Herausforderung Ökologie und Nachhaltigkeitsbewertung
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2/2012 Im Blickpunkt: Ökobilanzen von Holz – 13 – Herausforderung Ökologie und Nachhaltigkeitsbewertung Ökologische Betrachtung von Holzbauten Nachhaltigkeit verstanden als eine systematische Bewertung von Bauwerken nach ihren Eigenschaften hat in den letzten Jahren einen immer größeren Stellenwert erreicht. Innerhalb dieses Systems müssen die Projektziele, die in den drei Dimensionen der Nachhaltigkeit abgebildet sind, gegeneinander abgewogen und an die Rahmenbedingungen angepasst werden. Im Mittelpunkt der Artikelserie zur Ökologie von Holzbauten, vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeit, wird speziell auf den Lebenszyklus von Holzbauwerken, sowie die materiell-stoffliche Seite des Holzbaus eingegangen und die Themen der Ressourcenherkunft und Ressourcenverwendung, der Schadstoffe und des Lebensendes von Bauwerken eingegangen. Autoren: Annette Hafner, Stephan Ott, Stefan Winter, TU München, Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion Nachhaltigkeit, Lebenszyklusbetrachtung, Ökobilanzierung Fast inflationär wird der Begriff „Nachhaltigkeit“ heute als eine Art Synonym verwendet, um aufzuzeigen, dass eine Sache ökologisch gut / durchdacht / richtig ist. Dies wird zu Werbezwecken überall herausgestellt. Ursprünglich geht der Begriff aber auf die Forstwirtschaft im 18. Jahrhundert zurück. Hanns Carl von Carlowitz definierte 1713 „Nachhaltigkeit“ als die Bewirtschaftungsweise der Wälder, in der immer nur so viel Holz entnommen wird, wie nachwachsen kann. Ziel dabei war und ist die Regenerationsfähigkeit des Waldes zu erhalten. Aus der Umsetzung dieser Ziele im Baubereich wurde seit 2001 vom Bundesministerium für Verkehr, Bauen und Stadtentwicklung (BMVBS) der Leitfaden für nachhaltiges Bauen entwickelt. In seiner letzten Fassung (2011) wurde die Nachhaltigkeitszertifizierung nach dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) mit seinen Anforderungen dargestellt. Die Kriterien des BNB sind für öffentliche Gebäude des Bundes bindend, für andere öffentliche Bauten haben sie Empfehlungscharakter. Grundsätzlich haben sie auch auf den Holzbau in Planung und Umsetzung Einfluss. [www.nachhaltigesbauen.de] Die Zertifizierungen haben in den letzten Jahren eine immer größere Breitenwirkung erreicht. Für Bauherren, die ihre Gebäude zertifizieren lassen, ist dies zur öffentlichkeitswirksamen Herausstellung ihres Gebäudes gewünscht. Für die Zertifizierung von Gebäuden sind in Deutschland zwei Standards vorhanden – BNB (Bewertungssystem nachhaltiges Bauen) und DGNB (Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen). Für eine Bewertung sind in beiden Standards eine Lebenszyklusbetrachtung der Kosten und eine Ökobilanz unerlässlich. kg CO2äquiv. S = ∑ i ∑ m ∑ n Sinm MJ kWh/m2a t Ei m Fi nm Min Lebenszyklus und seine Dauer Abb. 1: Herausforderung Ökologie Das Gebäude ist für sehr lange Zeiträume Bestandteil der gebauten Umwelt und es entsteht in allen drei Dimensionen eine Wechselwirkung mit ihr. Der Lebenszyklus eines Bauwerks besteht aus: s Entstehungsphase (Planung aber auch Rohmaterialherstellung) s Herstellungsphase (Errichtung) s Nutzungsphase (Betrieb) s Entsorgungsphase (Lebensende mit Rückbau, Verwertung, Entsorgung) Der Lebenszyklus entspricht weitestgehend der technischen Lebensdauer eines Bauwerks, es kommt lediglich am Beginn die