 Jahren.

Bei den Recyclingprozessen wurden aktuell übliche Arten der Baustoffaufbereitung ausgewählt. Auch die Dauerhaftigkeit der verwendeten Bauteile wurde anhand der Daten des BNBSystems ermittelt. Sofern ein Bauteil oder eine Bauteilschicht innerhalb der Nutzungsdauer erneuert werden muss, ist dies in der Berechnung berücksichtigt. Die Nutzungsdauer der Schichten ist in diesen Fällen gesondert ausgewiesen. Nicht immer sind die Bauteilaufbauten in ihren technischen Anforderungen exakt gleich gewählt. Vielmehr lautete das Ziel, Potenziale ausgewählter Optimierungsstrategien sichtbar werden lassen. Grob lassen sich dabei die Bauteile in drei unterschiedliche Gruppen unterteilen: • Bauteile, zu deren Nutzung Betriebsenergie benötigt wird • Bauteile, deren Umweltwirkung aufgrund häufiger Austauschprozesse stark durch den Instandhaltungsaufwand bestimmt ist • Bauteile, die vor allem durch ihre Herstellungsenergie bestimmt werden Die hier wiedergegebenen Daten verstehen sich nur als Anhaltspunkte; es ist grundsätzlich zu empfehlen, sie an das eigene Projekt anzupassen und ggf. produktspezifische Daten (z. B. aus Umweltproduktdeklarationen/EPDs) heranzuziehen. Eigene Vergleiche lassen sich dabei auch mit frei verfügbaren Tools durchführen (Abb. 4.2, S. 69).

5.1 Auswirkung unterschiedlicher Gebäudemerkmale auf die Nutzungflexibilität des betreffenden Gebäudes sowie Analyseparameter zur Bewertung der Gebäudeflexibilität 5.2 Auswirkungen unterschiedlicher Deckenkonstruktionen auf die Fassadenfläche eines Gebäudes

h

a

a

h

h

h Geschosshöhe a zusätzliche Höhe durch Variationen im Deckenaufbau 5.2

87

Umweltwirkungen von Bauteilen

ökologisch nicht zu empfehlende Baustoffe

ökologisch akzeptable Baustoffe

ökologisch gute Baustoffe

Dämmstoffe Schaumglasgranulatschüttung Schaumglasplatten (lose verlegt)

EPS-Automatenplatten (HFKW-frei) XPS-Platten (HFKW-frei)

EPS-Platten (EPS W) Mineralwolldämmplatten (MW-WD) XPS-Platten (HFKW-frei) Schaumglasplatten (mit Bitumen verklebt)

Holzfaserdämmplatten Korkdämmplatten Schaumglasplatten (lose verlegt)

EPS-Platten (EPS W) Mineralwolldämmplatten (MW-WD)

Holzfaserdämmplatten

Dämmstoffe (Aufsparren) Polyurethanplatten

EPS-Platten (EPS F) Mineralwolldämmplatten (MW-PT) bei Anforderungen an Brandschutz oder Diffusionsfähigkeit

Mineralwolldämmplatten (MW-WF)

Kunstharzputze Kunstharzputze (lösemittelhaltig)

Kalkzementputz (dampfdiffusionsoffen) Kalkputz Lehmputz

Kunstharz-Dispersionsputz Kunstharzputze Kunstharzputze (lösemittelhaltig)

Silikonharzputze Zementputze

Silikatputze Kalkzementputze Zementputze im Sockelbereich (hochhydraulischer) Kalkputz

Silikonharz-Dünnputze

Silikat-Dünnputze Kalkzement-Dünnputze Kalkzement-Dickputze

Wärmedämmputze mit EPS-Zuschlag Wärmedämmputze mit Perlite

Wärmedämmputze mit Aerogel

Oberputze für WDVS Kunstharz-Dünnputz

Flachsdämmstoffe Hanfdämmstoffe Holzfaserdämmplatten Schafwolledämmstoffe Zellulosefaserplatten

Mineralwolle-DämmFlachsdämmstoffe platten und -filze (MW-W) Hanfdämmstoffe Holzfaserdämmplatten Schafwolldämmstoffe Zellulosefaserflocken Zellulosefaserplatten

EPS-Platten (EPS T) Mineralwolldämmstoffe (MW-T, luftdicht verlegt, bei höchsten Anforderungen im Holzbau)

Beschichtungen von nicht mineralischen Oberflächen wasserbasierte, VOCarme Beschichtungen Öle und Wachse aus nachwachsenden Rohstoffen (auf Holz)

Innenwandfarben Acryl- und Kunstharzdispersionsfarben Latexfarben

Latexfarben, emissionsarm Acryl- und Kunstharzdispersionsfarben, emissionsarm Dispersionssilikatfarben Silikatfarben Leimbinderfarben Kalkdispersionsfarben

Wandfarben mit Fungizidzusatz

Silikatdispersionsfarbe Silikatfarbe Kalkdispersionsfarbe Kalkfarbe

Holz und Holzwerkstoffe

Holz und Holzwerkstoffe (Ausbauplatten innen)

Blähton Blähperlite Korkdämmplatten Schaumglasplatten (bei erhöhten technischen Anforderungen)

Spanplatte (kunstharzgebunden mit erhöhten Emissionen) OSB-Flachpressplatte (mit erhöhten Emissionen) Sperrholzplatte

Massivholzplatte (fünfschichtig) Spanplatte (zementgebunden) Spanplatte (kunstharzgebunden) OSB-Flachpressplatte Holzhartfaserplatte (Trockenverfahren)

Dämmstoffe (Wärmedämmung für Heizung, Lüftung, Sanitär) Mineralwolldämmung (sofern keine Anforderungen an den Brandschutz vorliegen) Polyurethandämmung

Mineralwolledämmung, (wenn aus Brandschutzgründen gefordert)

Naturharzdispersionsfarben Leimfarben in Pulverform Kaseinfarben Kalkfarben

Innenwandfarben mit erhöhten Anforderungen beim Feuchteschutz

Holzfaserdämmplatten Korkdämmplatten

Dämmstoffe (Wärmedämmung unter Estrich) EPS-Platten (EPS W) Mineralwolldämmstoffe (MW-T, luftdicht verlegt) XPS-Dämmplatten (CO2-geschäumt)

Dispersionssilikatfarben Silikatfarben

Silikonharzfarben Kunstharzdispersionsfarben lösemittelhaltige Beschichtungen säurehärtende Lacke

Dämmstoffe (Trittschalldämmung unter Estrich)

Polyurethanplatten XPS-Dämmplatten (HFKW-geschäumt)

Silikatputze Kalkzementputze Gipsputze (bis Feuchtebeanspruchung W 1)

Innenputze

Dämmstoffe (zwischen Latten und Sparren)

Mineralwolldämmstoffe (MW-T) Polyurethanplatten

Lehmbauplatten Holzverkleidungen

Fassadenfarben Hanfdämmstoffe Holzfaserdämmplatten Korkdämmplatten Mineralschaumplatten

Dämmstoffe (hinterlüftete Fassade)

EPS-Platten (EPS W)

Gipskartonplatten Gipsfaserplatten

Wärmedämmputze

Dämmstoffe (Wärmedämmverbundsystem) Mineralwolldämmplatten (MW-PT), sofern keine Anforderungen an Brandschutz oder Diffusionsfähigkeit vorliegen

Gipskarton-Gipsfaserplatten-Verbund

Fassadenputze

Dämmstoffe (Flachdach) Polyurethanplatten XPS-Platten (HFKWgeschäumt oder mit Metallfolien kaschiert)

ökologisch gute Baustoffe

Trockenputze EPS-Automatenplatten (HFKW-frei) Schaumglasplatten (mit Bitumen verklebt) XPS-Platten (HFKW-frei)

Dämmstoffe (Umkehrdach) XPS-Platten (HFKW-geschäumt)

ökologisch akzeptable Baustoffe

Putze und Farben

Dämmstoffe (Boden) XPS-Platten (HFKWgeschäumt)

ökologisch nicht zu empfehlende Baustoffe

Schafwolledämmung

mitteldichte Faserplatten (MDF) Holzwolle-Leichtbauplatte Massivholzplatte (dreischichtig) Weichholz-Schalungsbretter Massivholz (Nut-Feder) Massivholzplatte (einschichtig)

Holz und Holzwerkstoffe (Außenverkleidung) Holzwolle-Leichtbauplatte (im Verbund mit Dämmstoffen) Holzfaserplatte (zementgebunden)

OSB-Flachpressplatte Spanplatte

Holzhartfaserplatte diffusionsoffene MDFPlatte Weichholz-Schalungsbretter

Holz und Holzwerkstoffe (Möbel) Sperrholzplatte 5.3 ökologische Beurteilung von Baumaterialien abhängig vom Einsatzgebiet 5.4 relevante Bauteile, Bauteilschichten und Anschlüsse bei der baubiologischen Betrachtung mit Schwerpunkt Schadstoffe im Innenraum (links) sowie bei der bauökologischen Betrachtung

88

MDF-Platte Spanplatte (kunstharzgebunden)

Holzhartfaserplatte (unbeschichtet) Massivholzplatte (dreischichtig) Massivholzplatte (einschichtig)

Bauteile in der bauökologischen und baubiologischen Betrachtung

ökologisch nicht zu empfehlende Baustoffe

ökologisch akzeptable Baustoffe

ökologisch gute Baustoffe

Abdichtungen

ökologisch akzeptable Baustoffe

Bodenbeläge für Feuchträume, Eingangsbereiche etc. Bitumenbahnen Polyolefinbahnen feuchteadaptive Dampfbremsen

Kraftpapiere diffusionsoffene Konstruktion (Verzicht auf Dampfbremse)

PVC-Beläge kunstharzgebundener Kunststein Feinsteinzeug poliert Gießharze (PU / EP)

keramische Fliesen, Feinsteinzeug

Trennlagen (z. B. bei Fußbodenaufbauten) Polyolefinbahnen Kunststoffverbundfolien

Kraftpapiere

Bitumenmassen auf Emulsionsbasis lösemittelfreie Kunstharze

lösemittelfreie Kunstharzanstriche auf Dispersionsbasis

ECB-Dichtungsbahnen (mechanisch fixiert)

Laminatböden PVC-Beläge Gießharz (PU / EP)

Gummi- und Kautschukbeläge

PIB-Dichtungsbahnen (mechanisch fixiert)

Kunststeinbeläge (kunstharzgebunden) Kunststoffteppich PVC-Belag Laminat

Linoleum Gummi- bzw. Kautschukbelag Feinsteinzeug poliert

erdberührende Bauteile – senkrecht Bitumenmassen Bitumenmassen (auf Emulsionsbasis) (auf Lösemittelbasis) Bitumenbahnen (vollflächig verklebt) Kunststoffdichtungbahnen (halogenfrei, heiß verklebt) Asphaltmastix

Holzböden, geölt, emissionsarm Linoleumbeläge

Bodenbeläge (starke Beanspruchung)

erdberührende Bauteile – waagerecht Bitumenbahnen (vollflächig verklebt) Kunststoffdichtungsbahnen (vollflächig verklebt) Heißbitumenmassen

keramische Fliesen (Abriebklasse 4/5 gem. ISO 10545) Kunststeinbeläge Terrazzo Natursteinböden Gummi- und Kautschukbeläge

Bodenbeläge für Kindergärten und Schulen

Voranstriche Bitumenmassen auf Lösemittelbasis Heißbitumenmasse Kunstharzanstriche auf Lösemittelbasis

ökologisch gute Baustoffe

Bodenbeläge

Dampfbremsen Aluminiumfolien Bitumenbahnen mit Aluminiumbandeinlage PVC-Bahnen Kunststoffverbundfolien

ökologisch nicht zu empfehlende Baustoffe

Dichtungsschlämme Sperrputze

Kunststeinbelag oder Terrazzo (mit Recyclingzuschlag) keramische Fliesen (Abriebklasse 4/5 gem. ISO 10545) Parkettböden (geölt) Mosaikparkett (geölt)

Bodenbeläge (geringe Beanspruchung) Polyolefinbeläge PVC-Beläge Korkböden mit PVC-Beschichtung

Kunststoffteppich (emissionsarm) Gummi- bzw. Kautschukbeläge Korkparkett (vollflächig verklebt) Korkfertigparkett

Parkettböden (geölt) Mosaikparkett (geölt) Mehrschichtparkett Linoleumbeläge Naturfaserteppich (emissionsarm)

Aluminiumfenster (bei starker Witterungsexposition oder erhöhten Brandschutzanforderungen) Holzfenster

Holz-Alu-Fenster Holzfenster aus zertifiziertem Holz Holzfenster (wenn konstruktiver Holzschutz vorhanden)

Dachabdichtungsbahnen Bitumenbahnen (Schweißbahnen bzw. in Heißbitumen) CSM-Dichtungsbahnen (chlorsulfoniertes Polyethylen) Kunststoffdichtungsbahnen (halogenfrei, verklebt) PVC-Dichtungsbahnen

Bitumenbahnen (Kaltselbstklebebahnen) Bitumenbahnen (mechanisch fixiert) Kunststoffdichtungsbahnen (halogenfrei, mechanisch fixiert)

Polyolefinbahnen (mechanisch fixiert) PIB-Dichtungsbahnen (mechanisch fixiert)

Fenster Fenster Aluminiumfenster Fenster mit schwermetallhaltigen Dickschichtlasuren PVC-Fenster

5.3

baubiologische Betrachtung

bauökologische Betrachtung

5.4

89

Umweltwirkungen von Bauteilen

Deckenkonstruktionen Geschossdecken haben normalerweise maßgeblichen Anteil an den Umweltwirkungen von Gebäudekonstruktionen. Zwar ist ihr Primärenergieinhalt pro Quadratmeter bei klassischen Aufbauten mit 330 – 1390 MJ/m2 eher begrenzt [3], das Bauteil Decke ist jedoch flächen- und massenmäßig besonders relevant (Abb. 5.6). So haben z. B. bei Stahlbetonbauten die Deckenelemente in der Regel einen Anteil von ca. 45 – 55 % an der Gesamtbetonmasse [4]. Aufgrund ihrer geschützten Lage sind Geschossdecken meist langlebig. Unabhängig von der Konstruktionsart kann für die tragende Schicht von einer Lebensdauer von 80 und mehr Jahren ausgegangen werden. Nur bei baukonstruktiven Problemen, Schäden der Gebäudeabdichtung und Havarien im Gebäude verkürzt sich die Nutzungsdauer [5]. Die Art der Lastabtragung beeinflusst dabei maßgeblich die Umweltwirkungen einer Tragkonstruktion. Sofern möglich, sollten Lasten stets ohne große Verschiebung im statischen System abgetragen werden. Aus Sicht einer flexiblen Nutzung und späteren Umnutzungsfähigkeit des Gebäudes ist es außerdem sinnvoll, nicht zu geringe Nutzlasten und Spannweiten vorzusehen. Dies wirkt sich jedoch auf die Ökobilanz des Faktoren zur Optimierung Zusammenspiel von Tragstruktur und Deckenkonstruktion

++

Reduzierung von Spannweiten

++

Vorhaltung von Nutzlastreserven

-

Optimierung der statischen Höhe

++

Material der Zugzone

+++

Reduzierung der Eigenlast

+

Reduzierung der Schallschutzanforderungen

+

Reduzierung der Brandschutzanforderungen

++

bei erhöhten Brandschutzanforderungen: Reduzierung der Gipsplattenstärke Reduzierung des Metalleinsatzes Reduzierung des Dämmstoffeinsatzes

+ + +

Primärenergie [%/50a]

5.5 100 80 60 40 20 0 0 Haustechnik Ausbau Fassade Rohbau

90

10

20

30 40 50 Nutzungsdauer [a] Geschossdecken Gebäude gesamt: mit heutigem Energiestandard mit Energiestandard 2021 5.6

Bauteils negativ aus. Der Mehrwert einer erhöhten Flexibilität sollte daher vor der Bewertung klar kommuniziert werden. Neben ihrer tragenden Funktion erfüllen Decken meist auch Anforderungen des Schall- und Brandschutzes. Daher bestehen sie in der Regel aus tragender Schicht und Bekleidung. Bodenaufbauten werden im Rahmen dieses Buchs gesondert behandelt (siehe S. 100f.). Gerade Decken mit unverkleideter Unterseite tragen durch thermische Pufferung besonders zum Raumklima bei und können – eingebunden in ein entsprechendes Energiekonzept – bei einer Nachtluftspülung auch Kühlleistung für das Gebäude zur Verfügung stellen.

gegenüber Ortbetondecken nur bis zu einer Entfernung von ca. 250 – 350 km zwischen Herstellungsort und Baustelle vorteilhaft [8]. Holzkonstruktionen zeigen noch deutlich geringere Umweltwirkungen. Hier lassen sich für tragende Deckenbauteile sogar negative Primärenergieinhalte erzielen. Sowohl Massivholzdecken als auch HolzHohlkastendecken und Holz-/Beton-Verbunddecken, bei denen eine massive Holzplatte als Zugbewehrung dient, lassen dabei eine optimierte Konstruktion zu (Abb. 5.7). Weniger empfehlenswert ist dabei jedoch die Brettstapelbauweise, die aufgrund ihres hohen Eisenanteils (Nagelung) viel Herstellungsenergie erfordert [9].

Verfügbare Tragkonstruktionen

Unterdecken

Neben der typischen Flachdecke aus Stahlbeton existiert eine Vielzahl weiterer Deckenkonstruktionen. Aus bauökologischer Sicht lassen sich dabei zwei Gruppen unterscheiden: Konstruktionen mit vorrangig mineralischen Bestandteilen sowie Holzkonstruktionen. Bei mineralischen Konstruktionen lassen sich die Umweltwirkungen im Vergleich zu einer Betonflachdecke um bis zu 30 % reduzieren. Besonders große Potenziale bieten die Vergrößerung der statischen Höhe (z. B. durch Plattenbalkendecken) sowie die Nutzung des ressourcenschonenden Hochofenzements (siehe Verwaltungsgebäude in Krems, S. 125ff.). Geringer fallen die Einsparungen bei der Massenreduktion von Betonbauteilen aus: Mit Betonhohldielen lässt sich der Primärenergieinhalt um etwa 10 % reduzieren. Hohlkörperdecken mit Verdrängungskörpern aus Kunststoff können gerade bei weiten Spannweiten den Primärenergieinhalt um ca. 15 – 20 % senken [6]. Auch die Änderung des Materials für die Zugzone (z. B. Holzbetonverbundecke auf Holzträgern oder Trapezblechverbunddecke) kann zu einer Verringerung der Umweltwirkungen beitragen, muss jedoch immer im Zusammenspiel mit dem Brandschutz untersucht werden. Klassische Betonkonstruktionen lassen sich auch über Vorspannung optimieren: Spannbeton-Fertigdecken reduzieren den kumulierten Energieaufwand um ca. 13 %; das Treibhauspotenzial liegt jedoch weiterhin in der gleichen Größenordnung wie bei einer typischen Ortbetondecke [7]. Bei Fertigteilkonstruktionen kann auch der Transport des Bauteils eine mitentscheidende Rolle bei der Bewertung spielen. Je nach Bewertungsgrundlage (Treibhauspotenzial oder Primärenergie) sind vorgefertigte Spannbeton-Fertigdecken

Als Unterdecke bieten sich aus primärenergetischer Sicht Putz, Gipskarton- und Gipsfaserplatten an. Ebenso empfehlenswert sind z. B. Holzwerkstoffe mit geringem Bearbeitungsgrad oder zementgebundene Holzwolleplatten. Abgehängte Decken verursachen durch die erhöhte Materialmenge einen höheren Primärenergieeinsatz als flächig aufgebrachte oder direkt montierte Unterdecken. Aber auch die Art der Unterkonstruktion hat einen wesentlichen Einfluss. Als vorteilhaft haben sich Holz-Unterkonstruktionen erwiesen. Bei Metall-Unterkonstruktionen ist der Primärenergiebedarf deutlich höher [11], wobei verzinkter Stahl hier noch am besten abschneidet. Deutlich wirken sich auch brandschutztechnisch notwendige Dämmlagen aus. Konstruktionen, die die Brandschutzanforderungen ohne Dämmlage aus Mineralwolle erfüllen, weisen meist geringere Umweltwirkungen auf als solche mit Dämmstoffen. Werden im Holzbau aus Brandschutzgründen abgehängte Decken erforderlich, kann sich der materialbedingte, ökologische Vorteil der Tragkonstruktion deutlich reduzieren. Bei einer konstruktiv optimierten, massiven Holz-BetonVerbunddecke in F 90 verursacht z. B. die Unterdecke höhere Umweltwirkungen als durch die Nutzung von Holz (im Vergleich zur Betonflachdecke) eingespart werden konnte (Abb. 5.7).

5.5 ökologische Optimierungspotenziale bei Decken und Unterdecken 5.6 Primärenergieverbrauch eines typischen Nichtwohngebäudes (einschließlich Betriebsenergie) im Lebenszyklus und Graue Energie der Geschossdecken 5.7 Ökobilanzkennwerte von unterschiedlichen Deckenkonstruktionen über 50 Jahre 5.8 Ökobilanzkennwerte von unterschiedlichen Unterdecken über 50 Jahre

Deckenkonstruktionen

Geschossdecken [1 m2 Decke] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI Primärenergie nicht erneuerbar [MJ]

PEI Primärenergie erneuerbar [MJ]

GWP ODP KlimaOzongase abbau [kg CO2 -Äq.] [kg R11 -Äq.]

1 Stahlbetonflachdecke

501

40

63,7

359

27

47,6

AP Versauerung [kg SO2 -Äq.]

EP Überdüngung [kg PO4 -Äq.]

POCP Sommersmog [kg C2H4 -Äq.]

1,4 E-6

0,122

0,0165

0,0114

1,1 E-6

0,090

0,0124

0,0064

Beton (20 cm; Stahleinlage 2 %); Putz (0,5 cm) 2 Plattenbalkendecke

Beton (12 cm, Stahleinlage 1 %) auf 15 % der Deckenfläche; Betonträger (20 cm, Stahleinlage 5 %) 3 Beton-Hohldielendecke

452

33

63,0

1,5 E-6

0118

0,0165

0,0108

526

56

59,2

1,3 E-6

0,113

0,0150

0,0102

Beton (30 cm, Stahleinlage 1,5 %) 4 Stahlsteindecke

Beton (12 cm, Stahleinlage 1 %); Betonträger 15 % (20 cm, Stahleinlage 5 %); Hochlochziegel 85 % (20 cm) 5 Trapezblech-Verbunddecke

451

30

55,0

1,3 E-6

0,116

0,0145

0,0120

-158

740

-17,6

-4,1 E-7

0,078

0,0139

0,0060

Beton (16 cm, Stahleinlage 2 %); Stahlblech (0,07 cm) 6 Holzbalkenkonstruktion

OSB-Platte (1,9 cm); Holzbalken (20 cm) über 10 % der Deckenfläche, dazwischen Mineralwolle (20 cm); OSB-Platte (1,9 cm); Gipskartonplatte (1,25 cm) 7 Holz-Hohlkastendecke

-276

745

-20,4

-6,6 E-7

0,071

0,0130

0,0055

OSB-Platte (2,4 cm); Holzbalken (18 cm) über 8 % der Deckenfläche, dazwischen Mineralwolle (18 cm); OSB-Platte (1,9 cm) 8 Massivholzdecke

-348

1911

-20,9

-2,3 E-6

0,209

0,0365

0,0114

-137

1534

15,3

-1,7 E-6

0,284

-0,0126

0,0177

378

324

44,1

6,6 E-7

0,257

-0,0173

0,0158

0,070

0,0098

0,0060

Leimholz (18 cm) 9 Holz-Beton-Verbunddecke (Betonplatte auf Massivholzplatte) Beton (10 cm, Edelstahleinlage 0,5 %); Leimholz (14 cm) 10 Holz-Beton-Verbunddecke (Betonplatte auf Leimbindern)

Beton (10 cm, Edelstahleinlage 0,5 %); Leimholzbinder (14 cm) über 20 % der Deckenfläche; Holzlattung (2,4 cm) 11 Stahlbetonflachdecke mit Hüttensandzement (ca. 80 %)

371

40

24,4

1,7 E-7

Beton CEM IIIb (20 cm, Stahleinlage 2 %) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 -400 0 400 800 1600 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

-20 0

20 40 60 80 GWP [kg CO2-Äq.]

-3 -2 -1 0 1 2 ODP [mg R11-Äq.]

0

0,1 0,2 0,3 AP [kg SO2-Äq.]

-10 0

10 20 30 40 EP [g PO4-Äq.]

0

5 10 15 20 POCP [g C2H4-Äq.] 5.7

2

Unterdecken [1 m Decke] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI Primärenergie nicht ern. [MJ]

PEI Primärenergie erneuerbar [MJ]

GWP ODP KlimaOzongase abbau [kg CO2 -Äq.] [kg R11 -Äq.]

12 Unterkonstruktion Holz F 30

48

69

3,6

AP Versauerung [kg SO2 -Äq.]

EP Überdüngung [kg PO4 -Äq.]

POCP Sommersmog [kg C2H4 -Äq.]

-1,2 E-7

0,011

0,0025

0,0013

4,9 E-8

0,013

0,0017

0,0017

8,5 E-8

0,024

0,0032

0,0031

0,030

0,0046

0,0038

2 ≈ Gipskartonplatte, Feuerschutz (1,25 cm); 2 ≈ Holzlattung (3,6 ≈ 5,6 cm); Befestigungsmittel, Stahl verzinkt 13 Unterkonstruktion Metall F 30

72

4

4,8

2 ≈ Gipskartonplatte, Feuerschutz (1,25 cm); Hutprofil Metall (3,6 cm); Befestigungsmittel, Stahl verzinkt 14 Unterkonstruktion Metall F 60

134

7

9,0

2 ≈ Gipskartonplatte, Feuerschutz (1,25 cm); 2 ≈ CD 60/27 Stahlfeinblech (0,6 mm); Befestigungsmittel, Stahl verzinkt 15 Unterkonstruktion Metall F 90

189

10

12,4

8,8 E-8

Gipskartonplatte, Feuerschutz (2,5 cm); Gipskartonplatte, Feuerschutz (1,8 cm); 2≈ CD 60/27 Stahlfeinblech (0,6mm); Befestigungsmittel, Stahl verzinkt

12 13 14 15 0

50 100 150 200 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

0

5 10 15 GWP [kg CO2-Äq.]

-0,1

0 0,1 ODP [mg R11-Äq.]

0

0,01 0,02 0,03 AP [kg SO2-Äq.]

0

1

2 3 4 5 EP [g PO4-Äq.]

0

1 2 3 4 5 POCP [g C2H4-Äq.] 5.8

91

Umweltwirkungen von Bauteilen

Opake Fassaden Die äußere Fassadenverkleidung, die Dämmschicht, die lastabtragende Konstruktion und der Innenwandabschluss sind Bestandteile einer opaken Fassade. Abhängig von den konstruktiven, wirtschaftlichen und gestalterischen Rahmenbedingungen können die Umweltwirkungen von Fassaden um den Faktor 10 variieren (z. B. Außenwandbekleidungen: 290 – 2890 MJ/m2) [11]. Auf das Bauteil wirken hohe Belastungen durch Witterung. Hinzu kommen mechanische Kräfte und Belastungen durch Verformung [12]. Je höher und weniger kompakt ein Gebäude ist, desto größer ist die Bedeutung der Fassade im Gesamtsystem. Ein grundsätzliches Einsparpotenzial liegt somit in der Kompaktheit des Baukörpers (siehe Volumetrie und Maßstäblichkeit, S. 72). Über den Gesamtlebenszyklus betrachtet, ist jedoch vor allem die Dämmqualität maßgeblich für die Umweltwirkungen opaker Fassaden (Abb. 5.10). Die Wärmeverluste durch das Bauteil übersteigen über 50 Jahre selbst bei hoher Dämmqualität und aufwendiger Fassadenkonstruktion in der Regel die Herstellungsenergie deutlich. Die Dämmstoffe selbst haben über den Gebäudelebenszyklus in jedem Fall eine positive Wirkung. Die primärenergetischen Faktoren zur Optimierung A / V- und GFZ-Verhältnis thermische Optimierung Schutz des Bauteils vor Witterung Brand und Schallschutz Anschlüsse und Detailausbildung Dauerhaftigkeit reversible Fassadenkonstruktion Material der Dämmung Material der Tragkonstruktion Einbindung des Dämmstoffs in die Gesamtkonstruktion Gewichtsreduktion der Vorsatzschale gesundheitliche Unbedenklichkeit der Innenoberflächen

+ +++ + + ++ +++ ++ + + ++ +++ +++

Primärenergie [%/50a]

100 80 60 40 20 0

Haustechnik Ausbau Fassade Rohbau

92

10

20

Tragende Bauteile

Lässt sich die Tragkonstruktion einer Fassade in Holz umsetzen, so ergeben sich in der Regel auf das Bauteil bezogen die geringsten Umweltwirkungen (Abb. 5.12). Massivholzwände haben einen besonders niedrigen Primärenergieinhalt, aber in anderen Wirkungskategorien ungünstige Kennwerte. Holztafelkonstruktionen bieten in allen Wirkungskategorien eine gute Performance. Bei den mineralischen Baustoffen bieten vor allem einfach herzustellende, schwere und tragfähige Baustoffe wie Kalksandstein und Beton Vorteile. Die funktionale Trennung von Dämmung und Tragstruktur hingegen resultiert bei mineralischen Fassadenbaustoffen nicht immer in einem ökologischen Mehrwert. So verursacht z. B. eine Wandkonstruktion mit perlitegefüllten Hochlochziegeln geringere Umweltwirkungen als eine klassische, mit WDVS ausgestatteten Kalksandsteinwand. Auch eine verputzte Außenwand aus Porenbeton ist ökologisch sinnvoll, sofern dabei auf zusätzliche Dämmschichten verzichtet werden kann. Konstruktive Einbindung der Dämmschicht

5.9

0

Amortisationszeiten betragen im ungünstigsten Fall knapp elf Jahre (Schaumglas oder Steinwolle mit hoher Rohdichte; Bestandssanierung; U-Wert Bestand: 0,6 W/m2K; U-Wert nach der Sanierung: 0,1 W/m2K) [13]. Auch Schall- und Brandschutzanforderungen wirken sich auf die Ökobilanz aus. Da Schallschutz in der Regel das Einbringen von Masse erfordert, kommen die bauökologischen Vorteile von Leichtbaukonstruktionen bei Fassaden meist nur eingeschränkt zur Geltung. Sind darüber hinaus intensive Maßnahmen z. B. gegen den geschossweisen Brandüberschlag notwendig, so erhöhen sich die Umweltwirkungen in den meisten Fällen.

30 40 50 Nutzungsdauer [a] opake Fassaden Gebäude gesamt: mit heutigem Energiestandard mit Energiestandard 2021 5.10

Die konstruktive Einbindung der Dämmschicht und des Wetterschutzes hat erhebliche Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit von Fassaden und damit auf deren Umweltwirkungen. Bei den Verkleidungen schneiden Kalkzementputz, (hochhydraulischer) Kalkputz und Silikatputz gut ab, ebenso Zementputze im Sockelbereich [14]. Hinterlüftete Fassaden mit leichten Bekleidungen schneiden über 50 Jahre betrachtet deutlich besser ab als Wärmedämmverbundsysteme. Dabei bietet die Art der Unterkonstruktion für die vorgehängte Fassade eine weitere Optimierungsmöglichkeit. Holzkonstruktionen

sollten aufgrund der geringeren Umweltwirkungen metallischen Unterkonstruktionen vorgezogen werden (Abb. 5.11). Bedarf es hingegen eines hohen Metallanteils für die Lastabtragung der Vorsatzschale (z. B. bei einer hinterlüfteten Ziegelfassade), so kann die Lastabtragung maßgeblich für die Umweltwirkungen der Fassade werden (Abb. 5.12). Ebenso optimierbar ist die Anzahl und Gestaltung von Anschlüssen, z. B. von Regenrinnen, Fenstern und Gebäudekanten. Häufig entstehen hier materialintensive Details, die eigentlich nicht zwingend erforderlich wären [15]. Dämmmaterial

Dämmschichten bestehen aus einem Dämmstoff und seiner Befestigung am Untergrund (z. B. durch Verklebung oder Verdübelung). Ihr Primärenergieinhalt kann bei gleicher Dämmwirkung um mehr als den Faktor 10 variieren [16]. Die Anforderungen an Fassadendämmstoffe (z. B. an den λ-Wert) sind in der Regel eher gering. Daher bietet sich die Wahl ökobilanziell guter Baustoffe an. Mittlerweile existiert eine Vielzahl nachwachsender Dämmstoffe wie z. B. Hanf, Flachs, Schafwolle, Kork, Zellulose und Holzfaserdämmplatten. Sinnvolle mineralische Alternativen sind Mineralschaumplatten, Schaumglas (ohne Bitumenverklebung) und Schaumglasschotter. Da diese Dämmstoffe eine potenziell sehr hohe Lebensdauer besitzen, sollte bei ihrer Verwendung auf eine hohe Dauerhaftigkeit der gesamten Fassadenkonstruktion geachtet werden. Mineralwolldämmplatten (MW-PT) sind bei erhöhten Anforderungen an Brandschutz oder Diffusionsfähigkeit eine ökologisch angemessene Alternative. Schaumkunststoffe (deren Umweltwirkungen stark von der Rohdichte des verwendeten Materials abhängen) sind hingegen aus ökologischer Sicht selten sinnvoll. Zu den wenigen Ausnahmen zählen z. B. ohne (teil-)halogenierte Treibmittel geschäumtes EPS oder XPS bei Anwendungen im Erdreich, für die eine entsprechende Druckfestigkeit erforderlich ist [17]. Auch das DGNB/ BNB-System bevorzugt Schaumkunststoffe, die ohne halogenierte Treibmittel geschäumt wurden. In der Schweiz hingegen sind für Gebäude mit MinergieECO-Zertifizierung SchaumkunststoffDämmungen gänzlich ausgeschlossen. Innenwandbeschichtungen

Für die Innenwandbeschichtungen sollten emissionsreduzierte Produkte verwendet werden (siehe Innenwände, S. 98f.).

Opake Fassaden

Vorsatzschalen für Außenwände [1 m2 Wand (U-Wert 0,2 W/m²K)] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI Primärenergie nicht erneuerbar [MJ]

PEI Primärenergie erneuerbar [MJ]

GWP Klimagase [kg CO2 -Äq.]

ODP Ozonabbau [kg R11 -Äq.]

AP Versauerung [kg SO2 -Äq.]

EP Überdüngung [kg PO4 -Äq.]

POCP Sommersmog [kg C2H4 -Äq.]

1 Kalksandstein mit WDVS1)

1056

40

70,7

1,2 E-6

0,165

0,019

0,122

4,4 E-7

0,125

0,022

0,009

1)

Gipsputz (1 cm); Kalksandstein im Dünnbettmörtel (15 cm); WDVS inkl. Dübel und Putz (16 cm) 2 Kalksandstein mit hinterlüfteter Holzfassade2)

376

734

33,1

Gipsputz (1 cm); Kalksandstein im Dünnbettmörtel (15 cm); Holzträger (18 cm); Mineralwolle (18 cm); PE-Folie; Holzlattung (5,4 cm); Holzschalung Lärche (2,4 cm)2) 3 Kalksandstein mit hinterl. Faserzement auf Holz-UK

557

296

44,5

1,2 E-7

0,136

0,019

0,011

Gipsputz (1 cm); Kalksandstein im Dünnbettmörtel (15 cm); Holzträger (18 cm); Mineralwolle (18 cm); PE-Folie; Holzlattung (5,4 cm); Faserzementplatte (1,2 cm) 4 Kalksandstein mit hinterl. Faserzement auf Aluminium-UK

606

129

61,6

2,3 E-6

0,115

-0,050

0,016

Gipsputz (1 cm), Kalksandstein im Dünnbettmörtel (15 cm); Aluminium-Unterkonstruktion (18 cm); Mineralwolle (16 cm); PE-Folie; Faserzementplatte (1,2 cm) Austauschzyklen: 1) WDVS 40 a; 2) Holzschalung 30 a (alle anderen Materialien: 50 a)

1 2 3 4 0

250 500 750 1000 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

0

20

60 80 40 GWP [kg CO2-Äq.]

0

3 1 2 ODP [mg R11-Äq.]

0

0,1 0,2 0,3 AP [kg SO2-Äq.]

-10 0

10 20 30 EP [g PO4-Äq.]

0

100 150 50 POCP [g C2H4-Äq.] 5.11

2

opake Außenwände [1 m Wand (U-Wert 0,2 W/m²K)] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI nicht ern. [MJ]

PEI erneuerbar [MJ]

GWP ODP AP EP POCP [kg CO2 -Äq.] [kg R11 -Äq.] [kg SO2 -Äq.] [kg PO4 -Äq.] [kg C2H4 -Äq.]

5 Vollholz mit Holzfaserplatte, hinterlüftet (37,1 cm)1)

-525

3141

-34,7

-4,6 E-6

0,204

0,0333

0,0160

Konstruktionsvollholz KVH (18 cm); Holzfaserdämmplatte (14 cm); Dämmschutzbahn (0,03 cm); Holzlattung (2,4 cm); Holzschalung (2,4 cm) 1) 6 Stahlbetonwand mit WDVS (36 cm)2)

1286

55

2,6 E-6

0,261

0,0294

0,1313

1,2 E-6

0,165

0,0190

0,1222

67,0

6,2 E-7

0,115

0,0177

0,0111

81,6

5,0 E-7

0,209

0,0276

0,0061

100,1

Gipsputz (1 cm); Stahlbetonwand (20 cm, mit 2 % Bewehrung); WDVS inkl. Dübel und Putz (16 cm)2) 7 Kalksandstein mit WDVS (31 cm)2)

1056

40

70,7

Gipsputz (1 cm); Kalksandstein (15 cm, im Dünnbettmörtel); WDVS inkl. Dübel und Putz (16 cm)2) 8 Hochlochziegel mit Perlite (52 cm)3)

872

173

Gipsputz (1 cm); Hochlochziegel (47 cm, im Dünnbettmörtel); Normalputz (1,5 cm)3) 9 Hochlochziegel mit Mineralwolle und Hinterlüftung

1281

91

Gipsputz (1 cm); Hochlochziegel (24 cm, im Dünnbettmörtel); Mineralwolle (16 cm); Vormauerziegel (NF) mit Metallankern und Schienen (11,5 cm) 10 Holztafelwand mit Mineralwolle, verputzt (30 cm)3)

343

475

5,8 E-7

0,0

0,103

0,0171

0,0071

0,0186

0,0089

Gipskartonplatte (1,25 cm); OSB-Platte (1,9 cm); Holzständer mit Mineralwolle (18 cm); Putzträgerplatte (1,9 cm); Normalputz (1,5 cm)3) 11 Holztafelwand (TJI), Mineralwolle, verputzt (29 cm)3)

465

477

9,3 E-7

-0,6

0,114

Gipskartonplatte (1,25 cm); OSB-Platte (1,9 cm); Holzstegträger (TJI) mit Mineralwolle (17 cm); Putzträgerplatte (1,9 cm); Normalputz (1,5 cm)3) 12 Holztafelwand mit Zellulose, verputzt (30 cm)3)

328

742

10,0

3,6 E-7

0,145

0,0512

0,0132

Gipskartonplatte (1,25 cm); OSB-Platte (1,9 cm); Holzständer mit Zellulose (18 cm); Putzträgerplatte (2 cm); Normalputz (1,5 cm)3) 13 Stahlkassetten mit Mineralwolle (U-Wert 0,3 W/m²K)

586

27

40,2

1,6 E-6

0,182

0,0185

0,0150

28,5

6,4 E-7

0,55

0,0074

0,0051

Stahlkassette quer (14 cm); Mineralwolle (18 cm); Hutprofil (0,1 cm); Wellblech (0,02 cm) 14 ergänzender Datensatz: Stütze im Inneren [pro m]

224

18

Beton C35/42 (30 ≈ 30 cm, 2 % Stahlanteil) Austauschzyklen: 1) Holzschalung 30 a; 2) WDVS 40 a; 3) Putz 45 a (alle anderen Materialien: 50 a) 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -1000 0 1000 3000 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar 5.9

-40

0

40 80 120 GWP [kg CO2-Äq.]

ökologische Optimierungspotenziale opaker Fassadenkonstruktionen 5.10 Primärenergieverbrauch eines typischen Nichtwohngebäudes (einschließlich Betriebsenergie)

-5

0 3 ODP [mg R11-Äq.]

0

0,1 0,2 0,3 AP [kg SO2-Äq.]

0

20 40 60 EP [g PO4-Äq.]

0

50 100 150 POCP [g C2H4-Äq.] 5.12

und Graue Energie der opaken Fassaden 5.11 Ökobilanzkennwerte einer opaken Fassade aus Kalksandstein (U-Wert 0,2 W/m2K) mit unterschiedlicher Einbindung der Dämmschicht

5.12 Ökobilanzkennwerte opaker Fassaden (U-Wert 0,2 W/m2K – Ausnahme Stahlkassetten: U-Wert 0,3 W/m2K) sowie ergänzender Datensatz für innenliegende Stützen bei Vorhangfassaden

93

Umweltwirkungen von Bauteilen

Transparente Fassaden

1,25 m

1,25 m

Reduzierung der Schallschutzanforderungen

+

Rahmenmaterial und -anteil

+++

Dauerhaftigkeit

++

Schutz vor Witterung (bei Holz)

++

Anteil an Öffnungsflügeln

++

gesundheitliche Unbedenklichkeit der Rahmenlackierung

++

thermische Optimierung

++

Optimierung des Rückbaus

+

+++ ++ ++

Primärenergie [%/50a]

5.14 100

80 60 40 20 0 0 Haustechnik Ausbau Fassade Rohbau

10

20

30 40 50 Nutzungsdauer [a] transparente Fassaden Gebäude gesamt: mit heutigem Energiestandard mit Energiestandard 2021 5.15

94

Typ 4

Typ 5

2,75 m

+++

0,85 m 0,40 m

2,75 m

betriebsenergetische Optimierung davon im Einzelnen: Wärmeschutz (U-Wert) solare Energiegewinne (g-Wert) Tageslichtnutzung (τ-Wert)

0,40 m

Typ 6 5.13

die einer Polycarbonatstegplatte (32 mm, 3,9 kg/m2: 472,3 MJ/m2) [19]. Deutlich wirken sich jedoch ein erhöhtes Glasgewicht z. B. bei besonders großen Formaten (die nur mit dickeren Gläsern umsetzbar sind) oder eine Erhöhung der Scheibenanzahl aus. Auch ein zusätzliches Tempern des Glases sowie die Integration von Kunststofffolien im Glasaufbau können die Umweltwirkungen erhöhen. Dies betrifft z. B. Schallschutzglas oder Absturzsicherungen aus Sicherheitsgläsern. Zwar liegen hier (z. B. in der ökobau.dat) bislang noch keine gesicherten Hintergrunddaten vor. Sicher ist jedoch, dass sich alle drei Aspekte signifikant in den Umweltwirkungen abzeichnen. Rahmenmaterialien von Fenstern

Faktoren zur Optimierung

2,22 m

0,90 m

Typ 3

0,85 m 0,53 m

1,25 m

Typ2

1,25 m 0,60 m

Typ 1

2,15 m

Die Materialwahl für transparente Bauteile hat auf die Ökobilanz eine eher untergeordnete Bedeutung. Die Herstellung eines Zweischeiben-Isolierglases (432,7 MJ/m2) erfordert ähnlich viel Primärenergie wie

0,60 m

Verglasung

2,75 m

Transparente Fassaden (bestehend aus Verglasung und Rahmen) sind flächenbezogen die primärenergetisch aufwendigsten Bauteile (Abb. 3.23, S. 50) [18]. Ihr Einsatz sollte daher möglichst anhand betriebsenergetischer Aspekte bestimmt werden, wie z. B. einer verbesserten Tageslichtversorgung oder der Erschließung solarer Wärmegewinne. Da allein die Transmissionswärmeverluste eines Fensters binnen weniger Jahre dessen Primärenergieinhalt übersteigen können, ist bei Fenstern generell auf eine hohe thermische Qualität zu achten. Der Mehraufwand für die Dämmung der Rahmen ist aus ökologischer Sicht gering (Abb. 5.17). Da diese gleichzeitig die Gefahr des Feuchteausfalls an der Fensterinnenseite reduziert, führt der Einsatz hochwertiger Rahmen vermutlich auch zu längeren Lebensdauern der Fenster.

