Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung

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1 Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung Lebenszykluskosten = Life Cycle Costs (LCC) Ökobilanz = Life Cycle Assessment (LCA), Dipl. Ing. Architekt Holger König

2 Von der Vision zu konkretem Handeln Brundtland Commission, Sustainable development "development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs" The predominant factor has been the absence of a set of common guidelines that investors can use to assess risks and opportunities fully. The Principles for Responsible Investment respond to this need.... Norwegian Prime-Minister Gro Harlem Brundtland Kofi A. Annan

3 Das Nachhaltigkeitsdreieck Das Nachhaltigkeitsdreieck Gesundheit Nachhaltigkeit Kosten = LCC Ökologie = LCA Funktionalität, Technik

4 Ökologie und Gesundheit Ökologie und Gesundheit Gesundheit, Komfort Egoismus Ökologie, Umwelt Altruismus Luft Wasser Biotop Boden Gestein

5 Ökologische Qualität 15 Steckbriefe 3 zurückgestellt 19 Kriterien 5 zurückgestellt Quelle: LKL-Auditorenteam

6 Kriteriengruppe: Ökologische Qualität Wirkungen auf globale und lokale Umwelt Ökologische Qualität 1 Treibhauspotential (GWP) 2 Ozonschichtzerstörungspotential (ODP) 3 Ozonbildungspotential (POCP) 4 Versauerungspotential (AP) 5 Überdüngungspotential (EUT) 6 Risiken für lokale Umwelt 7 Sonstige Wirkungen auf die lokale Umwelt 8 Sonstige Wirkungen auf die globale Umwelt 9 10 Primärenergiebedarf nicht erneuerbar (PE ne) 11 Primärenergiebedarf erneuerbar (PEe) Ressourcen12 inanspruchnahme und Abfall- 13 aufkommen Quelle: LKL-Auditorenteam Mikroklima Sonstiger Verbrauch nicht erneuerbarer Ressourcen Abfall nach Abfallkategorien Frischwasserverbrauch Nutzungsphase Flächeninanspruchnahme

7 Der Energie- und Stoffweg vom Rohstoff zum Gebäude, über die Nutzung bis zum Rückbau

8 Problem 1: Betrachtungsraum und Phase

9 Lebenszyklusbetrachtung Bilanzraum Forderung für Bauprodukte Von der Wiege bis zur Bahre From cradle to grave Von der Wiege bis zum Werktor From cradle to grate

10 Life Cycle Assessment in ISO und -44 Definition des Ziels und Systemgrenze Goal and scope definition Interpretation Inventaranalyse Life Cycle Inventory LCI Bewertung der Umwelteinträge Life Cycle Impact Assessment LCIA Life Cycle Interpretation

11 Definition des Gegenstandes und des Betrachtungsraums der LCA : Produktion von 1 t Ziegelsteine Von der Wiege Definition des Gegenstandes und des Bilanzraums Inventaranalyse LCI Interpretation Bewertung des Umwelteintrags LCIA Bis Werktor aufgel.

12 Inventaranalyse LCI, Produktionsphase Flussdiagramm mit allen Elementen des Produktionsaufwands Definition des Gegenstandes und des Bilanzraums InventaranalyseLCI Interpretation Von der Wiege Bestimmung und Quantifitzierung der Eingangs- und Ausgangsstoffe und -energien, für die Produktion von 1 t Ziegelsteine Bewertung des Umwelteintrags, LCIA Lavorazione X INPUT Quantità Materiale A kg Materiale B kg Vettore di energia A.. Vettore di energia B.. OUTPUT Quantità Prodotto kg Emissioni in aria kg Emissioni in acqua kg Emissioni nel terreno kg Coprodotto kg Sottoprodotto kg Bis Werktor aufgel.

