Bewertung von Neubau-Wandkonstruktionen

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1 Kolumne links Bewertung von Neubau-Wandkonstruktionen Prof. Dr.-Ing. Martin Pfeiffer, Architekt Einleitung Dieser Beitrag " ist die Kurzfassung eines Gutachtens vom Institut für Bauforschung e. V. von 2005 zur Bewertung von Neubau-Wandkonstruktionen, basierend auf einer Untersuchung aus dem Jahr 1994 durch das Institut für Bauforschung e.v., bearbeitet durch Herrn Prof. Dr.-Ing. Herbert Menkoff. Diese Untersuchung wird durch den Abschlussbericht des Gutachtens aktualisiert und um weitere wichtige Bewertungen erweitert. Die unabhängige, wissenschaftliche Bewertung der Verträglichkeit der Neubau-Wandkonstruktionen ist eine praxis- und anwendungsbezogene Planungshilfe, die als Zielgruppe insbesondere Architekten, Planer und Ingenieure zum Neubau im Wohnbau praxisgerecht ansprechen soll. Durch den strukturierten Aufbau des Gutachtens, von der Beschreibung der Aufgabenstellung über die Formulierung der Grundlagen der Bewertungskriterien und Bewertungsmethode bis hin zur Untersuchung, Bewertung und Darstellung des Ergebnisses, wird diese Untersuchung eine wichtige anwendungsbezogene Entscheidungshilfe. Die Darstellung erfolgt in übersichtlichen Tabellen, Checklisten und Diagrammen. Dadurch wird eine einfache Orientierung und leichte Anwendbarkeit erreicht. Im Anhang werden Hinweise zur Bewertung und zum Bewertungsmaßstab, zu den Datenblättern und zur Wirtschaftlichkeitsberechnung der Neubau-Wandkonstruktionen gegeben und ausführlich dokumentiert. Die vorliegende Untersuchung setzt die Tradition der für Architekten, Planer und Ingenieure anwendungsbezogenen Bauforschungsarbeiten vom Institut für Bauforschung e. V. Fort und stellt sich in die Reihe der zahlreichen Fachveröffentlichungen des IFB (s. a. Aufgabenstellung und Ziel Moderne Anforderungen, im Sinne der Nachhaltigkeit und Lebenszyklusbetrachtungen zu Wohngebäuden, erfordern Kenntnisse über bautechnische, ökonomische, ökologische, gemeinnützige und weitere qualitätsvolle Aspekte für Planung, Bau, Management und Verwertung zu unterschiedlichen Neubau-Wandkonstruktionen. Planer und Bauherren benötigen Planungs-, Bau- und Umweltqualität, für Neubau- Wandkonstruktionen von nachhaltigen Wohngebäuden besonders im Rahmen des übergeordneten Gebäudemanagements (s. a. DIN 32736) über die Gebäudelebenszyklen. Aufgabe und Ziel der Untersuchung ist die Bewertung der Verträglichkeit von ausgewählten Neubau-Wandkonstruktionen und -baustoffen sowie deren Vergleich nach bautechnischen, ökonomischen und ökologischen Aspekten. Insgesamt 12 Varianten mit