1,25 m

Da (selbst-)tragende Glaskonstruktionen selten sind, hat vor allem die Unter- oder Rahmenkonstruktion eine hohe Bedeutung. Die Rahmenmaterialien wirken typischerweise weit stärker in der Ökobilanz als das Glas selbst. Gebräuchlich sind derzeit Rahmen aus Holz, Holz-Aluminium-Verbundkonstruktionen, Aluminium und Kunststoff (meist PVC). Darüber hinaus sind auf dem Markt auch Fensterrahmen aus Polypropylen, Polyethylen oder Polyurethan verfügbar. Im Vergleich schneiden besonders unbehandelte Holzrahmen gut ab (Abb. 5.16) [20]. Auch die Erhöhung des Recyclinganteils von ca. 35 auf 85 % bei Aluminium bzw. von 2 auf 70 % bei PVC ändert nichts an der ökologischen Vorteilhaftigkeit von Holzfenstern [21]. Hingegen nähern sich insbesondere Holzkonstruktionen und Holz-AluminiumKonstruktionen in den letzten Jahren zunehmend an. Gerade bei hochwertigen thermischen Profilen unterscheiden sich die Umweltwirkungen von Holz- und HolzAluminium-Verbundrahmen nur noch sehr geringfügig (Abb. 5.17). Da vor allem Umwelteinflüsse die Dauerhaftigkeit von Fenstern beeinflussen, ist gerade bei Holzfenstern die Dauerhaftigkeit des Rahmenmaterials von hoher Bedeutung. Hölzer mit einer geringen Resistenz (z. B. Fichte, Kiefer, Douglasie

und Lärche) haben eine Dauerhaftigkeit von nur 40 Jahren, wohingegen Hölzer hoher Resistenz (z. B. Eiche und Robinie) einen Wert von 60 Jahren erreichen [22]. Da bei diesen Hölzern auch der chemische Holzschutz entfallen kann, sollte für Holzfenster aus ökologischen Gesichtspunkten immer ein möglichst resistentes Holz verwendet werden. Ferner ist gerade bei Holzfenstern eine regelmäßige Instandhaltung entscheidend für die Lebensdauer. Rahmen und ihre Beschichtungen sind darüber hinaus maßgeblich an den Emissionen von Fenstern in die Raumluft verantwortlich. Hierbei sollte – insbesondere zum Innenraum hin – auf biozidfreie Lacke mit niedrigem Lösemittel- und VOC-Anteil geachtet werden (z. B. RALUZ 12 a) [23]. Glasfassaden

Bei verglasten Vorhangfassaden schneiden die Konstruktionen mit Holz als Tragwerk am besten ab. Auch Unterkonstruktionen aus Stahl anstatt Aluminium können die Umweltwirkungen reduzieren. Abhängig von der Fassadengestaltung können die Umweltwirkungen von Bürofassaden um fast 100 % variieren (Abb. 5.13, 5.18). Vor allem der Rahmenanteil ist in diesem Zusammenhang ein entscheidender Faktor, bei dem gilt: je geringer, desto besser – insbesondere bei Öffnungsflügeln. Ihre Reduktion senkt nicht zuletzt auch den Bedarf an primärenergetisch aufwendigen Fensterdichtungen. 5.13 unterschiedliche Fassadengestaltungen in einem Bürobauraster. Die hier dargestellten Typen liegen auch den Berechnungen in Abb. 5.18 zugrunde. 5.14 Primärenergieverbrauch eines typischen Nichtwohngebäudes (einschließlich Betriebsenergie) im Lebenszyklus und Graue Energie der transparenten Fassaden 5.15 Umweltwirkungen einer typischen transparenten Fassadenkonstruktion über den Lebenszyklus 5.16 Ökobilanzkennwerte eines Fensters (Format 1,25 ≈ 1,4 m) abhängig vom Rahmenmaterial 5.17 Ökobilanzkennwerte eines Fensters (Format 1,25 ≈ 1,4 m) abhängig von der thermischen Qualität 5.18 Ökobilanzkennwerte einer Rasterfassade mit 1,25 ≈ 2,75 m je nach Fassadengliederung

Transparente Fassaden

Fenster mit unterschiedlichen Rahmenmaterialien [1,25 m ≈ 1,4 m] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI Primärenergie nicht ern. [MJ]

PEI Primärenergie erneuerbar [MJ]

GWP ODP KlimaOzongase abbau [kg CO2 -Äq.] [kg R11 -Äq.]

1 Aluminiumrahmen mit Zweifachverglasung

2885

310

209,1

2,1 E-6

AP Versauerung [kg SO2 -Äq.]

EP Überdüngung [kg PO4 -Äq.]

POCP Sommersmog [kg C2H4 -Äq.]

1,04

-0,28

0,079

Zweifach-Isolierverglasung; Aluminiumrahmen thermisch getrennt (UW-Wert: 1,4 W/m2K; g-Wert: 0,6); Fugendichtungsbänder; Drehkippbeschlag; Griff 2 Holzrahmen mit Zweifachverglasung1)

1882 2

1166

40,0

4,0 E-8

0,28

0,06

0,133

1)

Zweifach-Isolierverglasung; Laubholzrahmen (UW-Wert: 1,3 W/m K; g-Wert: 0,6) ; Fugendichtungsbänder; Drehkippbeschlag; Griff; Beschichtung 3 Kunststoffrahmen mit Zweifachverglasung2)

3678 2

61

360,8

1,7 E-6

1,00

0,11

0,127

0,06

0,125

2)

Zweifach-Isolierverglasung; Kunststoffrahmen (UW-Wert: 1,3 W/m K; g-Wert: 0,6) ; Fugendichtungsbänder; Drehkippbeschlag; Griff 4 Holz-Aluminium-Verbundrahmen; Zweifachverglasung

2009

1212

57,5

-1,5 E-6

0,33

Zweifach Isolierverglasung; Holz-Aluminium-Verbundrahmen (UW-Wert: 1,3 W/m2K; g-Wert: 0,6); Fugendichtungsbänder; Drehkippbeschlag; Griff Austauschzyklen: 1) Rahmenbeschichtung 8 a; 2) Rahmen 40 a (alle anderen Materialien: 50 a) Fenster mit unterschiedlichen thermischen Qualitäten [1,25 m ≈ 1,4 m] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI nicht ern. [MJ]

4 Holz-Aluminium-Verbundrahmen mit Zweifachverglasung

2009

5.16

PEI erneuerbar [MJ]

GWP [kg CO2 eq]

ODP [kg R11 eq]

AP [kg SO2 eq]

EP [kg PO4 eq]

POCP [kg C2H4 eq]

1212

57,5

-1,5 E-6

0,33

0,06

0,125

2

Zweifach-Isolierverglasung; Holz-Aluminium-Verbundrahmen (UW-Wert: 1,3 W/m K; g-Wert: 0,6); Fugendichtungsbänder; Drehkippbeschlag; Griff 5 Holz-Aluminium-Verbundrahmen mit Dreifachverglasung

2440

1232

76,0

-1,0 E-6

0,46

0,08

0,135

Dreifach-Isolierverglasung; Holz-Aluminium-Verbundrahmen (UW-Wert: 0,95 W/m2K; g-Wert: 0,5); Fugendichtungsbänder; Drehkippbeschlag; Griff 6 Holz-Aluminium-Verbund gedämmt, Dreifachverglasung

2469

1223

78,1

-1,2 E-6

0,47

0,08

0,136

Dreifach-Isolierverglasung; Holz-Aluminium-Verbundrahmen, EPS-Rahmendämmung (UW = 0,8 W/m2K; g-Wert: 0,5); Fugendichtungsbänder; Drehkippbeschlag; Griff 1 2 3 4 5 6 0 1000 2000 3000 4000 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

0

100

200 300 400 GWP [kg CO2-Äq.]

-1

1 0 2 ODP [mg R11-Äq.]

0

1,5 0,5 1 AP [kg SO2-Äq.]

-300

-100 0 100 EP [g PO4-Äq.]

0

50 100 150 POCP [g C2H4-Äq.] 5.17

Fenster mit unterschiedlicher Gestaltung [1,25 m ≈ 2,75 m] (vgl. Abb. 5.13) Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI nicht erneuerbar [MJ]

PEI erneuerbar [MJ]

GWP ODP AP EP POCP [kg CO2 -Äq.] [kg R11 -Äq.] [kg SO2 -Äq.] [kg PO4 -Äq.] [kg C2H4 -Äq.]

Typ 1 – Holz-Aluminium-Verbundrahmen

2139

900

93,8

-7,8 E-7

0,63

0,099

0,11

100,0

-7,8 E-8

0,61

0,100

0,19

Zweifach-Isolierverglasung; Holz-Aluminium-Verbundrahmen (UW-Wert: 1,3 W/m2K; g-Wert: 0,6) Typ 2 – Holz-Aluminium-Verbundrahmen

3193

1784

Zweifach-Isolierverglasung; Holz-Aluminium-Verbundrahmen (UW-Wert: 1,3 W/m2K; g-Wert: 0,6); Fugendichtungsbänder; Drehkippbeschlag; Griff Typ 3 – Holz-Aluminium-Verbundrahmen

3034

1710

93,4

-5,1 E-7

0,65

0,102

0,18

2

Zweifach-Isolierverglasung; Holz-Aluminium-Verbundrahmen (UW-Wert: 1,3 W/m K; g-Wert: 0,6); Fugendichtungsbänder; Drehkippbeschlag; Griff Typ 4 – Holz-Aluminium-Verbundrahmen

2736

1390

97,8

-5,3 E-7

0,67

0,102

0,15

2

Zweifach-Isolierverglasung; Holz-Aluminium-Verbundrahmen (UW-Wert: 1,3 W/m K; g-Wert: 0,6): Fugendichtungsbänder; Kippbeschlag; Griff Typ 5 – Holz-Aluminium-Verbundrahmen

3208

1884

92,1

-6,3 E-7

0,63

0,103

0,20

2

Zweifach-Isolierverglasung; Holz-Aluminium-Verbundrahmen (UW-Wert: 1,3 W/m K; g-Wert: 0,6); Fugendichtungsbänder; Drehbeschlag; Griff Typ 6 – Holz-Aluminium-Verbundrahmen

3129

1860

90,2

-5,8 E-7

0,66

0,102

0,19

2

Zweifach-Isolierverglasung; Holz-Aluminium-Verbundrahmen (UW-Wert: 1,3 W/m K; g-Wert: 0,6); Fugendichtungsbänder; Drehbeschlag; Griff

T1 T2 T3 T4 T5 T6 0 1000 3000 5000 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

0

40 80 120 GWP [kg CO2-Äq.]

-1

-0,5 0 ODP [mg R11-Äq.]

0

0,2

0,4 0,6 0,8 AP [kg SO2-Äq.]

0

40 80 120 EP [g PO4-Äq.]

0

200 100 POCP [g C2H4-Äq.] 5.18

95

Umweltwirkungen von Bauteilen

Dächer Dächer bestehen aus der Dachhaut (Deckung oder Dichtung), der Dämmung und der dazu erforderlichen Unterkonstruktion. Als Teil der Gebäudehülle sind Dachkonstruktionen ähnlich energieaufwendig wie Fassaden; in der Regel haben sie einen rund 10 % höheren Primärenergieinhalt (PEI) als diese (580 – 3460 MJ/m2) [24]. Aus dem Witterungs- und Feuchteschutz leiten sich auch die zentralen Belastungen des Bauteils ab. Bei Flachdächern kommen die Verformungen durch Temperatureinwirkungen hinzu [25]. Wegen der hohen Anforderungen an den Witterungsschutz unterliegt vor allem die Dachhaut kürzeren Austauschzyklen als der Rest der Dachkonstruktion (Abb. 5.21). Ferner sind Flachdachabdichtungen anfällig für Verarbeitungsfehler, die im Nachhinein nur schwer lokalisierbar sind. Im Schadensfall betreffen die Reparaturarbeiten daher meist großflächige Dachareale. Maßgeblich für geringe Umweltwirkungen von Flachdächern sind daher Bauteilschichten, die von vornherein revisionier- und austauschbar geplant sind (Abb. 5.19). Als »weicher« Faktor spielt besonders die Dachform eine Rolle, die den Aufwand für Dachanschlüsse maßgeblich mitbestimmt. Geometrisch einfache Dachformen und Anschlussdetails reduzieren diesen Aufwand [26]. Aufmerksamkeit verdienen Faktoren zur Optimierung einfache Dachform

++

thermische Optimierung

+++

Schutz des Bauteils vor Witterung

++

Material der Dämmung

++

Material der Abdichtung

++

Reduktion von Durchstoßpunkten

++

Revisionierbarkeit der Dachhaut/Deckung ohne Beeinträchtigung der Dämmung

++

Anpassung von Austauschzyklen von Dämmung und Dachbahn

+

Primärenergie [%/50a]

5.19 100 80 60 40 20

0

96

Konstruktionsarten

Bei Satteldächern sind die an den Dämmstoff gestellten Anforderungen sehr gering. Hier gelten für die Dämmstoffauswahl ähnliche Hinweise wie für Fassaden (siehe S. 88f. und S. 92f.). Neben der Dämmung ist insbesondere das Deckungsmaterial maßgeblich für die Umweltwirkungen geneigter Dächer. Ökologisch empfehlenswert sind vor allem Holz-, Schiefer- und Faserzementplatten. Auch Metallbahnen sind eine sinnvolle Alternative, sofern ihre hohe Dauerhaftigkeit voll ausgenutzt werden kann. Allerdings wird das Metall vom Regenwasser allmählich ausgewaschen und gelangt in die Umwelt. Daher sollte vom Dach ablaufendes Wasser stets über einen Schwermetallfilter geführt werden [27]. Flachdachkonstruktionen lassen sich als Kalt-, Warm- oder Umkehrdach ausführen. Dabei weisen Kaltdächer, insbesondere als Holzkonstruktion, die geringsten Umweltwirkungen auf. Sie benötigen nur ein Drittel bis die Hälfte der nicht erneuerbaren Primärenergie von Warmdächern [28]. Allerdings lassen sich Kaltdächer nur in Sonderfällen umsetzen. Typischerweise werden Flachdächer daher als Umkehr- oder Warmdächer realisiert. Da bei Umkehrdächern die Dämmung nicht durch die Dachbahn geschützt wird, musste bei der U-WertBerechnung gemäß DIN 4108 bisher ein Zuschlag ΔU von 0,05 W/m2K berücksichtigt werden. Bei gleichem U-Wert führt dies – verglichen mit einem Warmdach – zu einem erhöhten Dämmstoffeinsatz und etwa 15 % erhöhtem Primärenergieinhalt für das Bauteil. Wird das Umkehrdach nach heutigem Stand der Technik mit einer aufgelegten, leichten, wasserableitenden Trennlage aus PE-Fasern oberhalb der Dämmung ergänzt, so senkt sich dieser Zuschlag in etwa auf 0,03 W/m2K. Beim Einsatz einer dichten, wasserableitenden Trennlage entfällt der ΔU-Zuschlag und die Konstruktion hat noch einen etwa 1 % höheren Primärenergieinhalt als ein Warmdach, bei gleichzeitig besseren Instandhaltungsmöglichkeiten (Abb. 5.22).

wolledämmstoffe schneiden nur knapp schlechter ab. Bei Umkehrdächern sollte aufgrund der Feuchtebeständigkeit auf lose verlegte Schaumglasplatten oder extrudiertes Polystyrol (XPS) zurückgegriffen werden [29], die nur geringfügig höhere Umweltwirkungen verursachen. Deutlich schlechter schneidet hingegen bituminiertes Schaumglas ab. Auch FCKW-geschäumtes XPS wirkt sich negativ auf das Treibhauspotenzial aus. Hier sind CO2-geschäumte XPS-Platten die bessere Alternative. Dachabdichtung

Um den Primärenergieinhalt der Dachabdichtung zu reduzieren, sollte vor allem deren Bitumengehalt minimiert werden. Bituminöse Abdichtungen, teilweise auch mit Metalleinlagen, benötigen einen annähernd gleich großen Primärenergieaufwand wie eine Rohdecke aus Stahlbeton [30]. Besonders hohe Umweltwirkungen verursachen metallverstärkte und kunststoffmodifizierte Bitumendachbahnen. EVA-, PVC- und EPDM-Bahnen erbringen dieselbe Leistung mit deutlich geringerem Primärenergiegehalt. Vorteilhaft wirkt sich bei diesen Materialien vor allem die reduzierte Materialstärke aus. Ein weiteres Auswahlkriterium ist der Weichmachergehalt der Dachbahn: Bereits bei geringen Auswaschungen durch das Dachwasser können hohe Weichmachermengen in die Umwelt gelangen [31]. Die höchsten Weichmacheranteile hat PVC, während EPDM und Polyolefine frei von Weichmachern sind. EVA und VAE weisen einen reduzierten Weichmacheranteil auf. Befestigung

Flachdächer lassen sich über Kleber, mechanische Befestigungen und Auflast sichern. Insgesamt spielt die Befestigungsart für den Primärenergiegehalt von Dächern nur eine untergeordnete Rolle; üblich sind Werte von 0,5 – 5 MJ/m² für die Befestigung [32]. Bei der Verklebung von EPDM-Bahnen sollte Styrol-Butadienkleber aufgrund der geringeren Emissionen gegenüber PUR-Klebstoffen bevorzugt werden [33]. Mechanische Befestigungen und Bekiesungen schneiden primärenergetisch am schlechtesten ab. Sie bieten aber beide Vorteile in der Instandhaltung und im Rückbau.

Dämmungen

0

Haustechnik Ausbau Fassade Rohbau

auch die Wärmebrücken im Bereich von Abläufen, Entlüftungen, Gullys und aufgehenden Bauteilen.

10

20

30 40 50 Nutzungsdauer [a] Dachkonstruktionen Gebäude gesamt: mit heutigem Energiestandard mit Energiestandard 2021 5.20

Hauptverursacher der Umweltwirkungen von Dächern ist die Dämmung. Aus ökologischer Sicht bieten sich für Warmdächer Holzfaserdämmplatten und Korkdämmplatten an. Aber auch die bisher weit gebräuchlicheren EPS- und Mineral-

5.19 ökologische Optimierungspotenziale bei Dächern 5.20 Primärenergieverbrauch eines typischen Nichtwohngebäudes (einschließlich Betriebsenergie) und Graue Energie der Dachkonstruktionen 5.21 Ökobilanzkennwerte von Dächern und verschiedenen Dachdeckungen über 50 Jahre 5.22 Ökobilanzkennwerte verschiedener Flachdachkonstruktionen über 50 Jahre

Dächer

Dacheindeckungen und -abdichtungen [1 m2] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI Primärenergie nicht ern. [MJ]

PEI Primärenergie erneuerbar [MJ]

GWP Klimagase [kg CO2 -Äq.]

ODP Ozonabbau [kg R11 -Äq.]

AP Versauerung [kg SO2 -Äq.]

EP Überdüngung [kg PO4 -Äq.]

POCP Sommersmog [kg C2H4 -Äq.]

1047

269

-0,6

1,1 E-6

0,077

0,009

0,0145

-14,5

4,9 E-7

0,027

0,004

0,0037

5,5

6,4 E-7

0,096

0,009

0,0080

-6,2

5,0 E-7

0,039

0,018

0,0088

22,3

1,2 E-7

0,066

0,005

0,0273

a) Flachdächer: 1 Bitumenbahn

Kies (5 cm); Bitumenoberbahn (0,5 cm); Bitumenunterbahn (0,4 cm); OSB-Platte (1,9 cm) 2 EVA-Bahn

256

265

Kies (5 cm); EVA-Folie (0,15 cm); Polyestervlies (0,5 cm); OSB-Platte (1,9 cm) 3 PVC-Bahn

301

270

Kies (5 cm); PVC-Folie (0,18 cm); Polyestervlies (0,5 cm); OSB-Platte (1,9 cm) 4 EPDM-Bahn

482

269

Kies (5 cm); EPDM-Bahn (0,114 cm); Polyestervlies (0,5 cm); OSB-Platte (1,9 cm) 5 ergänzend: extensive Begrünung

707

21

Substrat Humus (8 cm); Filtervlies PE-HD (0,1 cm); Filterschicht Blähton (3 cm); Drainageplatte XPS (3 cm); Wurzelschutzbahn Polyestervlies (1,5 cm) b) flach geneigte und geneigte Dächer: 6 Flachdachpfannen

210

118

-7,5 E-6

19,0

0,041

-0,007

0,0059

keramische Dachpfannen mit 2,5 % Alu-Schneefanggitter; Holzlängslattung und Holzquerlattung (2 ≈ 5,4 cm); Unterspannbahn; Schrauben 7 Betondachsteine

246

105

7,8 E-7

-0,1

0,038

0,004

0,0037

Betondachsteine inkl 2,5 % Sonderbauteile aus Alu-Druckguss (2,5 cm); Holzlängslattung und Holzquerlattung (2 ≈ 5,4 cm); Unterspannbahn; Schrauben 8 Titanzinkblech

150

310

4,1 E-1

-13,4

0,018

0,004

0,0032

Titanzink-Doppel-Stehfalzblech (0,07 cm); Befestigungselemente Edelstahl; PP-Vlies (0,8 cm); OSB-Platte (1,9 cm); Holzlängslattung (5,4 cm); Schrauben 9 Kupferblech

-115

313

4,1 E-1

-16,0

0,004

0,003

0,0024

Kupfer-Stehfalzblech (0,07 cm); Befestigungselemente aus Edelstahl; PP-Vlies (0,8 cm); OSB-Platte (1,9 cm); Holzlängslattung (5,4 cm); Schrauben 10 Faserzementplatten

47

170

8,2 E-7

16,6

0,051

0,005

0,0051

2,1 E-7

0,109

0,016

0,0118

-6,4 E-7

0,018

0,003

0,0065

Faserzementschindeln (0,8 cm); Holzlängslattung und Holzquerlattung (2 x 5,4 cm); Nägel; PE-Unterspannbahn 11 Schieferschindeln

90

152

13,6

Schieferschindeln (0,8 cm); Holzlängslattung und Holzquerlattung (2 ≈ 5,4 cm); Nägel; PE-Unterspannbahn 12 Holzschindeln

-145

412

-8,0

Holzschindeln (2,1 cm); Holzlängslattung und Holzquerlattung (3,6 ≈ 5,4 cm); Nägel; PE-Unterspannbahn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -500 0 500 1000 1500 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

-20 -10

0 10 20 30 GWP [kg CO2-Äq.]

0

0,5 ODP [kg R11-Äq.]

0

0,05 0,1 0,15 AP [kg SO2-Äq.]

-10

0

10 20 EP [g PO4-Äq.]

0

30 10 20 POCP [g C2H4-Äq.] 5.21

Flachdachaufbauten [1 m2 Flachdach (U = 0,20 W/m2K)] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI nicht ern. [MJ]

PEI erneuerbar [MJ]

GWP ODP AP EP POCP [kg CO2 -Äq.] [kg R11 -Äq.] [kg SO2 -Äq.] [kg PO4 -Äq.] [kg C2H4 -Äq.]

13 Warmdach

1336

47

91,4

2,0 E-6

0,177

0,034

0,1258

0,035

0,1642

0,034

0,1469

0,034

0,1259

Kies (5 cm), EPDM-Bahn, Polyestervlies (0,12 cm); EPS-Wärmedämmung (16,5 cm); Stahlbetondecke (20 cm mit 2 % Bewehrung) 14 Umkehrdach klassisch (ΔU = 0,05 W/m2K)

1539

48

98,2

2,2 E-6

0,192

Kies (5 cm), EPS-Wärmedämmung (22 cm), EPDM-Bahn, Polyestervlies (0,12 cm), Stahlbetondecke (20 cm mit 2 % Bewehrung) 15 Umkehrdach mit Trennlage (ΔU = 0,03 W/m2K)

1463

48

95,5

2,1 E-6

0,186

Kies (5 cm), Folie, EPS-Wärmedämmung (19,5 cm), EPDM-Bahn, Polyestervlies (0,12 cm), Stahlbetondecke (20 cm mit 2 % Bewehrung) 16 Umkehrdach mit Dichtlage (ΔU = 0 W/m2K)

1353

48

91,8

2,0 E-6

0,178

Kies (5 cm), Folie (verklebt), EPS-Wärmedämmung (16,5 cm), EPDM-Bahn, Polyestervlies (0,12 cm), Stahlbetondecke (20 cm mit 2 % Bewehrung) 13 14 15 16 0

500 1000 1500 2000 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

0

25

50 75 100 GWP [kg CO2-Äq.]

0

1 2 3 ODP [mg R11-Äq.]

0

0,2 0,1 AP [kg SO2-Äq.]

0

40 20 EP [g PO4-Äq.]

0

100 200 POCP [g C2H4-Äq.] 5.22

97

Umweltwirkungen von Bauteilen

Innenwände tragend /nicht tragend Die ökobilanzielle Betrachtung von Innenwänden umfasst deren Tragkonstruktion sowie die Oberflächenmaterialien. Üblicherweise haben Innenwandkonstruktionen nur einen relativ geringen Anteil an den Umweltwirkungen von Gebäuden (Abb. 5.24). Auf die Tragkonstruktion von Innenwänden wirken vor allem Feuchte- und Temperaturschwankungen sowie Verformungen des Bauwerks. Auf die Oberflächen wirken besonders mechanische Kräfte und teilweise auch UV-Strahlung ein [34]. Insbesondere massereiche Innenwände leisten ferner einen wichtigen Beitrag zum sommerlichen Wärmeschutz. Beschichtungen von Innenwandoberflächen können darüber hinaus die Raumluftqualität massiv beeinträchtigen (Abb. 5.23). Einen wichtigen Einfluss auf die Ökobilanz haben die Schallschutzanforderungen an Innenwände; sie wirken sich in der Regel noch deutlicher aus als die Traglast, für die die Innenwand dimensioniert werden muss. Laut DIN 4109 hängt der Schallschutz einer Wand maßgeblich von der Bauteilmasse ab. Darüber hinaus wirken Innenwände aber auch selbst als Last in der Tragkonstruktion. Eine reine Leichtbauweise reduziert z. B. im Verhältnis zu einer reinen Massivbauweise den Materialbedarf und den Primärenergieinhalt des Primärtragwerks um ca. 7 – 12 % [35]. Faktoren zur Optimierung Wahl der Wandkonstruktion

++

Überlagerung von Schallschutz und Tragstruktur

+

Nutzungsflexibilität und Rückbaubarkeit

++

Revisionierbarkeit technischer Einbauten

+

Schutz des Bauteils vor mechanischer Beschädigung

++

Umweltwirkung und Dauerhaftigkeit evtl. genutzter Bekleidungsmaterialien

+++

gesundheitliche Unbedenklichkeit der Oberflächen

+++

Primärenergie [%/50a]

5.23 100 80 60 40 20 0 0 Haustechnik Ausbau Fassade Rohbau

98

10

20

30 40 50 Nutzungsdauer [a]

Innenwände Gebäude gesamt: mit heutigem Energiestandard mit Energiestandard 2021 5.24

Ein dritter, wichtiger Aspekt ist die Umnutzungsfähigkeit, die in der Regel bei einem leichtem Ausbau eher gegeben ist als bei massiven Konstruktionen. Wandkonstruktionen

Nicht tragende Leichtbauwände haben in der Regel – je nach Schallschutzanforderung einen ca. 15 – 35 % niedrigeren Primärenergieinhalt als nicht tragende massive Wände. Selbst wenn die Leichtbauwände um tragende Stützen ergänzt werden müssen (Abb. 5.12, S. 93), schneiden sie in der Regel besser ab als Massivwände. Mischkonstruktionen mit einseitig vorgehängter leichter Schale können die Vorteile beider Konstruktionsarten in sich vereinen (Abb. 5.24). Leichtbau Leichtbaukonstruktionen enthalten sowohl in Holz- als auch Metallständerbauweise weniger gebundene Energie und ermöglichen einen leichteren Austausch sowie eine einfachere Technikintegration als Massivwände. Bei Metallständerwänden ist der Gesamt-Primärenergieinhalt meist geringer als bei Holzständerwänden; dafür enthalten Letztere weniger nicht erneuerbare Primärenergie [36]. Bei der Optimierung von Ständerwänden ist der Aufwand für mehrlagige Gipskartonverkleidungen meist höher als für eine dickere Innenwandkonstruktion (Abb. 5.8, S. 91). Weiteres Potenzial zur Ressourcenschonung liegt in der Wahl des Dämmstoffs. Hier wirken sich besonders natürliche Materialien wie Kork oder Holzfaserplatten positiv auf die Umweltwirkungen aus [37]. Bei Innenwänden in Holzbauweise spielt auch die Entkopplung der beiden Schalen eine Rolle. Hier lässt sich der Schallschutz z. B. mittels ergänzender Querlattungen ohne große zusätzliche Umweltwirkungen deutlich verbessern. Massivbau und Mischkonstruktionen Massive Wandkonstruktionen sind primärenergetisch weitgehend bestimmt von ihrem tragenden Baustoff. Beton und Kalksandstein verursachen geringe Umweltwirkungen, während Porenbeton und Ziegel einen höheren Primärenergieinhalt haben. Gerade bei hohen Schallschutzanforderungen sind Misch- bzw. Verbundkonstruktionen aus Massiv- und Leichtbau geeignet, um die Umweltwirkungen der Konstruktion zu senken (Abb. 5.25). Infolgedessen ist es aus ökobilanztechnischer Sicht vorteilhaft, diejenigen Innenwände tragend auszubilden (z. B. bei Wohnungstrennwänden und Mittel-

gangerschließungen), für die auch erhöhte Schallschutzanforderungen gelten. Oberflächenverkleidungen

Klassische Wandbekleidungen variieren hinsichtlich ihres Primärenergieinhalts weniger stark als andere Bauteilgruppen. Übliche Materialien wie mineralische Putze, Holzwerkstoff- oder Gipsplatten sind aus ökologischer Sicht günstig, ebenso die Verwendung von Lehmbauplatten [38]. Vorgehängte Bekleidungen mit dekorativem Charakter müssen hingegen kritisch gesehen werden. Bei ihnen korrespondiert die wahrgenommene Wertigkeit des Materials weitgehend mit dem Primärenergieinhalt; die entstehenden Umweltwirkungen sind meistens hoch. So kann z. B. eine beidseitige Bekleidung aus Furniersperrholz eine höhere Umweltwirkung verursachen als die Wand selbst. Der Effekt verstärkt sich in der Regel noch, wenn Metallunterkonstruktionen verwendet werden (z. B. bei Natursteinplatten). Hier sind Unterkonstruktionen aus Holz statt Aluminium oder Stahl eine ökologischere Lösung [39]. Raumluftwirkung

Innenwandbauteile haben aufgrund ihrer großen Oberfläche eine hohe Bedeutung für die Raumluftqualität. Insbesondere Grundierung, Spachtelung, Oberflächenbeschichtung und ggf. Oberflächenversiegelung sind relevant. Mineralische Wandkonstruktionen sind hierbei insoweit im Vorteil, als sie im Verbund mit mineralischen Putzen und Farben gut recyclingfähige Einheiten bilden und gleichzeitig sehr geringe Emissionen an die Raumluft abgeben. Mineralische Farben (z. B. Silikat- oder Kalkfarben) oder schadstoffarme Naturharz-, Leim- oder Kaseinfarben lassen sich aber auch auf Leichtbauwänden einsetzen. Selbst bei den weitverbreiteten Acryl- und Kunstharzdispersionsfarben gibt es emissionsreduzierte Produkte mit Typ-I-Umweltdeklarationen, z. B. dem »Blauen Engel« für emissionsarme Wandfarben (RAL-UZ 102). Die Dauerhaftigkeit von Wandbeschichtungen lässt sich durch Schutzmaßnahmen in mechanisch hoch beanspruchten Bereichen (z. B. Handläufe und Fußleisten) verlängern. Dies verzögert auch den ggf. erneuten Eintrag von Schadstoffen durch einen neuen Anstrich. 5.22 ökologische Optimierungspotenziale bei tragenden und nicht tragenden Innenwänden 5.23 Primärenergieverbrauch eines typischen Nichtwohngebäudes (einschließlich Betriebsenergie) und Graue Energie der Innenwände 5.24 Ökobilanzkennwerte verschiedener Innenwandkonstruktionen über 50 Jahre

Innenwände tragend /nicht tragend

tragende Innenwände [1 m2 Innenwand; 52 dB Schallminderung] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI Primärenergie nicht erneuerbar [MJ]

PEI Primärenergie erneuerbar [MJ]

GWP Klimagase [kg CO2 -Äq.]

ODP Ozonabbau [kg R11 -Äq.]

AP Versauerung [kg SO2 -Äq.]

EP Überdüngung [kg PO4 -Äq.]

POCP Sommersmog [kg C2H4 -Äq.]

1 Massivwand Kalksandstein; 380 kg; 52 db (32 cm) (Massivwand Kalksandstein; 490 kg; 55 db)

493 (602)

42 (52)

58,8 (72,6)

3,0 E-8 (3,6 E-8)

0,050 (0,061)

0,0105 (0,0129)

0,0045 (0,0055)

109 (135)

48,2 (59,2)

7,9 E-7 (9,9 E-7)

0,084 (0,103)

0,0115 (0,0141)

0,0063 (0,0077)

20 (27)

44,1 (57,3)

1,1 E-6 (1,4 E-8)

0,082 (0,105)

0,0120 (0,0154)

0,0074 (0,0096)

Gipsputz (1 cm); Kalksandstein (30 cm); Dünnbettmörtel; Gipsputz (1 cm) 2 Massivwand Ziegel; 380 kg; 52 db (26 cm) (Massivwand Ziegel; 490 kg; 55 db)

630 (773)

Gipsputz (1 cm); Vollziegel (24 cm); Dünnbettmörtel; Gipsputz (1 cm) 3 Massivwand Beton; 1 % Bewehrung; 52 db (23 cm) (Massivwand Beton; 1 % Bewehrung; 55 db)

310 (412)

Gipsputz (1 cm); Beton (21 cm); Stahlbewehrung; Gipsputz (1 cm)

1 2 3 0

250 500 750 1000 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

0

25 50 75 GWP [kg CO2-Äq.]

0

0,5 1 1,5 ODP [mg R11-Äq.]

0,1 0,05 AP [kg SO2-Äq.]

0

5

0

10 15 EP [g PO4-Äq.]

0

5 10 POCP [g C2H4-Äq.]

nicht tragende Innenwände [1 m2 Innenwand] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI Primärenergie nicht erneuerbar [MJ]

PEI Primärenergie erneuerbar [MJ]

GWP Klimagase [kg CO2 -Äq.]

ODP Ozonabbau [kg R11 -Äq.]

AP Versauerung [kg SO2 -Äq.]

EP Überdüngung [kg PO4 -Äq.]

POCP Sommersmog [kg C2H4 -Äq.]

4 Leichtbauwand; Stahlständer CW 75-06; 52 db (12,5 cm) (Leichtbauwand; Stahlständer CW 75-06; 55 db)

260 (340)

16 (20)

16,0 (20,8)

7,4 E-7 (1,1 E-6)

0,052 (0,065)

0,0075 (0,0096)

0,0044 (0,0057)

7,5 E-7

0,053

0,0076

0,0046

7,3

6,4 E-8

0,025

0,0041

0,0020

6,4

1,6 E-7

0,033

0,0054

0,0024

0,141

0,0168

0,0165

0,046 (0,058)

0,0096 (0,0123)

0,0035 (0,0045)

2 ≈ Gipsplatte (2,5 cm); Mineralwolledämmung (6 cm); Stahlständer (7,5 cm); 2 ≈ Gipsplatte ( 2,5 cm) 5 Leichtbauwand; Stahlständer CW 100-06; 55 db (15 cm)

265

16

16,3

2 ≈ Gipsplatte (2,5 cm); Mineralwolledämmung (6 cm); Stahlständer (10 cm); 2 ≈ Gipsplatte (2,5 cm) 6 Leichtbauwand; 38 db (8,5 cm)

116

71

Gipsplatte (1,25 cm); Mineralwolle (4 cm); Holzständer (6 cm); Gipsplatte (1,25 cm) 7 Leichtbauwand; 44 db (12 cm)

105

113

Gipsplatte (1,25 cm); Mineralwolle (6 cm); Holzständer (8 cm); Holzquerlattung (2,4 cm); Gipsplatte (1,25 cm) 8 Porenbetonwand mit Vorsatzschale; 52 db (30,25 cm)

603

126

78,4

-6,3 E-8

Gipsputz (1 cm); Porenbeton P6 (20 cm); Bauholz (8 cm) mit eingelegter Mineralwolle (6 cm); Gipsplatte (1,25 cm) 9 Massivwand KS mit Holzwolleplatte; 52 db (25,5 cm) (Massivwand KS mit Holzwolleplatte; 55 db) (32,5 cm)

151 (276)

190 (201)

46,0 (61,8)

-3,0 E-7 (-3,0 E-7)

Gipsputz (1 cm); Kalksandstein (13 cm/ bei 55 dB: 20 cm); Bauholz (8 cm); harte Holzfaserplatte (2,5 cm); Gipsputz (1 cm) 10 Massivwand Kalksandstein; 115 kg; 38 db (10 cm)

166

13

17,5

1,1 E-8

0,017

0,0032

0,0017

21

11,2

1,3 E-7

0,020

0,0026

0,0016

Gipsputz (1 cm); Kalksandstein im Dünnbettmörtel (8 cm); Gipsputz (1 cm) 11 Massivwand Ziegel; 85 kg; 34 db (13,5 cm)

153

Gipsputz (1 cm); Ziegel im Dünnbettmörtel (11,5 cm); Gipsputz (1 cm)

4 5 6 7 8 9 10 11 0

250 500 750 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

0

25

50 75 100 GWP [kg CO2-Äq.]

-0,5

0 0,5 1 ODP [mg R11-Äq.]

0

0,05 0,1 0,15 AP [kg SO2-Äq.]

0

5

10 15 20 EP [g PO4-Äq.]

0

5 10 15 20 POCP [g C2H4-Äq.] 5.25

99

Umweltwirkungen von Bauteilen

Fußbodenaufbauten – Bodenbeläge, Estriche und Trittschallschutz Bodenaufbauten sind die mit am stärksten beanspruchten Bauteile in Gebäuden. Vielfältige Anforderungen fließen hier zusammen: So können z. B. die Art und Intensität der Nutzung, der erforderliche Schallschutz, die Integration von Heiztechnik (z. B. Fußbodenheizungen) sowie die Leitungsführung im Gebäude signifikante Unterschiede im Fußbodenaufbau und damit in den Umweltwirkungen bedingen. Zum Beispiel ist für die Herstellung eines schwimmenden Estrichs in der Regel mehr Primärenergie erforderlich als für einen kraftschlüssig verbundenen [40]. Auch spezifische Materialeigenschaften können sich auf den Fußbodenaufbau (und damit die Umweltwirkungen) auswirken: So bieten z. B. Gussasphaltoder Steinholzestriche durch ihre Elastizität Vorteile für die Schalldämmung. Maßgebliche Faktoren, die auf Fußböden einwirken, sind Verformung (für die Trittschalldämmung), mechanische Kräfte (z. B. Abrieb bei Bodenbelägen) und Feuchte. Zwischen den Instandhaltungszyklen von Nutzoberfläche [41], lastverteilender Schicht und Trittschalldämmung besteht ein enger Zusammenhang: Ist z. B. die Dauerhaftigkeit der TrittschallFaktoren zur Optimierung Reduktion der Schichten auf das konstruktiv Notwendige

++

Material der Nutzoberfläche

+++

dämmung geringer als die des Estrichs oder des Bodenbelags, können Austauschprozesse (unnötig) hohe zusätzliche Umweltwirkungen nach sich ziehen. Funktionsschichten

Neben der Nutzoberfläche, dem Estrich und dem Trittschallschutz werden in Fußbodenaufbauten häufig Nivelliermassen, Trennschichten oder Voranstiche verwendet. Nivelliermassen (z. B. feuergetrockneter Sand, Leichtbeton ohne Kunstharzvergütung) und Voranstriche haben in der Ökobilanz nur eine untergeordnete Bedeutung. Für Voranstriche sollte auf lösemittelfreie Produkte zurückgegriffen werden [42]. Im Gegensatz dazu existiert bei der Trennlage zwischen Estrich und Trittschalldämmung ein erhebliches Optimierungspotenzial. Kraftpapier und Kunststofffolien aus Rezyklat sind hier besonders vorteilhaft. Letztere ermöglichen z. B. im Verhältnis zu einer neu hergestellten PE-Folie eine etwa 20 %-ige Reduktion des Primärenergieinhalts von Estrich und Trittschallschutz [43]. Beim Trittschallschutz schneidet Mineralwolle aufgrund ihres hohen spezifischen Gewichts in der Regel nicht optimal ab. Kork- und Holzfaserdämmplatten sowie leichtes EPS können die Umweltwirkungen für Estrich und Trittschallschutz im Verhältnis zur Mineralwolle um bis zu 10 % reduzieren. Bei Schaumkunststoffen sollte allerdings auf Emissionen und umweltrelevante Bestandteile wie Brandschutzmittel geachtet werden.

Befestigung der Nutzoberfläche

+

Estriche

Material der Trittschalldämmung

+

Material der Trennlage

++

Revisionierbarkeit der Einzelschichten

++

Die Wahl des Estrichs beeinflusst unter typischen Rahmenbedingungen den Primärenergieinhalt des Bodenaufbaus nur geringfügig [44]. Von den klassischen Estrichen hat der Zementestrich den geringsten Primärenergieinhalt; Gussasphaltestrich erzeugt das niedrigste Treibhauspotenzial. Der eher untypische Steinholzestrich kann abhängig von den verwendeten Grundstoffen und der Art der Umsetzung ebenfalls ökologisch vorteilhaft sein [45]. Für bewehrte Estriche empfehlen sich Kunststofffasern (Nylon, Polyester) mit rund 3 – 20 mal niedrigerem Primärenergieinhalt als Stahlfasern und Bewehrungsnetze. Anschlüsse lassen sich mit kunstharzvergütetem Mörtel auf ökologisch sinnvolle Weise realisieren [46]. Der Vergleich unterschiedlicher Fußbodenkonstruktionen zeigt, dass die Massenreduktion für die Umweltwirkung besonders relevant ist. Trockenestriche aus Gipsfaser- oder Gipskartonplatten verursachen 50 – 60 % geringere Umweltwirkungen als Gussestriche. Ist es – z. B. bei kleineren

Pflegeleichtigkeit der Oberfläche

++

Dauerhaftigkeit der Nutzoberfläche

+++

gesundheitliche Unbedenklichkeit

+++

Reduktion der mechanischen Beanspruchung

++

Senkung des Reinigungsaufwands

+++

Primärenergie [%/50a]

5.26 100 80 60 40 20 0 0 Haustechnik Ausbau Fassade Rohbau

100

10

20

30 40 50 Nutzungsdauer [a] Bodenaufbauten Gebäude gesamt: mit heutigem Energiestandard mit Energiestandard 2021 5.27

Wohnhäusern – möglich, auf Holzprodukte wie OSB zurückzugreifen, kann das Treibhauspotenzial sogar im positiven Bereich liegen (Abb. 5.28). Estriche aus Zement, Gussasphalt oder OSB-Platten können gleichzeitig als Nutzoberfläche ausgebildet werden (Abb. 0.1, S. 7). Dies verbessert die Ökobilanz im Vergleich zu typischen Bodenbelägen zumeist deutlich. Dünne Versiegelungen spielen aus Sicht der Ökobilanz nur eine untergeordnete Rolle, wie sich am Beispiel eines Zementestrichs zeigen lässt: Selbst eine Beschichtung mit Polyurethanharz hat bei einer Dicke von 100 μm nur einen Primärenergieinhalt von etwa 20 MJ/m2; das sind rund 6 % des PEI von Estrich und Trittschallschutz. Komplett auf lösemittelfreie Produkte zurückzugreifen, ist bei solchen Beschichtungen oft nicht möglich. Es sollte jedoch versucht werden, Produkte mit einem möglichst niedrigen GIS-Code und niedrigem VOC-Gehalt zu verwenden [47]. Bodenbeläge

Die Auswahl des Bodenbelags wird meist maßgeblich von gestalterischen Aspekten und späteren Reinigungsprozessen beeinflusst. In der Ökobilanz wirkt jedoch besonders die Nutzoberfläche selbst und ihre Dauerhaftigkeit (Abb. 5.29). Geringe Dauerhaftigkeiten von Nutzoberflächen kumulieren schnell zu hohen Umweltwirkungen. Da neben den Bodenbelägen oft auch die Klebstoffe hohe Umweltwirkungen nach sich ziehen, wirkt sich eine kleberfreie Verspannung von Teppichen und elastischen Belägen auf Umweltwirkungen und Rückbauverhalten gleichermaßen positiv aus. Ebenso erleichtert z. B. die leimfreie Verlegung von Laminat (ggf. auch Fertigparkett) den Ausbau und die Wiederverwendung des Bodenbelags. Aber auch bei den Klebern selbst besteht ein ökologisches Optimierungspotenzial. Falls möglich, sollten mineralische Kleber favorisiert werden. Sie verursachen in der Regel nur geringe Emissionen in die Raumluft. Eine ähnliche Kombination aus geringen Umweltwirkungen und reduzierten Emissionen ist bei schadstoffarmen Acryldispersionsklebern (z. B. nach den Labels Emicode EC1 und EC1plus) zu finden [48]. 5.26 ökologische Optimierungspotenziale bei Bodenbelägen 5.27 Primärenergieverbrauch eines typischen Nichtwohngebäudes (einschließlich Betriebsenergie) und Graue Energie der Bodenaufbauten 5.28 Ökobilanzkennwerte verschiedener Estriche über 50 Jahre 5.29 Ökobilanzkennwerte verschiedener Bodenbeläge über 50 Jahre

Fußbodenaufbauten – Bodenbeläge, Estriche und Trittschallschutz

Estriche [1 m2 Estrich] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI Primärenergie nicht ern. [MJ]

PEI Primärenergie erneuerbar [MJ]

GWP Klimagase [kg CO2 -Äq.]

ODP Ozonabbau [kg R11 -Äq.]

AP Versauerung [kg SO2 -Äq.]

EP Überdüngung [kg PO4 -Äq.]

POCP Sommersmog [kg C2H4 -Äq.]

1 Zementestrich (d = 7,5 cm)

300

9

23,5

5,3 E-7

0,055

0,0088

0,0055

16,3

2,2 E-8

0,097

0,0117

0,0044

9,2

2,3 E-8

0,032

0,0045

0,0133

445

-26,7

8,3 E-7

0,050

0,0077

0,0054

8

8,9

9,4 E-9

0,025

0,0046

0,0019

7,5

8,6 E-9

0,022

0,0036

0,0016

Zementestrich (5,5 cm); Trennlage PE (0,01 cm); Trittschalldämmung Mineralwolle 25-5 (2 cm) 2 Anhydritestrich (d = 6 cm)

310

15

Anhydritestrich (4,0 cm); Trennlage PE (0,01 cm); Trittschalldämmung Mineralwolle 25-5 (2 cm) 3 Gussasphaltestrich (d = 5,25 cm)

365

16

Gussasphalt (3,0 cm); Rippenpappe (0,25 cm); Trittschalldämmung Mineralwolle 25-5 (2 cm) 4 OSB-Platten (d = 5,2 cm)

230

OSB 2 ≈ 16 mm (3,2 cm); Trittschalldämmung Mineralwolle 25-5 (2 cm) 5 Gipskartonplatten (d = 4,5 cm)

145

Trockenestrichbauplatte 2 ≈ 12,5 mm (2,5 cm); Trittschalldämmung Mineralwolle 25-5 (2 cm) 6 Gipsfaserplatten (d = 4,5 cm)

120

6

Gipsfaserplatte (2,5 cm); Trittschalldämmung Mineralwolle 25-5 (2 cm) 1 2 3 4 5 6 0

250 500 750 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

-30 -15

0 15 30 GWP [kg CO2-Äq.]

