IBN. Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung. Teil 1: Bauteile Fulda Autor: Dipl. Ing. Architekt Holger König, LEGEP-Software GmbH

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1 IBN Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung Teil 1: Bauteile Fulda Autor: Dipl. Ing. Architekt Holger König, LEGEP-Software GmbH Das Nachhaltigkeitsdreieck Soziales Gesundheit Nachhaltigkeit Ökonomie Kosten Ökologie Umweltbelastung Funktionalität, Technik Lebenszykluskosten 1

2 Arbeitsweise BOTTOM-UP Material Bauprodukt Element Gebäude Materialebene, Bauprodukt Materialebene Materialkosten Maschinen Arbeitszeit Material Gewicht Wert Lebenszykluskosten 2

3 Konstruktionsebene Konstruktionsebene Ausführungskosten Folgekosten Reinigung, Wartung, Instandsetzung,(Rückbau) Konstruktion 1/R-Wert (U-Wert) Gebäudeebene Gebäudeebene LCC-Life Cycle Costs Baukosten Betriebskosten Unterhaltskosten Beseitigungskosten Gebäude Energiebedarf Lebenszykluskosten 3

4 Baukosten Nutzungskosten Lebenszykluskosten Lebenszykluskosten DIN DIN Recycling Rohstoffgewinnung Abriss Produktherstellung Rückbau Nutzungskosten DIN Modernisierung Sanierung Instandhaltung Betrieb Errichtung Baukosten nach DIN Baukosten nach DIN Grundstück 200 Herrichten und Erschließen 300 Bauwerk - Baukonstruktion 400 Bauwerk - Technische Anlagen 500 Außenanlagen 600 Ausstattung und Kunstwerke 700 Baunebenkosten 8 Lebenszykluskosten 4

5 Baunutzungskosten nach DIN Schritt: Konstruktions-Elemente mit Preisen Generisch Spezifisch PREIS pro m² Lebenszykluskosten 5

6 2. Schritt: Folgekosten ermitteln Generisch Spezifisch PREIS pro m²/zyklus Zyklen von Dienstleistungen im Gebäude (exemplarisch) Serviceleistung Relative Häufigkeit Ver- und Entsorgung Reinigung Wartung Instandsetzung Rückbau 0 a 1 a 5 a 10 a 20 a 40 a 80 a Betrachtungszeitraum in Jahren (verdichtet) Research project: Development of Database for Full Declaration of building products for manufacturers and consumers - DBU Lebenszykluskosten 6

7 Leitfaden Nachhaltiges Bauen 2001 des BMVBS Bauteil / Bauteilschicht, Kursivdruck Erweiterung der Tabelle des Leitfadens um weitere Bauteile oder Materialgruppen Lebens-erw artung von - bis [a] mittlere Lebenserwartun g [a] Abweich ung (a) Zyklus KGR nach DIN Fundament Beton Tragkon- struktion 1.2 Außenwände/-stützen Beton, bewehrt, bewittert Naturstein, bewittert Ziegel, Klinker, bewittert Beton, Betonstein, Ziegel, Kalksandstein, bekleidet Leichtbeton, bekleidet Verfugung, Sichtmauerwerk ,02 (Guideline for sustainable Building / Leitfaden Nachhaltiges Bauen, Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung, ) Kostenermittlung statisch für 50 a Herstellung 1 x 188,00 Anstrich außen alle 8 a = 5x 12,50 62,50 Verschalung 1x 40a = 79,66 Rückbau Schalung 1 x 40 a = 7,80 Wartung Fugen und erneuern 1 x 20 a= 2 x 7,30 14,60 Silikatanstrich innen alle 8a = 5 x 6,46 32,30 Summe Folgekosten 196,86 Summe Gesamtkosten 384,86 Ohne Rückbau und Entsorgung nach 50 a Lebenszykluskosten 7

8 Folgekosten grafisch 50 a Betrachtungszeitraum 50 a 3. Schritt: Elementevergleich: Fenster mit Verglasung m² für 0,5-2 m² Ug=1,1 W/m²xK Kosten /m² /mq /mq 700,00 700,00 600,00 600,00 500,00 500,00 400,00 400,00 300,00 300,00 200,00 200,00 100,00 100,00 0,00 0,00 Legno PVC Legno-alluminio Alluminio rahmen PVC -Alu Aluminium Fonte dati: catalogo SIRADOS-LEGEP Lebenszykluskosten 8