2 Außenwandkonstruktionen (AW), 4 Haustrennwandkonstruktionen (HTW) und 2 Wohnungstrennwandkonstruktionen (WTW) werden in die Untersuchung einbezogen. Die Wandkonstruktionen sollen als Ganzes beurteilt werden, d. h. die zu analysierenden Aspekte sollen gleich gewichtet in die Ergebnisse einfließen. Dieses Gutachten analysiert unterschiedliche Mauerwerks-Wandkonstruktionen für Wohnneubauten aus verschiedenen Baustoffen und bewertet diese in der Synthese nach ausgewählten Kriterien. Für den Neubau von Einfamilienhäusern (EFH), Reihenhäusern (RH), Doppelhaus-hälften (DHH) und Mehrgeschosswohnungsbauten (MGW) werden folgende Aspekte als Bewertungskriterien für die Untersuchung herangezogen: Bautechnische Aspekte zu: Praktischer Feuchtegehalt, Wärmeschutz, Schall- und Lärmschutz sowie Gesamtwanddicke. Ökonomische Aspekte zu: Herstellung und Ausführungssicherheit, Dauerhaftigkeit, Investitionskosten sowie Kapitalwert. Ökologische Aspekte zu: Primärenergieinhalt nicht erneuerbar (PEI) sowie Treibhauspotential (GWP) Nach dem Stand der Technik umfasst die Bewertung der Neubau-Wandkonstruktionen in dieser Untersuchung einen Gebäude-Lebenszyklus-Betrachtungszeitraum von 80 Jahren. Nach dem Stand der Wissenschaft werden heute bereits Gebäude-lebenszyklen über 100 Jahre betrachtet. Anforderungsprofile Bezüglich der Anforderungen von Neu-Wandkonstruktionen ergeben sich beispielhaft einige Fragenkomplexe. Welche Wandbaustoffe sollen verwendet werden? Welche Wandkonstruktionen sollen eingesetzt werden? Worauf legen Bauherren hinsichtlich der Priorität und Wichtigkeit der einzelnen Aspekte wie Wirtschaftlichkeit, Ästhetik usw. wert? Geht es beispielsweise um die Wirtschaftlichkeit von Wandkonstruktionen, sind nicht nur die Investitionskosten relevant, sondern insbesondere die Lebenszykluskosten. Vergleichbar mit einem "Autokauf", sollte in diesem Beispiel darauf geachtet werden, wie hoch insbesondere die Folgekosten sind, also im übertragenden Sinne, die tat-sächlichen Kosten pro gefahrenem Kilometer. In den tatsächlichen Kosten sind alle Ausgaben (Investition bzw. Preis, Treibstoffverbrauch bzw. -kosten, Werkstattkosten, Instandhaltung, Wertverlust usw.) die im Nutzungszeitraum anfallen, enthalten und auf die gefahrenen Kilometer umgesetzt. So können einzelne Wagentypen, unab-hängig vom Fahrzeugtyp bzw. der -klasse (z.b. Kleinwagen oder Limousine) nach den tatsächlichen Kosten pro gefahrenem Kilometer verglichen werden. Dies kann prinzipiell auf den Neubau von EFH, RH, DHH oder MGW und in diesem Gutachten auf die Neubau-Wandkonstruktionen übertragen werden. Hierzu werden die ausgewählten bautechnischen, ökonomischen und ökologischen Aspekte und ihre Kriterien bewertet und verglichen. In der Baupraxis wird zukünftig verstärkt Wert auf die ganzheitliche Betrachtung der Wandkonstruktionen gelegt. Bisher standen die Investitionskosten und ästhe-tischen Aspekte für die Wahl der Wandkonstruktionen und Wandbaustoffe oft im Vordergrund. Übersichten und Checklisten Ein wichtiges, anwendungsbezogenes Ergebnis dieser Untersuchung wird die Auswahl des für den Wohnneubau-Einsatzfall optimalen Wandsystems sein, das die Entscheider je nach Anforderungsprofil anhand einer folgenden Gegenüberstellung (Übersichten) der verschiedenen Wandkonstruktionen auswählen können. Durch die Entwicklung von Auswahl-Checklisten soll der Vergleich der Wand-konstruktionen nachvollzogen werden können. Die Checklisten und Übersichten können Leser des Gutachtens direkt zur individuellen, optimalen Neubau-Wand-konstruktion "navigieren". Aufgrund der spezifischen Anforderungskriterien und entsprechend der nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik, Stand der Technik und Wissenschaft, erreichten Bewertung werden diese Anwendungs-werkzeuge nützliche Hilfen bei der täglichen Planungsarbeit sein. Untersuchung der Neubau-Wandkonstruktionen Abb.: Gestaltungsmöglichkeiten mit Mauerziegel im Erscheinungsbild von Wohngebäuden (Quelle: siehe Abb.-Verzeichnis) Für die Untersuchung wurden folgende Neubau-Mauerwerks-Wandkonstruktionen ausgewählt und in Varianten für Einfamilienhäuser (EFH), Reihenhäuser (RH) und Doppel