Produktentstehungsphase und am Ende die Entsorgungsphase hinzu. Die dazwischen liegenden Phasen differenziert man in die Herstellungs- und die Nutzungsphase. Die Erstellungsphase und auch die Phase des Rückbaus erstrecken sich über einen relativ kurzen Zeitraum. Die Nutzungsphase dehnt sich hingegen über mehrere Jahrzehnte aus. Die Nutzungsphase kann sich in unterschiedliche Intervalle gliedern, die von Pausen zur Instandhaltung unterbrochen werden. Bisher orientieren sich Bauherren und Planer im Planungs- und Bauablauf hauptsächlich an möglichst geringen Herstellungskosten. Die später im Betrieb anfallenden Kosten, auf welche die Planung noch großen Einfluss haben könnte, werden nur in wenigen Fällen in die Überlegungen einbezogen. Im Sinne langfristiger und zukünftiger Nutzung müssen die Betriebs- und Unterhaltskosten aber berücksichtigt werden. Zur Beachtung der Auswirkungen über den gesamten Lebenszyklus sollten Berechnungen über einen Zeitraum von 50 bis 80 Jahren angestrebt werden. Dies entspricht der üblichen technischen Lebensdauer von Gebäuden. Primärenergieverbrauch Im Blickpunkt: Ökobilanzen von Holz Ökobilanzen von Holzbauten Herstellungsenergie Sanierung Herstellungsenergie Errichtung Zeit Herstellung Betrieb Erneuerung Betrieb Bestandsgebäude Niedrigenergiegebäude Abb. 2: Vergleich des Primärenergieverbrauchs im Lebenszyklus eines Bestandsgebäudes mit einem Niedrigenergiegebäude. Abb. 3: Umweltqualitäten je Phase im Lebenszyklus eines Holzbaus und analog dazu die Planungsphasen nach HOAI. Neben den Auswirkungen auf die Kosten über den Lebenszyklus haben die gewählte Konstruktionsweise und die Nutzungsphase auch ökologische Auswirkungen. Eine Ökobilanz gibt Auskunft, wie stark oder schwach Produkte und Bauweisen die Umwelt bei der Herstellung belasten. Mit der Ökobilanz wird auch ermittelt, welche Umweltwirkungen ein Produkt (hier das Gebäude) in der Nutzungsphase hat. Betrachtungen über die Wartungsintervalle, den Austausch von Konstruktionen und den Verbrauch von Energie für die Nutzung und die damit einhergehenden ökologischen Auswirkungen wie CO2-Emissionen sind hier zu nennen. Eine möglichst niedrige Umweltwirkung soll durch eine umweltgerechte Planung und Umsetzung aber auch den Betrieb und die Entsorgung möglichst für lange Zeiträume gewährleistet werden. Alle eingesetzten Materialien eines Gebäudes aber auch die entstehenden Abfallstoffe werden in der Ökobilanz erfasst und zu Wirkungsindikatoren aggregiert. Die Argumentation, dass die Betriebsenergie und ihre Emissionen die stofflichen Aufwendungen über den Lebenszyklus marginali- Strategiephase Planungsphase Bauphase Umweltziele Gebäudelebensdauer Materialeinsatz Energieverbrauch Schadstoffe Wiederverwertungskonzept Bezugswerte aus Planung Lebensdauerszenario EPD, LCA Hülle und Technik Schadstoffnachweis Unterhalts- & Rückbauplan Kontrolle Umsetzung Szenario EPD, LCA Inventar Hülle & Technik Schadstoffüberwachung Umsetzung Steuerung Lebenszyklusanpassung (Flexibilität) EPD, LCA Unterhalt Kontrolle Verbrauch Vermeidung Schadstoffeintrag Wartung, Reparatur Erneuerung (vgl. Gesamtprozess) Projektvorbereitung Planung und Genehmigung Ausführung Betrieb, Unterhalt, ggfs. Sanierung 1 Planungsphasen der HOAI 2 3 4 5 6 2/2012 – 14 – 7 Betriebsphase mit Erneuerungsphasen 8 9 Rückbauphase Verwertung Lebensende Stofftrennung Energiegewinnung Schadstoffkataster Rückbau Lebensende sieren würden ist zu kurz gegriffen. Sehr viele Holzbauten