Gebäude aus Lebenszyklusperspektive Ökobilanzen im Bauwesen

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1 , Seite 9 17 Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Rotherstraße 21, D Berlin Gebäude aus Lebenszyklusperspektive Ökobilanzen im Bauwesen von Dipl.-Ing. Bastian Wittstock Dipl.-Ing. Stefan Albrecht M. Eng. Cecilia Makishi Colodel Dipl.-Ing. Jan Paul Lindner Fraunhofer-Institut für Bauphysik (Leitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerd Hauser, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Klaus Sedlbauer) Postfach Stuttgart Nobelstraße Stuttgart Institutsteil Holzkirchen Postfach Holzkirchen Fraunhoferstraße Valley

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3 Fachthemen Bastian Wittstock Stefan Albrecht Cecilia Makishi Colodel Jan Paul Lindner DOI: /bapi Gebäude aus Lebenszyklusperspektive Ökobilanzen im Bauwesen Die Frage nach den Umweltwirkungen von Produkten gewinnt aufgrund der zunehmenden Forderung nach der Berücksichtigung des Nachhaltigkeitsgedankens im Bauwesen stetig an Bedeutung. Die Ökobilanz ist eine Methode, um die ökologischen Wirkungen eines technischen Systems im Bauwesen kann das z. B. ein Bauprodukt, aber auch ein gesamtes Gebäude sein entlang dessen gesamten Lebenszyklus darzustellen. Ökobilanzen von Bauprodukten sind seit Jahren etabliert, während Ökobilanzen von Gebäuden erst allmählich Verbreitung finden. Insbesondere das Deutsche Gütesiegel Nachhaltiges Bauen fördert diese Entwicklung durch die Einbeziehung des gesamten Lebenszyklus in die Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden. Bauschaffende haben sich allerdings gerade der Herausforderung der ökologischen Optimierung eines Bauwerks bereits bei dessen Planung zu stellen. Mit Hilfe von Kooperationen zwischen Ökobilanz-Experten und Fachleuten der Planung und des Baubetriebs können geeignete Lösungen für diese Aufgabe entwickelt werden. Dieser Aufsatz stellt eine Übersicht über Grundsätze und Anwendungen von Ökobilanzen im Bauwesen zusammen und zeigt einen Lösungsansatz für die Frage nach der planungsintegrierten ökologischen Optimierung auf. Life cycle assessment in the construction sector. Under the impression of an increasing demand for sustainability thinking in the building and construction sector, the method of Life Cycle Assessment (LCA) is constantly gaining relevance. LCA is a method to quantify and assess the environmental impacts of technical systems in the building and construction sector, these could be both, building products or complete buildings over their entire life cycle. In the construction sector, LCAs of building products have been well established, while LCAs of entire buildings are just now becoming more common. The German certificate for sustainable buildings strongly promotes this development by including Life Cycle Thinking into the rating of the sustainability of buildings. Due to this development, planners and other stakeholders in the construction industry have to face the necessity of life cycle based environmental optimization of a building already during the planning phase of the building. With the cooperation of LCA experts and experts in the field of assistance in the planning and construction process, dedicated and feasible solutions for this task can be developed. This article provides an overview on LCA in the building and construction sector and presents a possible approach to the question of planning-integrated environmental optimization of buildings. 1 Motivation und Fragestellung Die Europäische Kommission hat sich mit dem Prinzip der Integrierten Produktpolitik (IPP) [1] zum Ziel der Reduzierung der Umweltwirkungen von Produkten und Dienstleitungen entlang deren Lebenszyklen bekannt. Mittlerweile wurde dieser Ansatz durch das Prinzip der Nachhaltigkeit in der Produktion und im Verbrauch (engl. sustainable consumption and production ) [2] weitergeführt. Zwei Dinge sind dabei hervorzuheben: Zum einen wird die Reduzierung von Umweltwirkungen als klares Ziel ausgegeben, zum anderen wird der Ansatz des Lebenszyklusgedanken (engl. life cycle thinking ) als eine der fünf Grundprinzipien der Betrachtung obligatorisch für die integrierte Produktpolitik der Europäischen Kommission. Im Zuge dieser Kommunikation wurde die EIPRO- Studie [3] im Jahr 2006 veröffentlicht. Ein Ergebnis der Studie war, dass Produkte aus nur drei Bereichen des täglichen Lebens für 70 bis 80 % der Umweltwirkungen der privaten Haushalte verantwortlich sind. Diese sind: 1) Essen und Trinken, 2) Individualverkehr und 3) Wohnen. Daraufhin wurden weitere Studien, die die einzelnen Bereiche genauer analysieren sollten, in Auftrag gegeben (z. B. [4]). Dem Bauwesen werden gleichzeitig ca. 40 % der europäischen Energie- und Stoffströme zugeschrieben [5], in Deutschland entfällt ein Drittel des gesamten Ressourcenverbrauchs auf Gebäude. Daraus ergibt sich eine große