13 LCIA: Klassifizierung und Charakterisierung Valutazione dell impatto, LCIA Die Ergebnisse des Inventars werden gewichtet und verschiedenen Wirkungskategorien zugeordnet (Charakterisierung) Klassifizierung Charakterisierung Faktor Wirkungskategorien Treibhaus CO2-eq., nicht CO2 Inventar Versauerung Überdüngung

14 Produktionsweg Holz Holzwerkstoffe als Basis für die Ökobilanz

15 Zahlreiche Aktivitäten und Informationsquellen 15

16 Daten für Planer: Konstruktions-Elemente mit Ökobilanzdaten Datenbank: Ökobilanzmodule Sachbilanz Input/Output Material und Energie Wirkungsbilanz Generisch Spezifisch LCA: CO2-äq., SO2-äq., PEI /m²

17 Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, GWP) Potentieller Beitrag eines Stoffes zur Erwärmung der bodennahen Luftschichten Bildquelle: Kreißig,J.; Kümmel, J.: Baustoff-Ökobilanzen. Wirkungsabschätzung und Auswertung in der Steine-Erden-Industrie. Hrsg. Bundesverband Baustoffe Steine + Erden e.v in: Albrecht, S. u.a.: ÖkoPot -Ökologische Potenziale durch Holznutzung gezielt fördern. Abschlussbericht zum BMBF-Projekt FKZ , Stuttgart, 2008

18 Versauerungspotenzial (Acidification Potential, AP) Bildquelle: Kreißig,J.; Kümmel, J.: Baustoff-Ökobilanzen. Wirkungsabschätzung und Auswertung in der Steine-Erden-Industrie. Hrsg. Bundesverband Baustoffe Steine + Erden e.v in: Albrecht, S. u.a.: ÖkoPot -Ökologische Potenziale durch Holznutzung gezielt fördern. Abschlussbericht zum BMBF-Projekt FKZ , Stuttgart, 2008

19 Elementevergleich Fenster mit Verglasung, 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 Holzrahmen PVC PVC Holz-Alu Legno-alluminio Alluminio Aluminium Fonte dati: catalogo SIRADOS-LEGEP

20 Elementevergleich: Fenster Euro LCC /m² 80 Jahre /mq 700,00 600, ,00 400,00 300, ,00 100,00 0,00 Legno PVC Legno-alluminio Alluminio

21 Ökobilanz vier Fensterkonstruktionen BEST-WERTE Umweltbelastung von vier Fensterbauteilen Phase: Herstellung Holzkonstruktion (rot), Kunststoffkonstruktion (türkis),holzaluminiumkonstruktion (orange), Aluminiumkonstruktion (gelb) Phase: Instandsetzung (blau), Entsorgung (braun)

22 MFH-Steildach-3Ge-DG-ohne Keller MFH, 2 Spänner, 7 WE

23 MFH - Varianten Energie und Material Reales Gebäude Zertifizierung

24 Umweltbelastung vier Bauteile Herstellung/Instandsetz.

25 Ökonomische Qualität 2 Steckbriefe 0 zurückgestellt 7 Kriterien 0 zurückgestellt Dr. Günter Löhnert - sol id ar planungswerkstatt berlin Ascona GbR Forschungsprojekte

26 Zyklen von Dienstleitungen für das Gebäude (exemplarisch) Serviceleistung Relative Häufigkeit Reinigung Wartung Instandsetzung Rückbau 0 1a 5a 10 a 20 a 40 a Betrachtungszeitraum in Jahren (alg) Research Development of Database for Full Declaration of building products for manufacturers and consumers - DBU Ascona GbRproject: Forschungsprojekte 80 a

27 Datenbank mit Lebenszykluselementen Reinigung Wartung Dämmung Dämmung Instandsetzung Dämmung Rückbau Dämmung Zyklus a: 40 a Zyklus: 0 Feinelemente Zyklus: 0 Fassade Fugen Zyklus: 5 a Zyklus: 3 a Folgeelemente Zyklus: 40 a Dämmung mit Mauerwerk xa Farbe Zyklus: 15 a Putz selektiv Putz Zyklus: 40 a Putz mit Mauerwerk xa Zyklus: 40 Zeit