sind bereits Niedrigstenergieund Passivhäuser und der politische Wille weist auf Nulloder Plusenergiehäuser im Neubau ab 2020. Außerdem darf nicht übersehen werden, dass der Wechsel zu alternativen Energieträgern zur Versorgung von Bauwerken bereits im Gange ist. Das verringert die schädlichen Umweltwirkungen durch die Betriebsenergie gegenüber den stofflichen Aufwendungen und ihrer Erstellungsenergie. Dazu kann insbesondere der Holzbau beitragen, weil er seinen Hauptrohstoff – das Holz; zumindest in Europa weitgehend nachhaltig erzeugt, bzw. es zum Wohle der Umwelt und der Gesellschaft nachwächst. Außerdem sind Holzbauten zeitgemäße und in die Zukunft weisende Konstruktionen, die mit Vorfertigung, Qualität und geringen Betriebsaufwendungen überzeugen können. Erneuerung und Rückbau von Holzbauten Die Zukunft bedeutet im Lebenszyklus auch die Umnutzung und Erneuerung von Gebäuden. Der Holzbau erlaubt durch seine Modularität und die Art der Fügung eine hohe Flexibilität verglichen mit monolithischen Strukturen und Konstruktionen. Die Leichtigkeit des Materials lässt den vereinfachten Austausch und die Erneuerung von Bauteilen und Komponenten zu Reparaturzwecken zu. Das Lebensende von Holzbauten hat außerdem positive Aspekte. Der Rückbau wird durch die gleichen Parameter wie beim Unterhalt vereinfacht. Das Material kann hochwertig recycelt und wiederverwertet werden, was heute allerdings noch viel zu wenig Beachtung findet. Selbst bei der finalen, thermischen Verwertung von Abbruchmaterial und Reststoffen ist aus dem nachwachsenden Rohstoff noch alternative Energie zu gewinnen. 2/2012 – 15 – Im Blickpunkt: Ökobilanzen von Holz Anzeige Systemgrenzen und Bilanzierung Um das Bauwerk von den äußeren Rahmenbedingungen abgrenzen und es mit anderen, typologisch ähnlichen Bauten vergleichen zu können, müssen die Betrachtungskriterien des jeweiligen Systems sowie die umgebenden Rahmenbedingungen übereinstimmen. Damit ist vorgegeben, dass einheitliche Systemgrenzen, das heißt Bilanzgrenzen für die Zu- und Abflüsse oder Verbräuche und Emissionen, des Systems einheitlich zu definieren sind. Ein wesentliches Kennzeichen ist die Dauer des Lebenszyklus von Immobilien. Sie beeinflusst die Bilanz der Umweltwirkung und entscheidet über eine adäquate Nutzungsdauer für die hohen primärenergetischen Aufwendungen bei der Herstellung des Gebäudes oder der Umnutzung. Das kann bedeuten, je länger eine mangelhafte Umweltqualität vorliegt, umso negativer werden die Umweltwirkungen. Umgekehrt sollte eine positive oder neutrale Qualität möglichst lange fortbestehen, da Umweltwirkungen in diesem Fall nur gering oder gar nicht vorhanden sind. In der Praxis bedeutet dies, dass Verlauf und Dauer eines Lebenszyklus einerseits an technische und funktionale Merkmale und Qualitäten gebunden ist, andererseits abhängig von den Entscheidungen und dem Verhalten von Eigentümern, Nutzern und gesellschaftlichen Einflüsse ist. Nicht nur die Summe der Nutzungsintervalle und die technische Lebensdauer sind von Bedeutung. Umbauten und Umnutzungen zwischen den Nutzungsintervallen spielen eine ebenso wichtige Rolle, denn es können dabei wesentliche Betriebsparameter wie zum Beispiel der Energieverbrauch verbessert werden und die oben aufgeführten Kriterien der Lebenszykluskosten oder der Recyclingfähigkeit können mit neuer Gewichtung versehen werden. Auf das Kriterium des niedrigen Energieverbrauchs von Holzbauten im Betrieb wird