Verantwortung des Bauwesens und eine übergeordnete Bedeutung des Themas Nachhaltigkeit für das Bauwesen in Europa und auch in Deutschland. In Deutschland wird das Thema Nachhaltiges Bauen derzeit von der im Juni 2007 gegründeten Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) vorangetrieben, die unter dem Dachverband des World Green Building Council (World-GBC) aktiv ist. Die DGNB versteht sich dabei als zentrale Organisation in Deutschland für den Austausch von Wissen, für Weiterbildung und für die Sensibilisierung der Öffentlichkeit in diesem zukunftsorientierten Bereich der Bauwirtschaft [6]. Gleichzeitig baut das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) seit Herbst 2008 ein Internetportal Nachhaltiges Bauen [7] auf. Die DGNB verfolgt das Ziel der Förderung des Nachhaltigen Bauens mit dem Instrument eines Zertifikats für nachhaltige Gebäude. Das Deutsche Gütesiegel Nach- Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin Bauphysik 31 (2009), Heft 1 3

4 haltiges Bauen [7] wird derzeit von der DGNB und dem BMVBS gemeinsam entwickelt. Dieses Gütesiegel berücksichtigt alle drei Säulen Ökonomie, Ökologie und Soziales der Nachhaltigkeit und wird von Expertengruppen ausgearbeitet, die das gesamte Bauwesen widerspiegeln [8]. Dabei kann die außerordentlich schnelle Entwicklung der Mitgliederzahl (392 Mitglieder im Zeitraum Juni 2007 bis Nov. 2008) als Indikator für das Interesse der Baubranche am Nachhaltigen Bauen gewertet werden. Auch in [9] werden die Potentiale für das Nachhaltige Bauen in Deutschland aufgezeigt. Ausgehend von einer Übersicht über Zertifizierungssysteme für nachhaltige Gebäude in anderen Ländern werden Chancen und die Notwendigkeit für ein deutsches System aufgezeigt. Gerade der Lebenszyklusgedanke als Grundprinzip unterscheidet das Deutsche Gütesiegel Nachhaltiges Bauen von Systemen zur Gebäudezertifizierung in anderen Ländern. Im Bereich der ökologischen Qualität überträgt die Forderung nach der Erstellung einer Ökobilanz und nach der Erfüllung von Anforderungen über den ganzen Lebenszyklus diesen Gedanken in die Praxis des Nachhaltigen Bauens. Für den Nachweis der Erfüllung der ökologischen Anforderungen ist eine Ökobilanz erforderlich, die mit bekannten Methoden und Instrumenten durchgeführt werden kann. Zur Erstellung nachhaltiger Gebäude ist der reine Nachweis jedoch nicht ausreichend, vielmehr ist die vorhergehende ökologische Optimierung der Planung für die Bauschaffenden ausschlaggebend. Allerdings zeigt sich an dieser Stelle einer der wichtigen Unterschiede zwischen der Ökobilanz eines Bauwerks und der Ökobilanz eines Produkts einer anderen Branche. Häufig werden Produkte der Serienfertigung ökologisch überprüft, worauf gegebenenfalls eine Optimierung der Serienproduktion vorgenommen werden kann. Dagegen werden Gebäude nur in Ausnahmefällen in gleicher Form in Serie errichtet. Entsprechend fehlt einer Ökobilanz eines fertiggestellten Bauwerkes die Möglichkeit, Einfluss auf die Errichtung zu nehmen. Hier gilt es, geeignete Methoden und Instrumente bereitzustellen, die den besonderen Anforderungen eines verantwortlichen Bauens gerecht werden, ohne Bauschaffende mit zusätzlichen Planungsaufgaben übermäßig zu belasten. In Abschnitt 2 dieses Beitrages werden die Methode der umweltlichen Lebenszyklusbetrachtung (Ökobilanz), die Prinzipien der Umweltproduktdeklaration (EPD), die Rolle von Ökobilanz und EPD in der Zertifizierung nachhaltiger Gebäude, sowie eine beispielhafte Anwendung von Ökobilanzen im Bauwesen vorgestellt. Abschnitt 3 setzt sich schließlich mit der Frage der planungsbegleitenden Optimierung mittels Ökobilanzen auseinander. 2 Ökobilanzen im Bauwesen Wie bereits eingehend erwähnt, hat sich der Lebenszyklusgedanke in der integrierten Produktpolitik und -bewertung etabliert [1]. Auch für die Erstellung von Umweltproduktdeklarationen nach ISO [10] sind Lebenszyklusbetrachtungen obligatorisch. Für die Quantifizierung von Umweltwirkungen gibt es mit der Ökobilanz gemäß DIN EN ISO [11] und [12] eine allgemein akzeptierte und international genormte Methode und Vorgehensweise. 2.1 Die Methode der Ökobilanz Die Ökobilanz (engl. life cycle assessment LCA ) ist eine Methode zur Analyse und Bewertung von Umweltauswirkungen von Produkten, Verfahren und Dienstleistungen. Dabei ist der Systemraum grundsätzlich der gesamte Lebenszyklus des untersuchten Systems. Für ausführliche Beschreibungen der Grundlagen der Methodik wird u. a. auf [13] und [14] verwiesen. Nachfolgend werden lediglich die wichtigsten methodischen Aspekte der Ökobilanz kurz vorgestellt. Die Norm DIN EN ISO [11] beschreibt die einzelnen Schritte und Anwendungsmöglichkeiten von Ökobilanzen, dargestellt in Bild 1. Bei der Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens der Ökobilanz-Studie werden gemäß [11] und [12] das Ziel der Studie, die funktionelle Einheit und die Systemgrenzen definiert. Funktionelle Einheit ist häufig ein Produkt, kann aber auch die Bereitstellung einer Funktion (Wohnen auf 100 m 2 pro Jahr, o. ä.) sein. Das System wird mit Funktions- und Strukturmodellen abgebildet. Das definierte Systemmodell wird genutzt, um in einer Stoff- und Energiestromanalyse, gemäß [11] Sachbilanz genannt, alle Stoff- und Energieströme quantitativ zusammenzustellen, die in das System eintreten oder Bild 1. Rahmen und Anwendung der Ökobilanz [11] Fig. 1. Framework and application of life cycle assessment [11] 4