0 0,25 0,5 0,75 1 ODP [mg R11-Äq.]

0

0,05 0,1 AP [kg SO2-Äq.]

0

5

15 10 EP [g PO4-Äq.]

0

15 5 10 POCP [g C2H4-Äq.] 5.28

Bodenbeläge [1 m2 Bodenbelag] Herstellung, Instandhaltung und Rückbau Betrachtungszeitraum: 50 a

PEI nicht ern. [MJ]

PEI erneuerbar [MJ]

GWP ODP AP EP POCP [kg CO2 -Äq.] [kg R11 -Äq.] [kg SO2 -Äq.] [kg PO4 -Äq.] [kg C2H4 -Äq.]

7 Naturstein

172

13

13,6

1,5 E-7

0,166

0,016

0,0103

0,012

0,001

0,0010

-2,9 E-7

0,065

0,009

0,0086

Kalksteinplatten 30,5 ≈ 30,5 cm (1 cm); Fugen, Mörtelgruppe II, 2 % Flächenanteil (0,9 cm); Dünnbettmörtel (0,3 cm) 8 Steinzeugfliesen

96

4

6,8

6,2 E-9

Steinzeugplatte, 30 ≈ 60 cm (0,8 cm); Fugen, Mörtelgruppe III, 2 % Flächenanteil (0,7 cm); Dünnbettmörtel (0,3 cm) 9 Fertigparkett schwimmend verlegt1)2) 1)

161

638

-5,2

2)

Parkettlack ; Fertigparkett 1,25 cm (2,5 mm Nutzschicht Eiche, 10 mm Tragschicht Leimholz); PE-Folie 10 Langstabparkett verklebt3)

87

612

-8,0

-3,1 E-7

0,072

0,009

0,0137

259

671

-16,2

9,5 E-7

0,120

0,033

0,0279

Holzöl3); Nutzschicht Eiche (2,25 cm); Acrylatdispersion 11 Laminat4)

Laminat mit Melaminharzbeschichtung4), Trägermaterial MDF (0,8 cm); PE-Unterlage, geschäumt4) 12 Linoleum5)

178

144

7,3

1,1 E-6

0,116

0,022

0,0059

984

13

54,5

1,5 E-6

0,271

0,016

0,0169

1630

44

93,7

3,8 E-6

0,437

0,030

0,0314

5)

Linoleumbahn (0,25 cm) ; Acrylatdispersion (0,4 kg) 13 Kautschuk6) Kautschukbahn (0,2 cm)6); Acrylatdispersion (0,4 kg) 14 PVC-Bahnenware7) 7)

PVC-Bahnenware (0,225 cm) ; Nutzschicht 0,07 cm mit Glasarmierung; Acrylatdispersion (0,4 kg) 15 PU-Beschichtung8)

1106

13

45,8

2,1 E-6

0,168

0,014

0,0195

1036

20

78,7

2,4 E-6

0,202

0,035

0,0238

8)

Polyurethanbeschichtung (0,25 cm) 16 Teppich Nadelvlies9)

Teppich, Nadelvlies (2 cm)9); Acrylatdispersion (0,4 kg) Austauschzyklen: 1) Parkettlack 10 a; 2) Parkett 40 a; 3) Holzöl 5 a; 4) Laminat + PE-Folie 20 a; 5) Linoleum 25 a; 6) Kautschuk 25 a; 7) PVC 20 a; 8) PU 30 a; 9) Teppich 10 a (alle anderen Materialien 50 a) 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0

500 1000 1500 2000 nicht erneuerbar PEI [MJ] erneuerbar

-50

100 0 50 GWP [kg CO2-Äq.]

1 2 3 4 -1 0 ODP [mg R11-Äq.]

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 AP [kg SO2-Äq.]

0

10

20 30 40 EP [g PO4-Äq.]

0

10 20 30 40 POCP [g C2H4-Äq.] 5.29

101

Fallbeispiele • Ferienhaus auf Taylor Island (USA) • Sanierung und Erweiterung eines Einfamilienhauses in Hamburg (D) • Wohn- und Geschäftshaus in Zürich (CH) • Verwaltungsgebäude in Krems (A) • Hauptschule in Langenzersdorf (A)

noch: Die Fallbeispiele illustrieren auch, dass bei ähnlichen Voraussetzungen ganz verschiedene Ansätze möglich sind, die in Bezug auf die Umweltwirkungen zu vergleichbaren Ergebnissen führen können. Denn nachhaltiges Konstruieren bedeutet nicht, sich auf ein Material oder eine Konstruktionsweise zu beschränken, sondern beinhaltet eine große Bandbreite an Möglichkeiten der Materialverwendung. Die Auswahl der Projekte bildet sowohl diese gestalterische und konstruktive Vielfalt ab als auch eine große Bandbreite an Nutzungen und Standorten (Abb. 6.1). Neben klein- und großmaßstäblichen Wohnungsbauten sind je ein Verwaltungs- und ein Bildungsbau vertreten. Sanierungen und Erweiterungen von Bestandsbauten werden ebenso analy-

S. 103 Ferienhaus auf Taylor Island (USA)

‡

S. 109 Sanierung und Erweiterung eines Einfamilienhauses in Hamburg (D)

‡

S. 117 Wohn- und Geschäftshaus in Zürich (CH)

S. 125 Verwaltungsgebäude in Krems (A) S. 133 Hauptschule in Langenzersdorf (A)

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Kurzbeschreibung Konstruktion

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‡

siert wie reine Neubauten. Die Konstruktionsprinzipien reichen vom klassischen Mauerwerks- und Betonbau über den Holzrahmen- und Holzmassivbau bis zu einer Skelettbaukonstruktion aus Metall. Nicht zuletzt zeigen die Beispiele, dass tradierte ästhetische Qualitäten wie »Sichtbarkeit« und »Ehrlichkeit« nicht notwendigerweise ein Indiz für eine besonders nachhaltige Bauweise sein müssen. Die Tragkonstruktion eines Gebäudes kann wie beim Einfamilienhaus auf Taylor Island als gestalterisches Element in Erscheinung treten oder – wie beim Wohn- und Geschäftshaus in Zürich – nur »dienende« Funktionen erfüllen und nachträglich verkleidet werden. Unterschiede bezüglich der Nachhaltigkeit solcher Konstruktionen lassen sich hieraus jedoch nicht direkt ableiten.

Metallskelettbau

schwerer Massivbau

Konstruktionsart

leichter Massivbau

Bestand

Neubau

Sonderbauten

Gewerbebau

Bildungsbauten

Alt / Neu

Verwaltungsbau

Typologie Wohnungsbau (EFH / RH)

Projekt

Wohnungsbau (MFH)

Seite

Holzmassivbau

Die vorangegangenen Kapitel haben die einzelnen Themen und Kriterien nachhaltigen Konstruierens dargestellt und die Stellschrauben erläutert, mit denen Baukonstruktionen im Verlauf des Planungsprozesses auf ihre Umweltwirkungen hin optimiert werden können. Um die projektspezifisch »richtigen« Strategien und Konzepte identifizieren zu können, ist aber auch ein Verständnis für die komplexen Zusammenhänge notwendig, die bei der ökologischen Optimierung von Gebäuden wirken. Hierfür eignen sich Fallbeispiele in besonderem Maße. Die folgenden Gebäudedarstellungen zeigen, dass je nach Rahmenbedingungen, Nutzung und Entwurfsziel völlig unterschiedliche Strategien zum Erfolg führen. Mehr

Holzrahmenbau

Einleitung

• modularer Aluminiumrahmenbau • Ausfachungen von Wänden und Decken mit vorgefertigten Balloonframe-Holzelementen • rückbaubare Konstruktions- und Fügungsprinzipien • Sanierung und Erweiterung eines bestehenden Massivbaus • neue Innenwände als Leichtbaukonstruktion • Neubau als großflächig verglaster Holzrahmenbau mit hinterlüfteter Faserzementbekleidung

‡

• Holz-Beton-Hybridbau • UG und EG in Stahlbetonskelettbauweise • Obergeschosse mit Holzhohlkastendecken sowie Holzmassivbauwänden mit hinterlüfteter Glasfaserbetonbekleidung

‡

• CO2-optimierter Stahlbetonmassivbau mit hohem Anteil an Hüttensandzement • tragende Betonfassade mit Wärmedämmverbundsystem • Sanierung und Erweiterung eines bereits mehrfach ergänzten Massivbaus • minimale Eingriffstiefe im Altbau • Neubau als Holzrahmenbau mit hinterlüfteter Holz- und Faserzementbekleidung 6.1

102

Ferienhaus auf Taylor Island

Ferienhaus auf Taylor Island Was passiert mit Gebäuden am Ende ihres Lebenszyklus? Wie fast alle Produkte werden die meisten zunächst zu Müll. Die eingesetzten Baustoffe und Materialien, die nicht getrennt, identifiziert oder sortiert werden können, sind zumeist unwiederbringlich verloren. Nur ein geringer Anteil der Materialien kann wiederverwendet werden, und selbst diese werden dabei meist abgewertet (Downcycling) oder verbrannt (thermische Verwertung). Auf diese Weise trägt der Bausektor zu ca. 60 % des weltweiten Abfallaufkommens bei. [1] Design to Dissemble

Das Loblolly House wurde als Prototyp für eine rückbaubare Konstruktion entwickelt, deren einzelne Bestandteile sich einfach und schnell montieren und vor allem zerstörungsfrei demontieren lassen (siehe Strategien der Materialverwendung im Bauprozess, S. 55f.). Die Bauteile sind überwiegend mit lösbaren Verbindungen gefügt, die eine Trennung, Sortierung und Wiederverwendung der Bauteile und Materialien erlauben. Durch eine solche Bauweise könnten mehrere Probleme angegangen werden: Erstens wird der Ressourcenverbrauch durch die Wiederverwendung von Baustoffen gemindert. Die Lagerstätten für abiotische Ressourcen, insbesondere Metalle, sind zum Teil so weit abgebaut,

dass in Abfalldeponien bereits höhere Konzentrationen der wertvollen Rohstoffe zu finden sind als in den Erzen, die noch im Erdboden lagern. Zweitens wird durch das Recycling von Rohstoffen und die Wiederverwendung von Bauteilen der Energieverbrauch für die Herstellung von Gebäuden teilweise erheblich gesenkt, weil der größte Teil der Herstellungsenergie von Bauteilen für die Gewinnung der Rohstoffe und Produktion aufgewendet werden muss. Drittens wird die Abfallproblematik wesentlich entschärft: Mülldeponien beanspruchen wertvolle Flächen und kontaminieren noch immer in vielen Teilen der Erde Böden und Gewässer mit Umweltgiften, die im Laufe der Zeit aus dem gelagerten Müll austreten. Projektbeschreibung

Taylor Island ist eine Halbinsel an der Küste Marylands, die zum Teil unter Naturschutz steht. Das rund 11 000 m2 große und ca. 45 m breite bewaldete Grundstück befindet sich der Ostküste der Chesapeake Bay und erstreckt sich über eine Tiefe von mehr als 300 m zwischen der asphaltierten Erschließungsstraße und der Küste. Vom Standort des Gebäudes öffnet sich der Blick nach Westen über das Meer, während die Rückseite an den dichten Wald grenzt. Aufgrund dieser gegensätzlichen Situation haben Kieran Timberlake den Grundriss als Einspänner konzipiert.

Beteiligte Bauherr: Stephen Kieran, Philadelphia Architekten: Kieran Timberlake Architects, Philadelphia Kennwerte Lage: Taylor Island, Maryland (USA) Planungszeitraum: 2005 – 2007 Bauzeit: 2006/07 Nutzung: Ferienhaus Grundstücksfläche: 11 103 m2 Grundfläche: 149,5 m2 (aufgeständert) Bruttogrundfläche (BGF): 298,5 m2 Nutzfläche (NF): 189,3 m2 Energiebezugsfläche: 189,3 m2 Volumen: 825 m3 Zielwerte Zero Waste (restloser und rückstandsfreier Rückbau der Baukonstruktion sowie möglich hochwertiges Recycling am Ende der Lebensdauer) Energiekennwerte A/V-Verhältnis: 0,87 Heizwärmebedarf: 59 kWh/m2a Primärenergiekennwert Qp (Warmwasser, Heizung und Hilfsstrom): 79 kWh/m2a U-Werte Außenwand: 0,18 W/m2K Dach: 0,092 W/m2K Boden gegen unbeheizt: U-Wert: 0,092 W/m2K Fenster 1,1 W/m2K

6.1 Übersicht der dokumentierten Gebäude 6.2 Ferienhaus auf Taylor Island (USA), Kieran Timberlake 2007. Ansicht von Süden

6.2

103

Fallbeispiele

6.3

6.4

1:250 aus Buch

6.5

Alle Aufenthaltsräume sind einseitig nach Westen orientiert und vollverglast. An den anderen drei Fassaden befinden sich nur schmale, raumhohe Fenster, die einzelne Aus- und Durchblicke ermöglichen. Der aufgeständerte, zweigeschossige Baukörper wird durch eine einläufige, außen liegende Treppe erschlossen, die an der Rückfassade ins obere der beiden Geschosse führt. Hier wird das Gebäude im Wohn- und Essbereich betreten. Eine zweite, gewendelte Treppe im Gebäudeinneren führt hinab ins untere Geschoss, wo zwei Schlafzimmer mit den dazugehörigen Bädern untergebracht sind. Ein schmaler Einschnitt teilt den Baukörper in zwei Bereiche, die über eine verglaste Brücke miteinander verbunden sind. Der offene Raum unter dem Gebäude schützt die darüber liegenden Wohngeschosse vor den Folgen der regelmäßig vorkommenden Überschwemmungen und dient zugleich als gedeckter Parkplatz. Unterhalb des hofartigen Einschnittes befindet sich ein kleiner, mit Bambus bepflanzter Garten, zu dem sich im unteren Wohngeschoss eine gedeckte Terrasse orientiert. Sie bietet einen von Sonne und Wetter geschützten Sitzplatz auf Höhe der Baumkronen des kleinen Bambuswaldes. Den »Rücken« des Gebäudes bilden die Funktionsbereiche wie Bäder, Technik- und Abstellräume sowie die sich zum Wohnraum öffnende Küche. Fassaden und Energiekonzept

6.6

6.7 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7

104

Lageplan ohne Maßstab Längsschnitt, Maßstab 1:250 Grundriss 2. Obergeschoss, Maßstab 1:250 Grundriss 1. Obergeschoss, Maßstab 1:250 Grundriss Erdgeschoss/Carport, Maßstab 1:250

6.8 Funktionsweise der Westfassade (Sonnenschutz/thermischer Puffer) 6.9 Ansicht der rückseitigen Ostfassade mit Treppe zum Wohngeschoss 6.10 Schlafzimmer im 2. Obergeschoss

Das Energiekonzept steht in enger Wechselwirkung mit der Gebäudestruktur. Die Räume werden primär durch die Westfassade konditioniert (Abb. 6.8), die den Energieeintrag in das Gebäude nach Bedarf reguliert. Ihre innere Schicht besteht aus Glaselementen und die äußere aus Aluminiumrahmen, die mit transluzenten Polycarbonatplatten bekleidet sind. Die horizontal faltbare Glasfassade lässt sich bei Bedarf vollständig öffnen. Die äußere Schicht ist hingegen vertikal zu öffnen und faltbar, um auf verschiedene Wetterbedingungen reagieren zu können. An warmen Tagen kann die äußere Fassade vollständig hochgefahren werden, sodass die weit horizontal ausgestellten Paneele eine direkte Sonneneinstrahlung und damit eine Überhitzung des Innenraums verhindern. Die geöffnete innere Glasfassade ermöglicht die Querlüftung der Wohnräume mit den kühleren Seewinden (Abb. 6.10). An kälteren Tagen können die Bewohner die äußere und innere Fassade schließen. Zwischen den beiden

Ferienhaus auf Taylor Island

6.8

entsteht hierdurch ein Pufferraum, der sich durch die Einstrahlung auf die äußere transluzente Schicht aufheizt. Gleichzeitig dient das Polycarbonat als Witterungsschutz des Gebäudes, das in den Wintermonaten über längere Zeit nicht bewohnt wird. Einfache technische Systeme unterstützen die passiven Maßnahmen. Die Aufenthaltsräume sind mit Deckenventilatoren ausgestattet, die an heißen Sommertagen die Luftzirkulation erhöhen. Ein Kühlaggregat (Split-Gerät) kann bei Bedarf zugeschaltet werden und eine Gastherme dient der Beheizung der Räume in den Übergangsjahreszeiten. Hülle und Innenräume des Gebäudes sind mit Sensoren ausgerüstet, die Temperatur und Sonneneinstrahlung messen. Durch die Ermittlung der Temperaturverläufe außen, innen und im Fassadenzwischenraum bei unterschiedlichen Wetterbedingungen und Stellungen der Gebäudehülle kann die Funktionsweise des Fassadensystems überprüft werden.

6.9

Die Erkenntnisse des Monitorings dienen einem besseren Verständnis der Wirkungsweise der zweischichtigen Fassade und als Grundlagen für deren künftige automatische Steuerung. Im Norden, Osten und Westen ist das Gebäude mit einer hinterlüfteten Zedernholz-Vorsatzschale verkleidet. Die Gestaltung der Gebäudehülle stellt einen direkten Bezug zur Umgebung her. Durch die ungleichmäßige Anordnung der Holzlatten verschmilzt das Gebäude optisch mit den umliegenden Bäumen und integriert sich so in die es umgebende Landschaft (Abb. 6.9). Materialität und Konstruktion

Da das Gebäude auf einem abgelegenen und weitgehend unberührten Grundstück unweit eines Landschaftsschutzgebiets steht, haben die Architekten nach einer Konstruktion gesucht, die zu einer minimalen Beeinträchtigung des Umfelds führt. Hierfür haben sie eine Struktur entwickelt, die auf den in der amerikani-

schen Bauindustrie vorherrschenden Prinzipen (Metallskelettbauweise und Holzständerbauweise) aufbaut. Die Konstruktion des Loblolly House besteht aus einem Aluminiumskelett, das auf eine Reihe von Holzpfählen aufgesetzt wurde. Die hochdruckimprägnierten Kiefernhölzer wurden 6 bis 9 m in den Boden getrieben und können nach einem Rückbau des Gebäudes ohne negative Umweltwirkungen im Erdreich verbleiben. Neben den konstruktiv notwendigen Pfählen wurden zusätzlich zwei hohle Pfähle eingesetzt, in denen sich die technischen Zuleitungen zum Gebäude befinden. Oberhalb der Holzkonstruktion befindet sich eine Trägerebene aus Holzwerkstoff, die eine genau ausnivellierte Schnittstelle zwischen Holz- und Aluminiumkonstruktion bildet und die unterschiedlichen Bautoleranzen der beiden Konstruktionssysteme aufnimmt. Der tragende Aluminiumrahmen ist außenseitig mit vorgefertigten Holzrahmenelementen aus Vollholzprofi-

6.10

105

len verkleidet. Diese werden mit Holzwerkstoffplatten zu Tafeln zusammengesetzt, in der bereits ab Werk alle Elektround Heizungsleitungen eingebaut sind. Auf der Baustelle wurden die Leitungen lediglich noch miteinander gekoppelt. Die Deckenkonstruktion besteht ebenfalls aus Holzrahmenelementen, die von unten mit Sperrholz und von oben mit einem massiven Bambusparkett beplankt sind. Küche und Nassbereiche wurden aufgrund des hohen Installationsaufwands in zwei Raumeinheiten zusammengefasst und als fertige Raummodule anschlussbereit auf die Baustelle geliefert. In diesen Einheiten sind alle haustechnischen Systeme samt ihrer Anschlüsse funktionsfertig eingebaut. Ihre Funktion wurde bereits in der Werkhalle überprüft, sodass vor Ort allein die vormontierten Heizleitungen angeschlossen werden mussten. Die Wärmeverteilung und -übergabe erfolgt über eine in die Boden- und Wandpaneele integrierte Flächenheizung. Die Bauzeit betrug dadurch insgesamt nur zehn Wochen (sechs Wochen für die Vorfabrikation im Werk und vier Wochen für die Montage vor Ort). Planungs- und Bauprozess

Die Bauabläufe auf US-amerikanischen Baustellen haben sich im Vergleich zu anderen industriellen Produktionsprozessen in den letzten Jahrzehnten nur wenig weiterentwickelt. Die Folge davon ist eine seit über 40 Jahren stagnierende Produktivität in der Bauindustrie des Landes (Abb. 6.12). Während beispielsweise im Fahrzeugbau die vorfabrizierten Komponenten mit hohem Präzisionsgrad und in kürzester Zeit zu einem fertigen Produkt zusammengefügt werden, müssen auf einer Baustelle die meisten Bauteile und Materialien erst vor Ort auf Maß gebracht, aufwendig gefügt oder teilweise sogar erst hergestellt werden. Kieran Timberlake haben das Ziel, die Bauprozesse auf das technologische Niveau des Fahrzeugbaus zu heben und die Produktion damit kostengünstiger und schneller zu machen. Neben ökonomischen Vorteilen ergeben sich hierdurch auch ökologische Optimierungen wie etwa ein geringerer Rohstoffverbrauch durch effizientere Produktionsprozesse sowie geringere Lärm- und Schadstoffemissionen auf der Baustelle. Ferner ermöglicht die mechanische Fügung von Komponenten auch eine einfache Rückbaubarkeit. Einzelne Schichten und Bauteile können demontiert und erneuert werden, wenn sie abgenutzt sind oder sich die Anforderungen ändern. 6.11

106

Index [%]

Fallbeispiele

250

200

Produktivität US-Bausektor (1964 = 100 %) Produktivität US-Gesamtwirtschaft (ohne Landwirtschaft) (1964 = 100 %)

150

100

50

0 1964

1972

1980

1988

1996 6.12

Das Loblolly House wurde als Prototyp für die Anwendung industrieller Produktionsprozesse im Bauwesen entwickelt. Anders als bei einer primär auf die Quantifizierung von Stoffströmen fokussierenden Ökobilanzierung achteten die Architekten deshalb vor allem auf die einfache Fügung und problemlose Trennbarkeit der einzelnen Baustoffe. Für das modulare Skelett aus Aluminium-Strangpressprofilen wurden ausschließlich reversible Verbindungsmittel wie Bolzen, Schrauben und Klammern verwendet. (Abb. 6.13 und 6.14). Das gesamte Gebäude lässt sich beim Rückbau in seine Bestandteile zerlegen, und diese können anschließend getrennt wiederverwendet oder -verwertet werden (Abb. 6.15, S. 108). An einem weiteren temporär errichteten Prototypenhaus, dem sogenannten Cellophane House, haben die Architekten den Rückbauprozess nach der sechsmonatigen Nutzungsphase bereits erfolgreich durchgeführt. Die Verwendung von Aluminium, das aufgrund des hohen Primärenergieinhalts bei einer »Einwegverwendung« kritisch ist, hat für den Einsatz in rückbaubaren Konstruktionen eine ganze Reihe von Vorteilen. Es weist ein geringes Eigengewicht und auch ohne Oberflächenbeschichtung eine hohe Dauerhaftigkeit auf. Dies vereinfacht eine stoffliche Verwertung. Aber auch die Wiederverwendung ganzer Bauteile wird begünstigt, weil die Oberflächen durch Montage, Nutzung und Demontage stark beansprucht werden und unbeschichtete Bauteile sich hierfür besser eignen. Umweltauswirkungen

Die in Abb. 6.16 (S. 108) angegebenen Werte für Primärenergieinhalt (PEI) benennen die in den Bauteilen gebundene Energie, nicht aber die zurückgewinnbare Energie. Bei einer Wiederverwendung einzelner Bauteile (Aluminium-

Ferienhaus auf Taylor Island

träger, Holzprofile und -träger) wäre es möglich, fast die gesamte gebundene Energie nutzbar zu machen und in einen weiteren Lebenszyklus zu überführen. Hier müsste nur der vergleichsweise geringe Energieaufwand für den Rückbau und Transport der Baustoffe miteinberechnet werden. Für alle Bauteile, die nicht direkt weiterverwendet werden können, wäre die Rezyklierung der Materialien die wahrscheinlichste Lösung. Die meisten Hölzer und Holzwerkstoffe können geschreddert werden und als Zuschlagstoffe für die Produktion von neuen Holzwerkstoffplatten genutzt werden. Alternativ ist eine thermische Verwertung möglich, die im Falle von nur geringfügig bearbeiteten Holzwerkstoffen über den gesamten Lebenszyklus nur sehr geringe CO2-Emissionen verursacht. Die anderen beim Rückbau zurückgewonnenen Materialien wie gealterte Kunststoffe (PET, PVC und PC) und Verbundwerkstoffe (z. B. Fiberglas) lassen sich, wenn überhaupt, meist nur als minderwertige Zuschläge für die Herstellung neuer Kunststoffe verwenden. Beschichtete Gläser sind nach dem heutigen Wissensstand hingegen fast nicht rezyklierbar. Bei genauerer Betrachtung stellt sich heraus, dass es heute nur eingeschränkt möglich ist, die beim Rückbau eines Gebäudes gewonnenen Materialien und Baustoffe gleichwertig weiterzunutzen (siehe Wiederverwendung, S. 55f.). Diese Problematik hat jedoch vor allem mit den vorherrschenden Produktionsprozessen der Bauindustrie und den am Markt erhältlichen Produkten zu tun und lässt sich nur sehr bedingt durch konstruktive oder baukonstruktive Maßnahmen beeinflussen. Nur durch die Verwendung von Baustoffen, die mit geringem Energieaufwand und minimalen Emissionen wiederverwertet werden können, wird es zukünftig möglich sein, im Bauwesen eine Kreislaufwirtschaft zu etablieren. Grundvoraussetzung für die Rückgewinnung der einzelnen Baustoffe ist jedoch die Entwicklung von Konstruktionsprinzipien, die eine problemlose Trennbarkeit der Bauteile beim Rückbau ermöglichen. Nur so lässt sich die für die Herstellung hochwertiger Baustoffe notwendige Sortenreinheit der rezyklierten Materialien mit einem vertretbaren wirtschaftlichen Aufwand gewährleisten. Prototyp für kreislauforientierte Planungs- und Bauprozesse

Als prototypisches Wohnhaus ist das Loblolly House ein bedeutender Baustein für die Etablierung kreislauforientierter

Planungs- und Bauprozesse. Sein Baukastensystem eignet sich typologisch am besten für frei stehende zwei- bis dreigeschossige Gebäude. Hier können die Maße des Gebäudes optimal auf Tragfähigkeit, Liefermaße und Raumgrößen angepasst werden. Zusammen mit einem Fertighaushersteller (LivingHomes, Santa Monica) haben die Architekten den Prototyp inzwischen zu einer marktfähigen Serie von individualisierbaren Ein- und Mehrfamilienhäusern weiterentwickelt. Durch den hohen Vorfertigungsgrad müssen während des Bauprozesses weniger als 30 % der Bauteile auf der Baustelle gefügt werden, während bei vergleichbaren Projekten bis zu 90 % üblich sind. Dadurch lässt sich die gesamte Bauzeit auf ungefähr fünf Monate reduzieren.

6.13 Stapeln

Fazit

Durch den hohen Vorfertigungsanteil und die reversible Fügung der Bauteile erreicht das Loblolly House ein neues technologisches Niveau für die Bauindustrie. Seine Konstruktion kann in kürzerer Zeit, in höherer Qualität und bei Massenfertigung zu geringeren Kosten hergestellt werden. Vor allem die lösbaren Verbindungen und die sich daraus ergebende Trennbarkeit der Materialien entlasten die Umwelt und schonen Ressourcen. Möglich wird dieser Paradigmenwechsel durch ein verändertes Selbstverständnis der Disziplin: Das Gebäude wurde nicht als statisches Produkt entwickelt, sondern als integrierter Produktionsprozess. Dies könnte die Lücke zwischen Bauindustrie und Architektur schließen, die in den Vereinigten Staaten weiter auseinanderklafft als in Europa. Kieran Timberlake haben die veränderten Konstruktionsprinzipien auch zu einem übergeordneten Gestaltungsprinzip gemacht, so wie es Charles und Ray Eames mit ihren Case Study Houses bereits vor über 60 Jahren taten. Hierin liegt aus der Sicht von Architekten und Planern das vielleicht noch größere Potenzial: Nur wenn es den Architekten gelingen wird, nachhaltige Konstruktionsund Bauprinzipien zu einem entwerferischen und gestalterischen Ansatz weiterzuentwickeln, wird das nachhaltige Bauen die Kraft eines übergeordneten Leitbilds erlangen können. 6.11 Bildsequenz des Bauprozesses 6.12 Vergleich der Produktivitätsentwicklung im USamerikanischen Bauwesen sowie in der Gesamtwirtschaft (ausgenommen Landwirtschaft) der USA (1964 – 2003) 6.13 Eckverbindung des Aluminiumrahmens mit Diagonalverstrebung gegen Windlasten 6.14 Montage- und Demontagesequenz für den Aluminiumrahmen

Demontieren

Verschrauben

Lösen

Verklammern

Lösen 6.14

107

Fallbeispiele

Anleitung zum schrittweisen Rückbau des Gebäudes 8. Rückbau der vorgefertigten Sanitär5. Rückbau der Holzrahmenelemente einheiten im 1. Obergeschoss des Dachs: Abschälen der Abdich(Gästebad und Küche): Lösen der tungsbahn und der XPS-Dämmung; Verschraubungen an drei Aluminidanach Lösen der Schraubverbin2. Rückbau der Holzverkleidung von der umträgern an der Nordostecke; dung mit der Aluminiumkonstruktion Ost-, Nord- und Südfassade durch Verladen der beiden Nasszellen Lösen der Klemmverbindungen zwiauf Lkw mithilfe eines Krans 6. Rückbau der vorgefertigten Sanitärschen Verkleidungspaneelen und einheit im 2. Obergeschoss (BadeUnterkonstruktion 9. Rückbau der faltbaren Verschatzimmer): Lösen der Verschraubuntungselemente an der Westseite: gen an drei Aluminiumträgern an der 3. Rückbau der Holzrahmenelemente in Lösen der Verschraubung mit der Nordostecke; Verladen der kompletden Außenwänden (diese enthalten Stahlunterkonstruktion der Westten Nasszelle auf Lkw mithilfe eines keine haustechnischen Leitungen). fassade Krans Hierzu werden die Schraubverbindungen mit der Aluminiumkonstruk7. Rückbau der innen liegenden Stahl- 10. Rückbau der inneren Faltverglasung tion gelöst. an der Westseite: Lösen der Vertreppe: Lösen der Schraubverdinschraubung mit der Stahlunterkongungen und Verladen der komplet4. Entfernen der haustechnischen Leistruktion der Westfassade ten Treppe auf Lkw (mit Kran) tungen aus den Installationskanälen im Dach und in den Geschossdecken 11. Rückbau der Stahlrohrkonstruktion der Westfassade mitsamt ihrer U-förmigen Befestigungselemente. Hierzu werden die Schraubverbindungen mit dem Primärtragwerk gelöst 1. Rückbau der außen liegenden Stahltreppe

12. Rückbau aller Geschossdecken und darin integrierter Installationskanäle; Lösen der Verschraubungen mit dem Primärtragwerk 13. Rückbau des Primärtragwerks (Aluminiumskelett) durch Lösen der Schraubverbindungen 14. Rückbau des horizontalen Holzrosts unter dem 1. Obergeschoss 15. Rückbau (soweit möglich) der Fundamentpfähle: Die oberirdischen Teile der Pfähle werden abgesägt. 16. Verpacken aller übrigen Bauelemente und Verladen auf zwei Lkw

6.15 Elemente, Materialien und ihre Umweltwirkungen Element

Treppen

Fassadenverkleidung

Materialien

a) Stahl

a) Kiefernholz a) b) c) d) e)

Gewicht [kg]

a) 900 kg Stahl

a) 900 kg Stahl a) 1314 kg a) 141 kg EPDM b) 621 kg AcrylKiefernholz b) 114 kg XPS glas c) 3527 kg Sperrholz c) 10 141 kg d) 714 kg FaltverMineralwolle glasung e) 646 kg Holzträger

Energiegehalt [kWh]

a) 5645 kWh

a) 1321 kWh

a) b) c) d) e)

nicht berechnet 4076 kWh 12 245 kWh 5729 kWh 650 kWh

Treibhauspoten- a) 1723 kg zial [kg CO2-Äq.]

a) –1524 kg

a) b) c) d) e)

nicht berechnet 2377 kg –1963 kg 1109 kg –750 kg

wiederverwend- a) Stahl bare Materialien

a) Kiefernholz c) Sperrholz d) Holzträger e) Mineralwolle

recyclingfähige Materialien

Dachelemente

Verglasung Westfassade

Primärtragwerk Fundamente

a) Holzpfähle a) Aluminiumb) Trägerrost träger Holz b) Verbindungselemente Stahl

a) Glas b) Furniersperrholz Birke c) PU-Sprühdämmung d) Faserzementplatten e) Holzständer

a) Mineralwolledämmung b) Bambussperrholz c) Kiefernholz d) Furniersperrholz Birke e) Holzträger

a) 1298 kg Glas b) 5606 kg Birkensperrholz c) 1216 kg PU d) 324 kg Faserzement e) 3026 kg Holz

a) 1036 kg Mineral- a) 3878 kg Aluminium wolle b) 1116 kg Bambus b) 450 kg Stahl c) 108 kg Kiefernholz d) 1349 kg Furniersperrholz Birke e) 1293 kg Holzträger

a) 5172 kg Holzpfähle b) 2313 kg Holzträger

a) 5645 kWh b) 15 803 kWh c) 39 442 kWh

a) b) c) d) e)

5049 kWh 19 462 kWh 446 kWh 856 kWh 3044 kWh

a) b) c) d) e)

8345 kWh 465 kWh 108 kWh 46782 kWh 1300 kWh

a) 205 851 kWh b) 2823 kWh

a) 5201 kWh b) 2326 kWh

a) 1723 kg b) 4423 kg c) 8112 kg

a) b) c) d)

1038 kg –4708 kg 52 325 kg nicht berechnet e) –3510 kg

a) b) c) d) a)

1616 kg –1295 kg –125 kg –1133 kg –1500 kg

a) 46 531 kg a) 862 kg

a) –5999 kg b) –2683 kg

a) Stahlrahmen b) Acrylglaspaneele c) Faltverglasung

a) Glas b) Furniersperrholz Birke c) PU-Sprühdämmung d) Faserzementplatten e) Holzständer

a) Mineralwolledämmung b) Bambussperrholz c) Kiefernholz d) Furniersperrholz BIrke e) Holzträger

EPDM-Dachbahn a) Stahlrahmen b) AcrylglasXPS-Dämmung paneele Sperrholz c) FaltverglaHolzträger sung in dazwischen MineAluminiumralwolledämmung rahmen

a) EPDM-Dachbahn b) XPS-Dämmung

Wandelemente Geschossdecken

b) Trägerrost a) AluminiumHolz träger b) Verbindungselemente Stahl

a) Holzpfähle 6.16

108

Sanierung und Erweiterung eines Einfamilienhauses in Hamburg

Sanierung und Erweiterung eines Wohnhauses in Hamburg Ab dem 1. Januar 2021 dürfen in Europa nur noch Gebäude errichtet werden, deren Nettoenergiebedarf nahezu null beträgt. Diese Anforderung stammt aus der europäischen Gebäuderichtlinie (European Performance of Building Directive, EPBD), die exakte Definition des Begriffs »nahezu null« ist jedoch noch unklar. Das LichtAktiv Haus nähert sich der Thematik auf experimentelle Art und Weise und hat hierfür einen Rahmen in der Initiative »Stadt neu bauen« der Internationalen Bauausstellung (IBA) Hamburg auf der Elbinsel Wilhelmsburg gefunden. Seit 2006 wurden dort rund 50 bauliche, ökonomische und kulturelle Projekte mit Vorbildcharakter umgesetzt. Das LichtAktiv Haus widmet sich in diesem Kontext dem Thema des suburbanen Wandels, der Lebensqualität in kleinen Wohnhäusern und dem Energieeinsparpotenzial von Bestandssanierungen. Projektbeschreibung

Die Basis des Projekts bildete eine unsanierte Doppelhaushälfte aus dem Jahre 1954 mit 8 ≈ 8 m Grundfläche und einem ursprünglich als Stall genutzten Anbau. Nach dem Zweiten Weltkrieg bot diese Typologie den Bewohnern bescheidenen

Wohnkomfort und ermöglichte die Selbstversorgung durch das Anpflanzen von Obst und Gemüse im großen Nutzgarten hinter dem Haus [2]. Die Innenräume hingegen waren eng und genügen mit ihren niedrigen Deckenhöhen nicht mehr den Anforderungen an modernen Wohnkomfort [3]. Ebenso wenig entsprach das Haus heutigen Energiestandards. Es steht damit sinnbildlich für etwa die Hälfte des deutschen Gebäudebestands [4]. Trotz dieser Einschränkungen wurde die Doppelhaushälfte erhalten, saniert und um einen Neubau in Holzrahmenkonstruktion ergänzt (Abb. 6.17). Dieser erweitert die zur Verfügung stehende Wohnfläche um knapp 60 % und beherbergt Wohnund Essbereich, die Küche, den Eingangsbereich sowie den Technikraum. Die privaten Rückzugsbereiche befinden sich im Altbau. Leitideen waren die harmonische Eingliederung in das Straßenbild sowie die energetische Neuinterpretation des Nutzgartens zur Selbstversorgung. Daraus entwickelte sich das Ziel der vollständigen Deckung des Energiebedarfs aus lokalen, regenerativen Quellen, ohne dabei auf Aufenthaltsqualität, Flexibilität, Tageslicht oder Fensterlüftung verzichten zu müssen. Der Ansatz entstand im Rahmen eines studentischen Wettbewerbs am Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen der Technischen Universität

Beteiligte Bauherr: Velux Deutschland GmbH, Hamburg Konzept: Katharina Fey (TU Darmstadt) Entwurfsplanung: Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen, Technische Universität Darmstadt Ausführungsplanung: Ostermann Architekten, Hamburg Energiekonzept: HL-Technik, München Lichtkonzept: Prof. Peter Andres PLDA, Hamburg Statik: TSB-Ingenieure, Darmstadt Kennwerte Lage: Hamburg, Deutschland Nutzung: Wohnungsbau − Umbau und Anbau einer Doppelhaushälfte Planungszeitraum: 2009 /10 Bauzeit: 2010 Wohnfläche: 132 m² Nettogrundfläche: 229 m² Energiebezugsfläche: 172 m² Hüllfläche: 581 m² beheiztes Gebäudevolumen: 643 m³ Fensterfläche: 102 m² Sachwert: 460 000 € Energiekennwerte lt. EnEV-Nachweis (2009) Primärenergiebedarf: 47,2 kWh/m²a Grenzwert (EnEV): 137,6 kWh/m²a Unterschreitung der EnEV-Anforderungen: 65,7 % Endenergie Strom: 18,2 kWh/m²a Heizwärmebedarf: 71,4 kWh/m²a Warmwasserbedarf: 12 kWh/m²a Normheizlast: 7954 W Photovoltaikanlage: 75 m²/ 8,8 kWp (Wirkungsgrad: 13,5 %) Solarthermieanlage: 19,8 m² PEI nicht erneuerbar (50 a): 68,5 MJ/(m²NGF · a) GWP (50 a): 4,1 kg CO2-Äqu./(m²NGF · a) 6.15 Einfamilienhaus in Taylor Island (USA) 2007, Kieran Timberlake. Anleitung zum Rückbau 6.16 Aufbau, Umweltauswirkungen und Recyclingfähigkeit der verwendeten Bauelemente 6.17 Wohnhaus in Hamburg (D) 2010, Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen, Technische Universität Darmstadt. Gesamtansicht von Südwesten

6.17

109

Fallbeispiele

Darmstadt. Der Siegerentwurf wurde in der Folge gemeinsam mit einem interdisziplinären Planungsteam aus Architekten, Gebäudetechnikern und Lichtplanern realisiert. Materialität und Konstruktion

Die ursprüngliche Primärkonstruktion aus Kalksandstein prägt den Altbau nach wie vor. Die Außenwandflächen wurden lediglich mit einer mineralischen Wärmedämmung versehen (Abb. 6.29, S. 113). Die ursprüngliche Bodenplatte aus Stahlbeton sowie die Zwischendecke aus Holzbalken erhielten einen neuen Estrich und einen Bodenbelag aus hellem Parkett. Aufgrund der Kontaminierung durch Holzschutzmittel und des hohen Bedarfs an Aussparungen für Dachfenster wurde das ursprüngliche Dachtragwerk nicht weiter verwendet und durch ein neues Sparrendach ersetzt. Dach und Außenwand wurden mit hellgrauen Faserzementplatten bekleidet, um die Aufheizung durch Sonneneinstrahlung zu reduzieren. Im Innenraum blieben die massiven Trennwände aus Kalksandstein so weit wie möglich bestehen. Die neu eingebrachten Innenwände bestehen aus Metallständern mit Gipskartonbeplankung.

110

Der Anbau erhielt leichte Außenwände in Holzständerbauweise, ausgedämmt mit Mineralwolle (Abb. 6.32 und 6.34, S. 115). Seine Stirnseiten sind ebenfalls mit Faserzementplatten bekleidet, die farblich an das Bestandsgebäude angepasst wurden. Entlang der Längsseiten wechseln sich Fenster mit opaken Wandflächen ab. Letztere sind mit Einscheibensicherheitsglas in Aluminiumrahmen versehen. Diese Fassadenhaut zieht sich über die komplette Gebäudelänge, fasst also auch den Carport und die Terrasse an den beiden Enden des Neubaus ein. Das Pultdach des Neubaus sowie das Flachdach des Zwischenbaus bestehen aus Holzbindern. Um dachintegrierte Solarthermieund Photovoltaikmodule aufnehmen zu können, erhielt das Pultdach eine Unterkonstruktion aus Aluminium. Die Module fungieren dabei gleichzeitig als Energielieferant sowie als Wetterschutz und ersetzen so eine zusätzliche Dacheindeckung (siehe Funktionsüberlagerung, S. 61f.). Die neue Bodenplatte verläuft unterhalb des kompletten Anbaus (inklusive Carport und Terrasse). Unter Wohnbereich und Zwischenbau wurde sie als Stahlbetonsohle mit Wärmedämmung aus Schaumglas und EPS sowie einem

Zementestrich realisiert. Letzterer beinhaltet die Fußbodenheizung und dient zugleich als Nutzschicht. Die Innenwände im Neubau bestehen aus Holzständern, bekleidet mit Gipskartonplatten. Im Carport wurde die Bodenplatte mit einem Belag aus Betonwerksteinen im Splittbett versehen. Auf der Terrasse hingegen setzt sich der Estrichbelag des Wohnraums fort. Transluzente Glas-GlasPhotovoltaikmodule dienen über beiden Freibereichen als Wetter- und Sonnenschutz sowie als zusätzlicher Energielieferant. Sowohl im Altbau als auch im Anbau wurden neue Holz-Aluminium-Fenster eingebaut. Sie sind in den vertikalen Flächen dreifach, im Dachbereich doppelt verglast.