3 haushälften (DHH) sowie Varianten für den Mehrgeschosswohnungsbau (MGW) unterschieden. Abb.: Grafische Übersicht von Neubau-Wandkonstruktionen für EFH, RH, DHH (IFB 2005) Abb.: Grafische Übersicht von Neubau-Wandkonstruktionen für MGW (IFB 2005) Einfamilienhäuser (EFH), Reihenhäuser (RH) und Doppelhaushälften (DHH) Variante 1: Monolithische Außenwände (30 und 36,5 cm) Porenbeton (PP) und Plan-Hochlochziegel (HLz); (AW 01 bis AW 05), Variante 2: Zusatzgedämmte Wandkonstruktionen (Hintermauerwerk 17,5 cm) HLz und Kalksandstein (KS) mit Wärmedämmverbundsystem (WDVS) 10, 14, 16, 20 cm; (AW 06 bis AW 13), Variante 3: Mehrschalige Wandkonstruktionen (24 und 20 cm) HLZ und KS mit 10 cm Wärmedämmung (WD), 4 cm Hinterlüftung und Beplankung (z. B. Holz); (AW 14, AW 15), Variante 4: Zweischalig, Hintermauerwerk 24 cm PP und HLz und 11,5 cm Verblender; (AW 16, AW 17), Variante 5: Zweischalig, Hintermauerwerk 17,5 cm HLz und KS, 14 cm Kerndämmung (KD) und 11,5 cm Verblender; (AW 18, AW 19), Variante 6: Zweischalig Hintermauerwerk 17,5 und 24 cm HLz und KS, 8 und 10 cm WD, 4 cm Luftschicht (LS) und 11,5 cm Verblender; (AW 20 bis AW 23), Variante 7: Haustrennwandkonstruktionen zweischalig (2 x 17,5 cm, 2 x 24cm) HLz, Plan-Füllziegel und KS; (HTW 1 bis HTW 4). Mehrgeschosswohnungsbauten (MGW) Variante 8: Monolithische Außenwände (30 und 36,5 cm) Porenbeton und Hochlochziegel (HLz); (AW 24 bis AW 27), Variante 9: Zusatzgedämmte Wandkonstruktionen (Hintermauerwerk 17,5 und 24 cm) HLz und KS mit WDVS 10, 14, 16, 20 cm; (AW 28 bis AW 35), Variante 10: Zweischalig, Hintermauerwerk 17,5 und 24 cm HLz und KS, 14 cm Kerndämmung und 11,5 cm Verblender; (AW 36 bis AW 38), Variante 11: Zweischalig, Hintermauerwerk 17,5 und 24 cm HLz und KS, 8 und 10 cm WD, 4 cm LS und 11,5 cm Verblender; (AW 39 bis AW 42), Variante 12: Wohnungstrennwandkonstruktionen einschalig (24 cm) Plan-Füllziegel und KS; (WTW 01, WTW 02). Bei Einfamilienhäusern, Reihenhäusern und Doppelhaushälften haben sich im Außenwandbereich vielfältige Neubau-Wandkonstruktionen bewährt. Sowohl mono-lithische Konstruktionen ohne Zusatzdämmung, zusatzgedämmte Konstruktionen (z. B. mit Wärmedämmverbundsystem) mehrschichtige Wandkonstruktionen mit Zusatzdämmung, Hinterlüftung und Beplankung sowie zweischalige Wandkonstruk-tionen kommen zum Einsatz und werden im Folgenden näher untersucht. Für Mehrgeschosswohnungsbauten haben sich im Außenwandbereich vielfältige Neubau-Wandkonstruktionen bewährt. Sowohl monolithische Konstruktionen ohne Zusatzdämmung, zusatzgedämmte Konstruktionen (z. B. mit WDVS) als auch zweischalige Wandkonstruktionen kommen zum Einsatz und werden im Folgenden näher untersucht. Bewertungskriterien Die Bewertung der Wandkonstruktionen erfolgt im Weiteren anhand der drei Kriteriengruppen Bautechnik, Ökonomie und Ökologie unterteilt. Die bautechnischen und ökonomischen Kriterien sind in jeweils vier Bauteileigenschaften unterteilt. Die ökologischen Kriterien sind dagegen auf Wunsch des AG in zwei Bauteileigen-schaften gegliedert. Bautechnische Kriterien: Praktischer Feuchtegehalt, Wärmeschutz (Sommer / Winter), Schall- und Lärmschutz sowie Gesamtdicke. Ökonomische Kriterien: Herstellung und Ausführungssicherheit, Dauerhaftigkeit, Investitionskosten sowie Kapitalwert. Ökologische Kriterien: Primärenergieinhalt nicht erneuerbar (PEI) sowie Treibhauspotential (GWP)

