Aktuelle Aspekte zum nachhaltigen Bauen mit Betonfertigteilen. Dr.-Ing. Carmen Schneider, LCEE Life Cycle Engineering Experts GmbH

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1 Aktuelle Aspekte zum nachhaltigen Bauen mit Betonfertigteilen Dr.-Ing. Carmen Schneider, LCEE Life Cycle Engineering Experts GmbH

2 1 Nachhaltigkeit im Allgemeinen Begriff Nachhaltigkeit hat sich etabliert begriffliche Unschärfe als Modewort wird allerdings kritisch gesehen! Beispiele der Begriffsverwendung und kritische Würdigung Rezension von The Da Vinci Code Die übrigen Darsteller haben zu kurze Zeitanteile um sich nachhaltig in Szene [ ] zu setzen. Focus Wie abnehmen? [ ] welche Verhaltensänderungen wirken, um gesund und nachhaltig Gewicht zu verlieren. "Beschäftigung nachhaltig sichern!" Die Fachtagung "Beschäftigung nachhaltig sichern!" zog am [ ] über 320 Teilnehmende nach Bremen. Prof. Dr. h.c. mult. Klaus Töpfer Wenn einem nichts anderes mehr einfällt, spricht man von einer nachhaltigen Entwicklung [ ] Massivsysteme im Hochbau / 27

3 1 Nachhaltigkeit im Allgemeinen Nachhaltigkeit als strategischer Ansatz wird als die Antwort auf die Herausforderungen unserer Zeit gesehen Globale Zukunftsfragen: Ressourcenknappheit Klimawandel - Bevölkerungsexplosion Erdöl gesamt Erdgas Steinkohle Braunkohle Uran Ressourcen Reserven Umdenken in Energienutzung erforderlich Stopp des Klimawandels durch Verringerung der CO 2 -Konzentration Ausreichender Lebens- und Wohnraum für wachsende Bevölkerung Quellen: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2006); Vereinte Nationen (2007) Massivsysteme im Hochbau / 27

4 1 Nachhaltigkeit im Allgemeinen Beitrag der Baubranche zu einer nachhaltigen Entwicklung Nachhaltige Produkte als Elemente nachhaltiger Gebäude steigen in ihrer Bedeutung Klassische Triple Bottom Line als Kern der Nachhaltigkeitsbewertung zzgl. Technik + Prozesse Berücksichtigung einer Vielzahl von Kriterien Politik setzt zunehmend engeren Rahmen für das Bauwesen Prozess der europäischen Harmonisierung schreitet voran Bewusstsein der Bevölkerung für nachhaltige Produkte steigt, Trendbildung Bedeutung der ganzheitlichen Betrachtung über den Lebenszyklus steigt Massivsysteme im Hochbau / 27

5 2 Betonfertigteile und Betongebäude vor dem Hintergrund des nachhaltigen Bauens Dauerhaft Leistungsfähig Vielseitig einsetzbar Wirtschaftlich durch verkürzte Bauzeit unökologisch Umweltsünde Beton Circa 5% der weltweiten CO 2 -Emission verbunden mit der Zementherstellung davon ca. 50% allein in China Ein Image mit zwei Seiten Massivsysteme im Hochbau / 27

6 Entfernung Erde-Mond = km 2 Betonfertigteile und Betongebäude vor dem Hintergrund des nachhaltigen Bauens Beton ist der Massenbaustoff des 21. Jahrhunderts Zementproduktion (2009) weltweit: ca. 2,8 Milliarden Tonnen / Jahr Annahme: für 1m³ Mörtel und Beton 300 kg Zement = 9,3 Milliarden Tonnen Beton 3,9 Milliarden m³ Beton Entspricht einer Säule (1 m x 1 m) mit einer Länge von km 10 Säulen Erde Mond Massivsysteme im Hochbau / 27

7 3 Betonfertigteile und Betongebäude punkten in der Nachhaltigkeitsbewertung Ökologie: Positive Materialeigenschaften über den Lebenszyklus Beton als mineralischer Baustoff ist frei von Emissionen, die die Luftqualität am Arbeitsplatz beeinträchtigen. Beton benötigt keine Beschichtungen und keine chemische Behandlung zum Schutz gegen Schädlingsbefall und Verwitterung. Keine Gefahr von Ausdünstungen aus Lacken oder Imprägnierungen Geringe Instandhaltungs- und Pflegeaufwendungen Dauerhaftigkeit, lange Lebensdauer Massivsysteme im Hochbau / 27