9 Elementevergleich: Fenster LCC /m² 80 Jahre E u r o /mq 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100, Austausch von - und PVC-Fenster, nach 40a 0,00 Legno PVC Legno-alluminio Alluminio Elementevergleich: Fenster LCC /m² 80 Jahre E u r o /mq 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100, Statische Berechnung 0,00 Legno PVC Legno-alluminio Alluminio Lebenszykluskosten 9

10 Das Nachhaltigkeitsdreieck Soziales Gesundheit Nachhaltigkeit Ökonomie Kosten Ökologie Umweltbelastung Funktionalität, Technik Rechenregeln Ökobilanz (LCA) Herstellung Nutzungsphase Reinigung (nicht berücksichtigt) Wartung (nicht berücksichtigt) End of Life (EOL) Bauproduktherstellung Transporte (nicht berücksichtigt) Baustelleneinbau (nicht berücksichtigt) Versorgung mit Energie Instandsetzung Rückbau (nicht berücksichtigt) Entsorgung Lebenszykluskosten 10

11 Rechenregeln Ökobilanz (LCA) - Entsorgung End of Life (EOL)-Regeln Mineralische Produkte ins Recycling Metalle ins Recycling Gutschriften für Primärprodukte wegen Recyclingpotenzial Brennbare Produkte (Kunststoffe werkstoffe) in die Verbrennung Gutschriften über KWK-Stromproduktion Reststoffe auf die Deponie 4. Schritt Umwelteintrag (Indikator GWP kg CO 2 ) 80 a Farbe innenseitig Putz innenseitig Wandkern Stein kg CO2-equiv Außenputz und Beschichtung , Lebenszykluskosten 11

12 5. Schritt: Ökobilanz Vergleich vier Fensterkonstrukt. Best-Werte Umweltbelastung von vier Fensterbauteilen Phase: Herstellung konstruktion (rot),kunststoffkonstruktion (türkis), -Aluminiumkonstruktion (orange), Aluminiumkonstruktion (gelb) Phase: Instandsetzung (blau), Entsorgung (braun) IBN Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung Teil 2: Gebäude Fulda Autor: Dipl. Ing. Architekt Holger König, Architekt, LEGEP Software GmbH Lebenszykluskosten 12

13 Holger König Gebäudeplanung, -Arbeitsweise Pläne/Details/ Elemente Architekt CAD Baukosten nach DIN 276 Baukosten (Kostenschätzung, Flächen- und Massen/ Gebäudekatalog Kostenanschlag) Elemente/TGA nach Fläche Massen für Elemente + Positionen/ TGA-Auswahl AVA- Programm Baukosten nach Gewerken, (Kostenberechnung, Kostenfeststellung) Ingenieur Hüllflächenmodellierung / Zuordnung / Flächenermittlung / TGA-Auswahl Gebäudebetreiber Flächenermittlung / TGA / Möblierung / Freiflächen Energie- Programm FM- Programm Energiebedarfsausw eis nach EnEV / DIN V Folgekosten, Wartung, Reinigung, Instandsetzung?? ÖKOLOGIE? Gesundheit 25 Integrale Gebäudebearbeitung LEGEP-Arbeitsweise Pläne Details Elemente CAD-Erfassung Architekt IFC LEGEP- Software Projekt Kostenplaner Massenermittlung, Elementzuordnung Datenbank TGA-Planer Hüllflächenzuordnung Technische Gebäude Ausrüstung FM-Manager Lebensdauer LEGEP-Kosten LEGEP- Energie LEGEP- Lebenszykluskosten Kosten nach - DIN Gewerken Energieausweis nach EnEV Folgekosten nach - DIN EU TC4 LCC LCA-Planer Ökobau.dat LEGEP- Ökologie ISO 14040/44 Gesundheits-Planer CMR-Stoffe LEGEP- Risikostoffe REACh Lebenszykluskosten 13

14 Entropiepfad erneuerbare und fossile Rohstoffquellen Quelle: Hermann Fischer,Fa. AURO Aufbauprozess nachwachsender Rohstoffe Quelle: Broschüre FNR, Oberflächen Lebenszykluskosten 14

15 Vom CO 2 zu C O 2 CO 2 C C Rohstoff Produktherstellung Nutzung des Produktes Waldprodukte und Lebenszyklus Rohstoff Recycling Energetische Nutzung Rohstoff Produktherstellung Nutzung des Produktes Ende des Nutzungszyklus Kompostierung oder biolog. Abbau Deponie Lebenszykluskosten 15