hingewiesen, es soll in dieser Serie aber nicht vertieft behandelt werden, da an dieser Stelle die stofflichen Aspekte und Eigenschaften und die Erstellungsenergie einer eingehenderen Betrachtung bedürfen. Nach der vorhandenen Systematik der Nachhaltigkeitsbewertung im System der DGNB oder des BNB sind in der ökologischen Qualität die für die Herstellung eingesetzten Baustoffe nach ihren Primärenergieinhalten und ihren Umweltwirkungen zu erfassen. Die Verfahren zur Kalkulation dieser Werte sind in DIN EN ISO 14040 festgelegt. Für fast alle Materialien existieren inzwischen generische Daten über ihren Primärenergieinhalt und ihre Umweltwirkung. Diese sind in Deutschland in der Datenbank Ökobau.dat frei verfügbar, die vom Bundesministerium für Verkehr, Bauwesen und Städtebau gepflegt und herausgegeben wird. Darüber hinaus gibt es für eine wachsende Zahl von Baustoffen mit spezifischen Daten, sogenannte Umweltproduktdeklarationen des Typs III (EPD = Environmental Product Declaration) nach DIN EN ISO 14025, das sind unabhängig geprüfte Herstellerinforma-tionen zu den Umwelteigenschaften der Produkte. Weiterhin spielen die in den Materialien und Baustoffen enthaltenen Schadstoffe eine wichtige Rolle in der Bewertung. Hier sind die Verfahren zur Erfassung, Berechnung und Bewertung erst noch in Entwicklung. Deshalb wird dort noch auf ein regelbasiertes Konzept mit Schadstoffgrenzwerten und einer Dokumentation von Produkteigenschaften anhand von Produktdatenblättern zurückgegriffen. Die Schadstoffe spielen nicht nur bei der Verarbeitung eine Rolle, wesentlich ist ihre Wirkung in der Nutzung und beim Rückbau eines Gebäudes und der anschließenden Verwertung seiner Materialien. [ DURCHDACHT ] Isocell bietet durchdachte Lösungen. Beratung über bestmögliche Lösungen bei Dämmung, Dachbahnen und Luftdichtheitssystemen mit aufeinander abgestimmten Produkten ist unsere Stärke. Fordern Sie unsere Unterlagen an! W W W. I S O C E L L . A T Im Blickpunkt: Ökobilanzen von Holz Damit ist auch bereits das nächste wichtige Kriterium unter Ökologieaspekten genannt, das Lebensende des Bauwerks und sein Rückbau. Wie zuvor sind die Methoden zur Bewertung hier noch im Entstehen, so dass die Beschreibung momentan auf konzeptioneller Ebene ablaufen muss und erst in Zukunft objektiv messbare Verfahren angewandt werden können. Lebenszyklusphasen Die unterschiedlichen Phasen im Lebenszyklus sind in Abb. 3 dargestellt. Darin sind neben den eigentlichen Planungs- und Herstellungsphasen, die sich auch mit den Phasen in der HOAI decken, die Strategie-, die Betriebsund die Rückbauphase des Bauwerks als entscheidende Abschnitte im Lebenszyklus gekennzeichnet. Der Strategiephase mit der Grundlagenermittlung kommt eine besondere Bedeutung zu, da hier die strategischen Festlegungen getroffen werden, die enscheidend für die wirtschaftlichen, ökologischen und sozio-kulturellen Kriterien die systemimmanenten Wirkungsräume schaffen. Die folgenden Phasen der Planung und Herstellung sind durch die Feingliederung nach der HOAI bereits bestimmt. Hier werden idealerweise die Strategieentscheidungen konkretisiert und realisiert. Größere Änderungen oder gar Strategiewechsel Anzeige Wohlfühlen, das ganze Jahr Natürliche Dämmstoffe aus Holzfasern Perfekter Schutz vor: Kälte Hitze Lärm Vetrieb für Smrecina Hofatex im Deutschland und Österreich: Hofatex Gmbh, Kalvarienbergstr. 