4 Bewertung Die Neubau-Wandkonstruktionen sind zur Bewertung in zwei Kategorien unterteilt. Zum Einen bilden die Einfamilienhäuser, Reihenhäuser sowie Doppelhaushälften eine Kategorie, zum Anderen die Mehrgeschosswohnungsbauten. Innerhalb dieser zwei Kategorien werden drei Bewertungsschritte zur Klassifizierung der Verträglichkeit vorgenommen. Der erste Schritt ist die Bewertung der jeweils vier Bauteilaspekte pro Kriterium Bautechnik und Ökonomie bzw. zwei Aspekte für das Kriterium Ökologie, die gleich gewichtet für den zweiten Schritt, die Bewertung der Kriterien, herangezogen werden. Der dritte Schritt, die Gesamtbewertung zur Verträglichkeit, setzt sich aus den Einzelergebnissen des zweiten Schrittes zusammen. lichkeit wurde als nicht praktikabel eingestuft. Weiterhin werden Hinweise als Grundlage für die Vergabe der Punkte gegeben. Abb.: Schematische Darstellung der Bewertung der Verträglichkeit (IFB 2005) Abb.: Bewertungsskala und Bewertungssmaßstab zur Klassifizierung der Verträglichkeit mit hinterlegter Punkteverteilung unterschieden für AW, HTW und WTW (IFB 2005) Mittels einer Bewertungsskala mit hinterlegter Punkteverteilung, wird eine Klassifizierung der Verträglichkeit, unterteilt in drei Bereiche von "sehr gut verträglich" (++), "gut verträglich" (+) bis "bedingt verträglich" (o), vorgenommen. Die Skalierung ist der folgenden Abbildung zu entnehmen. Eine feinere Einteilung und Darstellung der Verträg

5 Auswahl der Wandkonstruktionen und -baustoffe Die ausgewählten Neubau-Wandkonstruktionen sind in den Gesamtübersichten der Abbildungen und in den Datenblättern im Anhang des Gutachtens tabellarisch dargestellt. Sie wurden so gewählt, dass sie den an sie gestellten Anforderungen entsprechen und auf Grundlage der bautechnischen, ökonomischen und ökologischen Kriterien miteinander vergleichbar und somit bewertbar sind. Die Bewertungsmaßstäbe sowie die Berechnungsblätter für alle Neubau-Wandkonstruktionen sind ebenfalls im Anhang dargestellt. Zur besseren Übersicht sind in den folgenden Abbildungen die Spannbreiten der Bewertungsmaßstäbe für die Kriterien Bautechnik, Ökonomie und Ökologie in tabel-lierter Form inkl. der entsprechenden Einheiten zusammengefasst. Da sich die Bewertungsmaßstäbe für die jeweiligen Wandkonstruktionen unterscheiden, sind sie in "Bewertungsmaßstab für AW, HTW und WTW" unterteilt. Die Angabe "von - bis" drückt das Bewertungsspektrum der einzelnen Kriterien von "bedingt verträglich" bis "sehr gut verträglich" aus. Die entsprechenden Punkte sind vom Bewertungs-maßstab, wie im Anhang A beschrieben, abzuleiten. Abb.: Beispiel für den Bewertungsmaßstab zu den Kriterien Bautechnik und Ökonomie z. B. für AW (IFB 2005) Abb.: Spannbreite der Bewertungsmaßstäbe für die Kriterien Bautechnik, Ökonomie und Ökologie für HTW (IFB 2005) Abb.: Spannbreite der Bewertungsmaßstäbe für die Kriterien Bautechnik, Ökonomie und Ökologie für AW (IFB 2005) Abb.: Spannbreite der Bewertungsmaßstäbe für die Kriterien Bautechnik, Ökonomie und Ökologie für WTW (IFB 2005)