16 Nicht erneuerbare Ressourcen Öl, Erdgas, Metalle Preis, Reserven Zeit, a Entnahme Bauprodukte, Betrieb Erneuerbare Ressourcen Kohlenstoffspeicher Wald Wachstum Zeit, a Entnahme Kohlenstoffspeicher produkt (gebundener Kohlenstoff bis Lebensdauerende) Lebenszykluskosten 16

17 Werkstätte für behinderte Menschen, Lindenberg Architekt Lichtblau, München Vergleich alternativer Konstruktionslösungen Ökobilanz: Stb-Konstruktion, Mineralische Bausteine, MW, Dämmung EnEV Solarbau: konstruktion, Brettstapel, Zellulosedämmung, Dämmung SOLARBAU Benchmark: Heizbedarf 40 kwh/m², Endenergie (m.beleuchtung): 70 kwh/m², PE: 100 kwh/m² Lebenszykluskosten Vergleich 50 a Neubau- und Nutzungskosten nach DIN 276/ DIN 18960, dynamisch ohne Abzinsung Solarbau Herstellungskosten 107% bau Versorgungskosten 31 % Lebenszykluskosten 17

18 Lebenszykluskosten; dynamisch Energiepreis 4%/a, Amortisation Kostenvergleich und Amortisation 2004: 17 Jahre 2007: 13 Jahre Ökologie, LCA Vergleich nach Indikatoren Projektvergleich Herstellung und Instandsetzung Lebenszykluskosten 18

19 Paul-Wunderlich-Haus, in Eberswalde Quelle: GAP-Architekten Paul-Wunderlich-Haus, in Eberswalde Quelle: GAP-Architekten Lebenszykluskosten 19

20 Eberswalde, vorgefertigte box-fassadenelemente, Außenverkleidung z.b. Natursteinplatten Quelle: GAP-Architekten Umweltbelastung von vier Bauteilen, Herstellung Lebenszykluskosten 20

21 LCA / LCC Relevanz bei der Nachhaltigkeitszertifizierung Bedeutungsfaktor %-Anteil Treibhauspotenzial (GWP) 3,0 3, Ozonschichtzerstörungspotenzial (ODP) 1,0 1, Ozonbildungspotenzial (POCP) 1,0 1, Versauerungspotential (AP) 1,0 1, Überdüngungspotenzial (EP) 1,0 1, Nachhaltige Ressourcenverwendung / 1,0 1, Primärenergiebedarf nicht erneuerbar (PEne) 3,0 3, Gesamtprimärenergiebedarf / Anteil erneuerbarer Primärenergie 2,0 2, Gebäudebezogene Kosten im Lebenszyklus 3,0 13, Rückbaubarkeit, Recyclingfreundlichkeit, Demontagefreundlichkeit 2,0 4,5 LCA Gesamtanteil 14 % 41 LCA / LCC Relevanz bei der Nachhaltigkeitszertifizierung Bedeutungsfaktor %-Anteil Treibhauspotenzial (GWP) 3,0 3, Ozonschichtzerstörungspotenzial (ODP) 1,0 1, Ozonbildungspotenzial (POCP) 1,0 1, Versauerungspotential (AP) 1,0 1, Überdüngungspotenzial (EP) 1,0 1, Nachhaltige Ressourcenverwendung / 1,0 1, Primärenergiebedarf nicht erneuerbar (PEne) 3,0 3, Gesamtprimärenergiebedarf / Anteil erneuerbarer Primärenergie 2,0 2, Gebäudebezogene Kosten im Lebenszyklus 3,0 13, Rückbaubarkeit, Recyclingfreundlichkeit, Demontagefreundlichkeit 2,0 4,5 LCA / LCC Gesamtanteil 32 % 42 Lebenszykluskosten 21

22 Zertifizierungssysteme BNB - DGNB Rechenregeln Lebenszykluskosten (LCC) Herstellung Bauproduktpreis Transportpreis Baustelle, Einbaupreis Nutzungsphase Reinigungskosten Wartungskosten Ver- und Entsorgungskosten (alle Medien) Regelmäßige Instandsetzungskosten Unregelmäßige Instandsetzungskosten End of Life (EOL) Rückbaukosten (nicht berücksichtigt) Entsorgungskosten (nicht berücksichtigt) Lebenszykluskosten 22