6.18

6.19

6.20

6.21

Energiekonzept

Das Entwurfsmotto »Aus eigenem Anbau« wurde am Projekt durch eine Kombination aus passiven Maßnahmen an Alt- und Neubau, die den Energiebedarf reduzieren, sowie aktiven Maßnahmen am Neubau zur regenerativen und lokalen Energieerzeugung umgesetzt. Die passiven Maßnahmen beziehen sich in erster Linie auf die Qualität der Gebäudehülle. Die Transmissionswärmeverluste

Sanierung und Erweiterung eines Einfamilienhauses in Hamburg

wurden durch Dämmung der Außenhaut reduziert, zusätzlich verringert die gesteigerte Luftdichtheit den Heizwärmebedarf deutlich. Auf diese Weise sank der Gesamt-Endenergiebedarf für Warmwasser, Heizwärme, Haustechnik und Haushaltsstrom durch die Modernisierung von 293,6 kWh/m2a auf 108,5 kWh/m2a [5]. Unterstützt wurden diese Maßnahmen durch eine Tageslichtplanung (Abb. 6.24) die bereits mit den ersten Entwurfsskizzen einsetzte und einen prägenden Bestandteil des integralen Planungsprozesses darstellte [6]. Gegenüber dem ursprünglichen Siedlungshaus, das über einen Öffnungsanteil von 18 m2 verfügte, beträgt die Fensterfläche im realisierten Projekt rund 90 m2. Etwa 60 m2 hiervon befinden sich im neuen Anbau [7]. Im zentralen Erschließungsbereich wurde außerdem die kleinteilige Raumstruktur geöffnet und zu einer sogenannten Tageslichtlampe umgestaltet (Abb. 6.25). Dieser mehrgeschossige, von oben belichtete Raum bildet den zentralen Kommunikationsbereich. Aufgrund des hohen Fensterflächenanteils beträgt der durchschnittliche Tageslichtquotient in beiden Gebäudeteilen nun rund 5 %, in Teilbereichen sogar bis zu 10 %. Zum Vergleich:

Im Nutzungsprofil »Neubau Wohngebäude 2012« bewertet die Deutsche Gesellschaft Nachhaltiges Bauen (DGNB) bereits die Versorgung von 50 % der Wohnfläche mit einem Tageslichtquotienten von 2 % mit der höchstmöglichen Punktzahl [8]. Im Altbau wurde ein Großteil der neuen Fensterflächen in das Satteldach integriert (Abb. 6.23). Diese ermöglichen eine gleichmäßigere Ausleuchtung des Raumes, verursachen jedoch auch deutlich höhere Wärmeeinträge als vertikale Verglasungen, da Dachfenster Licht aus nahezu allen Richtungen und einen hohen Anteil an Globalstrahlung in das Gebäude lassen. Die massive Primärkonstruktion des Bestandes ist dabei jedoch in der Lage, tagsüber solare Wärmegewinne aufzunehmen und nachts wieder an die Raumluft abzugeben – sie dient als thermischer Speicher. Um darüber hinaus den Abtransport von zu warmer Luft aus dem Innenraum zu unterstützen, wurden die Fenster auf unterschiedlichen Höhen in Fassade und Dach eingebaut. Sie begünstigen so das Entstehen eines natürlichen Kamineffekts. Der Neubau verfügt hingegen nur über einen geringen Anteil an Dachverglasun-

gen (Abb. 6.22). Seine leichte Holzrahmenkonstruktion reagiert thermisch schneller und deutlicher als der Altbau und gibt solare Gewinne unmittelbar an den Innenraum weiter. Dieser Prozess konnte durch die Aktivierung des Estrichs als Speichermasse teilweise verlangsamt werden. Die Positionen der Öffnungen in Alt und Neubau wurden anhand von planungsbegleitenden thermodynamischen Simulationen festgelegt. Um Überhitzung zu vermeiden, erhielten außerdem alle Fenster einen automatisch gesteuerten Sonnen- und Blendschutz. 6.18 Längsschnitt (Anbau und Bestand), Maßstab 1:250 6.19 Querschnitt Bestand, Maßstab 1:250 6.20 Grundriss Erdgeschoss, Maßstab 1:250 6.21 Grundriss Obergeschoss (Ausschnitt), Maßstab 1:250 6.22 Energie- und Klimakonzept Anbau 6.23 Energie- und Klimakonzept Bestand 1 solare Energiegewinne durch Dachfenster 2 natürliche Ventilation (Kamineffekt) 3 Photovoltaik 4 Solarthermie (für Warmwasser und Fußbodenheizung) 5 Regenwassernutzung 6.24 Tageslichtsimulation 6.25 »Tageslichtlaterne« (offener Treppenraum) im sanierten Bestandsgebäude

2 4 3

2 1

2 1

2

5

5 6.22

Dachgeschoss

Obergeschoss

Erdgeschoss

6.23

Tageslichtquotient 10,0 8,9 7,8 6,6 5,5 4,4 3,3 2,1

6.24

6.25

111

Fallbeispiele

Neben passiven wurden auch aktive Maßnahmen an der Gebäudehülle umgesetzt. Der neu errichtete Anbau fungiert dabei als kleines lokales Kraftwerk zur Versorgung der Bewohner. Als sichtbarer Bestandteil der Architektur kamen dachintegrierte Solarthermie- und Photovoltaikmodule zum Einsatz. Die 19,8 m2 große Solarthermieanlage liefert in Kombination mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe Heizwärme und Warmwasser. Das System verfügt über einen – mit 940 l groß dimensionierten – Warmwassertank, der sowohl die Entnahmestellen in Alt- und Neubau als auch die Fußbodenheizung speist. Den für den Gebäudebetrieb (Hilfsstrom inkl. Wärmepumpe sowie Haushaltsstrom inkl. Beleuchtung) erforderlichen Strom stellt die 75 m2 große Photovoltaikanlage bereit. Die polykristallinen Zellen in der Dachhaut und die transluzenten GlasGlas-Module über Terrasse und Carport sind auf jährlich rund 7000 kWh Strom ausgelegt; Überschüsse werden ins örtliche Netz eingespeist [9]. Zur Reduktion von Lüftungswärmeverlusten sowie zur Verbesserung des Innenraumklimas und der Behaglichkeit sind darüber hinaus alle Fenster mit einer umfangreichen Sensorik ausgestattet. Diese erfasst die Innenraumtemperatur, die

Luftfeuchte sowie die Konzentrationen von CO2 und VOC (flüchtige organische Verbindungen) in der Raumluft. Eine automatische Fenstersteuerung reguliert abhängig von den Messwerten den Mindestluftwechsel und das Innenraumklima. Im Gegensatz zu einer mechanischen Lüftungsanlage kommt diese Technologie ohne kostenintensiv nachgerüstete Lüftungsschächte aus. Weiterhin steuert das System auch automatisch den Sonnenund Blendschutz. Der Sonnenschutz wird dabei nicht nur zur Regulierung der Innenraumtemperatur im Sommerfall eingesetzt – in kalten Winternächten sorgt er zusätzlich zur Verbesserung der Dämmwirkung und somit zur Reduktion der Transmissionswärmeverluste durch die Fenster. Durch die Sanierung sank der jährliche Endenergiebedarf des Gebäudes um fast 65 %. Der Primärenergiebedarf beträgt nun 47,2 kWh/m2a und unterschreitet damit den Grenzwert der EnEV 2009 um 65,7 %.

Während der Planungsphase wurde der Umgang mit dem Bestandsgebäude anhand von drei Modernisierungsvarianten mit unterschiedlichem Budgetrahmen untersucht (Abb. 6.26).

Die »Basismodernisierung« sah lediglich eine energetische Ertüchtigung der Gebäudehülle vor. Die Gebäudestruktur blieb ohne große Veränderungen erhalten. Gezielte Durchbrüche machten den Grundriss offener und zeitgemäßer. Die Variante »Erweitungsmodernisierung« beschreibt eine Generalsanierung, bei der das Gebäude in seinen Rohzustand zurückversetzt wird. Der Altbau sollte entkernt, die Hülle energetisch saniert werden. Ergänzt wurde das Wohngebäude durch einen kleinen Anbau in Holzrahmenkonstruktion. Die Variante »Aktivhaus-Modernisierung« beschreibt in ihren wesentlichen Grundzügen den Umbau, der letztlich in Hamburg-Wilhelmsburg realisiert wurde. Nach der Fertigstellung und einer Zeit der öffentlichen Ausstellung im Rahmen der IBA startete das Projekt in eine zweijährige Testphase mit einer Probefamilie. Diese wurde im Rahmen eines Monitoringprogramms durch ein interdisziplinäres Forschungsteam aus Architekten, Soziologen, Gebäude- und Solartechnikern betreut. Sensoren und Zähler erfassten den Energie- und Wasserverbrauch der Familie, die Raumtemperaturen, den Tageslichtanteil, die

a

b

c

Planungsprozess und erste Betriebserfahrungen

Basismodernisierung

Erweitungsmodernisierung

6.26

Aktivhaus-Modernisierung

Gebäudehülle

saniert

saniert

saniert

Gebäudestruktur

Durchbrüche im Grundriss

entkernt

entkernt

Dach

saniert + Dachfenster

saniert + Dachfenster

neues Sparrendach + Dachfenster

Gebäudetechnik

Öl-Brennwertkessel, Heizkörper, Solarthermie + Trinkwasserspeicher

Luft-Wasser-Wärmepumpe, Solarthermie, Pufferspeicher, Fußbodenheizung, Trinkwasserspeicher

Luft-Wasser-Wärmepumpe, Solarthermie + PV, Pufferspeicher, Fußbodenheizung, Trinkwasserspeicher

Anbau

bleibt bestehen + Überfirstverglasung

kleiner Holzrahmenbau

großer Holzrahmenbau

Platzbedarf

2 – 3 Personen

3 – 4 Personen

4 Personen

Energiebedarf + CO2-Emissionen (zum unsanierten Bestand)

−50 %

Energie −60 %, CO2 −70 %

Energie −65 %

Kosten (brutto)

140 000 €

274 000 €

460 000 € 6.27

112

Sanierung und Erweiterung eines Einfamilienhauses in Hamburg

6.26 Entwurfsvarianten (Grundrisse, Maßstab 1:500): a Basismodernisierung b Erweiterungsmodernisierung c Aktivhaus-Modernisierung (realisierte Variante) 6.27 Vergleich der Entwurfsvarianten 6.28 Dachgalerie im sanierten Bestandsgebäude 6.29 Schnitt Fassade/Dach Bestandsgebäude Maßstab 1:50 1 Dach: Doppeldeckung Faserzement lichtgrau Lattung 40/60 mm Konterlattung 30/50 mm Unterspannbahn (sd = ca. 0,15 m) Wärmedämmung Holzfaserplatte 35 mm Sparren 100/220 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle (WLG 035) OSB-Platte 15 mm als Dampfsperre, Fugen luftdicht verklebt Gipskarton 12,5 mm 2 Fenster: Dreifachverglasung in Holz-AluminiumRahmen 3 Außenwand: Außenputz mineralisch 10 mm Wärmedämmung Mineralwolle 200 mm Mauerwerk Bestand 240 mm Innenputz 10 mm 6.28

Innenraumluftqualität, das Verhalten der Gebäudesteuerung sowie manuelle Eingriffe. Neben quantifizierbaren Messgrößen wurden auch Alltagserfahrungen der Bewohner mit dem Gebäude über Interviews, Fragebögen und ein Onlinetagebuch aufgezeichnet. Auf diese Weise hoffen die Soziologen, Faktoren identifizieren zu können, mit denen sich das Wohlbefinden in Gebäuden über den heutigen Wissenstand hinaus wissenschaftlich quantifizieren lässt. Erfahrungen aus dem ersten Jahr zeigen, dass die Maxime der Ressourcenschonung mit jener der Wohnqualität gut in Einklang gebracht werden konnten. Die Erträge der Photovoltaikanlage übertreffen die Kalkulation um etwa 10 %, Heizwärmeund Warmwasserbedarf fallen (mit zusammen 58 kWh/m2a statt der vorausberechneten 84 kWh/m2a) rund 30 % geringer aus als erwartet. Im Sommer übersteigt der Wärmegewinn aus der solarthermischen Anlage den Bedarf der vierköpfigen Familie deutlich. Lediglich der Stromverbrauch der Anlagentechnik liegt über den theoretischen Berechnungen. Insgesamt beträgt die gemessene Abweichung etwa 55 % – oder absolut rund 2500 kWh –, sodass das Ziel des Nettonullenergiebedarfs im ersten Betriebsjahr um ca. 2300 kWh verfehlt wurde. Dies ist unter anderem auf die zu groß dimensionierte Solarthermieanlage und die daraus resultierende Notwendigkeit zurückzuführen, überschüssige Erträge durch die Wärmepumpe an die Außenluft abzugeben. Um die sommerlichen Überschüsse künftig nutzbar zu

machen, wurde die Gebäudetechnik für das zweite Testjahr um eine Geothermieanlage zur saisonalen thermischen Zwischenspeicherung ergänzt. Damit soll die im Sommer in den Erdboden eingespeiste Wärme künftig im Winter zu Heizzwecken zur Verfügung stehen. Sowohl im Alt- als auch im Neubau stellen sich – bezogen auf Normen des Komfortmonitorings [10] – ganzjährig eine hohe thermische Behaglichkeit sowie Qualität der Raumluft ein. Nur selten kommt es zu Überhitzungen [11]. Die Jahresverteilung der Temperaturen (Abb. 6.30, S. 114) an unterschiedlichen Messpunkten im Gebäude zeigt, dass vor allem die Räume im Erdgeschoss des Altbaus durch die vorhandene Speichermasse weniger stark auskühlten und überhitzten. Das massive Mauerwerk sowie die Durchlüftung im Treppenraum sorgen für den intendierten Kamineffekt. Der leichte Anbau in Holzständerbauweise verhält sich thermisch ähnlich wie die Räume im Obergeschoss des Altbaus, bei denen die (leichte) Dachkonstruktion den größten Teil der Hüllfläche bildet. Die Nutzer selbst berichten, dass sie den Neubau im Sommer trotz der Verschattungsmöglichkeiten zeitweise als zu warm wahrnehmen. An kalten Wintertagen wird von unangenehmem Luftzug berichtet. Die automatische Öffnung der Fenster über Sensoren ist zudem nicht geräuschlos und wird insbesondere im Altbau (in den privaten Räumen) zeitweise als störend beschrieben. In der Nacht schalten sie die Gebäudesteuerung daher manchmal komplett aus [12].

1

2

3

6.29

113

Fallbeispiele

min: 19,6 max: 27,7 (ø 21,8)

Kinderbad

min: 19,3 max: 28,7 (ø 22,6)

Treppe

min: 18,6 max: 28,9 (ø 22,5)

0

Windfang

min: 14,6 max: 31,4 (ø 22,1)

-20

min: 18,6 max: 33 (ø 23,5) min: 17,8 max: 33,1 (ø 22,9)

Wohnen 10

15

20

Neubau

33,1 35,3

Altbau 6.31

chen. Eine baubiologische Beratung bis ins Detail fand jedoch nicht statt. Die Messungen im ersten Jahr ergaben, dass die VOC-Konzentration in der Raumluft im Mittel unter dem Normalwert und auch im Maximum unterhalb des Orientierungswertes der Arbeitsgemeinschaft ökologischer Forschungsinstitute e. V (AGÖF) liegt [13]. Die Innenraumluft wird weitgehend als hygienisch unbedenklich eingestuft (siehe Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden, S. 16ff.). Punktuelle Überschreitungen des Grenzwertes lassen sich auf Einflussnahme des Nutzers – z. B. durch Kochen – zurückführen. Die Bewohner selbst beschreiben die Luftqualität im Innenraum als signifikante Steigerung ihrer Lebensqualität [14]. Ökobilanz

Um auch die Energieeffizienz und die Umweltwirkungen auf Materialebene bewerten zu können, wurde parallel zum Bauprozess – mit nur noch eingeschränk-

6.32

114

33,2

-60

6.30

Neben Temperatur und Luftfeuchte werden im Gebäude auch die Konzentrationen von flüchtigen organischen Stoffen und CO2 gemessen. Die Fenster öffnen sich bei einer Überschreitung des Grenzwertes automatisch. Während die CO2Konzentration in der Innenraumluft auf die Bewohner zurückzuführen ist, können flüchtige organische Stoffe auch von Materialien emittiert werden. Die bewusste Wahl emissionsarmer Materialien ist im LichtAktiv Haus am deutlichsten an den Bodenbelägen sichtbar: Auf Teppichböden, Laminate und PVC, die gesteigerte Emissionen mit sich bringen und im Brandfall Rauchgase bilden können, wurde gänzlich verzichtet. Im Altbau kam ein Parkettbelag zum Einsatz. Im Neubau wurde der Anhydritestrich mit Öl versiegelt, was eine Beschichtung mit Epoxidharz unnötig machte. Die Gipskartonwände im Innenraum wurden mit Kaseinfarbe auf Basis von Milcheiweiß gestri-

38,2

-40

25 30 35 Temperatur [C°]

Innenraumhygiene

27,2 PEI n.e.

GWP

EP

ODP

AP

POCP

20

47,6 35,2

EP

Zimmer 1

40

ODP

min: 19,9 max: 27,8 (ø 22,2)

POCP

Zimmer 2

64,7

60

PEI e.

min: 17,4 max: 31,4 (ø 23,1)

66,8

52,4

AP

64,8

Elternbad

Gäste-WC

61,8

80

PEI e.

min: 18 max: 31,1 (ø 22,6)

Entsorgung

66,9

72,8

100

PEI n.e.

min: 16,1 max: 32,4 (ø 22,8)

Instandhaltung

120

GWP

Schlafzimmer Ankleide

Herstellung

50%-Quantil

min: 18,1 max: 34,2 (ø 22,1)

Umweltwirkungen [%]

Spanne Spitzboden

ten Steuerungsmöglichkeiten auf den Materialeinsatz – eine Ökobilanzierung durchgeführt [15]. Diese betrachtete alle neu in das Gebäude eingebrachten Bauteile und Schichten über ihren gesamten Lebenszyklus – einschließlich Erstellung, Betrieb, Instandhaltung, Abriss und Entsorgung. Die erhalten gebliebenen Bauteile des Siedlungshauses waren nicht Teil der Analyse. Die Primärkonstruktion des Bestandsgebäudes, die nicht mehr neu errichtet werden musste, wird somit als gegebene Ressource betrachtet. Auch der Abriss nicht mehr benötigter Gebäudeteile sowie das dadurch erzeugte Abfallvolumen wurden nicht abgebildet. Die Lebenszyklusanalyse basiert auf den Richtlinien der DGNB und bildet einen angenommenen Betrieb von 50 Jahren ab (Abb. 6.31, 6.33, 6.37, S. 116). Sie unterscheidet die Gebäudeteile Bestandsgebäude (sanierter Altbau) und Neubau. Die Ergebnisse werden nach Umweltwirkungen differenziert und je m2 Bauteilfläche sowie in absoluten Werten angegeben. Zur Abschätzung einer Gesamtbedeutung am Projekt werden darüber hinaus die Indikatoren gemäß ihrer Bedeutungsfaktoren in den DGNB-Steckbriefen aufaddiert [16]. Den größten Anteil an den Umweltwirkungen haben dabei am LichtAktiv Haus die masseintensiven Bauteile der Gebäudehülle. Obwohl beide Gebäudeteile annähernd die gleiche Grundfläche aufweisen (NGFNeubau: 116,8 m2/NGFAltbau: 112,4 m2) unterscheiden sich ihre Umweltwirkungen in allen Wirkungskategorien deutlich (Abb. 6.31). Insgesamt verursacht der Altbau hiervon nur etwa ein Drittel. Mit etwa 22 % hat dabei die Bodenplatte des Neubaus den größten Einzelanteil

Sanierung und Erweiterung eines Einfamilienhauses in Hamburg

Treibhauspotenzial (GWP) [kg CO2-Äq./m2a]

LichtAktiv Haus

DGNB-Referenzgebäude

40 35

Treibhauspotenzial der Gebäudekonstruktion

30 25 20

Amortisation des Treibhauspotenzials aus Konstruktion und Gebäudebetrieb durch den eingespeisten PV-Strom nach 26 Jahren

15 10 5 0 -5

-10 0

5

10 15 20 25

30 35 40 45 50 Nutzungsdauer [a] 6.33

(Abb. 6.36, S. 116). Diese konnte aufgrund des hohen Grundwasserspiegels auf der Elbhalbinsel nur flächig und nicht als Streifen- oder Tiefgründung ausgeführt werden. Bautechnisch bedingt wurde sie zudem als massive Platte durchlaufend unter Wohnbereich, Zwischenbau, Carport und Terrasse betoniert. Für die vergleichsweise hohen Umweltwirkungen der Bodenplatte sind vorwiegend der Zement- sowie der Stahlanteil verantwortlich. Bei der Zementherstellung wird beispielweise durch die Umwandlung der Rohstoffe Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz ebenso CO2 freigesetzt wie durch den Primärenergieaufwand für die Beheizung der Zementöfen. Die weltweite Produktion von Zement verursacht über beide Effekte allein etwa 5 – 7 % des gesamten jährlichen CO2-Ausstoßes [17]. Der Altbau profitiert ökobilanztechnisch von der erhalten gebliebenen Primärkonstruktion. Auf die bestehende Bodenplatte wurde hier lediglich ein neuer Estrich aufgebracht, was die eingebrachten Massen und daraufhin die Umweltwirkungen senkt. Bezüglich der Außenwandkonstruktionen liegen beide Gebäudeteile – absolut gesehen – in etwa gleichauf. Im Altbau blieb die Tragstruktur aus Kalksandstein zwar erhalten, jedoch verfügt das eingesetzte Wärmedämmverbundsystem über eine vergleichsweise geringe Lebensdauer. Es muss innerhalb des Lebenszyklus von 50 Jahren einmal komplett ausgetauscht, d. h. entsorgt und neu hergestellt werden. Die opaken Außenwände des Neubaus bestehen aus einer leichten Holzrahmenkonstruktion. An den Stirnseiten wurde diese mit Faserzementplatten verkleidet und verursacht so lediglich rund 1,4 % der Gesamtumweltwirkungen. An den

6.30 Jahresverteilung der Raumtemperaturen (Januar bis Dezember 2011), basierend auf gemessenen stündlichen Mittelwerten 6.31 Vergleich der Umweltwirkungen (ohne Betriebsenergie) von Alt- und Neubau über 50 Jahre 6.32 Gesamtansicht von Nordosten (Garten) 6.33 Treibhauspotenzial des LichtAktiv Hauses im Vergleich zum DGNB-Referenzgebäude 6.34 Querschnitt Anbau, Maßstab 1:50 1 Dach Verbindungsbau (Eingangsbereich): Abdichtung Bitumenbahn, zweilagig Furnierschichtholz 45 mm Wärmedämmung Holzfaser 60 mm Dachbinder, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle im Gefälle 190 – 240 mm OSB-Platte 15 mm; Dampfsperre Gipskarton 12,5 mm 2 Dach Anbau: Photovoltaikelemente Glas/Glas 18 mm Unterkonstruktion ca. 55 mm Wärmedämmung Holzfaser 60 mm Dachabdichtung EPDM, zweilagig Dachbinder Brettschichtholz 80/240 mm dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle (WLG 035) Dampfsperre (sd = ca. 420 m)

OSB-Platte 15 mm Gipskarton 12,5 mm 3 Außenwand: Einscheibensicherheitsglas in Holz-Aluminium-Rahmen Unterkonstruktion Holzlatten 24/60 mm, versenkt in Wärmedämmung Holzfaser 80 mm Unterspannbahn (sd = ca. 0,02 m) Ständer Brettschichtholz 80/200 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle (WLG 035) OSB-Platte 15 mm als Dampfsperre (Stöße luftdicht verklebt) Lattung 30/50 mm, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle (Installationsebene) Gipskarton 2≈ 12,5 mm 4 Fußboden: Fließestrich (Zement) poliert mit Fußbodenheizung 75 mm Trennlage PE-Folie Wärmedämmung EPS (WLG 035) 125 mm Abdichtung Bitumen Bodenplatte Stahlbeton 250 mm Trennlage PE-Folie Wärmedämmung Schaumglas 180 mm 6.35 Ess-/Wohnbereich im Anbau

2

1

3

4

6.34

6.35

115

Fallbeispiele

[%]

Längsseiten kam jedoch Einscheibensicherheitsglas in Aluminiumrahmen als Außenhaut zum Einsatz. Bei der Herstellung von ESG wird Glas zweifach gebrannt, während der zweiten Verarbeitungsphase auf Temperaturen oberhalb seiner Transformationsgrenze (800 °C) erhitzt und schlagartig wieder abgekühlt. Die dabei entstehende Vorspannung verleiht dem Material seine erhöhte Stoßund Schlagfestigkeit. Aus Sicherheitsgründen ist der Einsatz im Projekt schlüssig – das ESG verursacht jedoch durch seine aufwendige Herstellung den Großteil der durch das Bauteil induzierten Emissionen (9,7 % der Gesamtumweltwirkungen des Neubaus). Das Bauteil mit den geringsten CO2-Emissionen ist die Decke über dem ersten Obergeschoss des Altbaus. In der Gesamtbilanz reduziert sie die Umweltwirkungen des Gebäudes sogar um 0,05 %. Die bestehenden Holzträger blieben erhalten und wurden mit einem neuen Belag aus Holzdielen versehen. Diese sind technisch nur geringfügig bearbeitet und können daher am Ende ihres Lebenszyklus thermisch verwertet (verbrannt) werden. Die hierdurch erzeugte Energie kompensiert den Ener-

25

GWP

gieaufwand für die Herstellung der Dielen, sodass das Bauteil eine nahezu neutrale Bilanz erreicht. Positiv gehen in eine Ökobilanz vor allem leichte, dauerhafte, reversible und recycelbare Konstruktionen sowie die Nutzung nachwachsender Rohstoffe ein. Daher führt die Errichtung des Neubaus in Holzständerbauweise zu einem vergleichsweise günstigen Gesamtergebnis. Eine weitere entscheidende Stellschraube ist die Nutzung des Bestandsgebäudes. Dies wird deutlich, wenn man die Umweltwirkungen des LichtAktiv Hauses jenen des Referenzgebäudes der DGNB gegenüberstellt (Abb. 6.37). Der reduzierte Anteil an neu eingebrachten, massiven und massereichen Bauteilen führt beim LichtAktiv Haus zu deutlich geringeren Umweltwirkungen als am Vergleichsgebäude. So wurde beim Altbau z. B. das Tragwerk revitalisiert, das in der Regel rund 50 % der Umweltwirkungen eines Gebäudes über seinen Lebenszyklus bedingt. Lediglich der Primärenergieaufwand übersteigt beim LichtAktiv Haus den Referenzwert. Dies ist auf die verhältnismäßig geringe Kompaktheit des Gebäudes zurückzuführen. Da das Gebäude darüber hinaus mehr

PEI n.e.

PEI absolut

AP

POCP

ODP

EP

21,9% 20

15 10,8% 10

9,7%

9,3% 8,5%

8,3% 4,9%

4,2%

5

0 sanierte Außenwand

Bodenplatte

Dach

Außenwand ESG

Bodenplatte

Altbau

Bodenplatte Carport Neubau

Dach

Dach Terrasse/ Carport

[%]

6.36 140

Neubau

Altbau

120 Grenzwert DGNB-Referenzgebäude

100 80

Energie erzeugt als durch den Betrieb verbraucht wird, können Emissionen, die durch die Herstellung, Instandhaltung und Entsorgung anfallen, während der Nutzungsphase kompensiert werden. Rechnerisch erreicht das Gebäude so beispielsweise nach rund 26 Jahren Betrieb ein neutrales Treibhauspotenzial (Abb. 6.33, S. 114). Fazit

Am LichtAktiv Haus lässt sich die Bedeutung der Tragkonstruktion für die Ökobilanz kleiner Gebäude deutlich ablesen. Insbesondere die Bodenplatte verursacht hier einen großen Teil der Umweltwirkungen. Aber auch eine dauerhafte und ökologische Alternative zum Wärmedämmverbundsystem an den Altbaufassaden hätte Einsparpotenziale beinhaltet. Die Analyse zeigt jedoch auch, dass die Nutzung vorhandener Strukturen selbst bei einer radikalen Entkernung des Bestandes signifikante Potenziale bietet. Das gilt keineswegs nur für die Umweltwirkungen: Alt- und Neubau gehen ein symbiotisches Verhältnis ein. Ihre unterschiedlichen Speichermassen ermöglichen eine energetische Zonierung des Grundrisses und eine (z. B. im Hinblick auf die Sonneneinstrahlung) tageszeitlich optimierte Anordnung der Nutzungen. Der Altbau ist dabei träger und verfügt aufgrund seiner Höhe über eine starke natürliche Durchlüftung. Der Neubau gibt das Außenraumklima direkter an den Innenraum weiter und bildet so auch in puncto Innenraumklima einen fließenden Übergang zum Garten. Entsprechend wurden die privaten Rückzugsbereiche im Bestand verortet; die gemeinschaftlichen Bereiche hingegen im Neubau. Der Altbau reduziert die Umweltwirkungen des Gebäudes durch den Erhalt der Primärkonstruktion; der Neubau verbessert die Bilanz durch die Energiegewinnung in der Gebäudehülle. Beide Gebäudeteile erzeugen somit in ihrer Kombination eine vielfach gesteigerte räumliche, thermische und funktionale Vielfalt. Sie zeigen als Pilotprojekt die Chancen in der umfassenden Nutzung von Bestandsstrukturen.

60 6.36 kumulierte Umweltwirkungen der einzelnen Bauteile (prozentualer Vergleich). Deutlich sichtbar wird die dominante Rolle der Stahlbeton-Bodenplatte im Neubau (inkl. Carport) mit einem Anteil von über 30 % an allen Umweltwirkungen. 6.37 prozentualer Vergleich der Umweltwirkungen zwischen LichtAktiv Haus und DGNB-Referenzgebäude

40 20 0 GWP

PEI n.e.

AP

POCP

ODP

EP 6.37

116

Wohn- und Geschäftshaus in Zürich

Wohn- und Geschäftshaus in Zürich Holz umgibt im Bereich des ökologischen und ressourcenschonenden Bauens die Aura der »Allzweckwaffe«. Es ist ein natürlicher Baustoff, ressourcenschonend, schadstofffrei und zu 100 % rezyklierbar. Und die minimalistischen Holzbauten, die in den letzten 20 Jahren in ganz Europa realisiert wurden, haben den zeitgenössischen Holzbau zudem aus der »Wollpullover«- und »Birkenstock«-Ecke heraustreten lassen. Seine technische Leistung geht einher mit einer hohen gestalterischen Qualität. Auch daher wird der Baustoff Holz bis heute zumeist sichtbar und gestaltprägend eingesetzt: Sichtbare Holzfassaden, -wände, -decken, -böden und -konstruktionen, die die Atmosphäre und Materialität des Gebäudes entscheidend mitbestimmen, dominieren das Bild des modernen Holzbaus. Hierin liegt – neben der noch immer existierenden Brandschutzproblematik – einer der Gründe, warum Holzbauten im vornehmlich durch mineralische oder metallische Baustoffe geprägten Bild unserer Innenstädte eine Ausnahme sind. Innere Werte

Das Wohn- und Geschäftshaus der Baugenossenschaft an der Badener Straße in Zürich stellt hier eine Neuerung dar. Im

Gegensatz zu vielen mit Holz verkleideten Hybrid- oder Massivbauten handelt es sich bei dem mehrgeschossigen Wohngebäude um einen reinen Holzbau. Zwar wurde Holz primär aus ökologischen Gründen eingesetzt, doch der Umgang mit dem Baustoff war – ebenso wie dies bei einem Gebäude aus Beton oder Backstein der Fall gewesen wäre – primär auf dessen technische und funktionelle Aspekte fokussiert. Weder von außen noch von innen gibt sich das Gebäude als Holzbau zu erkennen. Seine Fassaden- und Grundrissgestaltung ist eine Reaktion auf den anspruchsvollen städtebaulichen Kontext mit der stark verkehrsbelasteten Badener Straße im Süden und dem neuen Quartierpark im Norden; die Oberflächen und Atmosphäre in den Wohnungen lassen bis auf die Eichenparkettböden jede hölzerne Anmutung vermissen. Projektbeschreibung

Die Baugenossenschaft Zurlinden ist eine private Unternehmergenossenschaft, die sich dazu entschlossen hat, Neubauten gemäß dem Leitbild der 2000-WattGesellschaft zu errichten (siehe Optimierung des Gebäudelebenszyklus, S. 57f.). Der 2006 ausgelobte Wettbewerb für den Bau von preiswerten innerstädtischen Wohnungen an der Badener Straße in

Beteiligte Bauherrschaft: Baugenossenschaft Zurlinden (BGZ), Zürich Architektur: pool Architekten, Zürich Bauleitung: Caretta Weidmann Baumanagement, Zürich Beratung Nachhaltigkeit: Architekturbüro H. R. Preisig, Zürich Holzbauingenieur: SJB Kempter Fitze AG, Frauenfeld Bauingenieur: Henauer Gugler AG, Zürich Bauphysik: Wichser Akustik + Bauphysik AG, Zürich Haustechnik: Amstein + Walthert AG, Zürich Kennwerte Lage: Zürich, Schweiz Planungszeitraum: 2006 – 2008 (20 Monate inkl. Wettbewerb) Bauzeit: 2008 – 2010 (18 Monate) Nutzung: 54 Wohnungen (2,5- und 3,5-Zimmer), Supermarkt Grundstücksfläche: 2700 m2 Grundfläche: 2700 m2 Bruttogrundfläche (BGF): 13 876 m2 Wohnfläche (Hauptnutzfläche): 7050 m2 Energiebezugsfläche: 9150 m2 Baukosten (KG 300/400): Gesamtanlagekosten 34 Mio. CHF; Benchmark BKP 1-5 Wohnen CHF/m2 HNF: 3900 CHF Zielwerte 2000-Watt-Kompatibilität (gemäß SIA-Effizienzpfad Energie) Energiekennwerte (SIA 380/1) Heizwärmebedarf alle Zonen: 17,5 kWh/m2 EBF a Heizwärmebedarf nur Wohnen: 14,7 kWh/m2 EBF a Wärmebedarf Warmwasser: 19,4 kWh/m2 EBF a (davon durch Abwärme aus Supermarkt gedeckt: 15,8 kWh/m2a) Ertrag Photovoltaik: 10 000 kWh/a Energiekennzahl: 62 kWh/m2a Graue Energie (Merkblatt SIA 2032): 24,1 kWh/m2a

6.38 Wohn- und Geschäftshaus in Zürich (CH), pool Architekten 2010: Ansicht von Süden

6.38

117

Fallbeispiele

6.39

6.40

6.41

6.42

6.43

118

Zürich war das erste Pilotprojekt für die Umsetzung dieser Strategie. Um den Pilotcharakter des Bauvorhabens zu unterstützen, begleitete ein hierfür spezialisiertes Architekturbüro die Entwicklung und Umsetzung von Nachhaltigkeitsstrategien schon in der Vorbereitung des Wettbewerbs. Die Vorgaben sahen neben der Planung von ca. 50 Wohnungen die Schaffung eines weitgehend stützenfreien und großflächigen Bereiches im Erdgeschoss für einen neuen Supermarkt inklusive Anlieferung vor. Anstelle der ehemals auf dem Grundstück vorhandenen Parkplätze sollte eine Tiefgarage in das Gebäude integriert werden. Der bis zu siebengeschossige Baukörper besetzt das gesamte 2700 m2 große, ehemals der Einzelhandelskette Migros gehörende Grundstück an der Badener Straße (Abb. 6.39). Im Erdgeschoss liegen neben der Einzelhandelsfläche die Anlieferung, die Tiefgaragenzufahrt und die Zugänge zu den Wohngeschossen, während in den sechs Geschossen darüber 54 Wohnungen mit je 2,5 bis 3,5 Zimmern untergebracht sind. Der sich nach oben zurückstaffelnde Baukörper besitzt zwei gleichwertige Schaufassaden. Durch seine kammartige Struktur war es möglich, alle Wohnungen zu den beiden räumlich sehr unterschiedlichen Seiten hin zu orientieren – der ruhigen Nordseite mit Blick auf den geplanten Park und der stark befahrenen Straße im Süden (Abb. 6.40 – 6.42). Durch den Versatz der Baukörper entstehen Höfe, die die Lärmbelastung im Bereich der zurückliegenden Fassaden reduzieren. Auf diese Weise lassen sich auch die zur Straße orientierten Wohnräume natürlich belüften. Die offenen Wohnungsgrundrisse, in denen sich bei Bedarf ein Zimmer durch eine Schiebetür abtrennen lässt, schaffen Durchblicke durch das gesamte Gebäude. Die beiden Unterschosse, das Erdgeschoss und die Treppenhäuser sind in Massivbauweise aus Beton errichtet. Die Decke über dem Erdgeschoss ist als Abfangtisch konstruiert, auf dem die sechs Wohngeschosse aus tragenden Massivholzwänden und Holz-Hohlkammerdecken errichtet wurden. Die hinterlüftete Fassade ist mit Glasfaserbetonelementen verkleidet, die auf einer Aluminiumunterkonstruktion befestigt sind (Abb. 6.47, S. 120, und 6.55, S. 124). Die Energie für die Wärmeerzeugung stammt größtenteils aus der Abwärme der Kühlgeräte im Supermarkt. Die verbleibende Restwärme liefert eine Grundwasserwärmepumpe, deren Strombedarf rechnerisch von der 82 m2 großen PV-

Wohn- und Geschäftshaus in Zürich

Anlage auf dem Dach gedeckt wird. Fußbodenheizungen leiten die Wärme in die Räume ein. Zur kontrollierten Be- und Entlüftung dienen dezentrale Lüftungsgeräte in den Wohnungen, die als raumhohes Element neben jedem Fenster in die Fassade integriert sind (Abb. 6.51, S. 122). Für die Holzbaukonstruktion war es notwendig, die Decken von Einbauten (wie z. B. Lüftungsleitungen) freizuhalten. Abgehängte Decken waren aufgrund der vorhandenen Raumhöhe nicht möglich. Jedes Element besitzt einen Abluftventilator und eine Wärmerückgewinnung mit einem Wirkungsgrad von 80 %, mit der die nachströmende Zuluft vorgewärmt wird, sodass jeder Raum unabhängig funktioniert. Die Abluft aus den Bädern wird ohne Wärmerückgewinnung direkt über Dach geführt. Materialität und Konstruktion

Nutzung und Konstruktionsweise der unteren Geschosse unterscheiden sich grundlegend von jener der Obergeschosse. Die Untergeschosse, das Erdgeschoss und die Treppenhauskerne wurden aus Beton erstellt (Abb. 6.44). In den Treppenhäusern besteht der Rohbau aus Recyclingbeton, während bei den erdberührenden Bauteilen und im Erdgeschoss aus statischen und technischen Gründen darauf verzichtet wurde. Die Wohngeschosse wurden in einer bei dem Bau erstmals angewendeten tragenden Massivholzbauweise errichtet, die der Holzbauingenieur Herman Blumer entwickelt hat. Die Konstruktion besteht aus geschosshohen massiven Kanthölzern aus regionalem Fichtenholz mit einem Querschnitt von 100/195 mm, die oben und unten mit einer mittigen Bohrung versehen und mittels Holzdübeln auf einer Holzschwelle fixiert werden (Abb. 6.48, S. 121). Den oberen Abschluss bildet wieder eine Massivholzschwelle, die zugleich zur Einbindung der einzelnen vorgefertigten Holz-Hohlkammer-Deckenelemente genutzt wird. Die Deckenelemente sind über Schubverbinder aus Stahl gekoppelt und bilden zusammen eine horizontale Scheibe aus, die aus Gründen der Erdbebensicherheit an den Treppenhauskernen verankert ist. Die 100 mm starken Innenwände wurden aus Brand- und Schallschutzgründen und wegen der optisch sehr heterogenen Oberflächen der Holzwand beidseitig mit einer Gipsfaser-Vorsatzschale beplankt. Die Wohnungstrennwände wurden als Doppelwände mit Gipsfaser-Beplankung erstellt und mit 40 mm Mineralwolle ausgedämmt.

6.44

6.39 6.40 6.41 6.42 6.43 6.44

Lageplan, Maßstab 1:2500 Querschnitt, Maßstab 1:750 Grundriss 5. Obergeschoss, Maßstab 1:750 Grundriss 3. Obergeschoss, Maßstab 1:750 Grundriss Erdgeschoss Maßstab 1:750 Montagesequenz des Holzbaus oberhalb der Erdgeschoss-(Supermarkt-)Decke. Erstmals wurde bei dem Wohn- und Geschäftshaus eine neu entwickelte Holzmassivkonstruktion aus geschosshohen Fichtenkanthölzern verwendet.

6.45

6.45 Südwestfassade mit »Kunst am Bau«-Projekt der Künstlergruppe Superflex. Im Rahmen des hier wiedergegebenen Vertrags verpflichten sich die Bewohner zu einem Energieverbrauch von maximal 2000 Watt, kumuliert über alle Bereiche des privaten Lebens (Wohnen, Konsum und Mobilität). 6.46 Wohnung mit Küchenblock und Fußbodenkanal (links an der Außenwand)

6.46

119

Fallbeispiele

1

2

3

6

4

5

7

6.47

120

6.47 Schnitt Fassade/Dach vertikal, Maßstab 1:20 1 Dach: Rundkies 80 mm Schutzbahn 10 mm Abdichtung Bitumen zweilagig (obere Schicht wurzelfest) Wärmedämmung Mineralwolle im Gefälle 150−250 mm (im Randbereich nahe Attika: Wärmedämmung PUR, aluminiumkaschiert, druckfest 130 mm Abdichtung EVA 3,5 mm OSB-Platte 3,5 mm Deckenplatte Brettschichtholz 200 mm Luftdichtungsfolie Unterkonstruktion mit Federbügel 27 mm Gipsfaserplatte (Brandschutz) 18 mm Weißputz 5 mm 2 Sonnenschutz Rafflamellenstoren, dahinter Wärmedämmung Mineralwolle 50 mm, Abdeckblech Aluminium goldfarben anodisiert 3 Geschossdecke: Bodenbelag Parkett 10 mm Zementestrich mit Bodenheizung 70 mm Trennlage PE-Folie Wärme- und Trittschalldämmung Mineralwolle 30 mm Hohlkastenelement (insgesamt 240 mm) aus: Dreischichtplatte 40 mm Rippen 160 mm dazwischen Splittschüttung ca. 50 mm Dreischichtplatte 40 mm Unterkonstruktion mit Federbügel 27 mm Gipsfaserplatte (Brandschutz) 18 mm Weißputz 5 mm 4 Bodenkanal mit Stahlplatte, 80 ≈ 150 mm in Gipsfaserplatte verschraubt 5 Dachterrasse: Holzrost Lärche massiv, lasiert Lattung 35 mm Trennlage/Dachfolie 8 mm Abdichtung Bitumen zweilagig Wärmedämmung PUR mit Aluminiumkaschierung, druckfest im Gefälle 60 −100 mm Dampfsperre Gipsfaserplatte 15 mm Brettstapeldecke Holz 200 mm Luftdichtungsfolie Unterkonstruktion mit Federbügel 27 mm Gipsfaserplatte (Brandschutz) 18 mm Weißputz 5 mm 6 Außenwand: Fassadenverkleidung Glasfaserbeton 70 mm Unterkonstruktion/Hinterlüftung 30 mm Wärmedämmung Mineralwolle 160 mm Windpapier Holzbohle 100 mm Wärmedämmung Mineralwolle 80 mm Unterkonstruktion 30 mm Filzbahn Gipsfaserplatte zweilagig 25 mm Weißputz oder Spachtel 5 mm Glasfaservlies 7 Wohnungstrennwand: Glasfaservlies Weißputz oder Spachtel 5 mm Gipsfaserplatte zweilagig 25 mm Filzbahn Unterkonstruktion 30 mm Holzbohle 100 mm Wärmedämmung Mineralwolle 40 mm Holzbohle 100 mm Unterkonstruktion 30 mm Filzbahn Gipsfaserplatte zweilagig 25 mm Weißputz oder Spachtel 5 mm Glasfaservlies 6.48 Montagesequenz des Holzbausystems (Außenwand und Geschossdecke) 6.49 Gesamtansicht von Nordosten

Wohn- und Geschäftshaus in Zürich

6.48

Im Bereich der Außenwände ist die tragende Holzkonstruktion beidseitig gedämmt. Auf der Innenseite wurden bauseits eine 80 mm dicke Mineralwolleplatte sowie eine zweilagige Vorsatzschale aus Gipsfaserplatten aufgebracht. Außenseitig komplettieren ein Windpapier, eine 160 mm starke Dämmung aus Mineralwollplatten sowie eine hinterlüftete Vorsatzschale aus profilierten Glasfaserbetonelementen auf einer Aluminiumunterkonstruktion den Fassadenaufbau (Abb. 6.47). Der Hohlraum der 240 mm hohen Holzdeckenelemente enthält zur Verbesserung des Schallschutzes und des sommerlichen Wärmeschutzes eine 50 mm starke Splittschüttung, die ein zusätzliches Gewicht von 60 kg/m2 in die Decken einbringt. Unterseitig ist die Konstruktion aus Schall- und Brandschutzgründen mit einer 18 mm dicken entkoppelten Gipsfaserplatte verkleidet; oberseitig wurde ein 70 mm starker schwimmender Zementestrich mit Fußbodenheizung sowie der 10 mm starke Massivholzparkettboden aufgebracht. Der gesamte Deckenaufbau beträgt damit 400 mm und liegt im oberen

Bereich herkömmlicher Deckenstärken im Massivbau (ca. 330 – 420 mm). Für das Flachdach wurden aus bauphysikalischen Gründen statt der Hohlkastendecken (Kondensatbildung im Hohlkasten) 200 mm starke BrettstapelDeckenelemente verwendet und auf der Oberseite mit einer 150 – 200 mm starke Gefälledämmung aus Mineralwolleplatten versehen. Im Bereich der Terrassen ermöglichten die guten Dämmeigenschaften des Brettsperrholzes, eine Aufbauhöhe von nur ca. 150 mm und damit eine fast schwellenlose Zugänglichkeit der Terrassen. Hierzu mussten weder der Fußbodenaufbau erhöht noch Vakuumdämmpaneele verwendet werden. Die Aufbauhöhe wäre noch geringer ausgefallen, wenn statt des hier gewählten Holzlattenrostes Zementplatten als Terrassenbelag verwendet worden wären. Die vertikalen Leitungsstränge verlaufen in durchgehenden und mit reversiblen Brandschutzplatten verkleideten Steigschächten im Bereich der Treppenhäuser, die spätere Nachinstallationen ermöglichen. Die Sanitärinstallationen

wurden als Vorwandelemente geplant. Die horizontale Elektroverkabelung in den Wohnungen ist in sichtbaren Bodenkanälen verlegt, sodass Decken und Wände frei von Leitungen bleiben konnten (Abb. 6.46). Die gewählte Variante ist vergleichsweise kostenintensiv, erleichtert jedoch nicht nur die Planung der Leitungsführung und eine spätere Umnutzbarkeit der Grundrisse, sondern bietet zudem einen hohen Mehrwert für die Bewohner, denen ohne sichtbare Kabel an jeder Stelle der Wohnung Strom- und Medienanschlüsse zur Verfügung stehen. Gemäß den Schweizer Brandschutzvorschriften dürfen Holzgebäude maximal sechs Vollgeschosse haben und eine Traufhöhe von 25 m nicht überschreiten. Die hier gewählte Konstruktion mit einem Erdgeschoss aus Beton erlaubte es, die Höhe des eigentlichen Holzbaus auf sechs Geschosse zu reduzieren und machte den Neubau damit genehmigungsfähig. Alle tragenden Bauteile erfüllen die Anforderung EI60 gemäß Schweizer VKF-Brandschutznorm, das Erdgeschoss und die Treppenhäuser wurden in EI60 nbb ausgeführt.