6 Auswahl der bautechnische Bewertungskriterien Die Bewertung der bautechnischen Kriterien erfolgt durch den Vergleich der Wandkonstruktionen nach den Bauteilaspekten: praktischer Feuchtegehalt, Wärmeschutz (Sommer/Winter), Schall- und Lärmschutz sowie Gesamtdicke der Konstruktion. Die Bewertungsmaßstäbe für die bautechnischen Kriterien sind im Anhang des Gutachtens dargestellt. Abb.: Gesamtübersicht EFH, RH und DHH: monolithische Wandkonstruktionen, Wandkonstruktionen mit Zusatzdämmung, mehr- und zweischalige Wandkonstruktionen für EFH, RH und DHH, Varianten 1 7 (IFB 2005)

7 Checklisten Als Entscheidungshilfe zur Auswahl von Neubau-Wandkonstruktionen sind Anforderungsprofile in vier Auswahlstufen definiert. In der ersten Stufe wird die Wahl des Bauvorhabens vorgenommen (EFH, RH, DHH oder MGW). Die zweite Stufe ist die Wahl der Variante der Neubau-Wandkonstruktion. Die Varianten der Neubau-Wandkonstruktionen sind in Außenwandkonstruktionen (AW), Haustrennwandkonstruktionen (HTW) und Wohnungstrennwandkonstruktionen (WTW) unterteilt. Die dritte Stufe ist durch die Wahl des äußeren/ inneren Erscheinungsbildes gekennzeichnet. Hier erfolgt eine Unterteilung in Putz, Sichtmauerwerk bzw. Beplankung. Die vierte Stufe erfolgt durch die Wahl des Bewertungskriteriums durch den Anwender, die in seiner Priorisierung maßgeblich ist. Diesbezüglich ist ebenfalls eine Gesamtbewertung der Bewertungskriterien Bautechnik, Ökonomie und Ökologie möglich. In der folgenden Abbildung ist die Verwendung der Checklisten schematisch dargestellt. BILD?? Abb.: Schematische Darstellung der Verwendung der Checklisten (IFB 2005) Abb.: Gesamtübersicht MGW: monolithische Wandkonstruktionen, Wandkonstruktionen mit Zusatzdämmung und zweischalige Wandkonstruktionen für MGW, Varianten 8 12 (IFB 2005) Ergebnisse der Bewertung der Neubau-Wandkonstruktionen sind in den folgenden Checklisten tabellarisch dargestellt. Die Checklisten sind nach der Wahl des Bau-vorhabens strukturiert

8 Checklisten für die Bewertung von EFH, RH und DHH Folgende Checklisten stellen die Bewertung der Neubau-Wandkonstruktionen für EFH, RH und DHH für die Varianten der "Außenwandkonstruktionen (AW)" und dem äußeren Erscheinungsbild "Putz", "Sichtmauerwerk" und "Beplankung" dar. Abb.: Grafische Gegenüberstellung der Neubau-Wandkonstruktionen für die Bauvorhaben EFH, RH und DHH, äußeres Erscheinungsbild "Putz", Einzelbewertung der Kriterien Bautechnik, Ökonomie und Ökologie der AW 01 bis 13 (IFB 2005) Abb.: Checkliste für die Bewertung der Neubau-Wandkonstruktionen für EFH, RH und DHH, Variante: Außenwandkonstruktionen (AW); äußeres Erscheinungsbild: Putz (IFB 2005)

9 Gesamtbewertung für die Bauvorhaben EFH, RH und DHH Gesamtbewertung für die Bauvorhaben MGW Abb.: Grafische Gegenüberstellung der Neubau-Wandkonstruktionen für die Gesamtbewertung für EFH, RH und DHH; AW 01 bis 23 (IFB 2005) Abb.: Grafische Gegenüberstellung der Neubau-Wandkonstruktionen für die Gesamtbewertung für MGW; AW 24 bis 42 (IFB 2005)

10 Gesamtbewertung für die monolithischen Wandkonstruktionen Gesamtbewertung für die zusatzgedämmten Wandkonstruktionen Abb.: Grafische Gegenüberstellung mit Mittelwertmarkierung der Neubau-Wandkonstruktionen für die Gesamtbewertung für EFH, RH, DHH und MGW; AW 01 bis 05 und AW 24 bis 42 (IFB 2005) Abb.: Grafische Gegenüberstellung mit Mittelwertmarkierung der Neubau-Wandkonstruktionen für die Gesamtbewertung für EFH, RH, DHH und MGW; AW 06 bis 13 und AW 28 bis 35 (IFB 2005)