5 Bild 2. Lebenswegansatz als Basis für das Systemmodell Fig. 2. Life cycle principle as the basis for the system model dieses verlassen. Meist werden die betrachteten Systemräume sehr umfangreich und die Berechnung von Ökobilanzen wird erst durch den Einsatz von Rechnerunterstützung handhabbar. Eines der weltweit gängigsten und leistungsfähigsten Programme mit Datenbank zur Ökobilanzierung stellt das Softwaresystem GaBi dar [15], das derzeit in der Version 4.3 erhältlich ist und international breit angewendet wird. Bild 2 zeigt eine zusammenfassende Darstellung der Ökobilanz anhand des Lebenswegansatzes als Basis für das Systemmodell. Zunächst werden in einem Modell über den Systemraum alle Stoffe und Energien abgebildet, möglichst über den gesamten Produktlebenszyklus. Dabei werden alle Verfahrensschritte der Wertschöpfungskette einbezogen. Der Analyseschritt der Sachbilanz bildet die Summe aller im Systemraum auftretenden Elementarflüsse. Die Elementarflüsse werden im Schritt der Klassifizierung Umweltproblemfeldern zugeordnet und dann in ihrer Wirkung auf diese Umweltproblemfelder charakterisiert. Die Methode der Ökobilanz nach den Normen DIN EN ISO [11] und [12] bildet auch die direkte und indirekte Basis für weitere Ansätze zur umweltlichen Bewertung von Produkten und/oder der Bereitstellung von Umweltinformationen, wie beispielsweise für Umweltproduktdeklarationen (engl. environmental product declaration EPD ) nach DIN ISO [10] und damit indirekt z. B. zur weiterführenden Nachhaltigkeitszertifizierung der DGNB von Gebäuden (siehe dazu folgende Abschnitte). 2.2 Ökobilanzen in Umweltproduktdeklarationen für Bauprodukte Umweltproduktdeklarationen nach DIN ISO [10] stellen eine Möglichkeit dar, die mit dem Produkt verbundenen ökologischen Wirkungen zu beschreiben. Neben den klassischen Ökolabels wie dem Blauen Engel Typ I-Deklarationen nach DIN EN ISO [16]) und Selbstdeklarationen von Produktherstellern Typ II-Deklarationen nach ISO [17] stellen die EPD als Typ III-Deklarationen eine extern zertifizierte und geprüfte Datengrundlage zur ökologischen Beurteilung von Produkten dar. In Deutschland hält das Institut Bauen und Umwelt e. V. [18] ein Schema zur Erstellung und Zertifizierung von EPD für Bauprodukte vor. Die Baubranche ist damit einer der Vorreiter in der Umsetzung der internationalen Norm bei Umweltproduktdeklarationen für Deutschland. Integraler Bestandteil der EPD ist die Erstellung einer Ökobilanz für das zu deklarierende Produkt. Diese beinhaltet die quantitative Ausweisung der ökologischen Wirkungen in verschiedenen Wirkungskategorien, neben der Angabe des Primärenergiebedarfs und des Abfallaufkommens im Lebenszyklus des Produkts. Für die Erstellung einer EPD, insbesondere für die Erstellung einer Ökobilanz unter vergleichbaren Randbedingungen für alle deklarierten Produkte, werden mit sog. product category rules produktgruppenspezifische Vorgaben getroffen, die der notwendigen Berücksichtigung von Besonderheiten einzelner Produktgruppen gerecht werden. Die Ökobilanz-Ergebnisse einer EPD finden bei der Erstellung von Gebäude-Ökobilanzen wiederum Anwendung, wenn die Nutzung produktspezifischer Daten beim Einsatz des jeweiligen Produktes anstelle von Durchschnittsdaten für eine Produktgruppe die Genauigkeit einer Ökobilanz erhöht. 2.3 Ökobilanzen im Deutschen Gütesiegel Nachhaltiges Bauen Die Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) wird Anfang 2009 gemeinsam mit dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) zum ersten Mal das Deutsche Gütesiegel Nachhaltiges Bauen vergeben. Grundlage des Gütesiegels bilden dabei die Festlegungen der Kriterien, die Ergebnisse des Runden Tisches Nachhaltiges Bauen am BMVBS und die Arbeiten der DGNB. Weiterhin werden aktuelle Normungsarbeiten zu Nachhaltigkeit, Qualitäts- und Gütezertifizierungen für Bauprodukte sowie Umweltdeklarationen für Bauprodukte auf Basis der internationalen Norm DIN ISO [10] mit einbezogen. 5