6.49

121

Fallbeispiele

1

3

2

4

2 6.50

Die Bauherrnschaft hatte keine erhöhten Anforderungen an den Schallschutz gestellt. Die Fassaden-, Decken- und Wandaufbauten wurde im Rahmen der Planung bei der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt (EMPA) geprüft und lieferten sehr gute Schallschutzwerte (Fassade: Rw 67 dB, max. Abweichung 11 dB bei 125 Hz). Nach Fertigstellung des Gebäudes wurden keine Schallmessungen durchgeführt, was aufgrund der für die beteiligten Firmen anspruchsvollen Ausführungsdetails und des Bodenkanals interessant gewesen wäre. Vonseiten der Bewohner gibt es Rückmeldungen, dass die Dämmwerte für den Luftschall sehr gut seien, während im Bereich des Trittschalls und bei tiefen Frequenzen (Waschmaschinen, Lift) Geräusche der Nachbarn hörbar sind. Planungs- und Bauprozess

Entscheidend für die Realisierung der teilweise ungewöhnlichen Konzepte und

Strategien war unter anderem die Orientierung an der SIA 2040 (SIA-Effizienzpfad Energie), die klare Grenzwerte für die Bereiche Graue Energie, Betriebsenergie und Mobilität definiert. Diese lassen sich aus den übergeordneten Zielen der 2000-Watt-Gesellschaft für den Bereich des Wohnungsbaus ableiten und ermöglichen so eine umfassendere Darstellung des Energieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen. Der Präsident der Baugenossenschaft hatte bei der Entwicklung des SIA-Effizienzpfades mitgewirkt und deshalb ein großes Interesse daran, die Möglichkeiten und Vorteile dieses Ansatzes im Vergleich zu den etablierten Labels zu beweisen. Durch die Beauftragung eines spezialisierten Nachhaltigkeitsberaters war es der Bauherrnschaft möglich, sehr frühzeitig die zur Qualitätssicherung notwendigen Fragen zu stellen und in die Planung miteinfließen zu lassen. Bereits im Rahmen der Wettbewerbsvorprüfung

wurden alle eingereichten Entwürfe hinsichtlich ihres Bedarfs an grauer Energie und Betriebsenergie überprüft. Das Siegerprojekt zeichnete sich zwar nicht durch eine besonders kompakte Gebäudeform aus, bot jedoch für die Vielzahl von Anforderungen in der (für einen Wohnungsbau) städtebaulich schwierigen Situation die beste Lösung. Viele der im späteren Planungsverlauf getroffenen Entscheidungen sind auf die frühzeitigen Variantenstudien und Abschätzungen zurückzuführen. Im Wettbewerb war der Wohnungsbau noch nicht als Holzkonstruktion geplant, sondern als konventioneller Massivbau. Bei den ersten Überprüfungen wurde jedoch klar, dass die energetisch nicht optimale Kompaktheit des Entwurfs es unmöglich machen würde, die Zielwerte des SIA-Effizienzpfades mit einer konventionellen Bauweise zu erreichen. Deswegen suchten Bauherrnschaft und Architekten nach einer Optimierung der Tragstruktur und fanden sie in dem neuen Holzbausystem. Ursprünglich hatte das Konstruktionsprinzip noch vorgesehen, die Massivholzwände mit herkömmlichen Betondecken zu kombinieren. Aus der Weiterentwicklung des Systems entstand dann die letztendlich geplante Kombination mit Holzdecken. Als Konsequenz aus dieser Systementscheidung mussten auch für verschiedene andere Bereiche neue Lösungsansätze gefunden werden – wie im Fall der dezentralen Lüftungsgeräte oder der frei zugänglichen Bodenkanäle. Die technischen Elemente wurden nicht versteckt, sondern vielmehr als gestalterisches Element verstanden und in den Gestaltungsprozess miteinbezogen (Abb. 6.51). Auf der anderen Seite war der Auftraggeber oftmals bereit, teurere Lösungen zu akzeptieren, wenn sie zu einem spürbaren Mehrwert für die Nutzer sowie zu einer Reduktion der ökologischen Fußabdrucks führten.

6.50 Schnitt Fenster horizontal, Maßstab 1:10 1 Eckelement Glasfaserbeton 2 Verkleidung Gipsfaserplatte 2≈ 12 mm, verspachtelt 3 Kabel für Lamellenraffstoren 4 Lüftungsgerät 6.51 dezentrales Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung in einer der Wohnungen 6.52 Blick von einem Balkon an der Gebäuderückseite auf die im Norden anschließende Hochhausbebauung 6.53 Vergleich der Zielwerte des SIA-Effizienzpfads mit den Objektwerten des Wohn- und Geschäftshauses in Zürich 6.54 Variantenvergleich für unterschiedliche Fassadenverkleidungen a quantitativ b quantitativ und qualitativ 6.51

122

6.52

Umweltauswirkungen

Die Verwendung tragender Massivholzelemente vereint einige Vorteile des Massivbaus mit denen des Holzbaus. Holz besitzt im Vergleich zu Backstein oder Kalksandstein ein deutlich besseres Verhältnis von U-Wert und spezifischer Wärmespeicherkapazität. Damit lässt sich die Speichermasse im Gebäude im Vergleich zu einem Holzrahmenbau signifikant steigern, ohne dass sich die Außenwand-

GWP [kg CO2-Äq./m2a]

130 120 110 100 90 80 70 60

18

Mobilität

Betrieb

Erstellung

16 14 12 10 8

50 6

40 30

4

20 2

10 0

0

1600

Wohn- und Geschäftshaus Badener Straße

Graue Energie [MJ/m2]

Zielwerte 2000-WattWohnen Neubau

Wohn- und Geschäftshaus Badener Straße 6.53 400

GWP [kg/m2]

1440

1400

350

1340

1200

300

1000

250

GWP [kg CO2-Äq./m2]

Zielwerte 2000-WattWohnen Neubau

Graue Energie [MJ/m2]

Bei der Fassadenverkleidung zeigt sich dieses Wechselspiel am deutlichsten: Die Bauherrnschaft hatte aus Gründen der Dauerhaftigkeit eine hinterlüftete Fassade gefordert. Für die Architekten war es wichtig, dass sich das Gebäude in den städtischen, »steinernen« Kontext der Nachbarschaft einfügte (Abb. 6.52). Dazu sollte die Fassade einen massiven und plastischen Ausdruck bekommen. Bei einem Vergleich der Umweltauswirkungen verschiedener Bekleidungsarten schnitten die nur 13 mm dicken und vergleichsweise leichten Glasfaserbetonplatten, die zur Herstellung extrudiert und anschließend luftgetrocknet werden, positiv ab. Zudem war das Werk des Herstellers nur ca. 50 km von der Baustelle entfernt. Das Falten der Elemente verleiht der Fassade einerseits eine stärkere Plastizität, sodass die horizontalen Fugen fast völlig in den Hintergrund treten. Andererseits erhöht diese Maßnahme die Stabilität der Fassadenelemente und erlaubte es, den Abstand der Aluminiumunterkonstruktion, die für den größten Teil der Umweltwirkungen und der Kosten verantwortlich ist, von 80 cm auf 120 cm vergrößern (Abb. 6.55, S. 124). Die Ermittlung der Grauen Energie und des Treibhauspotenzials nach dem SIAEffizienzpfad gestaltete sich schwierig, da keine Grenzwerte für Einzelhandelsbauten existieren. Zudem forderte die Stadt Zürich, eine Tiefgarage als Ausgleich für die ursprünglich auf dem Grundstück vorhandenen Parkplätze in das Gebäude zu integrieren, die den Nutzern des Wohngebäudes nicht zur Verfügung stehen sollte. Aus diesen Gründen wurden das 1. Untergeschoss und das Erdgeschoss inklusive der darüberliegenden Abfangdecke bei den Berechnungen nicht berücksichtigt. Ungeachtet dessen erarbeiteten die Planer aber auch für die Decke über dem Erdgeschoss Optimierungsvorschläge. Statt der ursprünglich vorgesehenen ebenen Abfangdecke wurde letztlich eine Betondecke mit Unterzügen und reduzierter Deckenstärke realisiert.

Primärenergie [kWh/m2a]

Wohn- und Geschäftshaus in Zürich

830 800

200

730 600

600

150

500

400

86

76

200

31

31

Faserzementschindeln

Trägerplatte verputzt

48

41

100 50 0

0 Glasfaserbetonplatten

Granitplatten

Titanzinkblech

Alu-Verbundplatten

a Material

Faserzement- Trägerplatte schindeln verputzt

Glasfaserbetonplatten

Granitplatten

Titanzinkblech

Alu-Verbundplatten

Beschreibung

kleinformatige Faserzementplatten

GlasfaserPlatte aus Altglasgranulat betonplatte, 16 mm und Epoxidharz als Bindemittel, organischer Putz

Natursteinplatte aus Oberitalien, schwere Platte mit aufwendiger Befestigung

Premium Titanzinkblech, mehrfach gefalzt, 5 kg/m2

Sandwich aus pulverbeschichteten Aluminiumpanels mit Kunststoffkern, spezielle Unterkonstruktion in Leichtmetall

Befestigung/ Aufbau

Konsole/ Dübel, Faserzementschindeln 6 mm

Konsole/ Dübel, Putzträgerplatte 12 mm, Verputz

Konsole/ Dübel, Glasfaserbeton extrudiert 16 mm

spezielle Unterkonstruktion, Granitplatten 30 mm

Konsole/ Dübel, Blechstärke 7 mm, gefalzt auf Holzschalung

spezielle Unterkonstruktion, Sandwichplatte 4 mm

Graue Energie 1) [MJ/m2]

500

600

730

1440

830

1340

GWP [kg CO2Äq./m2]

31

31

41

76

48

86

Materialökologie

unproblematisch

unprobleEntsorgung problematisch, matisch Reaktor Deponie/Sondermüll

sehr große Transportenergie, Umwelteintrag, unproblematisch

Abtragrate über Ausschwemmung hoch, gelangt über das Wasser in die Nahrungskette

ressourcenaufwendig, hohe Treibhausgasemissionen bei der Herstellung

1)

Die äußerste Verkleidung inklusive Unterkonstruktion (Befestigung) hat einen Anteil von ca. 50 % an der Grauen Energie der gesamten Außenwand. Diese wiederum entspricht ca. 15 % der gesamten Grauen Energie des Gebäudes. D. h. die Unterschiede zwischen den oben genannten Varianten haben einen Einfluss von ca. ± 5 % auf die Herstellungsenergie des Gebäudes. b 6.54

123

Fallbeispiele

6.55

6.56

stärke im gleichen Masse erhöht. Zugleich ist das hier verwendete System durch die lineare Lastabtragung und das Montieren der Kanthölzer vor Ort vergleichbar mit einer gemauerten Wand. Der homogene Schichtaufbau mit geringem Vorfertigungsanteil führt zu einem einfachen Bauablauf auf der Baustelle, macht theoretisch Gebäudehöhen von mehr als zehn Geschossen möglich und führt zudem durch die schnellere Erstellung der Wände und die einfache Montage der vorgefertigten Deckenelemente zu einem spürbar schnelleren Bauablauf. Bei dem Neubau an der Badener Straße war die Bauzeit um rund drei Monate kürzer als bei einem vergleichbaren Massivbau. Im Vergleich zu einem Holzrahmenbau benötigt ein Holzmassivbau zwar größere Außenwandstärken, um die gleichen U-Werte zu erreichen, und enthält zudem mehr graue Energie. Um jedoch einen ähnlichen sommerlichen Wärmeschutz bieten zu können wie der Massivbau, müsste ein Gebäude mit Holzrahmenfassade die fehlende Speichermasse der Außenwände z. B. durch Betondecken oder Holzbetonverbunddecken ausgleichen. Dies würde im Vergleich zu Holzdecken seinerseits zu einer Erhöhung der Umweltwirkungen führen. Der ausgeführte Fassadenaufbau offenbart einen weiteren Zielkonflikt bei hoch wärmegedämmten, hinterlüfteten Massivholzfassaden: Ab einer außenseitigen Dämmstärke von mehr als 20 cm erhöhen sich Anzahl und Dimension der Konsolen

und damit auch die Umweltwirkungen für die vorgehängte Fassade überproportional. Wird die Tragschicht hingegen – wie in diesem Fall – beidseitig gedämmt, verhindert die innere Dämmschicht die Aktivierung der Speichermasse des Holzes. Die Fassade kann dann keinen Beitrag mehr zur Verbesserung des sommerlichen Wärmeschutzes leisten. Die Verwendung der Holz-Hohlkammerdecken ermöglicht eine signifikante Reduktion der grauen Energie, da die Deckenflächen im Allgemeinen den größten Flächenanteil in einem Gebäude ausmachen. Hier sind die zu erzielenden Reduktionen abhängig von den jeweiligen Brand- und Schallschutzanforderungen. Großflächige Gipskarton- und Gipsfaserverkleidungen erhöhen ihrerseits die Graue Energie, sodass sich das Einsparpotenzial oftmals stark reduziert (Abb. 4.4, S. 70). Eine Umnutzbarkeit des Gebäudes innerhalb der Wohnungen ist durch die stützenfreien, zwischen den äußeren Wohnungstrennwänden spannenden Decken möglich. Eine Zusammenlegung von Wohnungen würde sich mit dem gewählten Konstruktionssystem schwierig gestalten; sie kann jedoch aufgrund der städtebaulichen Situation und der Gebäudevolumetrie als sehr unwahrscheinlich eingestuft werden. Die Elementbauweise der Konstruktion ermöglicht einen vollständigen sortenreinen Rückbau. Auch eine spätere Anpassung des Dämmstandards durch das Aufbringen einer dickeren Dämmschicht und einer neuen vorgehängten Fassade ist möglich. Diese Maßnahme ist außerhalb der Heizperiode sogar im bewohnten Zustand umsetzbar.

6.55 Wohn- und Geschäftshaus in Zürich: Fassade im Bauprozess (Eckdetail) 6.56 Installationswand im Rohbauzustand 6.57 Verwaltungsgebäude in Krems: Ansicht von der Ringstraße im Süden

124

Das Konzept der konsequenten Schichtentrennung bei allen Haustechnikinstallationen ermöglicht eine problemlose Nachinstallation von Leitungen sowie die Anpassung an zukünftige Anforderungen und Technologien, ohne in die Primärstruktur eingreifen zu müssen (Abb. 6.56). Schwer zu beurteilen ist hingegen der Einsatz des dezentralen Lüftungssystems. Zwar wird es für die Lüftung sicher auch künftig dezentrale Lösungen geben, doch es lässt sich schwer voraussehen, ob sich diese in die bestehende Fassade integrieren lassen. Das Geräusch des Ventilators ist in den Schlafräumen insbesondere nachts hörbar. Die Weiterentwicklung des Systems soll jedoch die Geräuschemissionen nochmals reduziert haben. Das Projekt Badener Straße 380 unterschreitet die Zielwerte des Effizienzpfades aufgrund der guten Anbindung an den ÖPNV und der konsequenten Reduktion der Umweltauswirkungen in Betrieb und Erstellung in allen drei Teilbereichen. Es ist damit das erste Gebäude in der Schweiz, das 2000-Watt-kompatibel ist (Abb. 6.54, S. 123). Fazit

Um die hohen Zielsetzungen des Projekts zu erreichen, waren mehrere Faktoren entscheidend: Zum einen das Interesse der Bauherrnschaft an einer konsequenten Umsetzung der Ziele des SIAEffizienzpfades sowie die Beauftragung eines Nachhaltigkeitsspezialisten für die Planungsbegleitung und Qualitätssicherung. Hinzu kam die Bereitschaft und Fähigkeit der Architekten und Planer, die Vorgaben an Energieeffizienz und Nachhaltigkeit sowie die Ergebnisse der Varianten- und Bauteilvergleiche in den Planungs- und Gestaltungsprozess einfließen zu lassen, Synergien zu erzeugen und dadurch die Qualität des Projekts als Ganzes zu erhöhen. Neben der kreativen Lösungsfindung bestand eine wesentliche Leistung des Planungsteams in dessen vorbehaltlosem Umgang mit dem Material Holz. Der Vorteil des SIA-Effizienzpfades liegt in der umfassenderen und zielorientierten Bewertung der Stoff- und Energieströme sowie in seiner großen Offenheit in Bezug auf die geforderten Maßnahmen. Der Art der Einbeziehung eines Nachhaltigkeitsspezialisten zur Beratung und Qualitätssicherung kommt jedoch eine erhöhte Bedeutung zu, da eine externe Überprüfung der Planung bisher nicht existiert.

Verwaltungsgebäude in Krems

Verwaltungsgebäude in Krems Der 1991 für eine Imagekampagne erfundene Slogan »Hoffentlich ist es Beton!« sollte den Baustoff von seinem damals in der Öffentlichkeit vorherrschenden Image der Kälte und Menschenfeindlichkeit befreien. Der Satz kann aber auch als Ausdruck eines universellen Gefühls der Architektenschaft interpretiert werden, die – ganz im Gegensatz zur öffentlichen Wahrnehmung – Beton schon vor langer Zeit zu einem ihrer Lieblingsmaterialien auserkoren hatte. Hoffentlich ist es Beton!

Die Gründe hierfür liegen unter anderem darin, dass kein anderes Material so stark mit zeitgenössischer Architektur verbunden wird. Die Vielfalt der möglichen Oberflächen und Atmosphären reicht von der archaischen Rauheit des »Béton brut«, wie ihn Le Corbusier in den 1920er-Jahren des letzten Jahrhunderts propagierte, bis zu den glatten und perfekten Sichtbetonoberflächen des Kunstmuseums in Bregenz von Peter Zumthor. Die plastischen Gestaltungsmöglichkeiten, die monolithische Erscheinung und die homogenen Oberflächen des Sichtbetons lassen Gebäude zu beinahe perfekten Skulpturen werden. Hinzu kommen die bautechnischen Vorteile der weltweiten

Verfügbarkeit, der niedrigen Erstellungskosten und der einfachen Umsetzung auf der Baustelle. Auch seine bauphysikalischen Vorzüge wie die hohe Speichermasse, der gute Schallschutz und die guten brandschutztechnischen Eigenschaften machen Beton zu einem universell einsetzbaren Baustoff. Die Herstellung von Zement ist jedoch nicht nur ein sehr energieintensiver Prozess, sondern setzt während der Herstellung auch große Mengen an CO2-frei, sodass die Verwendung von Beton aus ökologischer Sicht problematisch erscheint. Aufgrund dessen ist es notwendig, nach Wegen zur Reduktion der Umweltauswirkungen von Betonkonstruktionen zu suchen. Der Wunsch nach Ressourceneffizienz bestimmte auch die Planung des Niederösterreichhauses in Krems. Das 2011 fertiggestellte Verwaltungsgebäude der niederösterreichischen Landesregierung sollte nicht nur den Passivhausstandard erreichen, sondern auch die Graue Energie in den verwendeten Baukonstruktionen auf ein Minimum reduzieren. Neben den bereits im Kapitel »Strategien der Materialverwendung im Bauprozess« (S. 46) erwähnten Strategien und Systemen zur Optimierung von Betonkonstruktionen wie Reduktion von Spannweiten und Deckenstärken, Verwendung von

Beteiligte Bauherr: LIG NÖ – Landesimmobiliengesellschaft mbH, St. Pölten Generalplaner: ARGE NÖHK – AllesWirdGut, Wien/ feld72, Wien/Fritsch, Chiari & Partner, Wien Haustechnik: ZFG Projekt GmbH, Baden bei Wien Bauphysik: DI Walter Prause, Wien Elektroplanung: Kubik Project GmbH, Gießhübl Brandschutzplanung: Ingenieurbüro H. Redl, Getzersdorf Vorstudie Energie und Ökologie: Stockinger & Partner, Limbach Beratung Ökologiekonzept: bauXund Forschung und Beratung GmbH, Wien Kennwerte Lage: Krems, Österreich Planungszeitraum: 2005 – 2011 Bauzeit: 2009 – 2011 Nutzung: Büro- und Verwaltung Grundstücksfläche: 4781 m2 Grundfläche: 2179 m2 Gebäude + 1288 m2 Parkdeck Bruttogrundfläche (BGF): 12 556 m2 Gebäude + 5697 m2 Parkdeck Nutzfläche (NF): 9915 m2 Energiebezugsfläche (gemäß PHPP): 8756 m2 Volumen: 36 805 m3 Gesamtanlagekosten: 25 Mio. € Zielwerte Passivhausstandard Energiekennwerte lt. OIB-Energieausweis (bezogen auf Standortklima) Heizwärmebedarf (HWB): 7,79kWh/m2a Primärenergiekennwert nicht erneuerbar (gemäß PHPP; für Heizen, Warmwasser, Kühlen, Hilfsstrom für Lüftung, Beleuchtung und Arbeitshilfen): 115,5 kWh/m2a EBF Ertrag Photovoltaik: 9,45 kWpeak Warmwasserbedarf (WWWB): 4,71 kWh/m2a Energiebedarf Heiztechnik (HTEB): 18,87 kWh/m2a Kühlbedarf (KB): 29,44 kWh/m2a Beleuchtungsenergiebedarf (BelEB): 18,4 kWh/m2a OI3-IndexBG0,BGF: 109

6.57

125

Fallbeispiele

6.58

6.59

Maßstäblichkeit

Aussicht

Beton-Hohlkammerdecken, Minimierung des Anteils an tragenden Betonwänden und Verwendung von Recyclingbeton als Zuschlagstoff, bietet die Herstellung und Zusammensetzung des Zementgemisches ein großes Potenzial zur Reduktion der Umweltauswirkungen. Parallel zu den im Bauwesen üblichen Zementmischungen (CEM I B und CEM II B) mit einem hohen Anteil an Portlandzement wurden in den vergangenen Jahren Zusammensetzungen mit einem höheren Anteil an Hüttensand entwickelt (CEM III B mit 70 % Hüttensandanteil sowie Sulfathüttenzement mit 90 % Hüttensandanteil; siehe Substitutionsprozesse, S. 46). Hüttensand ist ein Abfallprodukt (Schlacke) der Stahlproduktion und wird bereits seit Langem im Straßen- und Tiefbau wegen seiner guten Wasserdichtigkeit eingesetzt. Das CO2-Einsparpotenzial beträgt dabei zwischen 47 % (CEM III B) und 65 % (Sulfathüttenzement) im Vergleich zu den in Mitteleuropa üblichen Zementmischungen. Das Niederösterreichhaus ist eines der ersten Gebäude in Europa, bei dem großmaßstäblich CEM III B zur Reduktion des Primärenergieinhalts eingesetzt wurde. Es hat damit eine große Relevanz auf der Suche nach Optimierungspotenzialen im Bauwesen. Projektbeschreibung

Höfe 6.60

6.61

126

Die Aufgabe des 2005 ausgelobten zweistufigen Wettbewerbs für das Niederösterreichhaus bestand in der Planung eines Verwaltungsgebäudes für die Verwaltung der Bezirkshauptstadt Krems, diverse Landesämter und die Wirtschaftskammer in einem bisher wenig belebten Teil der Altstadt. Das lange Zeit brach liegende Grundstück in unmittelbarer Nähe des Hauptbahnhofs war überwiegend als Parkplatz zwischengenutzt worden. Es grenzt im Süden an die Ringstraße und im Norden an die mittelalterliche Stadtmauer an. Der Vorschlag des Teams der Architekten AllesWirdGut und feld72 sowie der Tragwerksplaner Fritsch, Chiari & Partner überzeugte im Wettbewerbsverfahren vor allem durch seine Integration in den Bestand. Als Reaktion auf die kleinteiligen Strukturen im direkten Umfeld gliederten die Architekten das rund 60 000 m3 große Volumen in drei Baukörper, die in den Obergeschossen durch Brücken miteinander verbunden sind (Abb. 6.67, S. 129). Mit dieser Gliederung und der Höhenstaffelung der Baukörper fügt sich das Gebäudeensemble in den historischen Stadtkörper ein und führt dessen bestehende Struktur aus Gassen, Plätzen und öffentlichen Durchgängen fort (Abb. 6.59 – 6.61).

Verwaltungsgebäude in Krems

Die drei Gebäudeteile sind über eine Nord-Süd-Achse miteinander verbunden, auf der sowohl die beiden Brücken als auch die vier Eingänge im Erdgeschoss liegen. Die Brücken binden die drei Baukörper zu einer funktionalen Einheit zusammen. Nur die Wirtschaftskammer im Erdgeschoss des nördlichen Bauteils bildet eine separat von außen zugängliche Nutzungseinheit. Neben ca. 200 Arbeitsplätzen enthält der Gebäudekomplex eine Vielzahl an Sondernutzungen, wie einen Röntgenraum für den Amtsarzt oder einen Zivilschutzraum für die Bezirkshauptmannschaft. Im westlichen Teil des nördlichen Baukörpers befindet sich eine öffentlich zugängliche oberirdische Parkgarage mit 159 Stellplätzen, gegen deren Realisierung sich bei der Planung Widerstand aus der Bevölkerung formierte. Eine komplett unterirdische Unterbringung der Parkplätze war jedoch nicht möglich, da aufgrund der unmittelbaren Nähe zur Donau und dem daraus resultierenden hohen Grundwasserspiegel nur ein Untergeschoss zu vertretbaren Kosten erstellt werden konnte. Als Kompromiss wurde die Anzahl der Stellplätze reduziert und die öffentliche Nutzung des Parkhauses durchgesetzt. Die hohe Ausnutzung des Grundstücks mit einer GFZ von fast 4,0 und die von der Bauherrnschaft gewünschte Struktur mit Ein- und Zweipersonenbüros führen zu einer überdurchschnittlich hohen Dichte. Ein gebäudehohes Atrium und ein Innenhof brechen die Volumen auf und belichten die Aufenthalts- und Erschließungsbereiche im Inneren der Baukörper (Abb. 6.62 – 6.64 und 6.68, S. 129). Das verbindende gestalterische Element für die drei Gebäudeteile und das Parkdeck ist die hellbeige Lochfassade mit einem Öffnungsanteil von nur 25 %. Die Begrenzung der Fensterfläche war Teil des Pflichtenheftes, nachdem das Land Niederösterreich 2007 beschlossen hatte, alle öffentlichen Neubauten im Passivhaushausstandard auszuführen. Um einen zu geschlossenen Eindruck des Gebäudes zu verhindern, vergrößerten die Architekten optisch den Öffnungsanteil der Fassade, indem sie die fest verglasten Aluminiumfenster seitlich durch opake Lüftungsflügel ergänzten. Als Sonnenschutz dienen außen liegende Rafflamellenstoren, deren oberes Drittel zur Lichtlenkung separat gesteuert werden kann. Ferner lassen sich alle Büros mit schlichten, bodentiefen und raumbreiten Vorhängen vor Einblicken schützen. Die Jalousien der Pfosten-Riegel-Fassade im

Bauteil C

2 3

1

Bauteil B

4 5 3

Bauteil A 6.62

6

1

7

3 8

3 6.63

6.64 6.58 Lageplan, Maßstab 1:5000 6.59 Schema des neu entstandenen Wegenetzes im Quartier 6.60 Integration des Neubaus in den städtebaulichen Kontext 6.61 Luftaufnahme von Norden 6.62 Grundriss 1. Obergeschoss, Maßstab 1:1000 6.63 Grundriss Erdgeschoss, Maßstab 1:1000

1 Parkdeck 2 Innenhof 3 Büroräume 4 Kantine 5 Atrium 6 Besprechungsräume 7 Empfangsbereich der Wirtschaftskammer 8 Bürgerbüro 6.64 Querschnitt, Maßstab 1:1000

127

Fallbeispiele

6.65 Ansicht von Südwesten 6.66 Vertikalschnitt Südfassade Maßstab 1:20 1 Flachdach, extensiv begrünt: Extensivsubstrat 70 mm Filtermatte 5 mm Festkörperdränage 25 mm Wärmedämmung XPS 160 mm bituminöse Abdichtung dreilagig (obere zwei Lagen wurzelfest) Wärmedämmung EPS im Gefälle 120 – 280 mm (im Mittel 200 mm) bituminöser Voranstrich Stahlbetondecke 250 mm Innendispersion Silikatfarbe 2 Festverglasung (innenbündig): Dreifachisolierverglasung in Aluminiumrahmen, Uw = 0,90 W/m2K; g-Wert = 50 %; Lichttransmission = 70 % 3 opaker Öffnungsflügel (außenbündig): Aluminiumsandwichpaneel mit PIR-Kerndämmung, Drehkippbeschlag, U = 0,91 W/m2K 4 Außenwand Obergeschosse: Silikat-Kratzputz mit Lotuseffekt Wärmedämmung EPS 200 mm Außenwand Stahlbeton 200 mm Spachtelung Innendispersion Silikatfarbe 5 Geschossdecke: Linoleumbelag 10 mm Zementestrich 60 mm Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung EPS 30 mm Dampfbremse Splittschüttung 50 mm Stahlbetondecke 250 mm Innendispersion Silikatfarbe 6 Außenwand Erdgeschoss: Pfosten-Riegel-Fassade, Dreifachisolierverglasung in Aluminiumrahmen (Ug = 0,5 W/m2K) Sonnenschutz im Scheibenzwischenraum, Außenseite teilweise siebbedruckt 6.67 Blick in die Verbindungsbrücke zwischen Bauteil B und C 6.68 Atrium in Bauteil A

1

2

4

3

5

6

6.65

128

6.66

Verwaltungsgebäude in Krems

Erdgeschoss sind im Scheibenzwischenraum angeordnet, um Vandalismus vorzubeugen. Das Energiekonzept des Gebäudes kombiniert passive bauliche Maßnahmen mit einem technisch reduzierten Haustechnikkonzept. Als Wärmequelle für das Gebäude dient das lokale Fernwärmenetz. Aus Kostengründen und wegen der zur Verfügung stehenden hohen Vorlauftemperaturen wurden in den Büros konventionelle Heizkörper installiert. Aktiv gekühlt werden nur die Serverräume (dezentrale Split-Klimageräte) und die Wirtschaftskammer (Kompressionskältemaschine und Kühldecken). Zur Vermeidung sommerlicher Überhitzung der restlichen Räume dient – neben der Reduktion der eingetragenen Wärmelasten durch den begrenzten Fensterflächenanteil und den Sonnenschutz – die Aktivierung der hohen Speichermasse. In den Büroräumen wurde deshalb auf abgehängte Decken unter der weiß lasierten Betondecke verzichtet. Die Deckensegel haben ausschließlich eine akustische Funktion. Die Außenluft wird durch einen 2000 m langen Erdkollektor vorkonditioniert (Abb. 6.69, S. 130). Zudem wird die Abluft im Sommer mittels eines Sprühnebels um vier bis fünf Grad adiabatisch abgekühlt, bevor sie den Wämetauscher passiert. Auf diese Weise kann sie die einströmende Außenluft im Lüftungsgerät stärker abkühlen. Eine Nachtauskühlung des Gebäudes ist mithilfe der Lüftungsanlage möglich, bei der auf eine getrennte Führung der Abluft verzichtet wurde. Die Zuluft wird den Büroräumen über Kanäle in der abgehängten Decke in den

Das Gebäude wurde als Massivbau in Ortbetonbauweise erstellt. Die tragende Außenfassade aus Beton erhielt ein 20 cm starkes Wärmedämmverbundsystem mit grauem EPS, das auch im Bereich der Sonnenschutzkästen durchgezogen wurde. Dies bedeutet zwar eine partielle Schwächung der thermischen Gebäudehülle, die jedoch in der Gesamtbilanz durch das gute A/V-Verhältnis und die durchschnittliche Dämmschichtdicke von 36 cm auf dem Dach kompensiert

wird. Als äußere Fassadenschicht wurden ein mineralischer Kratzputz sowie ein Anstrich mit Lotuseffekt aufgebracht. Neben der Einhaltung des Passivhausstandards sieht das 2007 erlassene »Pflichtenheft Energieeffizienz für Landesgebäude« verschiedene bauökologische Vorgaben vor. Das für das Projekt entwickelte Energie- und Umweltkonzept basiert auf fünf Eckpfeilern: • Reduktion der Grauen Energie insbesondere durch CO2-optimierten Beton: Durch den Einsatz von CEM III B mit einem Hüttensandanteil von 70 % für einen Großteil der Ortbetonarbeiten konnten Primärenergieinhalt und Treibhausgasemissionen reduziert werden. • Umsetzung eines Baulogistikkonzepts, um die Emissionen aus dem Baubetrieb für die quantitativ wichtigsten Gewerke (Erd- und Rohbauarbeiten) zu minimieren. Für alle im Tiefbau und Rohbau eingesetzten Lkws wurde als Mindeststandard die Emissionsklasse IV vorgegeben. • Chemikalien- und Produktmanagement zur Minimierung gesundheits- und umweltschädlicher Produkte und Chemikalien: Durch diese in Planung, Ausschreibung und Bauausführung umgesetzte Maßnahme wurden im Vergleich zu einer marktüblichen Bauausführung ca. 2700 kg weniger VOC über Baustoffe in das Gebäude eingetragen. In der Folge sanken auch die VOCEmissionen in die Raumluft deutlich (Abb. 6.73 – 6.75, S. 132). Der Verzicht auf PVC und Halogene in Bodenbelägen, Rohren und Elektroleitungen reduzierte die Gesamtmenge an Weichma-

6.67

6.68

Erschließungsbereichen zugeführt, während die Abluft über Überströmöffnungen in den Korridor gelangt und von dort in die Treppenhauskerne abgesaugt wird. Der Trinkwasserbedarf wird aus dem städtischen Netz gedeckt, während für die WCs und die adiabatische Kühlung Grundwasser aus einem eigens dafür erstellten Brunnen genutzt wird. Eine weitergehende Verwendung des Grundwassers auch für die Beheizung und Kühlung des Gebäudes war nicht möglich, da die Entnahme von Grundwasser wegen der vorhandenen Schwankungen beschränkt wurde. Zur Warmwasserversorgung dienen aufgrund des geringen Bedarfs und der Legionellengefahr dezentrale Durchlauferhitzer. Die Versorgung der Räume mit Tageslicht wird über den zentral gesteuerten Sonnenschutz geregelt, der individuell übersteuert werden kann. Den Kunstlichtbedarf in den Büros decken Stehleuchten. Eine auf dem Dach installierte PVAnlage mit 9,45 kWp versorgt das Gebäude zusätzlich mit Strom. Materialität und Konstruktion

129

Fallbeispiele

chern im Gebäude um etwa 8000 kg und lässt im Brandfall weniger ätzende Brandgase entstehen. Mehrkosten traten hierbei nur bei den Elektroinstallationen auf (95 000 €, ca. 0,4 % der Baukosten). • Förderung des Einsatzes nachwachsender Rohstoffe, insbesondere im Innenausbau durch 5200 m2 Linoleum als Bodenbelag und die Verwendung einheimischer Hölzer. • Erstellung emissionsarmer Innenräume: Die erzielte Luftqualität wurde durch die Durchführung einer Raumluftmessung einen Monat nach Inbetriebnahme nachgewiesen. Die Emissionsmessungen zeigen gute bis sehr gute Messwerte für VOC und Formaldehyd. Planungs- und Bauprozess

Die ökologischen Rahmenbedingungen des Projekts änderten sich mit dem 2007 verabschiedeten »Passivhauserlass« grundlegend, da in der Auslobung des Wettbewerbs 2005 keine erhöhten energetischen oder ökologischen Anforderungen vorgegeben waren. Für die Erreichung des Passivhausstandards und die Einhaltung der Kriterien des »Pflichtenheftes Energieeffizienz« wurde die zulässige Bausumme um insgesamt 10 % erhöht. Als gestalterische Vorgabe wurde der Fensterflächenanteil zudem auf maximal 25 % festgesetzt. Aufgrund der intendierten Leuchtturmwirkung des Niederösterreichhauses und das große Interesse, ein Gebäude mit vorbildhaftem Charakter zu errichten, gab die Bauherrnschaft mehrere den Planungsprozess begleitende Untersuchungen in Auftrag. Bereits im Rahmen des Vorprojekts fertigte ein Energie- und Bau-

130

ökologiespezialist eine Studie zur Senkung der Umweltwirkungen durch Betrieb und Erstellung sowie deren Einwirkung auf die Planung an. Auf Basis der Vorentwurfsplanung ermittelte die Studie, dass Decken und Dach des Gebäudes zusammen für ca. 70 % der GWP-Emissionen aus der Erstellung verantwortlich sind und damit das größte Einsparpotenzial darstellen. Durch die Reduktion der Baumasse und den Einsatz von Sulfathüttenzement wurde eine mögliche Reduktion des OI3-Index (siehe TQB, S. 37) von 58 auf 48 und des GWP um rund 40 % errechnet. Weiterhin empfahl die Voruntersuchung die Verwendung von Lehmbauplatten und Fliesen- bzw. Feinsteinzeugbelägen im Innenraum sowie die Ausführung von extensiv begrünten Dächern und wassergebundenen Oberflächen anstelle von Asphaltbelägen im Außenraum. Im weiteren Planungsverlauf wurde ein Nachhaltigkeitsspezialist zur Beratung und Qualitätssicherung beauftragt. Er stellte eine unabhängige Begleitung des Generalplanerteams über den gesamten Projektverlauf sicher und überprüfte nach Fertigstellung des Bauvorhabens die Effektivität der einzelnen Maßnahmen. Im Planungsprozess wurden die teilweise widersprüchlichen Anforderungen der Auftraggeber, der Nutzer und des Pflichtenheftes offensichtlich. Den anspruchsvollen Zielen und dem innovativen Material- und Haustechnikkonzept stehen einige fragwürdige Entscheidungen gegenüber. Die vom Nutzer geforderte hohe Anzahl an Parkplätzen für ein Gebäude, das sich im Innenstadtbereich und weniger als 250 m vom Hauptbahnhof entfernt befindet, erscheint ebenso

problematisch wie das Raumprogramm mit fast ausschließlich flächenintensiven Ein- und Zweipersonenbüros. Die ersten Betriebserfahrungen haben zudem gezeigt, dass die generelle und indifferente Beschränkung der maximalen Fensterfläche zu Problemen führt. Aufgrund der gemäß Arbeitsstättenrichtlinie geforderten Mindestfensterflächen war keine Differenzierung des Öffnungsanteils in den einzelnen Geschossen oder abhängig von der Himmelsrichtung möglich. Dies führte insbesondere in den unteren Geschossen zu einem erhöhten Kunstlichtbedarf und zugleich in einigen nach Südwesten orientierten Büros der obersten Geschosse zu sommerlicher Überhitzung. Anstelle von konventionellem Beton (CEM I B oder CEM II B) wurde beim Niederösterreichhaus bevorzugt Beton mit einem 70 %-igen Hüttensandanteil (Betonklasse CEM III B) eingesetzt. Von den verarbeiteten 12 304 m3 Ortbeton waren 9627 m3 CEM III B (78 %) und 2677 m3 Normalbeton. Auf den Einsatz von Sulfathüttenzement mit einem Hüttensandanteil von 90 % wurde verzichtet, da die Forderung zum Zeitpunkt der Ausschreibung den Markt der Anbieter zu weit eingeschränkt hätte und der Bauherr eine zu starke Restriktion für den Wettbewerbs befürchtete. Verarbeitbarkeit und Schalungszeiten des CEM III B sind bei Temperaturen bis 10 °C (24 h-Mittelwert) vergleichbar mit Normalbeton. Bei Temperaturen unter 5 °C erhöhen sich die Schalungszeiten deutlich und bei Temperaturen unter 0 °C können sie auf das 3-bis 4-Fache von Normalbeton steigen. Die daraus resultierenden Bauzeitverlängerungen hätten bereits im Bauzeitenplan

6.69

6.70

Verwaltungsgebäude in Krems

berücksichtigt werden müssen und hätten ferner zu Mehrkosten geführt. Bei hohem Zeitdruck wäre zudem mit mehr Beschädigungen an Kanten und Flächen durch den weicheren Beton zu rechnen gewesen, die dann wiederum einen Mehraufwand bei der Nachbehandlung verursacht hätten. Deshalb wurde bei niedrigen Temperaturen unter 5 °C auf den Einsatz von CEM III B verzichtet. Obwohl die Ortbetonarbeiten auf der Baustelle den ganzen Winter hindurch andauerten, war es möglich, 78 % der Betonmenge mit Hüttensandbeton auszuführen. Die ursprünglichen Befürchtungen der Beteiligten im HInblick auf die geringe Temperaturtoleranz des Hüttensandzements beim Abbinden bewahrheitete sich dabei größtenteils nicht. Wasserundurchlässiger Beton wurde beim Niederösterreichhaus aufgrund eines Fehlers bei der Bestellung des Betons nicht mit CEM III B ausgeführt, obwohl sich dieser für diese Anwendung technisch besonders gut geeignet hätte. Die Mehrkosten für die Verwendung von CEM III B beliefen sich auf ca. 2 bis 3 % (2,25 €/m3 Beton). Allgemein lässt sich sagen, dass der Einsatz von CEM III B im Winter bei Lufttemperaturen unter 10 °C (24 h-Mittelwert) wirtschaftlich nicht sinnvoll ist. Außerhalb dieses Temperaturbereichs ist er hinsichtlich Verarbeitung und Tragfähigkeit komplett gleichwertig mit Normalbeton. Die Aushärtzeiten von Sulfathüttenzement liegen zwischen jenen von CEM III B und CEM I B und führen damit zu einer besseren Einsetzbarkeit insbesondere in der Übergangsjahreszeit. Bei der Erstellung des Bauzeitplans sind im Herbst und Frühjahr Bauzeitverlängerungen einzukalkulieren oder es sollten Alternativpositionen mit konventionellem Beton ausgeschrieben werden. Wenn möglich sollte die Bauzeitplanung dahingehend optimiert werden, dass lange günstige Temperaturbedingungen für die Betonarbeiten zur Verfügung stehen Umweltauswirkungen

Berechnungen des Österreichischen Instituts für Baubiologie und -ökologie (IBO) haben ergeben, dass die Änderung des Betonbindemittels (CEM III B statt Portlandzement) die CO2-Emissionen für die Herstellung der Betonkonstruktion um rund 50 % gesenkt hat (Abb. 6.76, S. 132). Der Einsatz von Sulfathüttenzement hätte sogar Reduktionen von über 75 % ermöglicht. Die absolute Einsparung für das Niederösterreichhaus beträgt 1092 t CO2 im Vergleich zu einer konventionellen

6.71

6.72

Bauweise. Das entspricht ungefähr der Differenz, welche die Verringerung des Wärmebedarfs von den gesetzlichen Anforderungen auf Passivhausstandard in den ersten 19 Jahren des Betriebs erzielt. Die Decken ermöglichen, verglichen mit anderen Deckenkonstruktionen, erhebliche PEI- und CO2-Einsparungen. Eine unterseitig verkleidete Holzbetonverbunddecke mit Normalbeton mit ähnlichen Brandschutzeigenschaften schneiden um 65 % schlechter ab. Die mit CEM III B und Sulfathüttenzement zu erzielenden Einsparungen machen die Decken zu einer aus ökologischer Sicht gleichwertigen Alternative. Bei der Betrachtung des OI3Index schneiden die optimierten Betondecken sogar besser ab, da das Versauerungspotenzial von Holz höher ist als jenes von Beton (Abb. 5.7, 5.8, S. 91). Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Ortbetondecken kreuzweise gespannt werden können. Sie eignen sich damit deutlich besser für Skelettbauten als die im Allgemeinen einachsig spannenden Holzkonstruktionen und ermöglichen damit eine höhere (Um-)Nutzungsflexibilität. In Bezug auf die Umweltauswirkungen stellen Betondecken mit Hüttensandzement damit eine der besten zurzeit verfügbaren Optionen dar. Als nicht optimal muss jedoch die Rezyklierbarkeit eingestuft werden, da bei Beton im Gegensatz zu Holz nur ein Downcycling möglich ist. Bei dem Einsatz von CEM III B für Fassadenkonstruktionen fällt die Beurteilung nicht ganz so positiv aus. Im Vergleich mit anderen tragenden Konstruktionssystemen schneidet die Betonfassade zwar

noch gut ab, aber es gibt verschiedene Alternativen, die sowohl geringere Werte beim GWP wie auch bei der Grauen Energie ermöglichen und zudem noch Vorteile im Bereich der Rückbaubarkeit und der Rezyklierbarkeit aufweisen. Bei vergleichbaren U-Werten weisen Holzkonstruktionen zudem zumeist geringere Bauteildicken auf (Abb. 5.11. 5.12, S. 93). Beim OI3-Index hingegen sprechen die Vorteile wieder für CEM III B. Das Einsparpotenzial gegenüber einer mit Normalbeton ausgeführten Fassadenkonstruktion ist auch hier erheblich. Die Umweltwirkungen liegen im Gegensatz zum Normalbeton unter denen einer vergleichbaren tragenden Fassade aus Backstein oder Kalksandstein. Ein belastbarer Vergleich von nicht tragenden und tragenden Fassaden ist nur unter Einbeziehung aller tragenden und raumabschließenden Bauteile im Gebäude möglich, weil die Wechselwirkungen der Elemente untereinander zu groß sind. Zudem ist die Wahl des richtigen Konstruktionssystems sehr stark von der Nutzung und vom intendierten Raumeindruck des Gebäudes abhängig. CEM III B oder Sulfathüttenbeton eignen sich aufgrund der fast weißen Farbe auch sehr gut als Sichtbeton. Neben den Einsparungen durch die Optimierung des Rohbaus halfen auch die 6.69 Verlegung des Erdkollektors unter der Bodenplatte 6.70 Betonierarbeiten am Rohbau 6.71 Verbindungsbrücke zwischen den Bauteilen B und C 6.72 Innenhof zwischen den Bauteilen A und B

131

Lösungsmittelemissonen [kg VOC]

Fallbeispiele

14000

4% 27%

12000

23%

10000 8000 7% 6000 4000

39%

2000

Bitumenanstrich Bodenbeschichtungen (ohne Belagsarbeiten) Innenwandbeschichtungen

0 Worst Case

Business as usual

optimiert

Metallbeschichtungen Verlegung Fußbodenbeläge

6.73

6.74 VOC-Emissionen im Vergleich [kg]

Produktgruppe

Business as usual

optimiert

906

755

125,8

Bodenbeschichtungen (ohne Belagsarbeiten)

1565

1113

0

Bitumenanstriche

Worst Case

Innenwandbeschichtungen

8038

246

49,5

Metallbeschichtungen (inklusive Brandschutz)

1137

758

1,6

Verlegung Fußbodenbeläge

2035

102

2,8

13 680

2974

179,6

Summe

Fazit

6.75 CO2-Emissionen durch Betonherstellung Bindemittel

GWP/m2 [kg CO2-Äq./m3]

GWP gesamt [t CO2-Äq.]