3, 797 80 Stühlingen, Deutschland tel.: +49 / 7744 919 380 | fax: +49 / 7744 919 381 | [email protected] 2/2012 – 16 – sind dann mit höheren Kosten und schlimmstenfalls mit inkonsistenten Bauwerkskriterien verbunden, die das Ergebnis der Nachhaltigkeitsbewertung und die folgenden Phasen fundamental beeinflussen. In der Betriebsphase spielen die Ver- und Entsorgung des Gebäudes aber auch die funktionalen Abläufe und besonders der Unterhalt, Wartung und Reparatur eine wesentliche Rolle. Sie kann durch falsche strategische oder zu späte Entscheidungen in den vorausgehenden Phasen hohe Folgekosten verursachen und die Umweltwirkung aufgrund von Materialität und Schadstoffen deutlich verschlechtern. Eine sogenannte Erneuerungsphase rückt durch unseren gealterten Gebäudebestand immer stärker in den Vordergrund. Sie findet in der Betriebsphase statt und startet innerhalb von ihr einen komplett eigenständigen Prozess entsprechend des hier dargestellten. Dieser Prozess bezieht sich allerdings auf den bereits vorhandenen Bestand als Basis. Die Umnutzung, Sanierung, Revitalisierung eines Bestandsbauwerkes wird damit eingeleitet und es kann wesentlicher Einfluss auf viele, den Betrieb beeinflussende Parameter genommen werden, hier sei nur der Energieverbrauch genannt. Die Rückbauphase, als letzte Phase im Lebenszyklus, bedeutet den (geordneten) Abbruch am Lebensende eines Gebäudes. Sie kann sich aber auch auf die Reparatur, Sanierung und Umbau des Bauwerks beziehen, bei dem ein Teilrückbau stattfindet. Die Bauteile und Materialien sollen gemäß dem Recyclingkonzept ausgebaut, getrennt und wiederverwertet werden, um die vorhandenen Ressourcen zu erhalten. Zusammenfassung www.hofatex.net Der Lebenszyklus und seine Dauer bilden zusammen mit den anderen Rahmenbedingungen (Standort, Klima, etc.) die Basis für die Bewertung der Ökologie. Mit der Systemgrenze wird eine verbindliche und einheitliche Bilanzgrenze für das Bauwerk festgelegt, um vergleichbare Resultate gegenüber den Leistungen ähnlicher Bauten zu erreichen. Die Ökobilanz bilanziert die materiell-stofflichen Aufwendungen, also die Erstellungsenergie und ihre Umweltwirkungen. Die Ökobilanzergebnisse können mit Benchmarks aus den Zertifizierungssystemen oder von anderen Bauten verglichen werden. Zwei weitere wichtige Themen der ökologischen Nachhaltigkeit sind der Komplex der Vermeidung von Schadstoffen in Baustoffen und Bauwerken und die Rückbaubarkeit und das Recycling von Holzbauten. Ausblick Die im Lebenszyklus dargestellten Phasen sind in der Grafik um die Strategiephase erweitert. Diese erste Projektphase bei Neubau, Umnutzung oder Sanierung ermöglicht eine frühzeitige Festlegung von Leistungszielen und Qualitäten nach ökologischen Kriterien aber auch den anderen Aspekten der Nachhaltigkeit. Damit liegt dem Bauherrn und Auftraggeber ein Entwicklungsszenario seines Bauwerkes vor, auf das in den folgenden Phasen der Realisierung als Leistungskontrollmechanismus zurückgegriffen werden kann. Dieses Instrument ist in der Systematik des DGNB / BNB als die integrale Planung mit einer eigenen Bewertung versehen. 쐽 Literaturverweise [DIN EN ISO 14040:2009] Umweltmanagement – Ökobilanz Grundsätze und Rahmenbedingungen, 2009. [DIN EN ISO 14044:2006] Umweltmanagement – Ökobilanz – Anforderungen und Anleitungen, 2006 [DIN EN ISO 14025:2011] Umweltkennzeichnungen und -deklarationen – Typ III Umweltdeklarationen – Grundsätze und Verfahren [www.nachhaltigesbauen.de] Informationsportal Nachhaltiges Bauen des BMVBS.