6 Im Unterschied zu anderen Zertifizierungssystemen für Gebäude beziehen sich die Kriterien des DGNB-Zertifikats ausdrücklich auf den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes. Die Vergabe des Zertifikats für ein bestimmtes Gebäude ist unter anderem abhängig von der Erreichung von definierten Zielwerten im Ergebnis der Ökobilanz des Gebäudes. Im Detail werden die Wirkungskategorien Treibhauspotential [19], Ozonschichtabbaupotential [20], Ozonbildungspotential [21], Versauerungspotential [22] und Überdüngungspotential [23] untersucht. Sie quantifizieren die ökologischen Wirkungen, die vom Gebäude ausgehen. Weiterhin wird der gesamte Bedarf an Primärenergie (nichterneuerbar und erneuerbar) [24] und der darin enthaltene Anteil erneuerbarer Energien [25] quantifiziert, um als Indikator des Beitrags des Gebäudes zur Ressourcenverknappung über den Lebenszyklus genutzt zu werden. Der Betrachtungshorizont schließt den gesamten Lebenszyklus mit ein, d. h. den Bau, die Nutzung, die Instandhaltung und schließlich den Rückbau und die Entsorgung des Gebäudes. Für die eingesetzten Materialien und die Energie werden die gesamten Vorketten, beginnend bei der Ressourcenextraktion einbezogen, ebenso wie die Nachbehandlung von Abfällen und eventuelle Recyclingpotentiale. Die Umweltwirkungen werden auf die Nutzungsdauer und die Nettogrundfläche des Gebäudes bezogen. Die Angabe erfolgt somit als Wert pro Jahr und Quadratmeter. Für jede Wirkungskategorie und die Angaben des Primärenergiebedarfs ist ein Referenzwert definiert, dessen Überbzw. Unterschreitung quantifiziert und mittels eines Punktesystems bewertet wird. Mit dem Deutschen Gütesiegel Nachhaltiges Bauen wird somit zum ersten Mal ein Nachhaltigkeits- oder Umweltzertifikat für Gebäude vergeben, welches konsequent den Lebenszyklusgedanken und die Methode der Ökobilanz nutzt, um ökologisch relevante Aussagen über Gebäude in einfacher Form darzustellen. 2.4 Ökobilanzen in der Anwendung Optimierungspotentiale im europäischen Wohngebäudebestand quantifizieren Die eingangs erwähnte EIPRO Studie der Europäischen Kommission [3] identifiziert Wohnen als einen der drei Bereiche des täglichen Lebens, in denen die größten Umweltwirkungen verursacht werden. Als Konsequenz dieses Ergebnisses wurde das Forschungsprojekt Environmental Improvement Potentials of Residential Buildings (IMPRO- Building) [4] (dt. Ökologische Verbesserungspotentiale in Wohngebäuden ) von der Europäischen Kommission an ein Konsortium aus der Universität Stuttgart, Lehrstuhl für Bauphysik, Abt. Ganzheitliche Bilanzierung, der PE INTER- NATIONAL GmbH und der Calcon Deutschland AG vergeben. Das Hauptziel des IMPRO-Building Projekts war die Analyse und Quantifizierung ökologischer Verbesserungspotentiale von Wohngebäuden. Betrachtet wurden dabei alle relevanten Arten von Wohngebäuden, vom Einfamilien- und Reihenhaus über Mehrfamilienhäuser bis hin zu Wohn- Hochhäusern. Dabei wurden sowohl der Bestand, als auch der Neubau in den Mitgliedsländern der EU-25 (die Europäische Union mit 25 Mitgliedsstaaten im Zeitraum Mai 2004 bis Dez. 2006) betrachtet. Erreicht wurde dies durch: die Analyse und den Vergleich von Umweltwirkungen im Lebenszyklus von Wohngebäuden und die Identifizierung ökologischer Schwachstellen, sowie die Quantifizierung ökologischer Verbesserungspotentiale von Gebäuden. Die ökologischen Auswirkungen wurden sowohl für die Gebäudestrukturen als auch für die Gebäudenutzung untersucht. Dabei wurden keine Auswirkungen der technischen Gebäudeausstattung betrachtet, da hierfür ein weiteres Projekt initiiert wurde. Um das Ziel der Studie zu erreichen, wurde die Untersuchung in drei Hauptabschnitte gegliedert. Im ersten Abschnitt wurde eine Übersicht über die aktuelle Situation von Wohngebäuden in Europa erstellt. Dieser baute auf umfassenden Datenbanken [26] auf, welche technische Gebäudeinformationen für einen umfangreichen Gebäudebestand in ganz Europa vorhalten. Bild 3 und Bild 4 stellen ein zusammenfassendes Beispiel der Energieströme bzw. Heizenergieverluste über die Gebäudehülle und technische Informationen dar, wie sie für jeden einzelnen betrachteten Gebäudetyp zusammengestellt wurden, um mit Hilfe dieser Informationen den jeweiligen Lebenszyklus modellieren zu können. Insgesamt wurden 72 Gebäudetypen, unterteilt in die drei geographischen Zonen nord-, mittel- bzw. südeuropäische Länder, zusammengestellt. 53 dieser Gebäudetypen repräsentieren Bestand, während 19 weitere Gebäudetypen den Neubau wiedergeben. Der zweite Abschnitt der Studie hatte die Zielsetzung, das ökologische Profil dieser Wohngebäude mittels gleich strukturierten Ökobilanzen zu analysieren. Mit der Software GaBi 4 [15] wurde dazu ein generisches Gebäudemodell aufgebaut. Generische Modelle ermöglichen mittels Parametern die effiziente Anpassung allgemeiner Modellstrukturen an spezifische Randbedingungen. So wurde durch die Parametrisierung von Schlüsselvariablen, wie beispielsweise der eingesetzten Baustoffmassen oder der auftretenden Heizenergieflüsse, das Modell sowohl an verschiedene Gebäudetypen, als auch an unterschiedliche geographische Zonen angepasst. Die Verwendung einer einheitlichen Struktur aller Wohngebäudetypen ermög- Bild 3. Beispielhafte Darstellung der Energieströme für einen der betrachteten Gebäudetypen [4] Fig. 3. Exemplary visualization of energy flows for one of the building types under consideration [4] 6