Vergleich [%]

österr. Durchschnittszement

254

3125

100 %

CEM I (Portlandzement)

310

3814

122 %

CEM IIIB (Hochofenzement)

120

1476

47 %

55

677

22 %

165

2033

65 %

Sulfathüttenzement (EN 15 743) Betonmix Niederösterreich-Haus Krems

6.76

Baustellenlogistik und die ökologischen Anforderungen an die Baustellenabwicklung, Emissionen zu reduzieren. Für den Tiefbau und Rohbau wurden ausschließlich Fahrzeuge der Euroklassen 4 und 5 eingesetzt. Hierdurch sanken die durch den Baustellenverkehr insgesamt verursachten Emissionen (Kohlenmonoxid [CO], Kohlenwasserstoffe [HC], Stickoxide [NOx]) gegenüber Fahrzeugen der Euroklasse 3 um 30 % und das Feinstaubaufkommen (PM) sogar um 80 %.

6.73 Lösemitteleinsparung durch Chemikalienmanagement: Vergleich des Niederösterreichhauses (rechter Balken) mit einem »Business as usual«und einem »Worst-Case«-Szenario 6.74 Lösemitteleinsparung pro Gewerk 6.75 VOC-Einsparungen durch Chemikalienmanagement 6.76 Vergleichsrechnung für die Rohbauerstellung mit unterschiedlichen Zementsorten. Beim Niederösterreichhaus wurde für 78 % der Betonmenge ein Zement mit 70 %-igem Hüttensandanteil verwendet.

132

vergleichbaren Gebäude möglich, die Emissionen von über 100 000 km Fahrtstrecke einzusparen (Abb. 4.25, S. 88). Insgesamt haben die beschriebenen Maßnahmen im Bereich der Materialoptimierung und des Bauprozesses beim Niederösterreichhaus zu einer signifikanten Reduktion der Umweltwirkungen geführt. Die aus dem Projekt gewonnenen Erkenntnisse scheinen auf viele Projekte übertragbar zu sein. Kritisch zu beurteilen ist insbesondere das Zusammenspiel aus Material, Nutzung und Technik. Aufgrund der auf größere Nutzungsstrukturen ausgelegten Lüftungsanlage und der kleinteiligen Raumeinheiten lässt sich die in das Gebäude eingebrachte Speichermasse nicht optimal nutzen. Sowohl offenere Grundrisse als auch kleinere Zonen in derLüftungssteuerung hätten die Materialeigenschaften des Betons besser ausnutzen können.

In der Planung wurden keine Vorgaben bezüglich der maximal zulässigen Fahrtstrecken gemacht. Die nach Abschluss der Arbeiten durchgeführte Studie ermittelte, welche zusätzlichen Einsparpotenziale auch in diesem Bereich bestehen: Für den Abtransport des aufgelockerten Aushubmaterials (34 100 m3) waren ca. 3410 Lkw-Fahrten zur 14 km entfernt gelegenen Deponie notwendig. Die Gesamtfahrtstrecke betrug damit ca. 88 680 km. Zusätzlich waren für die ca. 13 000 m3 Ortbeton ca. 2200 Fahrten von dem nur 5 km entfernten Mischwerk nötig. Die Fahrtstrecke betrug damit rund 22 000 km. Bei einer durchaus üblichen Distanz zum Betonwerk von 35 km (maximal zulässige Entfernung gemäß Minergie-ECO) würde sich diese Strecke schon auf über 150 000 km erhöhen. Durch die Beschränkung der maximal zulässigen Fahrdistanzen zur Deponie und dem Betonwerk wäre es demnach bei einem

Das Niederösterreichhaus zeigt das große Potenzial von CO2-optimiertem Beton bei der Reduktion der Umweltwirkungen von Gebäuden. Mit den in Österreich jährlich in der Stahlindustrie anfallenden 850 000 t Schlacke können ca. 1 Mio. t Sulfathüttenzement hergestellt werden. Bei einer Jahresproduktion von 5 Mio. t Zement entspricht das einem Anteil von ca. 20 % des Gesamtbedarfs [18]. Ein Import von Hüttensand aus dem Ausland erscheint wegen der Transportdistanzen nicht sinnvoll. Eine weitere Möglichkeit, den Bedarf zu decken, wäre die Verarbeitung von Schlackedeponien früherer Stahlerzeugung. Es erscheint sinnvoll, die vorhandenen Mengen effizient zu nutzen und weiterhin nach alternativen Methoden zur Reduktion der Umweltwirkungen im Bauwesen zu suchen. Kritisch zu beurteilen ist vor allem die versäumte Möglichkeit einer Reduktion der Emissionen durch eine Optimierung der Nutzeranforderungen. So hätten z. B. durch die Erstellung eines Mobilitätskonzepts in Kombination mit einer Verkleinerung des Parkhauses um 50 % nochmals ca. 435 t CO2 eingespart werden können. Eine zeitgemäße Organisation eines Teils der Arbeitsplätze in Gruppenbüros (50 % in 4er- und 6er-Büros) hätte eine zusätzliche Reduktion von 125 t CO2 ermöglicht. Auf diesem Wege wären zusätzlich zu den eingesparten 1092 t CO2 nicht nur nochmals insgesamt 560 t CO2 eingespart worden, sondern zudem noch schätzungsweise 2,5 Mio. € und damit mehr als 7 % der Bausumme.

Hauptschule in Langenzersdorf

Hauptschule in Langenzersdorf Bei der ressourcenschonenden Sanierung bestehender Gebäude erhöht sich die Komplexität der Anforderungen und Maßnahmen im Vergleich zum Neubau. Die Frage nach dem Umfang der notwendigen Maßnahmen – nach Ersatzneubau, Anbau, Umbau oder Sanierung – ist so vielschichtig, dass allgemeingültige Aussagen fast unmöglich erscheinen. Zur Ermittlung der richtigen Sanierungstiefe bedarf es der genauen Abwägung zwischen den notwendigen energetischen und ökonomischen (Vor-)Investitionen und deren Auswirkungen über den gesamten Lebenszyklus (Abb. 4.5, S. 70). Bei den meisten publizierten Sanierungsprojekten handelt es sich um sehr umfangreiche und grundlegende Maßnahmen – sowohl in technischer und baukonstruktiver wie auch in gestalterischer Hinsicht. Ein Grund hierfür liegt in dem Wunsch der Planungsbeteiligten, dem Eingriff auch gestalterisch und räumlich Ausdruck zu verleihen, anstatt sich auf bautechnische und konstruktive Maßnahmen zu beschränken. Dadurch entsteht der Eindruck, dass eine größere Eingriffstiefe das Ergebnis einer umfassenden Betrachtung von Anforderungen und Auswirkungen sei. Diese Wahrnehmung ist aber gerade in Bezug auf die Minimierung des Ressourceneinsatzes nur bedingt richtig. Bei der Sanierung der Hauptschule Langenzersdorf wurde der Grundsatz angewendet, dass die am wenigsten Ressourcen verbrauchende Maßnahme jene ist,

die vermieden werden kann – das heißt, dass nur jene Bauteile und -schichten ersetzt und erneuert wurden, die notwendigerweise ausgetauscht werden mussten. Die Maßnahmen fanden in der Regel in einem kleinteiligen Maßstab statt. Ein Großteil der Bauteile mit hohem Primärenergieinhalt, wie die Tragstruktur und die Bodenaufbauten, wurden erhalten. Durch eine geschickte innere Umstrukturierung der Nutzungen, die Ergänzung des Bestands durch einen passgenauen Anbau sowie die energetische Sanierung der Haustechnik und der Gebäudehülle konnte mit kleinem Aufwand eine große Wirkung erzielt werden. Ein Teil der Investitionen floss zudem in die Verbesserung der Lehrinfrastruktur. Projektbeschreibung

Das in unmittelbarer Nähe zum Bahnhof liegende Gebäude der Hauptschule Langenzersdorf wurde seit dem Bau des ursprünglichen Schulgebäudes 1876 bis heute insgesamt fünf Mal erweitert oder umgebaut. Zu den bisherigen Anbauten gehörten auch der 1952 erstellte kleinere Turnsaal und die 1985 erbaute große Turnhalle, die beide intensiv von den örtlichen Sportvereinen genutzt wurden (Abb. 6.83, S. 135). In dem von der Marktgemeinde Langenzersdorf 2008 ausgelobten Verhandlungsverfahren für die Generalsanierung der Hauptschule waren Lösungsvorschläge für verschiedene Einzelmaßnahmen gefordert: Sanierung der Gebäudehülle, Einbau eines Lifts sowie Schaffung von Räumen für die Nachmittagsbetreuung und eines zentra-

Beteiligte Bauherrschaft: Marktgemeinde Langenzersdorf, Niederösterreich Generalplaner: ah3 Architekten ZT GmbH, Horn Statik: Schindler & Partner ZT GmbH Bauphysik: IBO – Österreichisches Institut für Bauen und Ökologie GmbH, Wien Haustechnik: New Energy Consulting, Kirchschlag bei Linz Örtliche Bauaufsicht: ah3 Architekten ZT GmbH, Horn Kennwerte Lage: Langenzersdorf, Österreich Planungszeitraum: 2008 – 2010 Bauzeit: 2009/10 (16 Monate) Nutzung: Hauptschule mit Turnhalle und Gymnastiksaal, Jugendzentrum Grundstücksfläche: 5157 m2 Grundfläche: 2130 m2 Bruttogrundfläche (BGF): 5581m2 Nutzfläche (NF): 3601 m2 Energiebezugsfläche: 3101 m2 Volumen: 17 441 m3 Baukosten: 1100 €/m2BGF (Neubau und Sanierung) Gesamtanlagekosten: ca. 4 Mio. € Zielwerte Sanierung im Passivhausstandard Energiekennwerte (OIB-Energieausweis) Heizwärmebedarf Qh (alle Zonen): 13,5 kWh/(m2EBF· a) Primärenergiekennwert Qp (WW, Heizung und Hilfsstrom): 21 kWh/(m2EBF· a) Primärenergiekennwert Qp (WW, Heizung, Kühlung, Hilfs- und Haushaltsstrom): 49 kWh/(m2EBF · a) Leistung Photovoltaik: 5 kWpeak OI3-Index: 50

6.77 Blick von der Terrasse der Nachmittagsbetreuung in die Pausenhalle und auf die neue Turnhalle

6.77

133

Fallbeispiele

6.78

6.79

6.80

6.81

134

len Garderoben- und Pausenraums. Die Umbauten sollten mit Rücksicht auf den laufenden Schulbetrieb hauptsächlich in den Sommerferien stattfinden und sich deshalb über den Zeitraum von drei Schuljahren erstrecken. Der Vorschlag von ah3 Architekten sah die Ergänzung des Bestands um einen neuen Baukörper vor, der den zentralen Garderobenbereich und den geforderten multifunktionalen Pausenraum aufnimmt. Die vorhandenen drei Eingänge wurden in diesem zentralen Erweiterungsbau zu einem neuen Haupteingang zusammengelegt (Abb. 6.79). Darin wurden auch der Lift und eine behindertengerechte WC-Anlage integriert, die die Anforderungen des barrierefreien Bauens erfüllen. Die Klammer aus neuem Turnsaal und Eingangsbereich ordnet den Bestand neu und integriert ergänzende Strukturen und Nutzungen (Abb. 6.83 und 6.84). Ein Ziel der Umstrukturierung lautete, Flächenausnutzung und räumliche Qualität zu erhöhen, indem die vorhandenen Flächen besser nutzbar gemacht wurden. Die Schulwartwohnung wich einer Bibliothek und die Hausmeisterwerkstatt einer Umkleide mit Sanitärräumen für den neuen, 120 m2 großen Turnsaal, der im abgesenkten Hofbereich errichtet wurde. Des Weiteren entstanden im Rahmen des Umbaus ein Hort mit Außenterrasse, neue Fachräume und ein Jugendzentrum. Die neu geschaffene Fläche beträgt ca. 350 m2, von denen 70 m2 auf die neue Aula entfallen. Diese ist auch als Pausenraum nutzbar und kann über eine Terrasse ins Freie erweitert werden (Abb. 6.89, S. 138). Der Gebäudebestand wurde umfassend energetisch saniert. Alle Fassaden und Dächer wurden in Passivhausqualität gedämmt, die bestehenden Fenster ersetzt und wo nötig mit einem außen liegenden Sonnenschutz ergänzt. An der Stelle des kleinen Turnsaals von 1952 wurden ein neuer Saal und die neue Aula als Holzrahmenbau errichtet. Der vor dem Umbau vom Schulwart privat genutzte Garten wich einer Terrasse, Sitzstufen leiten in den umgestalteten Schulhof. Eine neue Weitsprunganlage und ein Volleyballfeld ergänzen die Außenanlagen. Auf dem Dach der Turnhalle und des Anbaus von 1964 wurde eine Solaranlage für die Warmwasserbereitung der Duschen und eine Photovoltaikanlage mit 5 kWpeak für die Stromerzeugung geplant. Eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung stellt die Frischluftversorgung der Klassenräume sicher. Die bestehenden Radiatoren in den Klassen-

Hauptschule in Langenzersdorf

räumen wurden gegen neue ausgetauscht. Aufgrund langfristiger Abnahmeverpflichtungen gegenüber dem Energieversorger kann die Heizungsanlage erst ab 2015 von Gas auf Hackschnitzel umgestellt werden. Vor der Sanierung betrug der Heizenergieverbrauch des Bestands 220 kWh/m2a. Gemäß den Berechnungen mit dem PHPP konnte der Heizwärmebedarf auf 13,5 kWh/m2aEBF gesenkt werden. Der Primärenergiebedarf (WW, Heizung, Kühlung, Hilfs- und Haushaltsstrom) liegt mit 49 kWh/m2aEBF deutlich unter den für ein Passivhaus zulässigen 120 kWh/m2aEBF. Materialität und Konstruktion

Die Gebäude besitzen tragende massive Mauerwerkswände, einzig die Wände des Turnhallenanbaus von 1984 wurden aus Hohlblockziegeln mit einer 70 mm starken Außenwärmedämmung erstellt. Die Fassadenmaterialien bestanden vor der Sanierung aus einem bunten Mix aus hinterlüfteten Faserzementplatten, unterschiedlichen Putzoberflächen und Waschbetonbekleidungen. Die Straßenfassade des Hauptgebäudes von 1876 war durch Gesimsbänder, Lisenen und Fenstereinfassungen gegliedert. Bei den Dächern herrschte eine ähnliche Vielfalt aus bekiesten Flachdächern sowie Wellzementplatten und Faserzementschindeln bei den geneigten Dachflächen. Bei allen Bestandsfassaden wurden die bestehenden Putze und Außendämmungen entfernt, bevor alle Außenwände durchgehend mit einem 260 mm starken Wärmedämmverbundsystem aus expandiertem Polystyrol (graue EPS mit Grafitbeimengung zur Infrarotreflexion) und mit einem mineralischen Kratzputz versehen wurden. Die Flachdächer erhielten eine 400 mm dicke EPS-Dämmung und wurden neu abgedichtet und bekiest. Bei den Schrägdächern der beiden ältesten Gebäude wurde die bestehende Dippelbaumdecke zum Dachgeschoss mit 400 mm Mineralwolle gedämmt, um die vorhandene Dachkonstruktion erhalten zu können. Zudem war es dadurch möglich, die Drempelmauer außenseitig mit einer geringeren Dämmstärke zu versehen und die bestehende Profilierung des Dachrandgesimses zu erhalten. Der Übergang zwischen den unterschiedlichen Dämmstärken wurde mit einem Stufenfalz ausgebildet, um stehendes Wasser auf dem WDVS-System zu vermeiden (Abb. 6.88, S. 137). Der Vorsprung des Sockels wurde mit der Wärmedämmung ausgeglichen und anstelle des Versprungs eine horizontale Schattenfuge in den Putz ein-

6.82 1873

1928

1952

1964

1985

2009

2010

6.83 6.78 6.79 6.80 6.81

Lageplan, Maßstab 1:2500 Straßenansicht des sanierten Altbaus Grundriss Erdgeschoss, Maßstab 1:1000 Grundriss Untergeschoss, Maßstab 1:1000

6.82 Schnitt, Maßstab 1:500 6.83 Entwicklung des Schulkomplexes mit Kennzeichnung der jeweiligen Erweiterungsbauten 6.84 multifunktionale Pausenhalle mit Terrasse

6.84

135

Fallbeispiele

4

3 5

1

6

2

6.85 6.85 Vertikalschnitt Eingangsbauwerk/Aula Maßstab 1:50 1 Außenwand Aula (U = 0,126 W/m2K): Fassadentafel Faserzement 8 mm Unterkonstruktion/Hinterlüftung 200 mm Abdichtung EPDM-Folie Holzwerkstoffplatte OSB 22 mm Holzriegel, dazwischen Wärmedämmung Mineralwolle 280 mm Dampfbremse PE-Folie (sd = 180 m) Holzwerkstoffplatte OSB 18 mm Lattung, dazwischen Dämmung 80 mm Verkleidung Gipskarton 2 ≈ 12,5 mm 2 Fußboden EG: Bodenbelag Terrazzofliesen 20 mm Estrich 60 mm, Trennlage PE-Folie Trittschalldämmung 30 mm Ausgleichsschüttung Sand 40 mm Decke Stahlbeton 240 mm abgehängte Decke Gipskarton 15 mm 3 Dach (neu) (U-Wert: 0,125 W/m²K):

136

Abdichtung EPDM 1,3 mm Holzwerkstoffplatte OSB 20 mm Lattung/Hinterlüftung 100 mm Unterdeckbahn diffusionsoffen (sd = 0,05 m) Holzwerkstoffplatte OSB 22 mm Holzriegel/Dämmung 400 mm Dampfbremse PE-Folie (sd = 180 m) Holzwerkstoffplatte OSB 18 mm abgehängte Decke Gipskarton 12,5 mm 4 Dach (Bestand/saniert) (U = 0,097 W/m²K): Dachdeckung Zinkblech (Stehfalz) 1 mm Unterlagsbahn diffusionsoffen, 0,8 mm Schalung 24 mm Lattung/HInterlüftung 100 mm Unterdachbahn diffusionsoffen, 0,8 mm Schalung 240 mm Wärmedämmung Mineralwolle 400 mm Dampfsperre 5 mm Decke Stahlbeton (Bestand) ca. 200 mm 5 Außenwand Windfang (U = 0,131 W/m²K): Fassadentafel Faserzement 8 mm

Unterkonstruktion Aluminium 120 mm Abdichtung EPDM-Folie 1 mm Holzwerkstoffplatte OSB 22 mm Dämmung/Holzriegel 360 mm Dampfbremse PE-Folie (sd = 180 m) Holzwerkstoffplatte OSB 18 mm Verkleidung Gipskarton 12,5 mm 6 Fenster Windfang: Dreifachverglasung in Pfosten-Riegelkonstruktion Holz/Aluminium 6.86 Ansicht der Pausenhalle vom Hof aus 6.87 Ansicht der sanierten Altbaufassade 6.88 Vertikalschnitt Fassade Altbau, Maßstab 1:50 7 Außenwand (U = 0,109 W/m2K): Dünnputz 5 mm Wärmedämmung EPS 260 mm (im Bereich unter der Attika 180 mm) Außenwand Mauerwerk (Bestand) ca. 600 mm 8 Fenster: Dreifachverglasung in Holz-Aluminium-Rahmen (alte Position der Fenster grün eingezeichnet)

Hauptschule in Langenzersdorf

gebracht (Abb. 6.87). Die hinterlüftete Dachkonstruktion des Anbaus von 1962 konnte ebenfalls erhalten werden, indem die Decke zum Dachgeschoss mit 400 mm Mineralwolle überdämmt wurde (Abb. 6.88). An der Stelle des bestehenden, stark sanierungsbedürftigen kleinen Turnsaals wurde der neue Anbau errichtet, der neben dem Turnsaal auch die zentralen Garderobenbereiche und die neue Aula aufnimmt. Das Dach des eingeschossigen Baukörpers dient als Terrasse, die den Pausenraum und die Aula ins Freie erweitert. Die erdberührenden und begehbaren Bauteile des neuen Baukörpers bestehen aus Stahlbeton und erhielten eine außenseitige, 240 mm starke Dämmung aus extrudiertem Polystyrol (XPS). Außenwände und Dach wurden hingegen als Holzrahmenbau mit einer Dämmstärke von bis zu 400 mm erstellt. Dach und Fassade des bestehenden Treppenhauses wurden außenseitig gedämmt bzw. mit einer Holzrahmenvorsatzschale verkleidet (Abb. 6.85). Der gesamte Baukörper erhielt eine hinterlüftete Bekleidung aus großformatigen Faserzementplatten, die sichtbar auf einer Aluminiumunterkonstruktion verschraubt sind. Aus bauphysikalischen Gründen und um die Tiefe der Fensterlaibungen und damit den Ausdruck des Gebäudes nicht zu stark zu verändern, wurde die Position der Fenster bei der Sanierung weiter nach außen in die Dämmschicht verlegt. Die Fenster der Klassenräume und des Lehrerzimmers erhielten einen außen liegenden Rafflamellensonnenschutz mit Lichtlenkfunktion. Der Umbau der Innenräume beschränkte sich neben der Schaffung neuer Unterrichts- und Nebenräume auf die Integration der Lüftungsanlage und eines Liftes in die Bestandstruktur sowie die damit verbundenen Umbauten. Die Lüftungszentrale wurde im Dach des Altbaus

6.86

untergebracht, um die Schachtflächen zu minimieren. Zu- und Fortluft werden über Dach geführt. In den Erschließungs- und Pausenbereichen wurde aus Gründen der Ressourcenschonung und der Kosten auf eine abgehängte Decke verzichtet. Die Lüftungsrohre haben keine Brandschutzverkleidung. Stattdessen sind Brandschutzklappen an den Übergängen zwischen den einzelnen Brandabschnitten verbaut. Die Boden- und Wandbeläge in den Treppenhäusern und Korridoren konnten weitgehend erhalten bleiben. In den Klassenräumen wurden Bodenbeläge und Oberflächen erneuert und eine abgehängte Gipskartondecke eingebaut, in die die gesamte technische Installation integriert ist (Beleuchtung, Lüftung, Raumakustik). Die um 70 cm abgehängte Decke endet 1 m vor der Fassade, sodass die bestehende Höhe der Fensteröffnung beibehalten werden konnte. Bei der Auswahl der Baustoffe wurde auf die ökologische Unbedenklichkeit der Materialien Wert gelegt. Als Bodenbeläge kamen Parkettböden aus einheimischen Hölzern und Linoleum zum Einsatz. Durch den Einsatz emissionsarmer Innenraumfarben und Verlegewerkstoffe konnten zudem die VOC- und Formaldehydemissionen stark reduziert werden.

7

Planungs- und Bauprozess

Die Ausgangslage zu Beginn der Planung war ungewöhnlich. Im Gegensatz zu vielen Umbauten an Schulgebäuden bestand kein zusätzlicher Flächenbedarf, sondern aufgrund des Rückgangs der Schülerzahlen ausreichend Fläche, die jedoch sowohl räumlich wie auch funktionell schlecht strukturiert war. Zudem fehlten Außenbereiche für die Schüler. Auf der anderen Seite waren die Vorgaben in dem ausgeschriebenen Verhandlungsverfahren sehr konkret und formulierten keine gesamthaften Sanierungsziele, sondern sahen neben der Fassadensanie-

6.87

8

6.88

137

Fallbeispiele

6.89

6.90

rung mehrere detailliert beschriebene Einzelmaßnahmen vor. Als Planungsleistung war zunächst nur die Ausführungsplanung ausgeschrieben. Der Vorschlag der Architekten beinhaltete nicht nur die Ergänzung des Bestands durch einen Neubau zur Umstrukturierung und Neuordnung des Gebäudes, sondern auch eine umfassende energetische Sanierung im Passivhausstandard. Ein Großteil der aus dem erweiterten Planungsauftrag resultierenden Kostenverdopplung im Vergleich zur ursprünglich geplanten Bausumme wurde mithilfe einer Förderung für energetische Sanierungsmaßnahmen im Passivhausstandard durch das Land Niederösterreich aufgefangen. Dafür durften die Sanierungskosten jedoch 60 % der Bausumme für einen Ersatzneubau nicht überschreiten. In den von umfangreichen Variantenstudien flankierten Planungsprozess wurde schon früh die Lehrerschaft miteinbezogen. Mithilfe einer Lebenszykluskostenberechnung konnte nachgewiesen werden, dass der Neubau des Saales als Holzkonstruktion sowohl in Bezug auf die Kosten als auch bezüglich der Umweltwirkungen die langfristig beste Variante ist. Die Berechnungen zum Energie- und CO2Einsparpotenzial verschiedener Szenarien ergaben, dass bei der realisierten Variante einer Sanierung im Passivhausstandard in Kombination mit einer Hackschnitzel-Heizanlage nicht nur die geringsten CO2-Emissionen, sondern auch die niedrigsten Betriebskosten zu erwarten sind (Abb. 6.91, 6.93). Mithilfe eines Lehrerausschusses konnten die Bedürfnisse der Nutzer ermittelt und kanalisiert werden. Während der Umbauphase half die direkte Einbindung der Lehrer- und Elternschaft, die ursprünglich geplante Bauzeit von 26 auf 16 Monate

zu verkürzen, indem der Umbau statt nur in den Schulferien während des laufenden Schulbetriebs erfolgen konnte. Im Rahmen einer betreuten Masterarbeit wurde eine Zertifizierung mit dem ÖGNIund dem ÖGNB-System miteinander verglichen. Die Entscheidung zugunsten einer Bewertung mit dem ÖGNB-System fiel aufgrund des geringeren Kostenund Zeitaufwands für die Zertifizierung. Zusätzlich wurde die Bewertung von der ÖGNB unterstützt, da auf Basis der Ergebnisse neue Kriterien für Schulgebäude abgeleitet werden konnten. Die Ökobilanz wurde bereits in der Entwurfsphase durch das IBO erstellt. Die baubiologischen Anforderungen an die zu verwendenden Materialien wurden in die Ausschreibung integriert. Hierzu zählen unter anderem die PVC-Freiheit der Installationen sowie die Einhaltung der VOCund Formaldehydgrenzwerte für Bodenbeläge und Anstriche. Zur Überprüfung der Einhaltung der Tageslichtverhältnisse mit den bestehenden Fassadenöffnungen wurde eine Tageslichtsimulation erstellt. Das Ergebnis zeigte, dass die geforderten Werte mit einer Erhöhung der Reflexionsgrade der Boden- und Wandoberflächen einzuhalten waren.

138

Umweltauswirkungen

Bei der Beurteilung der Umweltauswirkungen von Sanierungsprojekten fehlen im Gegensatz zu Neubauten meist entsprechende Benchmarks und Referenzen. Sind nur die realisierten Maßnahmen und die neu verbauten Baustoffe zu bewerten oder soll die funktionale Gesamtheit des Gebäudes beurteilt werden? Wie lässt sich die Weiterverwendung von Bauteilen und Bauteilschichten bewerten? In welchem Verhältnis steht der reduzierte Materialeinsatz durch den Erhalt beste-

hender Strukturen zu dem daraus oftmals resultierenden höheren Energiebedarf im Betrieb? Ein möglicher Ansatz ist, die Umweltauswirkungen verschiedener Maßnahmen über den gesamten Lebenszyklus zu ermitteln und miteinander zu vergleichen (siehe Sanierung und Erweiterung eines Wohnhauses in Hamburg, S. 109ff.). Dabei wird deutlich, dass die Sanierung der Hauptschule in Langenzersdorf besser abschneidet als ein vergleichbarer Neubau. Durch den fast vollständigen Erhalt der bestehenden Gebäudestruktur konnten Graue Energie und CO2-Emissionen für die Erstellung im Vergleich zu einem Neubau um ca. 40 bis 45 % gesenkt werden [19]. Gleichzeitig erreicht das sanierte Gebäude den Passivhausstandard, und selbst bei einem Neubau erscheint eine darüber hinausgehende Reduktion des Heizenergiebedarfs aus heutiger Sicht selten sinnvoll. Daher kann davon ausgegangen werden, dass die Sanierung bei einer Betrachtung über den gesamten Lebenszyklus in Bezug auf Ressourcenbedarf und Umweltauswirkungen ebenfalls deutlich günstiger abschneidet als ein vergleichbarer Neubau. Bei einer eingehenden Betrachtung müsste untersucht werden, inwieweit ein Neubau die Reduktion von Flächen und Volumen sowie eine Verbesserung der Tageslichtverhältnisse ermöglichen und so zu einer maßgeblichen Verringerung des Gesamtenergiebedarfs führen würde. Gänzlich außer Acht gelassen wird bei einer auf die Umweltauswirkungen beschränkten Betrachtung der eigentliche übergeordnete Zweck der Nutzung – in diesem Fall die Wissensvermittlung an Kinder und Jugendliche. Bei der Analyse, ob und wie Bestandsgebäude weitergehend genutzt werden, ist dabei schon in der Grundlagenermittlung für ein Projekt zu überprüfen, ob die bestehenden Grundrisse und Nutzungszusammenhänge eine langfristige Zweckerfüllung gewährleisten können. Die im Projekt umgesetzten Ergänzungen und Veränderungen sind sowohl aus bauökologischer wie auch aus baubiologischer Sicht vorbildlich. Die eingesetzten Baustoffe sind überwiegend gesundheitlich unbedenklich. Für den Neubau wurde eine mit Mineralwolle gedämmte Holzrahmenbauweise gewählt, die sich durch ihre geringen Umweltauswirkungen auszeichnet (Abb. 5.11 und 5.12, S. 93). Die hinterlüftete Fassadenverkleidung mit sichtbar verschraubten Faserzementplatten ist bauphysikalisch unproblematisch, dauerhaft und wartungsfreundlich. Eine

Hauptschule in Langenzersdorf

GWP [t CO2-Äq.]

Optimierung durch die Ausführung der Unterkonstruktion in Holz anstelle von Aluminium wäre dabei möglich gewesen, jedoch zu Lasten der Dauerhaftigkeit gegangen. Zudem zeigt der Zustand der Fassade im Hof, dass sie den mechanischen Anforderungen im Bereich eines Schulhofs nur eingeschränkt gewachsen ist. Einzelne Bauteile wie die Sitzstufen und Teile der Fassade des Turnsaals wurden mit einer Holzverschalung verkleidet und sind der Witterung ungeschützt ausgesetzt. Der sich daraus ergebende kürzere Erneuerungszyklus der Verkleidung ist aber aus ökologischer Sicht ohne nennenswerte Auswirkungen, da es sich um unbehandelte Hölzer handelt und die Bereiche alle gut zugänglich sind. Die Dämmung der Bestandsfassaden mit einer grauen EPS-Dämmung ist bezogen auf den Energiebedarf und die CO2-Emissionen eine gute Lösung, in Bezug auf die Recyclingfähigkeit aber eher als problematisch einzustufen. Allerdings fehlen bei energetischen Sanierungen von verputzten Gebäuden zurzeit echte Alternativen, wenn der Ausdruck des Gebäudes beibehalten werden soll. Beim Innenausbau wurde großen Wert auf Schichtentrennung und die Zugänglichkeit der Bauteile und Installationen gelegt. Für alle

Boden-, Wand- und Deckenoberflächen wurden besonders emissionsarme Produkte verwendet, um eine hohe Innenraumluftqualität in den Klassenräumen sicherzustellen. Eine Kontrollmessung ein Jahr nach der Inbetriebnahme bestätigte die deutliche Unterschreitung der Zielwerte (Gesamt-VOC: 200 μg/m3 [20], Formaldehyd: 0,032 ppm [21]). Die Schule wurde durch die ÖGNB zertifiziert und erreicht bei der Bewertung 929 von 1000 möglichen Punkten. Neben der Kategorie »Komfort & Ausstattung« überzeugt das Projekt vor allem in den Bereichen »Gesundheit & Komfort« und »Baustoffe & Konstruktion« (Abb. 6.92). Fazit

Bei dem Projekt steht die Ressource Bestand im Vordergrund. Die Beurteilung der gewählten Sanierungsstrategie wird dem Projekt nur dann gerecht, wenn auch die nicht ausgeführten Maßnahmen bewertet werden. Bei der Hauptschule Langenzersdorf wurde die Suffizienzstrategie konsequent umgesetzt. Während bei den meisten Sanierungsprojekten Bauteile und Bauteilschichten aus gestalterischen Gründen vor dem Ende ihres Lebenszyklus und teilweise großflächig ersetzt werden, wurden die baulichen

1600 1400

Eingriffe hier sehr präzise ausgewählt und durchgeführt. Dazu war es nötig, die üblichen Entwurfs- und Planungsprozesse zu hinterfragen. Die neuen nachhaltigkeitsbezogenen Parameter wurden dabei zur Grundlage des entwerferischen Prozesses. Die gestalterischen und räumlichen Maßnahmen sind das Ergebnis der eingehenden Analyse der technischen, ökonomischen, ökologischen und funktionalen Anforderungen. Die Umsetzung zeugt zudem von dem Mut, mit existierenden Sehgewohnheiten zu brechen und neue Wege zu beschreiten. So zielt beispielsweise das Freilegen der Lüftungsinstallationen nicht nur auf die Reduktion von Kosten und Grauer Energie ab, sondern ist gleichzeitig eine gestalterische Aussage, die auf die Ziele und Prinzipien der High-Tech-Architektur der 1980er- und 1990er-Jahre verweist. Anstatt Technik hinter abgehängten Decken und Vorwandinstallationen zu verstecken, werden hier dienende Bauteile und technische Installationen als architektonische Gestaltungselemente eingesetzt. Gerade in Schulgebäuden erscheint dieser didaktische Ansatz prädestiniert zur visuellen Vermittlung der heute an Gebäude gestellten Anforderungen und möglicher Umsetzungsstrategien. Standort & Ausstattung 200

1200

Wirtschaft & technische Qualität

1000

161

800

Energie & Versorgung

600

181

400

Gesundheit & Komfort

200 0 Baustoffe & Konstruktion

Passivhaussanierung Pelletsanlage

Passivhaussanierung Brennwerttherme 15 Jahre Erdgas, 35 Jahre Biogas

Passivhaussanierung Kraftwärmekopplung Biogas

Passivhaussanierung Brennwerttherme Biogas

Passivhaussanierung Brennwerttherme Erdgas

Bestand ohne Sanierung Brennwerttherme neu Biogas

Bestand ohne Sanierung Brennwerttherme neu Erdgas

198

188 Summe: 929 von 1000 möglichen Qualitätspunkten 6.92

1,75

1,6 1,37

1,4 1,15

1,2

1,27

1,0 0,78

0,6

0,51

0,56

Passivhaus, Pellets

0,8

Passivhaus, Hackgut

0,62

0,4

Passivhauskomponenten, Erdgas

Passivhauskomponenten, Wärmepumpe

Passivhauskomponenten, Pellets

Passivhauskomponenten, Hackgut

Passivhaus, Erdgas

0,2 0 Passivhaus, Wärmepumpe

Gesamtkosten [Mio.€]

6.91 2,0 1,8

6.89 multifunktionale Pausenhalle mit Terrasse 6.90 Erschließungszone im Altbau mit Gruppenarbeitsbereichen 6.91 kumuliertes Treibhauspotenzial durch die Gebäudebeheizung (Betriebsdauer 50 Jahre) für unterschiedliche Sanierungsvarianten sowie für einen Weiterbetrieb des unsanierten Gebäudes 6.92 Bewertung der sanierten Hauptschule nach dem Bewertungssystem »Total Quality Building« (TQB) der Österreichischen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (ÖGNB) 6.93 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für Betrieb und Wartung der Heizung bei unterschiedlichen Sanierungsvarianten (Barwert über 50 Jahre; Annahmen: Diskontzinssatz 5 %; Energiepreissteigerung 10 % /a)

6.93

139

Anhang

• • • • • • • •

Danksagung

Autoren

Die Autoren danken all jenen, die zum Gelingen des Buchs beigetragen haben – sei es durch Diskussionen, inhaltliche Beiträge, Förderung oder auch dadurch, den Bearbeitungsprozess emotional unterstützt zu haben. Der Dank gilt insbesondere Thomas Belazzi, Hans Drexler, Lone Feifer, Maria Fellner, Matthias Fuchs, Roman Güntensperger, Guillaume Habert, Franziska Hartmann, Joost Hartwig, Mathias Heinz, Angela John, Johannes Kislinger, Alexander Mössinger, Christoph Österreicher, EunJu Oh, Alexander Passer, Katrin Pfäffli, Astrid Unger, Christian Waldner, Carin Whitney, Thomas Wilken, Karin Zeder, Patrick Zimmermann und ganz besonders Jakob Schoof. Allen anderen Beteiligten und Unterstützern ebenfalls einen herzlichen Dank.

Sebastian El khouli 1972 geboren in Hamburg 1993 – 2000 Architekturstudium und Diplom an der TU Braunschweig 1999 Architekturstudium an der Universidad Politecnica de Valencia 1998 – 2000 Mitarbeit im Architekturbüro Möhlmann & Urbisch, Braunschweig 2001 – 2006 Mitarbeit bei Atelier 5, Bern 2006 Certificate of Advanced Studies (CAS) im Bereich Systemisches Projektmanagement, Managementzentrum HTI Bern 2006 – 2009 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Darmstadt, Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen (Prof. Hegger) 2008 Fortbildung zum Energieberater an der TU Darmstadt 2009 Lehrauftrag an der TU Darmstadt, Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen seit 2009 leitender Mitarbeiter bei Bob Gysin + Partner BGP Architekten ETH SIA BSA, Zürich 2008 – 2011 Direktor des UIA-Arbeitsprogramms »Architecture for a sustainable future«, Region I 2010 Gastkritiker an der MSA Münster, Sustainable Building Design Studio seit 2010 Beratung des Architekturgremiums des Kulturkreises der deutschen Wirtschaft seit 2010 Dozent für verschiedene Länderarchitektenkammern (u. a. AK Berlin, AK Niedersachsen) 2013 Gastkritiker an der Summer School »Energy and the City« der ETH Zürich

Viola John 1977 geboren in Wiesbaden 1997 – 2005 Architekturstudium und Diplom an der TU Darmstadt 2003/04 Studium und Postgraduate Diploma in »Energy Efficient Building« an der Oxford Brookes University in Oxford, UK (ERASMUS-Stipendium) 2006/07 freie Mitarbeiterin an der TU Darmstadt, Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen (Prof. Hegger) sowie freiberufliche Tätigkeit als Energie- und Nachhaltigkeitsberaterin 2007 – 2012 Unterrichts- und Forschungsassistentin an der ETH Zürich, Lehrstuhl für Nachhaltiges Bauen (Prof. Wallbaum) 2008 – 2012 Doktoratsstudium und Promotion zur »Doktorin der Wissenschaften« an der ETH Zürich, Lehrstuhl für Nachhaltiges Bauen (Prof. Wallbaum), Dissertation: »Derivation of reliable simplification strategies for the comparative LCA of individual and ›typical‹ newly built Swiss apartment buildings« 2012 – 2014 Postdoktorandin an der ETH Zürich, Lehrstuhl für Nachhaltiges Bauen (Prof. Habert) seit 2014 Oberassistentin an der ETH Zürich, Lehrstuhl für Nachhaltiges Bauen (Prof. Habert)

140

Danksagung Autoren Anmerkungen Abbildungsnachweis Literatur Internetlinks Sachregister Sponsoren

Martin Zeumer 1977 geboren in Siegen 1997 – 2005 Architekturstudium und Diplom an der TU Darmstadt seit 2003 freiberufliche Tätigkeit als Energie- und Nachhaltigkeitsberater, Referent und Fachautor zu den Themen Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Ökobilanzierung und Baustoffeinsatz 2005 Mitarbeit bei Eurolabors, Kassel 2005/06 Lehrbeauftragter und freier Mitarbeiter an der TU Darmstadt, Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen (Prof. Hegger) 2007 – 2010 Lehrbeauftragter und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Darmstadt, Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen (Prof. Hegger) seit 2007 Promotionsstudium an der TU Darmstadt, Fachbereich Architektur (Prof. Hegger), Thema: Fassadensystem zur Altbausanierung – Konstruktion und energetische Optimierung eines Sanierungssystems aus Kunststoff für den Wohnungsbau 2010 Lehrbeauftragter an der Hochschule Bochum für die Bereiche Baukonstruktion / Nachhaltiges Bauen /Bauen im Bestand 2010/11 Lehrbeauftragter und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Darmstadt, Fachgebiete Entwerfen und Energieeffizientes Bauen (Prof. Hegger) sowie Entwerfen und Baugestaltung (Prof. Eisele) 2012 Lehrbeauftragter an der TU Darmstadt, Fachgebiet Entwerfen und Baugestaltung (Prof. Eisele) 2012 Fortbildungen zum geprüften Planer für Baubiologie sowie zum Energieberater seit 2012 Mitarbeit bei der ee concept GmbH Darmstadt, Leiter des Geschäftsbereichs »Baustoffberatung«, seit 2013 Prokurist seit 2012 Dozent für verschiedene Architektenkammern (u. a. Architektenkammer Sachsen, Architektenkammer Baden-Württemberg) sowie die DGNB

Anmerkungen

Anmerkungen Nachhaltig konstruieren – eine Standortbestimmung [1] Umweltbundesamt Berlin, 2005 [2] Zeumer, Martin: Baubiologie und Bauökologie (Seminar IFBau). Stuttgart 2013 [3] Hegger, Manfred u. a.: Baustoff Atlas. München 2005 [4] Satzung des Deutschen Werkbunds, Präambel, Berlin 1907 [5] Boyd Whyte, Iain; Schneider, Romana (Hrsg.): Die gläserne Kette. Berlin 1986 [6] Ruskin, John; Kemp, Wolfgang (Hrsg.): Die sieben Leuchter der Architektur, Kap V-1. Dortmund 1994 [7] Lorenz, Peter: Das Neue Bauen im Wohnungsund Siedlungsbau, dargestellt am Beispiel des Neuen Frankfurt. Stuttgart 1986 [8] Goodwin, Philipp L.: Vorwort; in Mock, Elisabeth: Katalog zur Wanderausstellung »In USA erbaut 1933 –1944«. Wiesbaden 1948 [9] Buckminster Fuller, Richard: Operating Manual for Spaceship Earth. Carbondale /Edwardsville 1969 [10] Ausstellung: Architecting the Future: Buckminster Fuller & Lord Norman Foster. Miami 2011 [11] Palm, Hubert: Das gesunde Haus. Das kranke Haus und seine Heilung. Die Zivilisationskrankheiten der Architektur. Zur architectura perennis. Konstanz 1979 [12] Minke, Gernot: Alternatives Bauen. Kassel 1980 [13] Aicher, Otl: Die Welt als Entwurf. Berlin 1991 [14] Stryi-Hipp, Gerhard; Rockendorf, Gunter; Reuß, Manfred: Das Technologienentwicklungspotenzial für die Nutzung der Solarwärme. In: FVEETagungsband 2010: Forschung für das Zeitalter der erneuerbaren Energien. Berlin 2010 [15] Interview mit Kieran Timberlake. In: Detail Green 1/2009. München 2009 [16] World Commission on Environment and Development – WCED (Hrsg.): Our Common Future. Oxford 1987 [17] International Council for Research and Innovation in Building and Construction – CIB (Hrsg.): Agenda 21 on sustainable construction. Rotterdam 1999 [18] United Nations Human Settlements Programme: Istanbul Declaration on Human Settlements, 1996 [19] Hoinka, Thomas: Transparenz für Bauprodukte im LEED und DGNB-System. In: greenbuilding 1– 2/2011. Berlin 2011 [20] AGÖF (Hrsg.): AGÖF-Orientierungswerte für flüchtige organische Verbindungen in der Raumluft. Springe-Eldagsen 2013 [21] Bauproduktenrichtlinie 89/106 (EWG) [22] AgBB (Hrsg.): Vorgehensweise bei der gesundheitlichen Bewertung der Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) aus Bauprodukten. In: DIBt-Mitteilungen 1/2001, S. 3 –12 [23] Bauproduktenverordnung 305/2011 (EU) [24] Schmidt-Bleek, Friedrich; Bierter, Willy: Das MIPS Konzept. Weniger Naturverbrauch, mehr Lebensqualität durch Faktor 10. München 2000 [25] Mettke, Angelika u. a.: Wiederverwendung von Plattenbauteilen in Osteuropa. Endbericht – Bearbeitungsphase I. Cottbus 2008 [26] Waltjen, Tobias; Mötzl, Hildegund: Ökologischer Bauteilkatalog. Berlin 1999 [27] ee concept GmbH (Hrsg.): Entwicklung und Erprobung eines Bewertungssystems »BNB für Forschungs- und Laborgebäude (Neubau)«. Darmstadt 2014 [28] Hegger, Manfred u. a.: Energie Atlas. München 2007 [29] Sloterdijk, Peter: Gebäude sind Partner ihrer Bewohner. In: Goehler, Adrienne: zur nachahmung empfohlen! expeditionen in ästhetik und nachhaltigkeit. Ostfildern 2010

Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden [1] Bundesministerium für Verkehr-, Bau und Wohnungswesen (Hrsg.): Leitfaden Nachhaltiges Bauen. Berlin 2001, S. 11 [2] BAG Bundesamt für Gesundheit (Hrsg.): Formaldehyd in der Innenraumluft. Informationen und Tipps für Verbraucher. Bern 2010 [3] Kohler, Niklaus; Hassler, Uta; Paschen, Herbert (Hrsg.): Stoffströme und Kosten in den Bereichen Bauen und Wohnen. Berlin/Heidelberg 1999, S. 18 [4] alle AGÖF-Werte nach: AGÖF Arbeitsgemeinschaft ökologischer Forschungsinstitute e. V. (Hrsg.): AGÖF-Orientierungswerte für flüchtige organische Verbindungen in der Raumluft. Springe-Eldagsen 2013 [5] BMUB Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau- und Reaktorsicherheit: WECOBIS – Ökologisches Baustoffinformationssystem. www.wecobis.de [6] ECHA European Chemicals Agency: ECHA. echa.europa.eu/de/ [7] BG BAU – GISBAU Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft: GISCODE Produktgruppen. www.bgbau.de/gisbau/giscodes [8] DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (Hrsg.): Umweltmanagement – Ökobilanz – Grundsätze und Rahmenbedingungen. DIN EN ISO 14 040. Berlin 2006 [9] DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (Hrsg.): Umweltmanagement – Ökobilanz Anforderungen und Anleitungen. DIN EN ISO 14 044. Berlin 2006 [10] DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (Hrsg.): Nachhaltigkeit von Bauwerken – Bewertung der umweltbezogenen Qualität von Gebäuden – Berechnungsmethode. DIN EN 15 978. Berlin 2012 [11] John, Viola: Derivation of reliable simplification strategies for the comparative LCA of individual and »typical« newly built Swiss apartment buildings. Dissertation, Zürich 2012 dx.doi.org/10.3929/ethz-a-007607252, S. 8 [12] wie Anm. 11 [13] Holliger Consult: Elektronischer Bauteilkatalog. www.bauteilkatalog.ch [14] SIA Schweizerischer Ingenieur- und ArchitektenVerein (Hrsg.): Graue Energie von Gebäuden. SIA 2032. Zürich 2010 [15] Frischknecht, Rolf; Jungbluth, Niels; Althaus, Hans-Jörg; Bauer, Christian; Doka, Gabor; Dones, Roberto; Hischier, Roland; Hellweg, Stefanie; Humbert, Sébastien; Köllner, Thomas; Loerincik, Yves; Margni, Manuele; Nemecek, Thomas (Hrsg.): Implementation of Life Cycle Impact Assessment Methods. Ecoinvent report No. 3. Dübendorf 2007 [16] VDI Verein Deutscher Ingenieure (Hrsg.): Kumulierter Energieaufwand (KEA) Begriffe, Berechnungsmethoden. VDI 4600. Berlin 2013 [17] Umweltbundesamt (Hrsg.): Daten zur Umwelt Ausgabe 2009. Dessau-Roßlau 2009, S. 9 [18] Guinée, Jeroen B.; Gorrée, Marieke; Heijungs, Reinout; Huppes, Gjalt; Kleijn, René; Koning, Arjan de; Oers, Lauran van; Sleeswijk, Anneke Wegener; Suh, Sangwon; Haes, Helias A. Udo de; Bruijn, Hans de; Duin, Robbert van; Huijbregts, Mark A. J. (Hrsg.): Handbook on life cycle assessment. Operational guide to the ISO standards. Dordrecht 2002 [19] wie Anm. 18 [20] wie Anm. 18 [21] wie Anm. 18 [22] wie Anm. 18 [23] Frischknecht, Rolf; Steiner, Roland; Jungbluth, Niels (Hrsg.): Ökobilanzen: Methode der ökologischen Knappheit – Ökofaktoren 2006. Methode für die Wirkungsabschätzung in Ökobilanzen. Öbu SR 28/2008. Zürich 2008

[24] Goedkoop, Mark; Heijungs, Reinout; Huijbregts, Mark; De Schryver, An; Struijs, Jaap; van Zelm, Rosalie (Hrsg.): ReCiPe 2008 A life cycle impact assessment method which comprises harmonised category indicators at the midpoint and the endpoint level; Report I: Classification. Den Haag 2008 [25] Ecoinvent Centre: Database ecoinvent data. www.ecoinvent.org [26] IPCC (Hrsg.): Climate Change 2007 Working Group I. The Physical Science Basis. Cambridge 2007 [27] European Commission Joint Research Centre JRC: European Platform on LCA – LCA Resources Directory – Services & Tools. eplca.jrc.ec. europa.eu/ResourceDirectory/providerList.vm [28] DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (Hrsg.): Nachhaltigkeit von Bauwerken – Umweltproduktdeklarationen – Grundregeln für die Produktkategorie Bauprodukte. DIN EN 15 804. Berlin 2012 [29] BMVBS Bundesministerium für Verkehr Bau und Stadtentwicklung (Hrsg.): Leitfaden Nachhaltiges Bauen. Berlin 2013 [30] BMUB Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit: Informationsportal Nachhaltiges Bauen, www.nachhaltigesbauen.de [31] wie Anm. 5 [32] BG BAU – GISBAU Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft: WINGIS Online Gefahrstoff-Informationssystem, www.wingis-online.de [33] Landesverband Steiermark und Kärnten (Hrsg.): Nutzungsdauerkatalog baulicher Anlagen und Anlagenteile. Graz 2006 [34] IBO Institut für Baubiologie und Bauökologie (Hrsg.): OI3-INDIKATOR Leitfaden zur Berechnung von Ökokennzahlen für Gebäude. Wien 2011 [35] IBO Österreichisches Institut für Baubiologie und Bauökologie: ECOSOFT / Eco2Soft. www.baubook.at/eco2soft/ [36] SIA Schweizerischer Ingenieur- und ArchitektenVerein (Hrsg.): Empfehlung SIA 112/1 – Nachhaltiges Bauen (Hochbau). Zürich 2004 [37] wie Anm. 14 [38] SIA Schweizerischer Ingenieur- und ArchitektenVerein (Hrsg.): Mobilität – Energiebedarf in Abhängigkeit vom Gebäudestandort SIA 2039. Zürich 2011 [39] SIA Schweizerischer Ingenieur- und ArchitektenVerein (Hrsg.): SIA D 0200 SNARC Systematik zur Beurteilung der Nachhaltigkeit von Architekturprojekten für den Bereich Umwelt. Zürich 2004 [40] wie Anm. 13 [41] E4tech: Lesosai, www.lesosai.com/de [42] Geschäftsstelle eco-bau (Hrsg.): Eco-BKP 2013 Merkblätter ökologisches Bauen nach Baukostenplan BKP. Zürich 2013 [43] Passer, Alexander; Mach, Thomas; Kreiner, Helmuth; Maydl, Peter: Predictable Sustainability? The role of building certification in the design of innovative facades. Graz 2012 Ebert, Thilo; Essig, Natalie; Hauser, Gerd: Zertifizierungssysteme für Gebäude. München 2010 Wallbaum, Holger; Hardziewski, Regina: Minergie und die anderen – Vergleich von vier Labels. In: TEC 21, 47/2011 [44] BRE Building Research Establishment: BREEAM, www.breeam.org [45] U.S. Green Building Council: LEED, www.usgbc.org/leed [46] MINERGIE: MINERGIE, www.minergie.ch [47] NNBS Netzwerk Nachhaltiges Bauen Schweiz: SNBS Standard für Nachaltiges Bauen der Schweiz, www.nnbs.ch/standard-snbs [48] DGNB Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e. V.: DGNB, www.dgnb.de [49] ÖGNB Österreichische Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen: TQB, www.oegnb.net/tqb.htm

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Anhang

[50] IBO: Ökokennzahlen, www.ibo.at/de/ oekokennzahlen.htm [51] wie Anm. 34 [52] www.oegnb.net [53] Coutalides, Reto; Sträuli, Walter: Innenraumklima Wege zu gesunden Bauten. Zürich 2009 [54] SCERT Schweizer Zertifizierungsstelle für Produkte und Personen im Bauwesen: GI Gutes Innenraumklima, www.s-cert.ch/index.php/ gutes-innenraumklima.html [55] Sentinel Haus Institut: Der SHI-Gesundheitspass, www.sentinel-haus.eu/leistungen/zertifizierung/ gesundheitspass/ [56] Weidema, Bo Pedersen; Wesnæs, Marianne Suhr: Data quality management for life cycle inventories – an example of using data quality indicators. Journal of Cleaner Production 1996 [57] European Commission Joint Research Centre JRC: European Reference Life Cycle Database. eplca.jrc.ec.europa.eu/ELCD3/ [58] BMVBS Bundesministerium für Verkehr Bau und Stadtentwicklung: Ökobau.dat 2013, www.nachhaltigesbauen.de/baustoff-undgebaeudedaten/oekobaudat.html [59] wie Anm. 50 [60] KBOB: Ökobilanzen im Baubereich (2009/1), www.eco-bau.ch/index.cfm?Nav=15&ID=18&js= 1#CustomDetails59 [61] wie Anm. 25 [62] PE International: GaBi Software und Datenbank, www.gabi-software.com [63] Product Ecology Consultants: SimaPro LCA Software, www.pre.nl/simapro/ [64] Ifu Hamburg GmbH: Umberto, www.umberto.de [65] GreenDelta: OpenLCA, www.openlca.org [66] König, Holger: LEGEP Software, www.legep.de [67] www.sbs-onlinetool.com Strategien der Materialverwendung im Bauprozess [1] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (Hrsg.): Strategie Ressourceneffizienz – Impulse für den ökologischen und ökonomischen Umbau der Industriegesellschaft. Berlin 2008 [2] Davis Langdon Managment Consulting (Hrsg.): World Construction Review – Outlook 2004/05. London 2004 [3] International Labour Organization (Hrsg.): The construction industry in the twenty-first century: its image, employment prospects and skill requirements. Genf 2001 [4] Knappe, Florian: Recyclingbaustoffe in Hochund Tiefbau. Präsentation auf RECYCLINGTECHNIK 2012. Dortmund [5] Bleck, Wolfgang: Ressourcenschonung mit neuen Stählen /Technologien / Methoden; Vortrag im Rahmen des Projekt »Verbesserung von Rohstoffproduktivität und Ressourcenschonung«. Düsseldorf 18.04.2007 [6] Lemken, Thomas u. a.; Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH (Hrsg.): Stahl – ein Werkstoff mit Innovationspotenzial. Wuppertal 2008 [7] Glücklich, Detlef (Hrsg.): Ökologisches Bauen. München 2005 [8] Siebers, Raban; Hauke, Bernhard: Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen. Düsseldorf 2012 [9] Kaufmann, Hermann u. a.: Holzbau der Zukunft in der High-Tech-Offensive Zukunft Bayern. Ganzheitliche Planungsstrategien: Konzeption und Umsetzung. München 2008 [10] König, Holger: Bauen für die Zukunft – Bauen mit Holz. Nachwachsende Rohstoffe und ihre Rolle in der Zertifizierung. Präsentation. München 2012 [11] Gärtner, Sven; Holzkaskadennutzung vs. Holzenergie: Was nützt der Umwelt mehr ? Augsburg 2012 [12] Plugge, Daniel: Holzwerkstoff – Spanplattenherstellung. Hamburg 2006

142

[13] Rudolphi, Alexander: Vortrag beim Symposium Beyond Green! Stuttgart, 11.10.2012 [14] John, Viola: Derivation of reliable simplification strategies for the comparative LCA of individual and »typical« newly built Swiss apartment buildings. Zürich 2012 [15] nach Frischknecht, Rolf u. a.: The ecoinvent Database: Overview and Methodological Framework. In: International Journal Of Life Cycle Assessmant 2005/10, S. 3 – 9 [16] Knippers, Jan u. a.: Atlas Kunststoffe und Membrane. München 2010 [17] wie Anm. 14 [18] Preisig, Hansruedi: Massiv- oder Leichtbauweise? Zürich 2002 [19] Zeumer, Martin; Hartwig, Joost: Umweltwirkungen von Kunststoffen. In: Knippers, Jan u. a.: Atlas Kunststoffe und Membrane. München 2010 [20] Widman, Joakim; Swedish Institute of Steel Construction (Hrsg.): Sustainability of Modular Construction. SBI Report 229-2. Stockholm 2004 [21] König, Holger: Umweltorientierte Datenerfassung für Beschaffer. Nachwachsende Rohstoffe und ihre Rolle in der Zertifizierung. Präsentation. München 2011 [22] Badr, Amani; Fuchs, Matthias; Zeumer, Martin: 6. Zwischenbericht zum Projekt Ganzheitliche Optimierung und Umsetzung des Neubaus der Propsteipfarrei St. Trinitatis in Leipzig als ökologisches Modellvorhaben. Darmstadt 2013 [23] wie Anm. 22 [24] Brenner, Valentin: Recyclinggerechtes Konstruieren: Konzepte für eine abfallfreie Konstruktionsweise im Bauwesen. Stuttgart 2010 [25] Mettke, Angelika u. a.: Zwischenbericht zum Forschungsprojekt: Ökonomische und ökologische Bilanzierung des Transportes von Betonplattenbauteilen aus dem Rückbau von Wohnbauten in Deutschland in Länder Osteuropas und dortige Wiederverwendung beim Neubau von Wohngebäuden. Cottbus 2011 [26] Hellerich, Walter; Harsch, Günther; Haenke, Siegfried: Werkstoffführer Kunststoffe. München 2004 [27] Plugge, Daniel: Holzwerkstoff – Spanplattenherstellung. Hamburg 2006 [28] Mötzl, Hildegund: Entsorgungseigenschaften von Gebäuden. Wien 2009 von Gleich, Arnim u. a.: Effizienzgewinne durch Kooperation bei der Optimierung von Stoffströmen in der Region Hamburg. Hamburg 2004 Brenner, Valentin: Recyclinggerechtes Konstruieren: Konzepte für eine abfallfreie Konstruktionsweise im Bauwesen. Stuttgart 2010 Thormark, Catarina: Recycling Potential and Design for Disassembly in Buildings. Lund 2001 [29] William McDonough, Michael Braungart: Cradle to Cradle: Remaking the Way We Make Things. New York 2003 [30] Schmidt-Bleek, Friedrich: Wieviel Umwelt braucht der Mensch? Faktor 10 – Das Maß für ökologisches Wirtschaften. Basel 1993 [31] Sobek, Werner: Bauen im 21. Jahrhundert: HighTech und Ökologie. Berlin 2007; auch verfügbar über: http://www.bvbaustoffe.de/root/img/pool/ downloads/praesentationen/071211_sobek_ geschuetzt.pdf [32] DGNB: www.dgnb.de [33] wie Anm. 22 [34] Hegger, Manfred; Fuchs, Matthias; Zeumer, Martin: Nachhaltigkeitskennwerte von Baumaterialien nach Bauteilschichten. Darmstadt 2005 [35] Sigg, René; Kälin, Werner; Plattner, Hugo: LUKRETIA – Lebenszyklus – Ressourcen – Technisierung. Zürich 2006 [36] Zeumer, Martin: Vortrag Linoleum – ein nachhaltiges Produkt. Bremen 2006; mit Auszügen aus Hegger, Manfred u. a.: Linoleum – ein nachhaltiges Produkt. Darmstadt 2006 [37] DGNB (Hrsg.): Steckbrief Risiken für die lokale Umwelt. Stuttgart 2008

[38] Gesellschaft für ökologische Bautechnik Berlin (Hrsg.): Instrumente zur qualitätsabhängigen Abschätzung der Dauerhaftigkeit von Materialien und Konstruktionen. Berlin 2006 [39] König, Holger u. a.: Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung. München 2009 [40] Bundesamt für Konjunkturfragen, Impulsprogramm IP Bau (Hrsg.): Alterungsverhalten von Bauteilen und Unterhaltskosten: Grundlagendaten für den Unterhalt und die Erneuerung von Wohnbauten. Bern 1994 [41] Bahr, Carolin; Lennerts, Kunibert: Lebens- und Nutzungsdauer von Bauteilen. Karlsruhe 2010 [42] Gesellschaft für ökologische Bautechnik Berlin mbH (Hrsg): Instrumente für die qualitätsabhängige Abschätzung von Dauerhaftigkeiten von Materialien und Bauteilen. Berlin 2005 [43] Hegger, Manfred u. a.: e-life – Lebenszyklusbetrachtung und Optimierung von Instandsetzungsprozessen im Wohnungsbau. Stuttgart 2008 [44] Kortmann, Konstantin; Hegger, Manfred: Planung im Lebenszyklus – Aufgaben des Architekten. In: Bundesingenieurkammer (Hrsg.): Der Lebenszyklus von Wohngebäuden. Berlin 2006 [45] DGNB (Hrsg.): Steckbrief Rückbau und Demontagefreundlichkeit. Stuttgart 2012 [46] Brenner, Valentin: Recyclinggerechtes Konstruieren: Konzepte für eine abfallfreie Konstruktionsweise im Bauwesen. Stuttgart 2010 [47] wie Anm. 40 Hegger, Manfred u. a.: Energie Atlas. München 2007 [48] wie Anm. 24 Planungsablauf und -prozesse [1] Royal Institute of British Architects: Green Overlay to the RIBA Outline Plan of Work. London 2011 [2] Ausschlusskriterien nach Minergie-ECO-Checkliste, Stand Juni 2012 [3] BNB-Steckbrief 1.1.6.: Risiken für die lokale Umwelt, Version 2011 [4] www.innenraumklima.ch [5] Herausgeber von eco-devis ist der Schweizer Verein ecobau, dem öffentliche Bauherren des Bundes, der Kantone und von Städten angehören. [6] NPK: Normpositionen-Katalog der Schweizerischen Zentralstelle für Baurationalisierung CRB Umweltwirkungen von Bauteilen [1] Kaufmann, Hermann u. a.: Holzbau der Zukunft in der High-Tech-Offensive Zukunft Bayern: Ganzheitliche Planungsstrategien: Konzeption und Umsetzung. München 2008 [2] Mergl, Oliver: Flexibilisierung von Baustrukturen durch Modularisierung zur Verbesserung des Nutzungspotenzials am Beispiel industrieller Produktionsstätten des Automobilbaus. Kassel 2007 [3] Waltjen, Mück, Thorghele, Zelger; Ökologischer Bauteilkatalog; Österreichisches Institut für Baubiologie- und -ökologie (IBO). Wien 1998 [4] Rudolphi, Alexander: Vortrag im Rahmen der Consense. Stuttgart 2011 [5] wie Anm. 2 [6] CSD-Ingenieure; Ökologische Lebenszyklusanalyse. Stahlbetondeckensystem Cobiax. Berlin 2012, Anhang A, S. 1 [7] Quack, Dietlinde; Liu, Ran: Ökobilanz Betondecken. Freiburg 2010, S. 75 [8] wie Anm. 7, S. 63 [9] Mück, Wolfgang: baubiologie24, Modul 3 – Konstruktion und Innenausbau. Hamm 2011, S. 12 [10] eco-bau (Hrsg.): Normpositionenkatalog (NPK) 651–653 Deckenbekleidungen. Bern 2007 [11] wie Anm. 10 [12] Gesellschaft für ökologische Bautechnik Berlin mbH (Hrsg): Instrumente für die qualitätsabhängige Abschätzung von Dauerhaftigkeiten von Materialien und Bauteilen. Berlin 2005

Anmerkungen

[13] Sprengard, Christoph; Treml, Sebastian; Holm, Andreas: Technologien und Techniken zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden durch Wärmedämmstoffe. Metastudie Wärmedämmstoffe – Produkte – Anwendungen – Innovationen. Gräfelfing 2013, S. 119 [14] IBO – Österreichisches Institut für Baubiologie und -ökologie GmbH; Mötzl, Hildegund; Bauer, Barbara; Lerchbaumer, Siegfried; Torghele, Karl: Planungsleitfaden: Ökologische Baustoffwahl. Wien 2007 [15] Hegger, Manfred u. a.: Energie Atlas. München 2007, S. 264 [16] vgl. Datensätze ökobau.dat 2012 [17] wie Anm. 14 [18] Hegger, Manfred u. a.: Energie Atlas. München 2007, S. 262 [19] wie Anm. 16 [20] Hegger, Manfred; Fuchs, Matthias; Zeumer, Martin: Integration vergleichender Nachhaltigkeitskennwerte von Baumaterialien nach Bauteilschichten. Darmstadt 2005 und wie Anm. 15 [21] Richter, Klaus; Künniger, Tina; Brunner, Kaspar: Ökologische Bewertung von Fensterkonstruktionen verschiedener Rahmenmaterialien (ohne Verglasung). Studie im Auftrag der Schweizerischen Fachstelle für Fenster- und Fassadenbau SZFF in Zusammenarbeit mit dem Verband der Fenster- und Fassadenhersteller VFF. Frankfurt/ Main 1996 [22] wie Anm. 12 [23] Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB): DGNB System, Steckbrief Env. 1.1.6. [24] wie Anm. 3 [25] wie Anm. 12 [26] wie Anm. 15 [27] wie Anm. 23 [28] wie Anm. 3 [29] wie Anm. 14 [30] wie Anm. 16 [31] von Arx, Urs: Bauprodukte und -zusatzstoffe in der Schweiz, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL), 1995 [32] wie Anm. 16 [33] wie Anm. 23 [34] wie Anm. 12 [35] Tichelmann, Heller: Vergleichende Ökobilanzbetrachtung und Lebenszyklusanalyse mit erweiterten Betrachtungen. Darmstadt 2011 [36] wie Anm. 15 [37] eco-bau (Hrsg): eco-devis 671: Gipserarbeiten – Innenputze und Stuckaturen. Bern 2001 [38] wie Anm. 14 [39] wie Anm. 16 [40] eco-bau (Hrsg): eco-devis 661: Unterlagsböden und Zementüberzüge. Bern 2001 [41] wie Anm. 12 [42] wie Anm. 40, 14 und 23 [43] wie Anm. 16 [44] wie Anm. 16 [45] eco-bau (Hrsg): eco-devis 662: Bodenbeläge für leichte bis schwere Beanspruchung. Bern 2001 [46] wie Anm. 45 [47] wie Anm. 23 [48] wie Anm. 23

[4] Diefenbach, Nikolaus u. a.: Datenbasis Gebäudebestand – Datenerhebung zur energetischen Qualität und zu den Modernisierungstrends im deutschen Wohngebäudebestand. Darmstadt 2010 [5] www.velux.de/privatkunden/wohnqualitaet_ energieeffizienz_nachhaltigkeit/modelhome2020/lichtaktivhaus/architekturkonzept/ herausforderungen [6] wie Anm. 2 [7] Hegger, Manfred u. a.: Aktivhaus – Das Grundlagenwerk. München 2013 [8] Deutsche Gesellschaft für nachhaltiges Bauen: Neubau kleine Wohngebäude – Version 2013, Steckbrief SOC 1.4: Visueller Komfort [9] wie Anm. 7 [10] DIN EN 13 779:2007-09: Lüftung von Nichtwohngebäuden – Allgemeine Grundlagen und Anforderungen für Lüftungs- und Klimaanlagen und Raumkühlsysteme; DIN EN ISO 7730:2006-05: Ergonomie der thermischen Umgebung – Analytische Bestimmung und Interpretation der thermischen Behaglichkeit; DIN EN 15 251:2012-12: Eingangsparameter für das Raumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden – Raumluftqualität, Temperatur, Licht und Akustik [11] Wilken, Thomas; Rosebrock, Oliver: Monitoring LichtAktiv Haus Hamburg. Braunschweig 2013 [12] Rohde, Sven: Hilfe, unser Haus lebt! In: stern extra Energie, 2013 [13] Arbeitsgemeinschaft ökologischer Forschungsinstitute e. V (AGÖF): Orientierungswerte für flüchtige organische Verbindungen in der Raumluft. Springe-Eldagsen 2013 [14] Bundesministerium für Bildung und Forschung: Pressemitteilung – Öko-Zement reduziert CO2Emissionen. Berlin 2010 [15] wie Anm. 3 [16] wie Anm. 8 [17] wie Anm. 14 [18] Zement- und Betonhersteller Wopfinger Baustoffindustrie GmbH [19] Die Zielwerte des SIA-Effizienzpfades Energie für Graue Energie und CO2-Emissionen bei Schulen sind für Komplettsanierungen um 45 % (Graue Energie) bzw. 40 % (CO2) niedriger als für Neubauten. Als Grundlage für die Annahmen dienen die Ergebnisse von Fallstudien der ZHAW Zürich. [20] Zielwert gemäß österreichischem Schema zur Bewertung der VOC-Summenkonzentrationen: 300 μg/m3 [21] Richtwert des Schweizer Bundesamtes für Gesundheit (BAG): 0,1 ppm

Fallbeispiele [1] Umweltbundesamt Dessau: Daten zur Umwelt – Umweltzustand in Deutschland, Abfall- und Kreislaufwirtschaft, Abfallaufkommen, www.umweltbundesamt.de/daten/umweltdaten/ public/theme.do?nodeIdent=2320 [2] Velux Deutschland GmbH (Hrsg.): LichtAktiv Haus – Velux Modell Home 2020. Hamburg 2012 [3] Hegger, Manfred u. a.: Abschlussbericht Ökobilanzierung Velux Model Home 2020 »LichtAktiv Haus« Hamburg. Darmstadt 2011

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Anhang

Abbildungsnachweis Allen, die durch Überlassung ihrer Bildvorlagen, durch Erteilung einer Reproduktionserlaubnis und durch Auskünfte am Zustandekommen des Buchs mitgewirkt haben, sagen die Autoren und der Verlag aufrichtigen Dank. Fotos, zu denen kein Fotograf genannt ist, sind Architektenaufnahmen, Werkfotos oder stammen aus dem Archiv der Zeitschrift DETAIL. Trotz intensiver Bemühungen konnten wir einige Urheber der Abbildungen nicht ermitteln, die Urheberrechte sind jedoch gewahrt. Wir bitten in diesen Fällen um eine entsprechende Nachricht. Die Zahlen beziehen sich auf die Abbildungsnummern. Titel

temporäre Notunterkünfte in Iwaki (JP), Kunihiro Ando + Satoyama Architecture 2011. Foto: Sadamu Saito, J-Tsukuba

Vorwort 0.1 Jesper Ray, DK-Birkerød Nachhaltig konstruieren – eine Standortbestimmung 1.1 karnizz/Fotolia.com 1.2 nach Fuchs, Matthias; Hartmann, Franziska; Henrich, Johanna; Zeumer, Martin: SNAP Systematik für Nachhaltigkeitsanforderungen in Planungswettbewerben – Endbericht. Berlin 2013, S. 99, und Hartwig, Joost/ina Planungsgesellschaft mbH, Darmstadt 1.3 Martin Zeumer, Darmstadt 1.4 Jakob Schoof, München 1.5 Jakob Schoof, München 1.6 Kim Zwarts, NL–Maastricht 1.7 Kandschwar/Wikipedia 1.8 Matthias Planitzer, Berlin 1.9 Hansruedi Riesen, CH–Zuchwil 1.11 Martin Zeumer, Darmstadt 1.12 Jakob Schoof, München 1.13 Jakob Schoof, München 1.14 Martin Zeumer, Darmstadt 1.15 Jakob Schoof, München 1.16 Mathias Koslik, Berlin Schutzziele, Kriterien und Bewertungsmethoden 2.1 eigene Darstellung 2.2 Viola John, CH-Zürich 2.3 ke E:son Lindman, S-Stockholm 2.4 eigene Darstellung 2.5 Hisao Suzuki, E-Barcelona 2.6 Bünger, Sven: Schadstoffe in Gebäuden – Überblick über die wichtigsten Problemfelder. 31. Jahresfachtagung der VDSI-Fachgruppe Hochschulen und wissenschaftliche Institutionen. TU Hamburg, 2006, S. 78 2.7 Wikipedia: VOC-Anteile Deutschland 1990 und 2003. commons.wikimedia.org/wiki/File:VOCAnteile_Deutschland_1990_2003.svg 2.8 Lukas Jungmann / www.urlaubsarchitektur.de 2.9 eigene Darstellung 2.10 Neubau-Orientierungswerte nach: AGÖF Arbeitsgemeinschaft ökologischer Forschungsinstitute e.V. (Hrsg.): AGÖF-Orientierungswerte für flüchtige organische Verbindungen in der Raumluft. Springe-Eldagsen 2013; Richtwerte I und II nach Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte des Umweltbundesamtes sowie Sagunski, Helmut: Formaldehyd, eine Innenraum-Geschichte. In: Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (Hrsg.): Materialien zur Umweltmedizin, Bd. 13. München 2006, S. 60 – 70 2.11 BG BAU – GISBAU Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (Hrsg.): Einstufung nach dem GISCODE für Epoxidharze. Frankfurt/ Main 2006 2.12 Wissenwiki: Bauproblem TVOC. www.wissenwiki.de/images/6/66/ Wohngesundheit_UBA_TVOC.jpg 2.13 The Bunkie Co., CDN-Meaford 2.14 Ralph Feiner, CH–Malans

144

2.15 eigene Darstellung; Empfehlungen gemäß: Die Verbraucher Initiative e. V.: Label Online, www.label-online.de APUG Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit Nordrhein-Westfalen (Hrsg.): Umweltzeichen für Bauprodukte. Bauprodukte gezielt auswählen – eine Entscheidungshilfe. Düsseldorf 2004 2.16 John, Viola: Derivation of reliable simplification strategies for the comparative LCA of individual and »typical« newly built Swiss apartment buildings. Dissertation, Zürich 2012 dx.doi.org/10.3929/ethz-a-007607252; S. 8 2.17 wie 2.16 2.18 wie 2.16, S. 10 2.19 wie 2.16, S. 76 2.20 eigene Darstellung nach Eyerer, Peter; Reinhardt, Hans-Wolf; Kreissig, Johannes: Ökologische Bilanzierung von Baustoffen und Gebäuden. Wege zu einer ganzheitlichen Bilanzierung. Basel 2000, S. 11 2.21 Roland Tännler, CH-Zürich 2.22 Dratz & Dratz Architekten, Oberhausen 2.23 Zeumer, Martin; John, Viola; Hartwig, Joost: Nachhaltiger Materialeinsatz – Graue Energie im Lebenszyklus. In: Detail Green 1/2009 2.24 wie 2.16, S. 17 2.25 Viola John, CH-Zürich 2.26 wie 2.16, S. 84; mfh02 2.27 wie 2.16, S. 91; mfh02 2.28 wie 2.16, S. 89 2.29 wie 2.16, S. 96 2.30 Möltner, Clemens: Life Cycle Assessment als Werkzeug zur Entwicklung umweltgerechter Produkte: Strategien zur Implementierung von Ecodesign. Hamburg 2009, S. 58 2.31 Econcept: Instrumente für ökologisches Bauen im Vergleich ein Leitfaden für das Planungsteam. SIA D 0152. Zürich 1998, S. 10 2.32 wie 2.16, S. 144f. 2.33 Hafner, Annette; Ott, Stephan; Winter, Stefan: Holzbauten Nutzung und Lebenszyklus – Ökobilanzen für Bauwerke: Standards und praktische Anwendung. Holzbau – die neue Quadriga 3/2012, S. 39 2.34 Hedrich Blessing Photography, USA-Chicago 2.35 eigene Darstellung 2.36 eigene Darstellung nach Passer, Alexander; Mach, Thomas; Kreiner, Helmuth; Maydl, Peter: Predictable Sustainability ? The role of building certification in the design of innovative façades. Graz 2012 Ebert, Thilo; Essig, Natalie; Hauser, Gerd: Zertifizierungssysteme für Gebäude. München 2010, S. 97 Wallbaum, Holger; Hardziewski, Regina: Minergie und die anderen – Vergleich von vier Labels. TEC 21, 47/2011, S. 38 2.37 Eberhard Franke, Neufahrn/Egling 2.38 IBO Institut für Baubiologie und Bauökologie (Hrsg.): OI3-INDIKATOR Leitfaden zur Berechnung von Ökokennzahlen für Gebäude. Wien 2011 2.39 MINERGIE: www.minergie.ch; und eco-bau 2.40 Weidema, Bo Pedersen; Wesnæs, Marianne Suhr: Data quality management for life cycle inventories – an example of using data quality indicators. In: Journal of Cleaner Production 1996 2.41 Viola John, CH–Zürich Strategien der Materialverwendung im Bauprozess 3.1 eigene Darstellung 3.2 Preisig, Hansruedi: Massiv- oder Leichtbauweise? Zürich 2002 3.3 eigene Darstellung nach Wirth, Stefan; Hildebrand, Torsten: Die Fabrik der Zukunft. In: IndustrieBau 4/2001, S. 56 3.4 Rechberger, Helmut: Recyclinggerechtes Bauen. Wien 2012, S.7 3.5 nach Sustainum – Institut für zukunftsfähiges Wirtschaften. Berlin 2013

3.6

Datengrundlage nach: Blum, Marc; Satzger, Falk; Arcelor Mittal (Hrsg.): Nachhaltiges Bauen dank hochfester Stähle. Esch-sur-Alzette 2009 3.7 nach Beton (HRSG): Zemente und ihre Herstellung, Zement-Merkblatt Betontechnik 4/2014 und Proske, Tilo; Graubner, Carl-Alexander; Hainer, Stefan: Ökobetone zur Herstellung von Betonfertigteilen. Darmstadt 2012 3.8 Rechberger, Helmut: Recyclinggerechtes Bauen. Wien 2012, S. 16, nach: Energie und Rohstoffe 2009. Tagungsband. Goslar 2009 3.9 Datengrundlage nach: Mettke, Angelika; Heyn, Sören: Ökologische Prozessbetrachtungen – RC-Beton (Stofffluss, Energieaufwand, Emissionen). Cottbus 2010 3.10 Datengrundlage nach: Mensinger, Martin u. a.: Nachhaltiges Bauen mit Stahl: Ökologie. München 2009 3.11 Brenner, Valentin: Recyclinggerechtes Konstruieren: Konzepte für eine abfallfreie Konstruktionsweise im Bauwesen. Stuttgart 2010 3.12, 3.13 wie 2.6, S. 89 3.14 in Anlehnung an EAWAG: Forum Chriesbach – Ein Neubau für die Wasserforschung. Dübendorf 2006 3.15 König, Holger: Bauen mit Holz als aktiver Klimaschutz. In: Kaufmann, Hermann; Nerdinger, Winfried: Bauen mit Holz. Wege in die Zukunft. München 2011, S. 18ff. 3.16 König, Holger: Umweltorientierte Datenerfassung für Beschaffer. Nachwachsende Rohstoffe und ihre Rolle in der Zertifizierung, Präsentation. München 2011 3.17 Knippers, Jan u. a.: Atlas Kunststoffe + Membranen. München 2010, S. 135 3.18 Renaud Araud, F–Couzon au Mont d’Or 3.19 Dominique Uldry, CH–Bern 3.20 Jasmin Schuller, A–Graz 3.21 nach Daten von: Hegger, Manfred; Fuchs, Matthias; Zeumer, Martin: Forschungsbericht Vergleichende Nachhaltigkeitskennwerte von Baustoffen und Bauteilschichten. Darmstadt 2005 3.22 Lignatec (Hrsg.); Pfäffli, Katrin; Preisig, Hansruedi: Klimaschonend und energieeffizient bauen mit Holz – Umsetzung, S. 18, http://issuu.com/lignum/docs/lit26_d/18 3.23 nach Daten von Hegger, Manfred; Fuchs, Matthias; Zeumer, Martin: Forschungsbericht Vergleichende Nachhaltigkeitskennwerte von Baustoffen und Bauteilschichten. Darmstadt 2005 3.24 Tichelmann, Karsten: Vergleichende Ökobilanzbetrachtung und Lebenszyklusanalyse für Konstruktionen nichttragender Innenwände und tragender Außenwände. Darmstadt 2010 3.25 wie 3.24 3.26 Hartwig, Joost; Zeumer, Martin: Umweltwirkungen von Kunststoffen. In: Atlas Kunststoffe und Membrane. München 2010, S. 126 3.27 a Müller, Michael u. a.: Ökologische/Ökonomische Bewertung zweier Fassadenkonzepte – Glasfassade vs. Kunststofffassade. Remscheid 2007, S. 84 b Tomas Riehle, Köln 3.28 Hartwig, Joost; Zeumer, Martin: Umweltwirkungen von Kunststoffen, In: Knippers, Jan u. a.: Atlas Kunststoffe und Membrane. München 2010 3.29 csd Ingenieure: Ökologische Lebenszyklusanalyse zum Stahlbetondeckensystem Cobiax. Berlin 2012 3.30 Martin Zeumer, Darmstadt nach Daten der ökobau.dat 3.31 Zeumer, Martin; John, Viola; Hartwig, Joost: Nachhaltiger Materialeinsatz: Holz und Holzwerkstoffe. In: Detail Green 2/2009, S. 56f. 3.32 a Hermann Kaufmann ZT GmbH, A–Schwarzach b Norman A. Müller, Ingolstadt 3.33 Goran Potkonjak, CH–Uster 3.34 Martin Zeumer; Darmstadt

Abbildungsnachweis

3.35 3.36 3.37

3.38

3.39

3.40 3.41

3.42 3.43 3.45 3.46 3.47

3.48

3.49 3.50

3.51 3.52 3.53

3.54

3.55 3.56 3.57 3.58 3.59

3.60

3.61 3.62

3.63

3.64 3.65 3.66

3.67 3.68

3.69 3.70

nach AgBB – Bewertungsschema für VOC aus Bauprodukten, Stand 2012 ee concept GmbH, Darmstadt Brenner, Valentin: Recyclinggerechtes Konstruieren: Konzepte für eine abfallfreie Konstruktionsweise im Bauwesen. Stuttgart 2010, S. 15 überarbeitet und erweitert nach: Hildegund Mötzl: Entsorgungseigenschaften von Gebäuden, IBO, 2007 Brenner, Valentin: Recyclinggerechtes Konstruieren: Konzepte für eine abfallfreie Konstruktionsweise im Bauwesen. Stuttgart 2010, S. 63 Rechberger, Helmut: Recyclinggerechtes Bauen. Wien 2012, S. 38 in Anlehnung an den Schweizerischen Ingenieur- und Architektenverein (Hrsg.): SIA D 0216. SIA Effizienzpfad Energie. Zürich 2006 Eckhart Matthäus, Augsburg Zooey Braun, Stuttgart Martin Zeumer, Darmstadt Martin Zeumer, Darmstadt a http://www.zelenarchitektura.sk/wp-content/ uploads/2010/12/073.pdf b Allard van der Hoek, NL-Amsterdam Glücklich, Detlef (Hrsg.): Ökologisches Bauen. Von Grundlagen zu Gesamtkonzepten. München 2005, S. 56 Cree GmbH, A-Bregenz a, b Hegger, Manfred; Fisch, Norbert u. a.: Aktiv-Stadthaus. Entwicklungsgrundlage für städtische Mehrfamilienhäuser in Plus-EnergieBauweise nach EU 2020 und zur Vorbereitung eines Demonstrativ-Bauvorhabens in Frankfurt am Main. Abschlussbericht. Stuttgart 2014 c HHS Architekten und Stadtplaner, D– Kassel Martin Zeumer, Darmstadt Hegger, Manfred u. a.: Energie Atlas. München 2007, S. 33, Abb. A 6.2 Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (Hrsg.): Leitfaden Nachhaltiges Bauen. Berlin 2013 Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (Hrsg.): Leitfaden Nachhaltiges Bauen. Berlin 2001 wie 3.54 Jakob Schoof, München Klaus Mellenthin für Blocher Blocher View, Stuttgart Jan Bitter, Berlin gemäß Bundesministerium für Verkehr, Bauund Wohnungswesen: Leitfaden nachhaltiges Bauen. Berlin 2001, Anlage 6 ee concept GmbH, Darmstadt in Anlehnung an: Buergel-Goodwin, Ebba: Vergleichende Studie zu Erneuerung, Unterhalt und Betrieb von Bestandsgebäuden auf Bauteilebene. Karlsruhe 2004, S. 13 ee concept GmbH, Darmstadt Bahr, Carolin; Lennerts, Kunibert: Lebens- und Nutzungsdauer von Bauteilen. Karlsruhe 2010, S. 20 Gesellschaft für ökologische Bautechnik Berlin mbH (Hrsg): Instrumente für die qualitätsabhängige Abschätzung von Dauerhaftigkeiten von Materialien und Bauteilen. Berlin 2005 ee concept GmbH, Darmstadt Hegger, Manfred u. a.: Energie Atlas. München 2007, S. 164, Abb. B 5.62 Christen, Kurt; Meyer-Meierling, Paul: Optimierung von Instandsetzungszyklen und deren Finanzierung bei Wohnbauten: Forschungsbericht. Zürich 1999 wie 3.66 Brenner, Valentin: Recyclinggerechtes Konstruieren: Konzepte für eine abfallfreie Konstruktionsweise im Bauwesen. Stuttgart 2010, S. 58 wie 3.68, S. 57 wie 3.68, S. 54

Planungsablauf und -prozesse 4.1, 4.2 eigene Darstellung 4.3 eigene Darstellung nach: Gesis: SIMon – Social Indicators Monitor; Bundesamt für Statistik Schweiz (BFS); Gesis: SIMon/Statistik Austria 4.4 eigene Darstellung 4.5 SIA Effizienzpfad Energie. Statusbericht Graue Energie, Grundlagen zur Dokumentation SIA D 0216, Bearbeitung: büro für umweltchemie, Ueli Kasser; 22.02.2004 4.6 Fischer, Roland; Schwehr, Peter: Module für das Haus der Zukunft. Luzern 2009, S. 21 4.7 wie 4.6, S. 22 4.9 Hermann Kaufmann ZT GmbH, A-Schwarzach 4.10 Matthias Hampe, TU Darmstadt 4.11 Ökobilanzierung von Siedlungen unter Berücksichtigung von Lebensstilaspekten am Beispiel einer Gartenstadt- und Wohnhöfesiedlung in Karlsruhe; Diplomarbeit Holger Wolpensinger; überarbeitete Fassung vom 20.12.2002 4.12 wie 4.5 4.13 Roger Frei, CH–Zürich 4.14 Machbarkeitsuntersuchung IBA Hamburg (D), HHS Architekten und Stadtplaner (2008), Wettbewerbspläne 4.15 Bob Gysin & Partner BGP Architekten, CH–Zürich 4.16 Österreichisches Institut für Baubiologie und Bauökologie (Hrsg.): Passivhaus-Bauteilkatalog. Wien 2009, S. 151 4.17, 4.18 Bob Gysin + Partner BGP Architekten, CH–Zürich 4.19 TimbaTec, CH–Zürich 4.20 eco-bau (Hrsg): Eco-Devis NPK 645 Plattenbeläge. Bern 2005 4.21 Jakob Schoof, München 4.22 www.hsmservices.caimagesenergy_efficiency_ blower_door_test_5_large.jpg 4.23 ee concept GmbH, Darmstadt 4.24 Amt für Hochbauten der Stadt Zürich (Hrsg.): LUKRETIA (Lebenszykluskosten – Ressourcen – Energie – Technisierung – Gebäudeautomation), Schlussbericht. Zürich 2006, S. 9 4.25 eigene Darstellung nach BauXund Forschung und Beratung GmbH, A–Wien 4.26 Richtlinie über bauliche und betriebliche Massnahmen zur Begrenzung des Baulärms gemäß Artikel 6 der Lärmschutz-Verordnung (Schweizer Baulärm-Richtlinie), 2011 4.27 Sebastian El khouli, CH–Zürich

6.17, 6.25, 6.28, 6.32, 6.35 Adam Mørk, DK–Kopenhagen 6.18 – 6.24, 6.26, 6.30, 6.31, 6.33, 6.36, 6.37 Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen, TU Darmstadt 6.29, 6.34 Ostermann Architekten, D–Hamburg 6.38 Michael Meuter, CH–Zürich 6.39 – 6.44, 6.47– 6.48, 6.50, 6.55 pool Architekten, CH–Zürich 6.45, 6.46, 6.51, 6.52, 6.56 Giuseppe Micchiché, CH–Zürich 6.49 Jakob Schoof, München 6.53, 6.54 Architekturbüro H. R. Preisig, CH–Zürich 6.57, 6.65, 6.67, 6.68, 6.71, 6.72 Rupert Steiner, A–Wien 6.58 – 6.60, 6.62 – 6.64, 6.69, 6.70 AllesWirdGut Architekten, A–Wien 6.61 Walter Scheibenpflug, A-Bischofshofen 6.73– 6.76 bauXund Forschung und Beratung GmbH, A–Wien 6.77, 6.84 Dieter Schewig, A-Horn 6.78, 6.80 – 6.83, 6.85, 6.88 ah3 Architekten ZT GmbH, A–Horn 6.79. 6.86, 6.87, 6.89, 6.90 Sebastian El khouli, CH-Zürich 6.91, 6.93 IBO – Österreichisches Institut für Baubiologie und Bauökologie, A–Wien 6.92 Österreichische Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (ÖGNB), A–Wien

Umweltwirkungen von Bauteilen 5.1 Ministerium für Wirtschaft, Energie, Bauen, Wohnen und Verkehr des Landes Nordrhein-Westfalen (MWEBWV) (Hrsg.): Wohnen ohne Barrieren – Komfort für alle. Beispielhafte Lösungen für Neubau und Bestand. Düsseldorf 2010 5.2 Zeumer, Martin; Baumgärtner, Steffen: Architektonische Vergleichbarkeit von Tragkonstruktionen – Ermittlung einer funktionellen Einheit, Darmstadt 2012 5.3 in Anlehnung an IBO – Österreichisches Institut für Baubiologie und -ökologie GmbH (Hrsg.): Mötzl, Hildegund; Bauer, Barbara; Lerchbaumer, Siegfried; Torghele, Karl: Planungsleitfaden: Ökologische Baustoffwahl. Wien 2007 5.4 – 5.28 Martin Zeumer, Darmstadt Fallbeispiele 6.2, 6.9, 6.13 Hans Drexler, Münster 6.3 – 6.8, 6.11, 6.14, 6.15, 6.16 Kieran Timberlake Architects, US-Philadelphia 6.10 Peter Aaron/Esto 6.12 Teicholz, Paul: »Labor Productivity Declines in the Construction Industry: Causes and Remedies«, aecbytes, Viewpoint 4, 14, April 2004, http://www.aecbytes.com/viewpoint/2004/ issue_4.html (Zugriff: 21.05.2014). 6.14 Bosch Rexroth Corporation, US-Charlotte