23 Rechenregeln Ökobilanz (LCA) Herstellung Nutzungsphase Reinigung (nicht berücksichtigt) Wartung (nicht berücksichtigt) End of Life (EOL) Bauproduktherstellung Transporte (nicht berücksichtigt) Baustelleneinbau (nicht berücksichtigt) Versorgung mit Energie Instandsetzung Rückbau (nicht berücksichtigt) Entsorgung Projektübersicht-Zertifizierung 1,18 1,29 1,40 1,46 Paul-Wunderlich-Haus, Eberswalde 1,49 1,50 1,74 1,80 1,87 1,92 1,92 1,93 1,99 2,05 2,15 2,48 Quelle: LKL-Auditorenteam 16 Gebäude wurden in der Pilotphase zertifiziert Zertifizierungsergebnis: 6 x Gold 7 x Silber 3 x Bronze Lebenszykluskosten 23

24 Bewertete Gebäude öffentliche Hand LCA/LCC-Berechnung LCA/LCC-Berechnungen mit der Software LEGEP Leuphana Zentralgebäude, Lüneburg (Arch. Libeskind) Zertifizierung Team LKL Lebenszykluskosten 24

25 Leuphana Zentralgebäude, Lüneburg, Ökobilanz 5 Indikatoren 50 a Gebäude und Betrieb BSU Hamburg, (Sauerbruch und Hutton) Zertifizierung Team LKL Lebenszykluskosten 25

26 BSU Hamburg, (Sauerbruch und Hutton) Lebenszykluskosten 50 a, dynamisch, Mittelabfluß 5. Schritt: 5 Projekte Lebenshilfe Lindenberg, Gewerbebau Architekten: Lichtblau, München Finanzamt Garmisch- Partenkirchen, Bürobau Architekt: Bauer, München Gemeindezentrum Ludesch, Multifunktionsbau Architekt Kaufmann, Vorarlberg Wohnungsbau Samer Mösl, Mehrfamilienhaus Architekt: sps-architekten zt, Thalgau Fachhochschule Kuchl, Vorlesungsgebäude Architekten: Dietrich/ Untertrifaller, Bregenz Lebenszykluskosten 26

27 Gewerbebau Lindenberg (2005) Finanzamt Garmisch-Partenkirchen (2011) Lebenszykluskosten 27

28 Holger König Gemeindezentrum Ludesch (2005) Wohnungsbau Samer Mösl (2006) Lebenszykluskosten 28

29 Fachhochschule Campus Kuchl (Salzburg, 2011) Gewicht, kg/m² BGF Materialbedarf Primärkonstruktion Materialbedarf für Herstellung und Instandsetzung 50 Jahre % nachwachsend an Gesamtgewicht 13,5% 0,55% 0,45% 11,5% 17,1% 0,84% 17,7% 0,4% 25,4% 0,2% nachwachsend nicht regenerierbar Lindenberg Finanzamt GAP Ludesch Samer Mösl Kuchl Lebenszykluskosten 29

30 Primärenergieeinsatz nicht erneuerbar PE nicht erneuerbar, nur Gebäude, 50 Jahre kwh/m² NGFa % von variante 75% 100% 66% 53% 42% 52% Lindenberg Finanzamt GAP Ludesch Samer Mösl Kuchl Treibhauspotenzial GWP Treibhauspotential, nur Gebäude, 50 Jahre kg CO2-äq./m² NGFa % von variante 64% 100% 49% 42% 40% 30% 0 Lindenberg Finanzamt GAP Ludesch Samer Mösl Kuchl Lebenszykluskosten 30

31 Versauerungspotenzial AP Versauerungspotential, nur Gebäude, 50 Jahre kg SO2-äq./m² NGFa 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 % von variante 96% 100% 95% 85% 60% 77% 0 Lindenberg Finanzamt GAP Ludesch Samer Mösl Kuchl Erneuerbare Ressourcen Kohlenstoffspeicher Wald Wachstum Zeit, a Entnahme Kohlenstoffspeicher produkt (gebundener Kohlenstoff bis Lebensdauerende) Lebenszykluskosten 31

32 Nachwuchspotenzial wird Substitutionspotenzial Substitutionspotenzial des Waldes in t CO 2 /ha Bedarf fossiler Kohlenstoff Nachwachsender Kohlenstoff Bauprodukte aus nachwachsendem Kohlenstoff Substitution von fossilem Kohlenstoff Zeit 160 Jahre Quelle Lebenszyklus und Gebäude Holger König Niklaus Kohler Johannes Kreißig Thomas Lützkendorf Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung Detail-Verlag ISBN Lebenszykluskosten 32

33 LEGEP - Lebenszyklusgebäudeplanung Planen Berechnen Betreiben Programm + Datenbank für LCC und LCA Lebenszykluskosten 33