7 Bild 4. Beispielhafte Zusammenstellung der technischen Informationen für einen der betrachteten Gebäudetypen [4] Fig. 4. Exemplary summary of technical information for one of the building types under consideration [4] lichte dabei auch die konsistente Auswertung aller Ergebnisse. Diese einheitliche Struktur unterteilt die Gebäudetypen in sechs Bauelemente: Dach, Außenwände, Innenwände, Fenster, Decken und Böden, sowie Keller und Fundament. Jedes Bauelement beinhaltet alle relevanten Baustoffe, Materialien und Prozesse, die in allen Gebäudetypen vorgefunden werden, so dass eine einfache Anpassung für jeden einzelnen Gebäudetyp ermöglicht wird. Für den Neubau wurden alle drei Lebenszyklusphasen betrachtet, also die Herstellungsphase, die Nutzungsphase und das Lebensende (Rückbau und Entsorgung der Reststoffe). Für Bestands-Gebäudetypen wurde die Herstellungsphase nicht betrachtet, da diese nicht für Einflussnahmen zum Zweck der Reduktion von Umweltwirkungen zur Verfügung steht. In der Nutzungsphase wurden die Wartung und Instandhaltung betrachtet, außerdem der Heiz- und der Kühlenergiebedarf. Mit dem Lebensende wurden sowohl die Behandlung der Reststoffe, die beim Abriss des gesamten Gebäudes entstehen, als auch jener, die durch den Austausch von Materialien im Rahmen der Sanierung anfallen, betrachtet. Durch die Anwendung dieses Lebenszyklusmodells konnten die ökologischen Profile aller untersuchten Gebäudetypen bestimmt und die ökologischen Schwachstellen identifiziert werden. Bild 5 zeigt beispielhaft die Wirkungen der Lebenszyklen dieser Gebäudetypen in der Wirkungskategorie Treibhauspotential (engl. global warming potential ). Dabei kann festgestellt werden, dass im Allgemeinen die höchsten Umweltwirkungen bei Einfamilien- und Reihenhäusern auftreten, Einfamilien- und Reihenhäuser die größte Streuung der Ergebnisse aufweisen und ein genereller, ansteigender Trend in den Gesamtwirkungen von Süd- nach Nordeuropa auftritt. Dieser Trend lässt sich auf einen ansteigenden Heizenergiebedarf zurückführen. Im letzten Teil der Studie wurden, ausgehend von den zuvor ermittelten Umweltprofilen, technisch realisierbare Instandsetzungsmaßnahmen vorgeschlagen und die ökologischen Verbesserungspotentiale dieser Maßnahmen für jeden Gebäudetyp quantifiziert. Anschließend wurden diese Einzelpotentiale mittels des jeweiligen Anteils des Gebäudetyps am europäischen Gesamtgebäudebestand auf Gesamtpotentiale für Europa (EU-25) skaliert. Für Neubau-Gebäudetypen beschränkt sich die Quantifizierung der ökologischen Verbesserungspotentiale auf die Herstellungsphase. Diese Potentiale können durch die optimierte Auswahl von Baustoffen aktiviert werden. Für die Nutzungsphase wurde dagegen davon ausgegangen, dass Neubau-Objekte bereits entsprechend dem Stand der Technik errichtet werden und keine weitere energetische Verbesserung erzielt wird, da im Rahmen dieser Studie keine Prognosen über zu erwartende energetische Verbesserungen der Gebäudehülle entwickelt oder genutzt wurden. Bei Gebäudetypen im Bestand dominiert die Nutzungsphase. Die Verbesserungsmaßnahmen beziehen sich hier auf Maßnahmen zur Optimierung der energetischen Qualität der Gebäudehülle, wie Dachdämmung, Fassadendämmung und neue Abdichtungen von Fensterrahmen, um ungewollte Lüftungsverluste zu minimieren. Dabei ist anzumerken, dass das Ziel weniger die Betrachtung neuester technischer Entwicklungen zur Gebäudeinstandsetzung war, als die konsistente Quantifizierung von Potentialen in Europa, die mit etablierten Techniken erzielt werden können. Durch die Umsetzung dieser Maßnahmen in den aufgebauten Ökobilanzmodellen können die Verbesserungspotentiale für jeden Gebäudetyp ermittelt werden. Bild 6 7

8 stellt diese für die EU-25 berechneten Verbesserungspotentiale für die verschiedenen Maßnahmen je Gebäudetyp dar. Unter anderem wird in der Studie festgestellt, dass klimawirksame Emissionen aus dem europäischen Wohngebäudebestand durch die konsequente Umsetzung bestehender Techniken zur ökologischen Optimierung der Ge- bäude innerhalb der nächsten 40 Jahre um 30 bis 50 % reduziert werden können. Dabei gehen 80 bis 95 % der Verbesserungen mit einer Kostenreduktion im Gebäudebetrieb einher. Die Studie zeigt, dass die Ökobilanz ein geeignetes und praktikables Tool zur Identifizierung ökologischer Schwachstellen sowie für die Quantifizierung ökologischer Bild 5. Darstellung der Beiträge der Lebenszyklen aller betrachteten Gebäudetypen zum Treibhauspotential [4] Fig. 5. Visualization of contributions of the entire life cycle of all building types under consideration, to the Global Warming Potential [4] Bild 6. Optimierungspotentiale im Treibhauspotential für die EU-25 je betrachtetem Gebäudetyp bei Anwendung unterschiedlicher Verbesserungsmaßnahmen [4] Fig. 6. Environmental improvement potentials in greenhouse gas emissions for the EU-25 for all considered building types, for different improvement options [4] 8