8 3 Betonfertigteile und Betongebäude punkten in der Nachhaltigkeitsbewertung End of Life: Beton ein Produkt mit Recyclingpotenzial Betonbauteile ermöglichen die sortenreine Trennung der Baustoffe und eine Zurückführung der Wertstoffe in den Stoffkreislauf. Mobile Brechanlagen ermöglichen die Aufbereitung des Betonschutt in unmittelbarer nähe zum Abbruchort und reduzieren damit die Transportaufwendungen. Betonstahl wird zu 100% im Stoffkreislauf geführt. Schonung der natürlichen Ressourcen und des Deponieraums Stahl Beton Massivsysteme im Hochbau / 27

9 3 Betonfertigteile und Betongebäude punkten in der Nachhaltigkeitsbewertung Ökobilanz: Betrachtung der Umweltwirkungen über den Lebenszyklus nicht nur Herstellung! Treibhauspotenzial (GWP) Ozonschichtabaupotenzial (ODP) Ozonbildungspotenzial Überdüngungspotenzial Vesauerungspotenzial Nicht erneuerbare Primärenergie Gesamtprimärenergiebedarf und erneuerbare Energien Derzeit noch keine Verpflichtung für Bauteile und Gebäude. Massivsysteme im Hochbau / 27

10 Anteile der Einzelschichten am Treibhauspotential der Bauteile Anteile der Einzelschichten am Treibhauspotential der Bauteile 3 Betonfertigteile und Betongebäude punkten in der Nachhaltigkeitsbewertung Anteile von Einzelschichten am Bsp. Treibhauspotential einer Geschossdecke über den Lebenszyklus Geschossdecke: Stahlbetonplatte mit Hohlraumboden, Teppich und Anstrich Treibhauspotential DK1 Stahlbeton, Hohlraumboden mit Teppichboden, Anstrich Erstellungsjahr Lebenszyklus 50 Jahre Erstellungsjahr Lebenszyklus 50 Jahre 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 7: 30cm Stahlbeton 70,0% 60,0% 50,0% 7: 30cm Stahlbeton 60,0% 50,0% 40,0% 40,0% GWP kgco2-äqu./m² 30,0% 1: Teppichbodenbelag GWP kgco2-30,0% 20,0% 10,0% 1: Teppichbodenbelag 20,0% 10,0% 0,0% Bauteilschichten 0,0% Bauteilschichten Massivsysteme im Hochbau / 27

11 3 Betonfertigteile und Betongebäude punkten in der Nachhaltigkeitsbewertung Ökonomie: Wirtschaftlichkeit und Kosteneffizienz Betonfertigteile ermöglichen aufgrund der industrialisierten Fertigung optimierte Planungs- und Herstellungs- und Instandhaltungskosten. Geringe Aufwendungen für die Erstellung Verkürzte Erstellungszeiten Qualitätssicherung durch Vorfertigung Masse als Basis von Schallschutzqualitäten kaum gesonderte Maßnahmen notwendig Vergleichsweise geringe Dimensionen von lastabtragenden Bauteilen Basis für optimale Ausnutzung von Grundstück und Grundriss Massivsysteme im Hochbau / 27

12 3 Betonfertigteile und Betongebäude punkten in der Nachhaltigkeitsbewertung Flexibilität und Variabilität durch Betonbauteile über den Lebenszyklus Betonbauteile bieten aufgrund häufig vorhandener Lastreserven gute Potentiale für Umbaumaßnahmen und Revitalisierungen Große Spannweiten ermöglichen eine Reduzierung lastabtragender Elemente und damit eine große Flexibilität. Dauerhafte Materialien ermöglichen einen langfristigen Werterhalt und hohe Stabilität des Investments. Geringe Instandhaltungsaufwendungen Hohe Drittverwendungsfähigkeit Hohe Wertstabilität Beleg durch DAfSTb Projekt Massivsysteme im Hochbau / 27