28 Leitfaden Nachhaltiges Bauen des BMVBS Bauteil / Bauteilschicht, Kursivdruck Erweiterung der Tabelle des Leitfadens um weitere Bauteile oder Materialgruppen 1 Lebens erwartung von - bis [a] mittlere Lebens erwartun g [a] Abweich ung (a) Zyklus KGR nach DIN Fundament Beton Außenwände/-stützen 1. Beton, bewehrt, bewittert Naturstein, bewittert Ziegel, Klinker, bewittert Beton, Betonstein, Ziegel, Kalksandstein, bekleidet Leichtbeton, bekleidet Verfugung, Sichtmauerwerk Tragkonstruktion (Guideline for sustainable Building / Leitfaden Nachhaltiges Bauen, Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung, ) ,02

29 Konstruktionen und Information Erstellung PREIS pro m² Folgekosten PREIS pro m²/zyklus -Reinigung -Wartung -Instandsetzung -Rückbau Außenwandkonstruktion aus Kalksandstein, d=24 cm, Wärmedämmverbundsystem Mineralwolle 100 mm mit Silikatbeschichtung, innen Gipsputz mit Tapete Bauphysik U-Wert: W/m²K Umwelt LCA: CO2-äq, SO2-äq, PEI /m² Deponieklasse Risiken/ Inhaltsstoffe Gesundheit

30 Kostenermittlung statisch für 50 a Herstellung 1 x 188,00 Anstrich außen alle 8 a = 5x 12,50 62,50 Schalung 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 384,88 Ohne Rückbau und Entsorgung nach 50 a

31 Folgekosten grafisch 50 a Betrachtungszeitraum 50 a

32 Abzinsung, Diskontsatz Kosten einmalig Reinigung Energie täglich, wöchentlich Wartung Instandsetzung monatlich, jährlich, halbjährlich, zweijährig alle 5-8 Jahre Unterschiedliche Kapitalabflüsse

33 Einfluss des Diskontsatzes Der Diskontsatz berücksichtigt den Zinsgewinn durch spätere Mittelabflüsse. Je nach Höhe des Diskontsatzes haben spätere Mittelabflüsse z.b. Abbruch und Entsorgung einen geringeren Einfluss auf die Gesamtlebenszykluskosten. Elementvergleiche und Gebäudevergleiche können in LEGEP mit 0% bis x Prozent gerechnet

34 LCC dynamisch Barwert -Annuität Lebenszykluskosten statisch 384,88 Barwert bei 3,5% Realzins 256,96 Annuität bei 50 a 10,95 /a

35 Bauteilvergleich, statisch, 50 a

36 Werkstätte für behinderte Menschen, Lindenberg Architekt Lichtblau, München Zwei Lösungen Standard: Stb-Konstruktion, Mineralische Bausteine, MW, Dämmung Standard EnEV Solarbau: Holzkonstruktion, Brettstapel, Zellulosedämmung, Dämmung Standard SOLARBAU Benchmark: Heizbedarf 40 kwh/m², Endenergie (m.beleuchtung): 70 kwh/m², PE: 100 kwh/m² Räume: Verwaltung/Büros, Cafeteria, Werkstraße, Werkstätten

37 Lebenszykluskosten Vergleich Neubau- und Nutzungskosten nach DIN 276/ DIN Solarbau Standardbau Herstellungskosten + 7% Tradition. Methoden Stat. Meth. r=0 Dynam. Methode

38 Lebenszykluskosten, Amortisation Tradition. Methoden 2004: 17 Jahre 2007: 13 Jahre Stat. Meth. r=0 Dynam. Methode

39 Lebenszyklus und Gebäude Holger König Niklaus Kohler Johannes Kreißig Thomas Lützkendorf Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung Detail-Verlag ISBN

40 LEGEP - Lebenszyklusgebäudeplanung Legep Integrale Programmsoftware und Datenbank Kostenplanung Wärme und Energieberechnung Wirtschaftlichkeit Lebenszykluskosten Ökobilanz

41 Lebenszyklus Gebäude Planung Ein Werkzeug für die integrierte Lebenszyklusanalyse gefördert von: Dipl. Ing. Architekt Holger König