9 Verbesserungspotentiale von Gebäuden ist. Der Ansatz eines generischen, parametrisierten Gebäudemodells stellte sich als anspruchsvoll aber durchführbar dar, um sich der Aufgabe der ökologischen Auswirkungen von Wohngebäuden widmen zu können. Die Wohngebäude in Europa können in ihrem Zustand deutlich verbessert werden und mit ihrem großen Potential zu signifikanten ökologischen Verbesserungen beitragen. Die aktive Beteiligung aller Interessensgruppen ist für die erforderlichen Maßnahmen jedoch unerlässlich. 3 Gebäude-Ökobilanzen zwischen Entwurf und Baufertigstellung 3.1 Hintergrund In verschiedenen Branchen im Automobilbau, der chemischen Industrie oder im Bereich der Verbrauchsgüter stellen Ökobilanzen eine etablierte Methode bei der Produktentwicklung und -bewertung dar. Auch im Bauwesen sind Ökobilanzen, insbesondere von Bauprodukten und -stoffen verfügbar (z. B. [27]). Die Erstellung von Ökobilanzen für ganze Gebäude entwickelt sich dagegen erst langsam von der Einzelfallanwendung zur akzeptierten und verbreiteten Methode. Sowohl die angepassten Werkzeuge, die erst in den letzten Jahren verfügbar wurden, als auch in noch stärkerem Maße die fehlende Verfügbarkeit oder der komplizierte und aufwändige Zugang zu Ökobilanz-Basisdaten behinderten hier eine flächendeckende Verbreitung. Erschwerend kommt hinzu, dass Bauwerke aufgrund der hohen Individualität, sowohl in ihrem konstruktiven Aufbau, der Materialauswahl zur Herstellung, als auch in ihrer Nutzung nur schwierig mit allgemein gültigen, aggregierten Elementen dargestellt werden können. Seit Herbst 2008 sind Ökobilanz-Basisdaten mit Angaben über die Wirkungsergebnisse einzelner Bauprodukte in der Datenbank Ökobau.dat frei verfügbar. Das BMVBS stellt diese Daten in seinem Internetportal Nachhaltiges Bauen [7] bereit. Wert wurde bei der Erstellung der Datensätze darauf gelegt, dass die modell- und ökobilanzspezifischen Grundlagen denen der Erstellung von EPD entsprechen, um später sowohl die Basisdaten, als auch EPD-Daten einzelner Produkte konsistent in einem Modell einsetzen zu können. Mittels geeigneter Softwarelösungen (z. B. [15], [28]) können heute Ökobilanzen von Gebäuden angefertigt werden. Die größten Hürden treten dabei in der für die Ökobilanz erforderlichen Aufbereitung von Daten über die am Objekt eingesetzten Baustoffe und über die Umsetzung festgelegter Abschneidekriterien auf. So sind, z. B. aus Leistungsverzeichnissen, die Baustoffe und die eingesetzten Mengen zu ermitteln. Dabei muss eine z. B. von der DGNB abstrakt definierte Detailtiefe auf das Objekt angewendet werden. Der oben formulierten Herausforderung, bereits in der Planung des Objekts eine Optimierung der über den Lebenszyklus auftretenden Umweltwirkungen vorzunehmen, kann dieses Vorgehen nicht gerecht werden. Vielmehr erfordert das Nachhaltige Bauen Lösungen und Methoden, um die ökologische Qualität des Gebäudes zu einem frühen Planungszeitpunkt beispielsweise in der Entwurfsplanung belastbar vorhersagen zu können, um eine ökologische Optimierung auf solchen Aussagen begründen zu können. Während Lösungen für die Berücksichtigung ökologischer Aspekte im technischen Entwurfsprozess aus anderen Branchen bekannt sind (z. B. [29]), stehen heute im Bauwesen noch keine geeigneten Methoden und Werkzeuge zur Verfügung. 3.2 Anforderungen Ökobilanzbasierte Planungswerkzeuge sollen bereits auf Grundlage weniger Informationen erste Aussagen über die zu erwartende ökologische Qualität erlauben und Hinweise zur Optimierung bieten. Mit zunehmend verfügbaren Informationen im fortschreitenden Planungsprozess sind dann die Unsicherheiten der Aussage zu reduzieren und eine weitere ökologische Optimierung anzustrengen. Bild 7 verdeutlicht diese Anforderung als Trichter der Aussagegenauigkeit, um eine geforderte Qualität zu erzielen. Zu beachten ist, dass ökologisch begründete Entscheidungsunterstützung keine technisch nicht-umsetzungs- Bild 7. Prinzip der abnehmenden Unsicherheiten bei der ökobilanziellen Begleitung der Bauwerksplanung Fig. 7. Principle of decreasing uncertainties at life cycle assessment based assistance to building planning 9