13 3 Betonfertigteile und Betongebäude punkten in der Nachhaltigkeitsbewertung Optimierungspotenziale im LZ durch Wahl des statischen Systems Lebenszykluskosten Umnutzung zu Wohngebäude Wohnen Instandhaltung und Betrieb Büro 2 Instandhaltung und Betrieb Standardstruktur Änderung Büroaufteilung Flexible Struktur Büro 1 Instandhaltung und Betrieb Errichtung des Gebäudes Primärenergiebedarf Treibhauspotential Ozonzerstörungspotential Bodennahe Ozonbildung Überdüngungspotential Abriss und Entsorgung Baustoffherstellung Versauerungspotential Massivsysteme im Hochbau / 27

14 3 Betonfertigteile und Betongebäude punkten in der Nachhaltigkeitsbewertung Hoher Thermischer Komfort durch massive Konstruktion thermische Aktivierung von Bauteilen: Einfache Möglichkeit der Erzeugung eines gesunden Raumklimas und hohes Wohlbefinden. Gleichmäßigere sommerliche Innentemperaturen dank der Speicherfähigkeit von Betonbauteilen Monatliche Überhitzungshäufigkeit Massivhaus KfW 40 Süd Monatliche Überhitzungshäufigkeit Holzhaus KfW 40 Süd Massivsysteme im Hochbau / 27

15 3 Betonfertigteile und Betongebäude punkten in der Nachhaltigkeitsbewertung Hoher Thermischer Komfort durch massive Konstruktion Wechselwirkung zu weiteren Kriterien: Niedrige Vorlauftemperaturen ermöglichen die Nutzung von regenerativen Energien => positive Effekte in den Lebenszykluskosten und der Ökobilanz Quelle: Massivsysteme im Hochbau / 27

16 3 Betonfertigteile und Betongebäude punkten in der Nachhaltigkeitsbewertung Beton bietet eine hohe Variabilität und Flexibilität der Gestaltung und Formgebung Amts- u. Landgericht Frankfurt/ Oder Vitra Design Museum, Weil am Rhein Mercedes-Benz Museum, Stuttgart Massivsysteme im Hochbau / 27

17 4 Stetige Weiterentwicklung von Betonkein Ausruhen auf nachhaltigkeitspotenzialen Schwerpunkte von Forschung und Entwicklung Anforderungen, Aufmerksamkeit Umweltverträglichkeit / Nachhaltigkeit Dauerhaftigkeit Tragfähigkeit / Gebrauchstauglichkeit Wirtschaftlichkeit Zeit 2009? Konzentration der aktuellen Forschung auf Nachhaltiges Bauen Massivsysteme im Hochbau / 27

18 4 Stetige Weiterentwicklung von Betonkein Ausruhen auf Nachhaltigkeitspotenzialen Vergleich der Umweltwirkungen für den gesamten Lebenszyklus (Treibhauspotential) Dach Innenwände Heizung und Warmwasser Geschossdecken Fenster und Türen Außenwände Keller Holz Kalksandstein Leichtbeton Porenbeton Stahlbeton Ziegel Treibhauspotential kgco2-äqu. Für die Mehrheit der Betone gilt: Das war einmal! Nutzung von Optimierungspotenzialen! Beton ist nicht gleich Beton! Massivsysteme im Hochbau / 27

19 4 Ökobetone- wo wird angesetzt? Stahlbetonplatte: ergänzte Elementdecke d = m Der Bewehrungsstahl hat lediglich einen Anteil von 15% am Treibhauspotential Massivsysteme im Hochbau / 27

20 4 Ökobetone- wo wird angesetzt? Beton C25/30 Davon Anteile der Ausgangsstoffe ca. 50% aus Entsäuerung des Kalksteins bei der Klinkerherstellung 45% aus Brennstoff beim Brennen und ca. 5% aus Mahlen und Transport Der überwiegende Anteil (ca. 95%) des Treibhauspotentials resultiert aus dem Zement Massivsysteme im Hochbau / 27

21 4 Ökobetoneausgewählte Aktivitäten auf dem Deutschen Markt Forschung am Institut für Massivbau der TU Darmstadt Prof. C.-A. Graubner/ Dr.-Ing. T. Proske / Dipl.-Ing. S. Hainer Zwei Forschungsschwerpunkte: Entwicklung von Ökobetonen für Stahlbetonbetonfertigteile und Transportbeton Ökobeton bedeutet hier Optimierung durch Zementreduktion Reduzierung der Umweltbelastung der Betonbauweise durch neuartige Zemente und daraus hergestellte Betone Massivsysteme im Hochbau / 27