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Anhang

Literatur Normen und Richtlinien Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG). 2002 CEN-Bericht CR 1752 Anforderungen für die Innenraumqualität und die Verfahren zur Darstellung der Innenraumqualität hinsichtlich Auslegung, Inbetriebnahme, Betrieb und Regelung der raumlufttechnischen Anlagen. 1998 DIN EN ISO 14 024 Umweltkennzeichnungen und -deklarationen (Umweltkennzeichnung Typ I) – Grundsätze und Verfahren. 2001-02 DIN EN ISO 14 021 Umweltkennzeichnungen und -deklarationen – umweltbezogene Anbietererklärungen (Umweltkennzeichnung Typ II). 2001-12 DIN EN ISO 14 025 Umweltkennzeichnungen und -deklarationen – Typ III Umweltdeklarationen – Grundsätze und Verfahren. 2005-07 DIN EN ISO 14 040 Umweltmanagement – Ökobilanz – Grundsätze und Rahmenbedingungen. 2006 DIN EN ISO 14 044 Umweltmanagement – Ökobilanz Anforderungen und Anleitungen. 2006 DIN EN 15 804 Nachhaltigkeit von Bauwerken – Umweltproduktdeklarationen – Grundregeln für die Produktkategorie Bauprodukte. 2012 DIN EN 15 978 Nachhaltigkeit von Bauwerken – Bewertung der umweltbezogenen Qualität von Gebäuden – Berechnungsmethode. 2012 DIN 4108 Wärmeschutz im Hochbau. 2013 DIN 4109 Schallschutz im Hochbau; Anforderungen und Nachweise. 1989-11 Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) – EU-Richtlinie »Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden«. 2002 Minergie-ECO Vorgabenkatalog und Umsetzungsanweisungen, 2014 Richtlinie über bauliche und betriebliche Massnahmen zur Begrenzung des Baulärms gemäss Artikel 6 der Lärmschutz-Verordnung (Schweizer Baulärm-Richtlinie). 2011 SIA 112/1 Nachhaltiges Bauen – Hochbau. 2004 SIA D 0123 Hochbaukonstruktion nach ökologischen Gesichtspunkten. 1995 SIA D 0152 Instrumente für ökologisches Bauen im Vergleich – Ein Leitfaden für das Planungsteam. 1998 SIA D 0200 / SNARC Systematik zur Beurteilung der Nachhaltigkeit von Architekturprojekten für den Bereich Umwelt. 2005 SIA D 0216 SIA Effizienzpfad Energie. 2006 SIA 2032 Graue Energie von Gebäuden. 2010 Verordnung (EU) Nr. 305/2011 zur Festlegung harmonisierter Bedingungen für die Vermarktung von Bauprodukten (EU-Bauproduktenverordnung – EU-BauPVO) Verordnung zum Schutz vor gefährlichen Stoffen (Gefahrstoffverordnung – GefStoffV) Weiterführende Literatur Addis, Bill: Building with Reclaimed Components and Materials. A Design Handbook for Reuse and Recycling. London 2006 Arbeitsgemeinschaft Kreislaufwirtschaftsträger Bau (Hrsg.): 4. Monitoring-Bericht Bauabfälle. Berlin 2005 Bahr, Carolin; Lennerts, Kunibert: Lebens- und Nutzungsdauer von Bauteilen. Karlsruhe 2010 Baumann, Henrikke; Tillman, Anne-Marie: The hitch hiker‘s guide to LCA an orientation in life cycle assessment methodology and application. Lund 2011 Baumann, Ruth u. a.: Bewertung der Innenraumluft. Flüchtige organische Verbindungen – VOC. Allgemeiner Teil. Wien 2003 Bauwelt 43/2001: Die neue Nutzung. Berlin 2001 Büro für Umweltchemie; Kasser, Ueli: SIA Effizienzpfad Energie, Statusbericht Graue Energie, Grundlagen zur Dokumentation SIA D 0216. Ein Projekt von Swiss Energycodes der KHE des SIA. 2004. Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) (Hrsg.): Bewertung in Ökobilanzen mit der Methode der ökologischen Knappheit. Schriftenreihe Umwelt Nr. 297. Bern 1998

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Bundesministerium Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (Hrsg.): Leitfaden nachhaltiges Bauen. Berlin 2013 Brenner, Valentin: Recyclinggerechtes Konstruieren: Konzepte für eine abfallfreie Konstruktionsweise im Bauwesen. Stuttgart 2010 Ebert, Thilo; Eßig, Natalie; Hauser, Gerd: Zertifizierungssysteme für Gebäude. München 2010 Eyerer, Peter; Reinhardt, Hans-Wolf; Kreissig, Johannes: Ökologische Bilanzierung von Baustoffen und Gebäuden Wege zu einer ganzheitlichen Bilanzierung. Basel 2000 Frischknecht, Rolf u. a. (Hrsg.): Implementation of Life Cycle Impact Assessment Methods. Ecoinvent report No. 3. Dübendorf 2007 Frischknecht, Rolf: LCI modelling approaches applied on recycling of materials in view of environmental sustainability, risk perception and eco-efficiency. International Journal of Life Cycle Assessment 2010 Gething, Bill (Hrsg.): Green Overlay to the RIBA Outline Plan of Work 2011. London 2011 Gauzin-Müller, Dominique; Favet, Nicolas: Nachhaltigkeit in Architektur und Städtebau. Konzepte, Technologien, Beispiele. Basel / Berlin / Boston 2002 Gesellschaft für ökologische Bautechnik: Instrumente für eine qualitätsabhängige Abschätzung der Dauerhaftigkeit von Materialien und Konstruktionen. Berlin 2005 Glücklich, Detlef (Hrsg.): Ökologisches Bauen. Von Grundlagen zu Gesamtkonzepten. München 2005 Goffin, Philippe u. a.: Analyzing the potential of low exergy building refurbishment by simulation. Sydney 2011 Graubner, Carl-Alexander; Hüske, Katja: Nachhaltigkeit im Bauwesen. Berlin 2003 Häfele, Gottfried (Hrsg.); Oed, Wolfgang; Sambeth, Burkhard M.: Baustoffe und Ökologie. Bewertungskriterien für Architekten und Bauherren. Tübingen/ Berlin 1996 Heeren, Niko u. a.: A component based bottom-up building stock model for comprehensive environmental impact assessment and target control. Renewable & Sustainable Energy Reviews 2013 Hegger, Manfred; Auch-Schwelk, Volker; Fuchs, Matthias; Rosenkranz, Thorsten: Baustoff Atlas. München 2005 Hegger, Manfred; Fuchs, Matthias; Zeumer, Martin: Nachhaltigkeitskennwerte von Baumaterialien nach Bauteilschichten. Darmstadt 2005 Hegger, Manfred; Fuchs, Matthias; Stark, Thomas; Zeumer, Martin: Energie Atlas. München 2007 Hegger, Manfred; Drexler, Hans; Zeumer, Martin: Basics Materialität. Basel/Berlin/Boston 2007 Hegger, Manfred u. a.: e-life – Lebenszyklusbetrachtung und Optimierung von Instandsetzungsprozessen im Wohnungsbau. Stuttgart 2008 John, Viola; Gut, Silvan; Wallbaum, Holger: Hoch oder quer? Ökologische Lebenszyklusanalyse eines Hochhauses im Vergleich zu einem Riegelbau. Bauingenieur, Band 85, Juli/August 2010 John, Viola: Derivation of reliable simplification strategies for the comparative LCA of individual and »typical« newly built Swiss apartment buildings. Dissertation, Zürich 2012. dx.doi.org/10.3929/ethz-a-007607252 John, Viola; Habert, Guillaume: Graue CO2-Emissionen im Gebäude – wo sind sie hauptsächlich verortet ? Ökobilanzanalyse mittels zweier verschiedener virtueller Blickwinkel auf die Konstruktionsweisen und Bauteile von vier unterschiedlichen Mehrfamilienhäusern. In: Bauingenieur, Band 88, Juli/August 2013 Kasser, Ueli; Pöll, Michael; Graffe, Kathrin: Deklaration ökologischer Merkmale von Bauprodukten nach SIA 493. Erläuterung und Interpretation. Zürich 1997 Kaufmann, Hermann u. a: Holzbau der Zukunft in der High-Tech-Offensive Zukunft Bayern. Ganzheitliche Planungsstrategien: Konzeption und Umsetzung. München 2008

Kellenberger, Daniel; Althaus, Hans-Jörg: Relevance of simplifications in LCA of building components. In: Building and Environment 1/2009 Klöpffer, Walter; Grahl, Birgit: Ökobilanz (LCA) – ein Leitfaden für Ausbildung und Beruf. Weinheim 2012 Knappe, Florian u. a.: Einsatz von Recyclingmaterial aus mineralischen Baustoffen als Zuschlag in der Betonherstellung am Beispiel einer Wohnbebauung an der Rheinallee in Ludwigshafen. Heidelberg, Cottbus, Ludwigshafen 2011 Kohler, Niklaus: Grundlagen zur Bewertung kreislaufgerechter, nachhaltiger Baustoffe, Bauteile und Bauwerke. Karlsruhe 1998 König, Holger; Kohler, Niklaus; Kreißig, Johannes; Lützkendorf, Thomas: Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung. München 2009 Krusche, Per u. a.: Ökologisches Bauen / Umweltbundesamt. Wiesbaden / Berlin 1982 Löfflad, Hans: Das global recyclingfähige Haus. Eindhoven 2002 Lieblang, Peter: Nachhaltiges Bauen mit Beton. In: Detail Green 1/2010 Meier, Thorsten: Solarenergie. München 2000 Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfahlen: Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit Nord-rhein-Westfalen. Umweltzeichen für Bauprodukte. Bauprodukte gezielt auswählen – eine Entscheidungshilfe. Düsseldorf 2004 Mittag, Martin: Baukonstruktionslehre. Ein Nachschlagewerk für den Bauschaffenden über Konstruktionssysteme, Bauteile und Bauarten. Braunschweig / Wiesbaden 2000 Möltner, Clemens: Life Cycle Assessment als Werkzeug zur Entwicklung umweltgerechter Produkte: Strategien zur Implementierung von Ecodesign. Hamburg 2009 Mötzl, Hildegund: Entsorgungseigenschaften von Gebäuden. Wien 2009 Nemry, Francoise; Uihlein, Andreas (Hrsg.): Environmental Improvement Potentials of Residential Buildings (IMPRO-Building). JRC Scientific and Technical Reports, Luxemburg 2008 Passer, Alexander: Zur Bewertung der umweltbezogenen Qualität von Gebäuden. Dissertation, Graz 2010 Passer, Alexander; Mach, Thomas; Kreiner, Helmuth; Maydl, Peter: Predictable Sustainability? The role of building certification in the design of innovative façades. Beitrag zur Konferenz »Advanced Building Skins«, Graz 2012 Preisig, Hansruedi: Massiv- oder Leichtbauweise? Zürich 2002 Rau, Johannes: Die große Ratlosigkeit. Was ist Baukultur? In: Baumeister 5/1998 Ritter, Volker: Optimizing the combination of active and passive building components in refurbishment projects to allow for net-zero emission architecture. Dissertation, Zürich 2012, dx.doi.org/10.3929/ethz-a-009937203 Schmidt-Bleek, Friedrich: Wieviel Umwelt braucht der Mensch? Faktor 10 – das Maß für ökologisches Wirtschaften. München 1997 Schmidt-Bleek, Friedrich; Käo, Tönis; Huncke, Wolfram (Hrsg.): Das Wuppertal-Haus. Bauen nach dem Mips-Konzept. Basel /Berlin /Boston 1999 Schwarz, Jutta: Ökologie im Bau. Entscheidungshilfen zur Beurteilung und Auswahl von Baumaterialien. Bern / Stuttgart / Wien 1998 Siebers, Raban; Hauke, Bernhard: Ökobilanzieller Vergleich von Hallen unterschiedlicher Bauweisen. Düsseldorf 2012 Sigg, René; Kälin, Werner; Plattner, Hugo: LUKRETIA – Lebenszyklus – Ressourcen – Technisierung. Zürich 2006 Steiger, Peter u. a.: Hochbaukonstruktionen nach ökologischen Gesichtspunkten. SIA-Dokumentation D 0123. Zürich 1995 Thormark, Catarina: Recycling Potential and Design for Disassembly in Buildings. Lund 2001

Literatur/Internetlinks

Tichelmann, Karsten: Vergleichende Ökobilanzbetrachtung und Lebenszyklusanalyse für Konstruktionen nichttragender Innenwände und tragender Außenwände. Darmstadt 2010 von Gleich, Arnim u. a.: Effizienzgewinne durch Kooperation bei der Optimierung von Stoffströmen in der Region Hamburg. Hamburg 2004 Voss, Karsten u. a.: Ökologische/ökonomische Bewertung zweier Fassadenkonzepte – Glasfassade versus Kunststofffassade – zur Sanierung eines Verwaltungsgebäudes der 1960er-Jahre. Wuppertal 2007 Wallbaum, Holger; Hardziewski, Regina: Minergie und die anderen – Vergleich von vier Labels. TEC 21, 47/2011 Waltjen, Tobias (Hrsg.); Mötzl, Hildegund: Ökologischer Bauteilkatalog. Bewertete gängige Konstruktionen. Wien / New York 1999 Weidinger, Hans: Patina. Neue Ästhetik in der zeitgenössischen Architektur. München 2003 Weston, Richard: Material, Form und Architektur. Stuttgart 2003 Wittstock, Bastian; Albrecht, Stefan; Colodel, Cecilia Makishi; Lindner, Jan Paul: Gebäude aus Lebenszyklusperspektive – Ökobilanzen im Bauwesen. In: Bauphysik Heft 31, 2009, Heft 1, S. 9 –17 Wolpensinger, Holger: Ökobilanzierung von Siedlungen unter Berücksichtigung von Lebensstilaspekten am Beispiel einer Gartenstadt- und Wohnhöfesiedlung in Karlsruhe. Diplomarbeit, überarbeitete Fassung 2002 Zapke, Wilfried: Der Primärenergiegehalt der Baukonstruktionen unter gleichzeitiger Berücksichtigung der wesentlichen Baustoffeigenschaften und der Herstellungskosten. Stuttgart 1998 Zea Escamilla, Edwin; Habert, Guillaume: Environmental impacts of bamboo-based construction materials representing global production diversity. In: Journal of Cleaner Production, Volume 69, 2014, S. 117 – 127 Zeumer, Martin; Hartwig, Joost: Umweltwirkungen von Kunststoffen. In: Knippers, Jan u. a.: Atlas Kunststoffe und Membrane. München 2010 Zeumer, Martin; John, Viola; Hartwig, Joost: Nachhaltiger Materialeinsatz – Graue Energie im Lebenszyklus. In: Detail Green 1/2009 Zeumer, Martin; John, Viola; Hartwig, Joost: Nachhaltiger Materialeinsatz: Holz und Holzwerkstoffe. In: Detail Green 2/2009 Zwiener, Gerd; Mötzl, Hildegund: Ökologisches Baustoff-Lexikon. Bauprodukte, Chemikalien, Schadstoffe, Ökologie, Innenraum. Heidelberg 2006

Links www.2000watt.ch Informationen für 2000-Watt-taugliche Quartiersund Gebäudeplanung für Kommunen, Unternehmen und private Bauherren; Excel-Berechnungshilfe für 2000-Watt-Areale www.agoef.de/agoef/oewerte/orientierungswerte.html AGÖF-Orientierungswerte für flüchtige organische Verbindungen in der Raumluft www.baubook.at Onlinetool zur Ökobilanzierung von Bauteilen www.baunetzwissen.de/index/NachhaltigBauen_648364.html Allgemeine Informationen zu nachhaltigem, energieeffizientem Bauen und zu Produkten. Veranstaltungskalender und Links zu den wichtigsten Quellen www.bauteilkatalog.ch Bauteilkatalog zur Ermittlung von U-Werten und ökologischen Kennwerten www.bbl.admin.ch/kbob/00493/00495/index.html KBOB-Empfehlungen für Nachhaltiges Bauen; Ökobilanzdaten im Baubereich sowie Informationen zum Netzwerk NNBS und Standard Nachhaltiges Bauen Schweiz SNBS

www.bgbau.de/gisbau/giscodes BG BAU – GISBAU Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft: Informationen zum GISCODE www.bine.info/hauptnavigation/publikationen/ projektinfos Praxisrelevante Ergebnisse im Bereich Energieforschung www.bmwi.de/DE/Themen/energie.html Informationsseite des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) zum Thema Energie www.bnb-nachhaltigesbauen.de Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) www.bre.co.uk BRE Building Research Establishment; Informationen zum Gebäudelabel BREEAM www.bau-umwelt.de/hp6253/EPDs.htm EPDs des Institut Bauen und Umwelt e. V.(IBU) www.dena.de Internetseite der Deutschen Energie-Agentur www.dgnb.de DGNB; Informationen zum Deutschen Gütesiegel Nachhaltiges Bauen www.echa.europa.eu/de/ ECHA European Chemicals Agency; Informationen über Chemikalien www.eco-bau.ch Empfehlung SIA 112/1 »Nachhaltiges Bauen – Hochbau«; Methodik zum Einbezug der Kriterien einer Nachhaltigen Entwicklung in der Strategischen Planung von öffentlichen Bauten (Albatros); Systematik zur Beurteilung der Nachhaltigkeit von Projekten in Wettbewerben (Snarc); elektronische Bauteilkatalog; Merkblätter zum ökologischen Bauen nach Baukostenplan (ECO-BKP); Grafische Darstellung ökologisch interessanter Materialien nach Baukostenplan (eco-devis); Planungsinstrument für ein gesundes Innenraumklima (GI); Entscheidungshilfe für ökologisch vorteilhafte Bauprodukte (ECO-Produkte) www.energieinstitut.at Internetseite des Energieinstituts Vorarlberg www.energytools.ch Excel-Berechnungshilfe für 2000-Watt-Gebäude www.enob.info/de Information über vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderte Forschungsprojekte für Energieoptimiertes Bauen www.eplca.jrc.ec.europa.eu/ResourceDirectory/ providerList.vm European Commission Joint Research Centre JRC: Europäische Plattform zum Thema Ökobilanzen und Ökobilanztools www.gabi-software.com Analysesoftware für Ökobilanzierung von Gebäuden und Bauteilen www.grisli.net Instrument zur Berechnung der Grauen Energie und Treibhausgasemissionen von Gebäuden oder Bauteilen www.hausderzukunft.at Projektbeispiele sowie Ansätze im Bereich der Nutzung ökologischer Baustoffe und nachwachsender Rohstoffe im Bauwesen www.hslu.ch Planungswerkzeug zur Erfassung und Bewertung der Anforderungen an nachhaltiges Bauen bei der Zielvereinbarung www.ibo.at Österreichisches Institut für Bauen und Ökologie GmbH (IBO); Forschungsprojekte; Prüfzeichen Materialökologie; Beratung für bauökologisch und bauphysikalisch innovative Projekte; Publikationen und Veranstaltungen www.ibp.fraunhofer.de Internetseite des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik www.iwu.de Internetseite des Instituts Wohnen und Umwelt mit Informationen zum nachhaltigen Bauen www.label-online.de Informationen und Empfehlungen zu Labels für Bauprodukte

www.minergie.ch Alles um den Minergie-Standard: Veranstaltungen, Veröffentlichungen, allgemeine Informationen, Links Bewertungssystem für Bauökologie und Gesundheit bei Bauprojekten www.nachhaltigesbauen.de Informationsportal Nachhaltiges Bauen des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB); Leitfaden nachhaltiges Bauen; Broschüre und Excel-Tools zur Integration von Nachhaltigkeitszielen in Wettbewerben, Tools zum Bewertungssystem BNB; Ökobau.dat; Wecobis Datenbank; Dauerhaftigkeiten von Bauteilen www.nnbs.ch SNBS und NNBS; Informationen rund um das Netzwerk und den Standard Nachhaltiges Bauen Schweiz www.novatlantis.ch Informationen zur 2000-Watt-Gesellschaft von Novatlantis, einem Netzwerk mehrerer Schweizer Universitäten und Forschungseinrichtungen www.ogni.at Österreichische Gesellschaft für Nachhaltige Immobilienwirtschaft (ÖGNI); Zertifizierungssysteme DGNB (Ö) und blueCard www.oegnb.net Österreichische Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen; Onlinetool zur umfassenden Bewertung von Gebäuden nach ÖGNB mit dem Bewertungssystem TQB (Total Quality Building) www.oekobilanz-bau.de Onlinetool für die Ökobilanzierung von Gebäuden www.s-cert.ch/index.php/gutes-innenraumklima.html SCERT Schweizer Zertifizierungsstelle für Produkte und Personen im Bauwesen; Informationen zum Gebäudelabel GI Gutes Innenraumklima. www.sbd2050.org Internationale Onlinedatenbank für Nachhaltige Architektur www.sbs-onlinetool.com Online-Tool für die Ökobilanzierung von Gebäuden www.sentinel-haus.eu/leistungen/zertifizierung/ gesundheitspass Informationen zum Gesundheitspass des Sentinel Haus Instituts www.umweltbundesamt.de Informationen des Umweltbundesamts (UBA) zu vielfältigen umweltrelevanten Themen; UBA Ad-hocArbeitsgruppe zur Erarbeitung bundeseinheitlicher Richtwerte für die Innenraumluft www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/ pdfs/agbb_bewertungsschema_2012.pdf Vorgehensweise bei der gesundheitlichen Bewertung der Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen aus Bauprodukten (AgBB-Bewertungsschema von Schadstoffen) www.usgbc.org/leed U. S. Green Building Council; Informationen zum Gebäudelabel LEED www.wecobis.de Wecobis – ökologisches Baustoffinformationssystem www.wingis-online.de Gefahrstoff-Informationssystem der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft

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Anhang

Sachregister 38, 40, 56, 58, 117

Abdichtung 64, 82 Abfall auf der Baustelle 84 abfallarme Baustelle 55 Abfalldeponie 103 Abfallrahmenrichtlinie 55 abgehängte Decke 137 Abhängigkeit von Bauteilen 28 Ablagerung 55 Ablauf 25 Abnahme 80 Abschneidekriterium 86 Abwärme 34 Abwasser 74 Abwasseranlage 63 Acrylfarbe 98 Ad-hoc-Arbeitsgruppe 13 AgBB-Schema 54 Agenda 21 12 Aktivhaus 61 Albatros 69 Allokationsmodell 25 Altbau 115f. Alterung 63f. Altlasten 82 Altmetall 46 Aluminium 44 Aluminiumbekleidung 63 Aluminiumrahmen 95 Anforderungen 51, 71 Anhydritestrich 101 Anschlusspunkt 61 Arbeitsgemeinschaft der ökologischen Forschungsinstitute (AGÖF) 12, 54 Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) 13 Asbest 19 Attikaabdeckung 64 Ausbau 84, 86 Ausführung 77, 79 Ausführungsplanung 75 Ausgleichsmaßnahmen 27, 87 Aushärtzeit 131 Ausschlusskriterien 76 Ausschreibung 54, 77f. Ausschreibung nach NPK 79 Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB) 13, 54 Außenanstrich 64 Außenputz 64 Außenraum 72 Außenstütze 64 Außentüren 63 Außenwand(konstruktion) 63f., 115 Außenwandbekleidung 92 Austausch(prozess) 31, 64 Auswertung 24, 34 autoarmes Wohnen 74

baurechtliche Anforderungen 75, 84 Bauschutt 46 Baustelle 57, 79, 84 Baustellenlogistik 80, 132 Baustofflabel 43 Baustoffrecycling 14 Bauteilgeometrie 61 Bauteilkatalog 29 Bauteilvergleich 75 Bauvorbereitung 84 Bauzeit 106f., 130 Bedarfshinterfragung 14 Bedarfsplanung 84 Behaglichkeit 16 Beheizen des Rohbaus 84 Bekleidung 63f., 92 Beschichtung 53 Beseitigung 55 Best-Case-Szenario 73 Bestandsbauten/Gebäudebestand 15, 82, 102, 109, 111 Bestand als Ressource 47 Beton 10, 46, 56, 98f., 125 Betondachsteine 97 Betondecke 51 Betonfertigteile, großformatig 63 Betonhohldiele 90 Betonrecycling 46 Betonwerksteinbekleidung 63 Betrieb 80 Betriebsanleitung 81 Betriebsaufwand 62 Betriebsenergiebedarf 59 betriebsoptimierte Gestaltung 59 Bewertung von Bauteilen 42 Bewertung von Materialien 42 Bewertungskonzepte für Schadstoffe 20 Bewertungssystem nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB) 12, 39f., 69, 83, 85 Bildungsbauten 61 biologischer Grenzwert (BGW) 13 Biosphäre 17 Biozide 19, 82 Bisphenol A (BPA) 19 Bitumenbahn 86, 97 Blauer Engel 13, 22, 98 Bodenaufbau 64 Bodenbelag 62ff., 100 Bodenkanal 121 Bodenplatte 110, 115f. Bodenschutzkonzept 84 Brandschutz(anforderungen) 75, 90 Brandüberschlag 92 BREEAM 12, 38ff. Brettstapelbauweise/-element 90, 121 Brundtland-Bericht 12 Büro 61 Bürogebäude 58

BAT-Wert 13 Bauablauf 84 Bauabnahme 80 Baubiologie 11, 14, 16, 18, 86 Baukastensystem 11, 107 baukonstruktive Einheit 65, 67 Bauleitung 79 Baulogistikkonzept 129 Baumasse 44 Bauökologie 14, 16, 23, 86 Bauproduktengesetz (BauPG1992) 12 Bauproduktenrichtlinie 12, 45 Bauproduktenverordnung (BauPVO) 13 Bauprozesse 79

CEM I B/CEM II B/CEM III B Charakterisierungsfaktoren Checkliste Chemikalien chemischer Holzschutz chemischer Schutz CO2 CO2-Emission CO2-Gehalt der Raumluft CO2-Konzentration Code for Sustainable Homes Cradle-to-Cradle Cradle-to-Gate Customized Production

2000-Watt-Gesellschaft

148

126 30 85 129 82 94 125 132 12 114 12 45, 57, 78 45 47, 62

Dach 60, 63f., 82, 96 Dachabdichtung 89 Dacheindeckung 64 Dachentwässerung 64 Dachhaut 66, 96 Dachstuhl 64 Dämmstoff 92, 98 Dämmung 65, 82, 92, 96 Dampfbremse 89 Dampfsperre 65 Datenqualität 25, 28, 42 Datenquelle/-sammlung 25, 29, 42 Dauerhaftigkeit 11, 29, 59, 63, 82, 84 Decke 63, 87, 92, 137 Demontageprozess 67 Detailausbildung 78 Detaillösung 61 Detailplanung 75, 77 Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 45 Deutscher Werkbund 10 Deutsches Gütesiegel Nachhaltiges Bauen (DGNB) 8, 12, 39f., 54 Dichtmittel 53 Dokumentation 54, 80, 84 Doppelhaushälfte 109 Downcycling 55, 103 Dreifachverglasung 52 Dreischichtplatte 53 Dymaxion 11 ECHA (European Chemicals Agency) 21 Eco-BKP 69 Eco-Devis 69, 79 Eco-Institute-Label 22 Effizienz 15 Einfamilienhaus 61 Eingrifftiefe 133 Einpersonenbüro 127 Einscheibensicherheitsglas (ESG) 116 Elektro(installation) 60, 66, 130 elektromagnetische Strahlung 84 elektronischer Bauteilkatalog 69 Elektrosmog 17 Elementbauweise 124 emaillierte Stahlblechbekleidung 63 EMAS-Zertifizierung 78 EMICODE 22 Emicode EC1/EC1 plus 100 energetische Amortisationszeit 92 energetischer Standard 24 Energiebezugsfläche 28 Energiecontrolling 81 Energiekonzept 104, 129 Entkernung 116 Entsorgung 31 Entwurfsplanung 74 Entwurfsstrategie 72 Environmental Product Declaration (EPD) 42f., 45 EPDM 86, 97 Erdkollektor 129 erneuerbare Energie 82 Erneuerung 31 Erschließung 98 Erstellung 31 Erweiterbarkeit 82 Erweiterung(sbau) 109, 134 Estrich 46, 100 EU-Ecolabel 22 EU-Schwellenwerte 78 Europäische Abfallrahmenrichtlinie (2008/98/EG) 44 Europäische Gebäuderichtlinie (EPBD) 8, 109 Eutrophierung(spotenzial) 30 EVA 86, 97

Sachregister

Evaluation des Bestands

71

Fahrtstrecken 132 Fallbeispiel 102 Farbe/Anstrich 88, 98 Faserzementplatte 63, 93, 97, 110, 137 Fassade 60f., 66, 82, 92, 123 Fassadenpaneel 67 Feinstaubabkommen 132 Fenster 52, 63, 66, 89, 94 Fensterbank 64 Fensterflächenanteil 111 Fensterladen 66 Fensterrahmen 94 Fensterscheibe 94 Fertigstellung 79 Flachdach 96 Flachdachpfannen 97 Flachdecke 90 Flächeneffizienz 82 Flächengewicht 51 Flächenversiegelung 82 flüchtige organische Verbindungen (VOC) 8, 18ff., 54 Flugasche 46 Folgekosten 62 Formaldehyd 19, 85, 137, 139 Formschluss 67 Forschungsgebäude 59 Freiraum 71, 73 Forest Stewardship Council (FSC) 22, 83 Fügung 78 Fundament 63f. funktionelle Einheit 25ff., 64, 67, 87 Funktionsüberlagerung 61 Furnierschichtholz 53 Furniersperrholz 98 Fußboden 100 GaBi 69 Gebäudebestand/Bestandsbauten 15, 82, 102, 109, 111 Gebäudehülle 73, 82, 86 Gebäudekonzept 82 Gebäudelebenszyklus 14, 44f., 57, 60, 68 Gebäudestandards 37, 43 Gebäudetechnik/Haustechnik 60, 65f., 74, 82 Gebäudetiefe 86 Gebäudezertifizierung 37, 43 Gebrauchswert 45 gekrümmte Fläche 50 Genehmigungsplanung 74 Geschosshöhe 86 Gestank 34 Gesundheit 54 gesundheitsorientierte Planung 15 Gesundheitsschutz 13, 16f. Gewerbebau 102 Gips 56 Gipsfaserplatte 100f. Gipskartonplatte 100f. GISBAU 54 GISCODE 21, 54 Glas 9, 56 Glasvorhangfassade 94 Glasbeschichtung 63 Glasfaserbeton 118 Goldenes M 22 Granit 62 Graue Emissionen 25 Graue Energie 25, 29 Grauwasser 74 Grisli 69 Grundierung 53

Grundlagenermittlung Grundstück Gründung Gruppenbüro Gussasphalt GuT-Teppich-Siegel Gutes Innenraumklima (GI) Gütesiegel für Bauprodukte

71 82 82 132 100f. 22 41, 69, 76, 85 8, 21f.

Hackschnitzel 138 Handelsbauten 61 Handlungsvorgaben 36, 43 Haus der Zukunft 69f. Haustechnik/Gebäudetechnik 60, 65f., 74, 82 Heizkosten 62 Heizung(sanlage) 63, 66 hinterlüftete Fassade 92, 123 Hochlochziegel 93 Hohlkörperdecke 90 Holz 11, 47f., 55f., 61, 82, 87f., 93 Holz-Aluminium-Verbundrahmen 95 Holzbau 102, 117, 124, 134, 137 Holzbekleidung 63 Holz-Beton-Verbunddecke 51, 90 Holz-Hohlkastendecke 51, 90, 118 Holzmassivbau 102, 124 Holzrahmen 95 Holzrahmenbau 102, 124, 134, 137 Holzrahmenkonstruktion 109 Holzschindel 97 Holzschutzmittel 110 Holzständerbauweise 110 Holzwerkstoff 63, 88, 98 Holzwolleplatte 90 Holzzementplatte 53 Honorarordnung 70 Humantoxizität 34 Hüttensand(beton) 46, 126, 131 Infrastruktur Innenausbau Innenraumgestaltung Innenraumklima Innenstütze Innenwand Innenwandfarbe Inspektionsanleitung Instandhaltung Instandsetzung Institut Bauen und Umwelt (IBU) Institut für Baubiologie Rosenheim (IBR) integrale Planung Isolierverglasung Iteration

74 60, 66 59 84, 112 64 64 88 81 63, 66, 84 81 29 11, 22 84 51, 95 36, 77

Kalkfarbe 98 Kalksandstein 93, 98f., 110, 115f. Kaltdach 96 Kamineffekt 111, 113 Kanzerogene 54 Kaseinfarbe 98 Kautschuk 101 KBOB-Empfehlung 29 Klemmverbindung 108 Kindertagesstätte 63 Klimawandel 30 Klinkervorsatzschale 63 kombinierte Bewertungskonzepte 20 Kompaktheit 24, 72 Konstruktionsvollholz 53 konstruktive Effizienz 49 konstruktive Reduktion 60 Koordinationsplanung 75

Korklogo Kostenberechnung Kostenvoranschlag kraftschlüssige Verbindung Kreislaufwirtschaft Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) Krypton Kubatur kumulierter Energieaufwand (KEA) Kunstharzdispersionsfarbe Kunststoff Kunststoffbahn Kunststoffrahmen Kunststoffträger Kupfer

22 74 74 67 107 44, 55 8 82 29 98 11, 47, 51, 55ff. 86 95 51 63, 97

Laborgebäude 59, 61 Laminat 101 Landschaftsverbrauch 34 Langlebigkeit 59 Lärm 34, 84 Lastabtragung 82 LCT One 53, 60, 72 Lebensdauer 45, 63f. Lebenszyklus 14, 23, 45, 103 Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessment, LCA) 23, 45 Lebenszykluskosten (LCC) 8, 77 Lebenszykluskostenberechnung 12, 138 LEED 8, 12, 38ff. Lehm 11 Leichtbau 45, 49, 92 Leichtbauwand 98 leichter Innenausbau 49 Leimfarbe 98 Leistungsbeschreibung 78 Leistungsphase 68f. Leistungsverzeichnis 54, 78 Leitdetails 77 Linoleum 101 Lochfassade 127 lösbare Verbindungen 65, 67, 78, 103, 107 Lösungsmittel 54, 82 Lüftungsgerät/-anlage 54, 63, 119, 122 Lüftungswärmeverlust 112 MAK-Wert 13 Massivbau/-konstruktion 45, 49, 102 Massivholzdecke 90 Massivholzwand 118 Massivwand 98 Maßstäblichkeit 72 Material(gewinnung) 82 Materialfokussierung 60 Materialgerechtigkeit 10 Materialkonzept 15, 60 Materialkreislauf 15, 55 Materiallebenszyklus 13f., 44, 68 Materialleistung 50 Materialwahl 10 Material-Input pro Serviceeinheit (MIPS) 14, 57 Mauerwerksbau 61 MDF 53 Merkblätter 36, 43 Messebauten 59 Messung 80, 84 Metallskelettbauweise 102, 105 Methode 72 Mikroklima 82 Mineralfaser 90 mineralische Farbe 98 Minergie-Eco 12, 38ff., 69, 83, 85 Minergie-Eco-Checkliste 76

149

Anhang

Mischkonstruktion Mobilität(skonzept) modularer Holzbau Modularisierung Module Monitoring Multifunktionalität

51 74, 134 52 52 69 105, 112 61, 73

Nachhaltigkeitsbewertung 8 nachwachsende Rohstoffe 11, 15, 46 Nanomaterial 8 natureplus 22 Naturharzfarbe 98 Naturland 22 Naturstein 63, 101 Neubau 102, 115 Neubauorientierungswert (NOW) 12, 54 Neues Bauen 10 nicht tragende Konstruktion 60, 84 Niedrigenergiestandard 59 niedrigst interessierende Konzentration (NIK-Wert) 13 Nivelliermasse 100 Normen 36, 43, 71 Nutzerhandbuch 81 Nutzoberfläche 53, 61, 100 Nutzung 58, 63, 71f., 82 Nutzungsdauer 58 Nutzungseinheit 65, 67, 86 Nutzungsflexibilität 27, 59, 82, 86f. Nutzungskonkurrenz 15 Nutzungskonzept 84 Nutzungsphase 63 Nutzungswechsel 58f. OI3-Index 130, 133 OI3-Indikator 41 Oberflächenbelag 53 oekobau.dat 29, 87 oekobilanz.de 69 Öffnungsanteil 127 ÖGNB-System 138 ÖGNI-System 54, 138 Ökobilanz(ierung) 11f., 14f., 23, 26, 76, 82, 87, 115 Ökobilanzbeispiel 25 Ökobilanzsoftware 43 Ökobilanzvergleich 87 ÖkoControl 22 ökologische Qualität (ENV) 9 ökologischer Rucksack 14 ökonomische Qualität (ECO) 9 Ökosystemschutz 16 Ökotoxizität 34 Ortbeton 129 OSB-Platte 53, 100f. Ozonabbaupotenzial (ODP) 30 Ozonschichtabbau 34 Parkett 101 Parkplatz 82 Passivhaus 11, 52, 61, 134 Passivhausbauteilkatalog 69 Passivhaushausstandard/-qualität 127, 134 PC-Stegplatte 51 PEFC 22, 83 Pfahl 105, 108 Pflanzenkläranlage 74 Pflegeanleitung 81 Pflichtenheft 71 photochemisches Ozonbildungspotenzial (POCP) 30 Photooxidantienbildung 30f. Photovoltaik(modul/-anlage) 61, 110, 112, 119, 129 Planungsleistungen 68 Planungsprozess 60 Planungsstrategie 72 Planungsteam 84 Planungswerkzeuge 36, 43

150

Plattenbalkendecke Plattenbau pneumatische Folienkonstruktion Polycarbonatplatte polychlorierte Biphenyle (PCB) Polystyrol, extrudiert (XPS) Porenbeton Portlandzement Primärenergie Primärenergieinhalt (PEI) Problembaustoffe Problemgutachten Produktauswahl Produktionsgebäude Produktionsort Produktmanagement Profilierung von Flächen Projekthandbuch Projektvorbereitung Prozess Prozessqualität (PRO) PU-Beschichtung PU-Montageschaum Putz Puzzolan PV CYCLE PVC Qualitätskontrolle/-sicherung Qualitätsstandards Querlüftung

91 14, 55 51 104 19 96 51, 98 126 82 29 53 53 77 59 45 129 49 79 84 68 9 101 82 92, 98 46 56 86, 97, 101 52, 79, 84 71 104

Radon 17, 53, 85 Rahmenanteil 94 Rahmenbedingungen 71 Raumabschluss 82 Raumluftmessung 13, 54 Raumluftqualität 12, 98 REA-Gips 46 rechtliche Auflagen/Vorgaben 71 Recycling 46, 48, 52, 55f., 87, 107 Recyclingbeton 46, 119, 126 Recyclingfähigkeit/Rezyklierbarkeit 17, 84 recyclinggerechte Konstruktion 55 Recyclingkosten 55 Recyclingquote 55 Regelbauteile 77 Reinigung 62, 84 Reinigungskosten 62 Ressourcen 15, 17, 48, 55, 82 Ressourcenabbau 34 Ressourcenschonung/-schutz 8, 16 reversible Verbindung 57 reversibler Bolzen 106 Revisionspläne 81 Rezyklat 56 Rezyklierbarkeit/Recyclingfähigkeit 17, 84 Rippenkonstruktion 49 Risiken 71 Risikoabschätzung 76 Rohbau 49, 66, 86 Rohstoff(gewinnung) 9, 45 Rohstoffproduktivität 45 Rückbau 14, 84 Rückbaubarkeit 57, 59, 84, 106 Rugmark 22 RWI-Wirkungsschwelle 13 RWII-Vorsogerichtwert 13 Sachbilanz Sachbilanzdatenbank Sandwichkonstruktion Sandwichpaneel Sanierung Sanitär Satteldach

24, 32, 34 43 49 57 56, 109, 133 60, 66 96

saurer Regen 30 SBS Building Sustainability 69 Schacht 65 Schadstoffe 17f., 54, 82, 84, 86 Schadstoffgutachten 53 Schallschutz 75, 90, 98 Schaumkunststoff 92 Schichtentrennung 82, 124, 139 Schimmel 17, 53 Schlacke 126, 132 Schlüsselbauteile 77 Schnittholz 53 Schraubverbindung 108 Schrott 57 Schutzziele 16 Schwermetall 82 Schwermetallfilter 96 schwerflüchtige organische Verbindungen (SVOC) 54 Sekundärrohstoff 46 Sensibilitätsbetrachtung 23 Sensitivitätsanalyse 35f., 73 Seveso-Unglück 11 SHI-Gebäudepass 42 Shoppingmall 59 SIA 2040 69, 117, 122 SIA-Empfehlung 83 Sicherheitsdatenblatt 54, 79 Sick Building Syndrome 18 Silikatfarbe 98 Smogbildung 34 SNAP 69 Snarc 69 Solarthermiemodul 110, 112 solarer Wärmegewinn 94 Sommersmog 30 Sonderbauten 102 Sonnenschutz 61, 64, 112 Sortenreinheit 107 soziokulturelle und funktionale Qualität (SOC) 9 Spanplatte 53 Speichermasse 111, 116, 123f., 129 Sperrholzplatte 53 Stabtragwerk 49 Städtebau 71f. Stahl 9, 46f., 56 Stahlbau 52 Stahlbeton 90, 93 Stahlbetonskelettbauweise 10 Stahlkassette 93 Stahlständer 99 Stahlsteindecke 91 Stahlträger 51 Standard Nachhaltiges Bauen der Schweiz (SNSB) 38ff. standardisiertes Bauteil/Produkt 51, 55 Standortqualität 9, 58 Starkstromanlage 63 statistisch abgeleitete Bewertungskonzepte 20 Staub auf der Baustelle 84 Stein 9 Steinholzestrich 46, 100 Steinzeugfliese 101 Stetigkeit 50 Stoffkreislauf 14f. stoffschlüssige Verbindung 67 stratosphärischer Ozonabbau 30f. Struktur 73 Substitution 46 Suffizienz 15, 139 Sulfathüttenzement 126, 131 SVHC (substances of very high concern, besonders besorgniserregende Schadstoffe) 21, 54 SVOC 54 Synergie 51, 73 Systembau 52 Systemgrenze 24ff.

Sachregister

Tageslicht 94, 111 technische Einbauten 58 technische Einheit 65, 67 technische Infrastruktur 82 technische Qualität (TEC) 9 technische Reserven 87 technische Vertragsbedingungen (ZTV) 79 technischer Ausbau 86 Technisierungsgrad 62 temporäre Bauten 59 Teppich 101 Terrazzoestrich 61 thermische Behaglichkeit 113 thermische Verwertung 48, 55 thermischer Komfort 84 thermischer Speicher 111 Titanzinkblech 97 Tools 43 Topografie 73 Total Quality Building (TQB) 39ff., 69 Total Volatile Organic Compounds (TVOC) 54, 85 toxikologisch abgeleitete Bewertungskonzepte 19 ToxProof 22 Tragelemente, horizontale 50 tragende Bauteile 82 Tragkonstruktion/-struktur 48, 73, 82, 84, 90, 92, 116 Tragwerksplanung 50 Transluzenz 105 transparente Fassade 94 Transport 46f. Trapezblechverbunddecke 90 Trassierung 65 Treibhauseffekt 34 Treibhauspotenzial (GWP) 30f. Trennlage 84, 89, 100 Trennung baulicher Einheiten 53 Trennung funktionaler Schichten 87 Triple-Zero-Konzept 57 Trittschalldämmung/-schutz 59, 88, 100 Trockenestrich 59, 100 Trombe-Wand 10 TVOC 54, 85 Typ-II-Umwelt(produkt)deklaration 45 Typ-III-Umwelt(produkt)deklaration 21, 45 Überdüngung Übergabe Überhitzung Umkehrdach Umnutzungsfähigkeit Umwelt(aus)wirkung Umwelteinfluss Umweltkennzeichnung Umweltproduktdeklaration (EPD) Umweltzeichen Untersuchungsrahmen

30f., 34 80, 84 113 97 87 23, 82 64 13 21, 42f., 45 54 24

Volumetrie Voranstrich Vorfertigung Vorhangfassade Vorplanung Vorsatzschale Vorstudie Vorwandelement

72 89 10, 52, 107 10, 67, 94 72 92 71 121

Wand 63, 92 Wandbekleidung 98 Warmdach 97 Wärme 60 Wärmedämmputz 88 Wärmedämmverbundsystem (WDVS) 63, 67, 88, 92, 115 Wärmeleitfähigkeit 51 Wärmepumpe 113 Wärmeschutz, sommerlicher 124 Wärmespeicherkapazität 123 Wartung 65, 84 Wartungsanleitung 81 Wasseranlagen 63 wasserführende Schicht 65 Wasserhaushalt 82 Wechselwirkung 73 WECOBIS 21, 29 WEEE-Richtlinie 57 Werkstoffeinheit 64 Werthaltigkeit 15, 59 Wettbewerb 72 Wiederverwendung 55, 106 Windsperre 65 WINGIS 69 Wirkungsabschätzung 24, 32, 34 Wirkungsindikatoren 25, 29 Wirkungskategorien 25, 29 Witterungsbeständigkeit 82 Witterungseinfluss 63 Wohnhaus 109 Wohnqualität 113 Wohnungsbau 48f., 58, 102 Worst-Case-Szenario 73 Zellulose Zement Zementestrich Zertifizierung Ziegel Zielkonflikte Zielvereinbarung Zugänglichkeit Zweifachverglasung Zweipersonenbüro

11 43, 125 100f. 37, 43, 77 9, 98f. 76 70f., 84 78, 139 52 127

Variantenplanung 84 Variantenstudie 76f. VDI 2243 Recyclinggerechte Produktentwicklung 44 Verbundestrich 51 Vergabe 54, 77f. Verhandlungsverfahren 133 Verkapselung 54 Verklebung 53 Versauerung 30f., 34 Versauerungspotenzial (AP) 30 Vertrag 70 Verträglichkeit von Baustoffen 56, 67 Verwaltungsbau 61, 102 Verwertung 55, 67, 84 Verzinkung 53 VKF-Brandschutznorm 121 Volatile Organic Compounds (VOC) 8, 13, 18ff., 54, 114, 132, 137, 139 Volumen oberirdisch/unterirdisch 82

151

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