10 fähigen Lösungen anbietet bzw. fordert. Vielmehr sind dem Planer die ökologisch vorteilhaftesten technischen Lösungen aufzuzeigen. Um möglichst reibungslos in den Planungsprozess integriert zu werden, müssen die geforderten ökobilanzbasierten Werkzeuge dem Architekten und den beteiligten Fachplanern für die jeweilige Aufgabe so zur Verfügung stehen, dass weder der Planungsprozess behindert wird, noch dass etablierte Prozesse und Strukturen komplett revidiert werden müssen. 3.3 Lösungswege Ein möglicher Lösungsansatz ist die Entwicklung von Kenngrößen, die bereits in einem frühen Stadium der Objektplanung gebildet werden können. Solche Kenngrößen basieren auf Ökobilanzmodellen und berücksichtigen so den gesamten Lebenszyklus des Objekts. Dabei werden unterschiedliche Aspekte des Gebäudes betrachtet (z. B. Materialauswahl in der Herstellung, Optimum zwischen Dämmstoffstärke und energetischer Effizienz in der Gebäudenutzung) und mittels Relevanz- Analysen geordnet. Ein weiterer Lösungsansatz ist die Verbindung von Planungsdaten mit Ökobilanzmodellen. Dabei werden Mengenermittlungen für das geplante Objekt genutzt, um mit Hilfe von entsprechend aufgebauten Ökobilanzmodellen das Gebäude im aktuellen Planungsstand abzubilden. Im Rahmen einer Kooperation zwischen der Universität Stuttgart, Lehrstuhl für Bauphysik, Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung, der Hochtief ViCon GmbH und der PE INTERNATIONAL GmbH wird dieser Lösungsansatz verfolgt. Hochtief ViCon begleitet mit Hilfe von umfassenden Bauwerks-Informationssystemen und 3D-Modellen, die den zeitlichen Bauablauf darstellen können, den Planungs- und Bauprozess insbesondere komplexer Objekte. Die PE INTERNATIONAL GmbH und die Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung entwickeln gemeinsam die Software zur Ganzheitlichen Bilanzierung GaBi 4 mit einer umfassenden Datenbank von Ökobilanz-Datensätzen aus allen relevanten Branchen [15]. Die von Hochtief ViCon eingesetzten Modelle und Bauwerksinformations-Systeme erlauben bereits zu frühen Zeitpunkten der Planung (z. B. Entwurfsplanung) die Ermittlung der Mengen von Baustoffen. Die modellbasierte Mengenermittlung nutzt die eingeführten Planungswerkzeuge und vermeidet damit einen hohen Mehraufwand. Die Mengenermittlung wird im nächsten Schritt von entsprechend vorbereiteten Ökobilanzmodellen genutzt, um dem Planer unter Zuhilfenahme der genutzten Planungswerkzeuge Hinweise für die ökologische Optimierung des Entwurfs bereitzustellen. In einem schrittweisen, iterativen Prozess kann auf diesem Weg die Planung begleitet werden. Die mit fortschreitender Planung vorliegenden Informationen können dabei kontinuierlich in die bestehenden Ökobilanz-Modelle eingefügt werden, so dass weitere Aussagen über die Qualität des geplanten Objekts verfügbar werden. Dieser Ansatz erlaubt es, bestehende Werkzeuge zu nutzen und den Mehraufwand für die Berücksichtigung des ökologischen Lebenszyklus für den Planer vergleichsweise gering zu halten. Gleichzeitig können damit belast- bare Aussagen über die zu erwartende ökologische Qualität des geplanten Objekts für die Bauschaffenden bereitgestellt werden. Im Rahmen eines Pilotprojektes ist die weitere Ausformulierung dieser Lösung geplant. 4 Zusammenfassung und Ausblick Ökobilanzen sind im Bauwesen seit Jahren gegenwärtig. Sie ermöglichen sowohl die Berücksichtigung des Lebenszyklus eines Produkts als auch die Betrachtung verschiedener Umweltproblemfelder, um eine Verlagerung von Umweltlasten zu verhindern. Mit einem System zur Erstellung von Umweltproduktdeklarationen ist die Baubranche Vorreiter bei der strukturierten Darstellung von lebenszyklusbasierten Umweltwirkungen von Produkten. In zunehmendem Maß werden Ökobilanzen auch für die ökologische Betrachtung gesamter Gebäude eingesetzt. Heutige Methoden und Instrumente erlauben die Gesamtsicht auf das komplexe System Bauwerk und eröffnen dem Planer neue Wege und Lösungen in einer der Kernfragen des Nachhaltigen Bauens. Das Deutsche Gütesiegel Nachhaltiges Bauen mit seiner Anforderung der Berücksichtigung des Lebenszyklus und der Erstellung von Ökobilanzen fördert diese Entwicklung besonders. Hersteller von Bauprodukten, welche in nachhaltigen Gebäuden Einsatz finden sollen, werden in zunehmendem Maße ihre Produkte mit Umweltproduktdeklarationen versehen und so die Datengrundlage für Ökobilanzen von Gebäuden weiter verbessern und individualisieren. Die Erstellung von Gebäudeökobilanzen z. B. im Rahmen des Audits für das Deutsche Gütesiegel Nachhaltiges Bauen wird in zunehmend automatisiert werden. Geeignete, einfach verfügbare und nutzbare Instrumente werden in größerem Umfang als gegenwärtig den Bauschaffenden zur Verfügung stehen. Die Frage nach einer Berücksichtigung des ökologischen Lebenszyklus in der Bauwerksplanung wird für Investoren und Planer unter der Anforderung, nachhaltige Bauwerke zu errichten zunehmend an Bedeutung gewinnen. Hier werden gegenwärtig Lösungsstrategien entwickelt, die in Pilotprojekten getestet und in Zukunft zuverlässig zur Verfügung stehen werden. Auf diesem Wege wird eine Breitenwirkung des Nachhaltigen Bauens unterstützt, mit der die Baubranche ihrer Verantwortung für nachhaltiges Wirtschaften gerecht werden kann. Literatur [1] Mitteilung der Kommission an den Rat und das Europäische Parlament: Integrierte Produktpolitik. Auf den ökologischen Lebenszyklus-Ansatz aufbauen. KOM(2003) 302 endgültig. Brüssel, [2] Mitteilung der Kommission an das Europäische Parlament, den Rat, den Europäischen Wirtschafts- und Sozialausschuss und den Ausschuss der Regionen: über den Aktionsplan für Nachhaltigkeit in Produktion und Verbrauch und für eine nachhaltige Industriepolitik. KOM(2008) 397 endgültig. Brüssel, [3] Tukker, A., Huppes, G., Guinée, J., Heijungs, R., de Koning, A., van Oers, L., Suh, S., Geerken, T., van Holderbeke, M., Jansen, B., Nielsen, P.: Environmental Impact of Products (EIPRO): Analysis of the life cycle environmental impacts related to the final consumption of the EU-25. Main report. Luxembourg: 10