22 4 Ökobetone- Betontechnologisches Prinzip Ziel: geringer Klinkergehalt, gleiche Druckfestigkeit Wasser Zement + Fließmittel (Packungsdichte) + Optimierung der Packungsdichte aller Feststoffe Gesteinskörnung Zementleim (Festigkeit, Verarbeitbarkeit) - Wasser - Zementklinker + BZS oder weitere Zementhauptbestandteile (inert, reaktiv) Massivsysteme im Hochbau / 27

23 4 Ökobetone- was ist derzeit machbar? Speziell die Zementindustrie bietet erhebliche ökobilanzielle Einsparpotentiale z.b. beim Treibhauspotential (GWP) Bilanzierung einer Stb.-Decke d = 20cm, C25/30, BSt 500 (50 kg/m³), ohne Transporte GWP [kg CO 2 e/m³] - 50% Ortbeton Betonfertigteil Wärme aus Heizöl Strom Bewehrungsstahl Beton-FT nach Ökobau.dat Erg. Elementdecke Referenzbeton mit Ortbetonergänzung (DIN, CEM I 42,5) Decke aus Transportbeton nach Ökobau.dat Erg. Elementdecke Erg. Elementdecke aus Ökobeton mit aus Ökobeton mit Ortbetonergänzung Ökobetonergänzung (DIN, CEM I 42,5) (CEM I 52,5) Erg. Elementdecke aus Ökobeton mit Ökobetonergänzung (CEM III/B 42,5) Massivsysteme im Hochbau / 27

24 5 Transparenz für den Verbraucher durch EPD EPD als objektiviertes und verständliche Informationsmittel über die ökologische Qualität eines Bauprodukts Themenfelder einer EPD (Auswahl) Produktdefinition: Anwendung, Norm, Bauphysik, Produktherstellung: Inhaltsstoffe, Herstellung, Gesundheit/Arbeitsschutz Produktverarbeitung: Restmaterial, Ökobilanz: Primärenergie, Treibhauspotential, Ozonabbau, Versauerung, Eutrophierung, Sommersmog Nachweise: z.b. Radioaktivität, VOC-Emission, Auslaugung Keine generischen Daten sondern Nutzung eines produktspezifischen Datensatzes Massivsysteme im Hochbau / 27

25 5 Transparenz für den Verbraucher durch EPD Wichtiger Beitrag zur Akzeptanzsteigerung des Nachhaltigkeitsgedankens im Bauwesen Etablierung von Nachhaltigkeit erfordert Transparenz, Simplizität und Engagement 1 Transparenz Objektivierte Informationen über nachhaltigkeitsrelevante Eigenschaften von Bauprodukten 2 Simplizität Verständliche Informationen für Kunden/Verbraucher/Bauherren/ 3 Engagement Akzeptanz und Etablierung von Nachhaltigkeit erfordern Vorweggehen wichtiger Akteure Chance zur aktiven Mitgestaltung von Transparenz Chance kann Nutzerinformation deutlich zu erleichtern, keine Wertung Chance Nachhaltigkeitsentwicklung aufzugreifen 1 Nachhaltigkeit 3 2 Massivsysteme im Hochbau / 27

26 Fazit Beton vereint kennzeichnende Nachhaltigkeitspotenziale in sich => Gebäudeebene und Lebenszyklus als wichtige Maßstäbe => Dauerhaftigkeit, Emissionsfreiheit, Instandhaltungsfreundlichkeit und Umnutzungsfähigkeit (z.b.) als kennzeichnende Kriterien Die betonherstellende und verarbeitende Industrie ist proaktiv => Forschung und Entwicklung zur Optimierung der Potenziale => Erstellung von produktspezifischen Umweltdeklarationen (EPD): Transparenz und Vergleichbarkeit für den Anwender => Entwicklung von ökologisch optimierten Betonen Beton bietet die besten Voraussetzungen für ein zukunftsfähiges und nachhaltiges Produkt Massivsysteme im Hochbau / 27

27 Ihr Partner Dr.-Ing. Carmen Schneider Petersenstraße 12 Tel.: 06151/ Darmstadt Massivsysteme im Hochbau / 27