11 Gesamtbewertung für die zweischalige Wandkonstruktionen Ergebnis Auf der Grundlage der Aufgabenstellung wurden Neubau-Wandkonstruktionen von Einfamilienhäusern, Reihenhäusern, Doppelhaushälften sowie von Mehrgeschosswohnungsbauten verglichen und bewertet. Anhand bautechnischer, ökonomischer und ökologischer Aspekte wurden diesbezüglich Bewertungskriterien aufgestellt, die in Abhängigkeit vom Anforderungsprofil eine Bewertung der Nachhaltigkeitsaspekte der jeweiligen Wandkonstruktion als Ganzes ermöglichen. Eine nachvollziehbare Darstellung dieser Bewertung ist durch die Aufstellung von Übersichten, Checklisten und Diagrammen gegeben. In diesem Gutachten wurden auftragsgemäß die drei Steinarten Ziegel (HLz), Porenbeton (PP) und Kalksandstein (KS) für die entsprechenden Neubau-Wandkonstruktionen ausgewählt. In allen Varianten der Neubau-Wandkonstruktion wurde die Steinart HLZ eingesetzt und mit den PP bzw. KS verglichen und bewertet. Die Steinarten PP bzw. KS, sind in diesem Gutachten nicht direkt mit einander verglichen worden, d. h. es wurden für jede Variante der Neubau-Wandkonstruktion die am häufigsten verwendeten Wandbaustoffe (Steinarten) für die entsprechenden Neubau-Wandkonstruktionen verwendet. Daraus ergibt sich, dass der Ziegel (HLz) jeweils: für die Varianten 1, 4 und 8 mit dem Porenbeton (PP) und für die Varianten 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11 und 12 mit dem Kalksandstein (KS) verglichen und bewertet wurde. Abb.: Varianten der Neubau-Wandkonstruktion (IFB 2005) Ziegel Der Wandbaustoff Ziegel ist die am häufigsten eingesetzte Steinart bei Neubau-Wandkonstruktionen. Er verfügt über sehr gute bautechnische Eigenschaften, wie z. B. eine geringe Wärmeleitfähigkeit, sehr gutes Brandschutz- und Feuchteverhalten und sehr gute Schallschutzeigenschaften. Die Anforderungen an den Mindest-wärmeschutz sind auch ohne zusätzliche Wärmedämmmaßnahmen, bei ent-sprechender Ziegelwahl, möglich. Abb.: Grafische Gegenüberstellung mit Mittelwertmarkierung der Neubau-Wandkonstruktionen für die Gesamtbewertung für EFH, RH, DHH und MGW; AW 16 bis 23 und AW 36 bis 42 (IFB 2005) 346 Porenbeton Der Wandbaustoff Porenbeton gewährleistet, wie auch der Ziegel, eine sehr gute Wärmedämmwirkung. Entgegen dem Ziegel ist die Wasseraufnahmefähigkeit beim Porenbeton hoch und verlangt vor allem bei Außenwänden entsprechende Beach-tung bei der Bauausführung und Nutzung. Die brand-, schall- und schallschutz-technischen Eigenschaften sind als gut einzustufen. 347

12 Kalksandstein Der Wandbaustoff Kalksandstein ist ebenso wie der Ziegel als ökologisch verträglich einzustufen. Die brand- und schallschutztechnischen Eigenschaften sind sehr gut. Da die Wärmeleitfähigkeit hoch ist, kann der Mindestwärmeschutz nur unter Verwen-dung entsprechender zusätzlicher Wärmedämmmaßnahmen (z. B. WDVS) gewähr-leistet werden. Dies kann zur Verringerung des sonst sehr guten Schallschutzes führen. Hierbei sind das vorherrschende Lärmspektrum und die Resonanzfrequenz des WDVS zu beachten. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Ergebnisse der Bewertungen der Neubau- Wandkonstruktionen für die Steinarten HLz, PP und KS in Bereichen von "gut verträglich" bis "sehr gut verträglich" einzustufen sind und lediglich marginale Unterschiede in der Einstufung zwischen den verwendeten Steinarten bestehen. Die Gesamtbewertung der Neubau-Wandkonstruktionen weist auf eine geringfügig höhere Verträglichkeit der verwendeten Steinart HLz in den Bereichen Bautechnik, Ökonomie und Ökologie hin