11 Office for Official Publications of the European Communities (JRC Scientific and Technical Research Series), [4] Nemry, F., Uihlein, A., Makishi Colodel, C., Wittstock, B., Braune, A., Wetzel, C., Hasan, I., Niemeier, S., Frech, Y., Kreißig, J., Gallon, N.: Environmental Improvement Potentials of Residential Buildings (IMPRO-Building). Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities (JRC Scientific and Technical Research Series), [5] Da Graca Carvalho, M.: EU Policy Directions. In: European Commission DG Environment (Hrsg.): 2 nd European Forum on Eco-Innovation. Markets for Sustainable Construction, [6] DGNB: DGNB Motor für die Nachhaltigkeit. Webseite. Deutsche Gesellschaft für nachhaltiges Bauen e. V. Stuttgart, Online verfügbar: URL: portraet/index.php?edit_document=1. [7] BMVBS (Hrsg.): Informationsportal Nachhaltiges Bauen. BMVBS, Online verfügbar: URL: [8] DGNB: Praxisnahe Kriterien für nachhaltiges Bauen. Webseite. Deutsche Gesellschaft für nachhaltiges Bauen e. V. Stuttgart, Online verfügbar: URL: de/zertifizierung/kriterien/index.php. [9] Braune, A., Sedlbauer, K., Kittelberger, S., Kreißig, J.: Potentiale des Nachhaltigen Bauens in Deutschland: Analyse der internationalen Strukturen. Stuttgart, Online verfügbar: URL: potentiale_nachhaltiges_bauen_in_deutschland.pdf. [10] DIN ISO 14025: Umweltkennzeichnungen und -deklarationen Typ III Umweltdeklarationen Grundsätze und Verfahren (ISO 14025:2006). Berlin: Beuth Verlag, [11] DIN EN ISO 14040:2006. Umweltmanagement Ökobilanz Grundsätze und Rahmenbedingungen. Berlin: Beuth Verlag, [12] DIN EN ISO 14044:2006. Umweltmanagement Ökobilanz Anforderungen und Anleitungen. Berlin: Beuth Verlag, [13] Guinée, J. B. (ed.), Gorrée, M., Heijungs, R., Huppes, G., Kleijn, R., de Koning, A., van Oers, L.: Handbook on Life Cycle Assessment. Operational Guide to the ISO Standards. Eco- Efficiency in Industry and Science 7 (2002). [14] Heijungs, R. et al.: Environmental Life Cycle Assessment Guide & Background. Centrum voor Milieukunde (CML), Leiden/The Netherlands, [15] PE INTERNATIONAL GmbH; Lehrstuhl für Bauphysik, Universität Stuttgart: GaBi 4 : Software und Datenbanken zur Ganzheitlichen Bilanzierung. Stuttgart-Echterdingen, [16] DIN EN ISO 14024: Umweltkennzeichnungen und -deklarationen (Umweltkennzeichnung Typ I) Grundsätze und Verfahren (ISO 14024:1999). Berlin: Beuth Verlag, [17] DIN EN ISO 14021: Umweltkennzeichnungen und -deklarationen Umweltbezogene Anbietererklärungen (Umweltkennzeichnung Typ II) (ISO 14021:1999). Berlin: Beuth Verlag, [18] IBU: Umwelt-Produktdeklarationen: Wozu Umwelt-Produktdeklarationen? Institut Bauen und Umwelt e. V. Königswinter, Online verfügbar: URL: hp354/deklarationen.htm. [19] DGNB: Kriteriensteckbrief Nr. 01: Treibhauspotential (GWP). DGNB, Stuttgart Unveröffentlicht. [20] DGNB: Kriteriensteckbrief Nr. 02: Ozonschichtabbaupotential (ODP). DGNB, Stuttgart Unveröffentlicht. [21] DGNB: Kriteriensteckbrief Nr. 03: Ozonbildungspotential (POCP). DGNB, Stuttgart Unveröffentlicht. [22] DGNB: Kriteriensteckbrief Nr. 04: Versauerungspotential (AP). DGNB, Stuttgart Unveröffentlicht. [23] DGNB: Kriteriensteckbrief Nr. 05: Überdüngungspotential (EP). DGNB, Stuttgart Unveröffentlicht. [24] DGNB: Kriteriensteckbrief Nr. 10: Gesamtprimärenergiebedarf (PE ges ). DGNB, Stuttgart Unveröffentlicht. [25] DGNB: Kriteriensteckbrief Nr. 11: Anteil erneuerbarer Energien (PE e ) am Gesamtprimärenergiebedarf. DGNB, Stuttgart Unveröffentlicht. [26] Calcon: Epiqr Software. Calcon Deutschland AG, Online verfügbar: URL: [27] Eyerer, P., Reinhardt, H., Kreißig, J.: Ökologische Bilanzierung von Baustoffen und Gebäuden. Wege zu einer ganzheitlichen Bilanzierung. Basel: Birkhäuser, [28] LEGEP: Ein Werkzeug für die integrierte Lebenszyklusanalyse. LEGEP Software GmbH. Karsfeld, Online verfügbar: URL: [29] Fleischer, G.: Eco-Design. Effiziente Entwicklung nachhaltiger Produkte mit euromat. Berlin: Springer, Autoren dieses Beitrages: Dipl.-Ing. Bastian Wittstock, Dipl.-Ing. Stefan Albrecht Beide: Universität Stuttgart, Lehrstuhl für Bauphysik, Abt. Ganzheitliche Bilanzierung, Hauptstraße 113, Echterdingen M.Eng. Cecilia Makishi Colodel, Dipl.-Ing. Jan Paul Lindner Beide: Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP), Abt. Ganzheitliche Bilanzierung, Hauptstraße 113, Echterdingen 11

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