Lebenszykluskosten von Baukonstruktionen

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1 Lebenszykluskosten von Baukonstruktionen Entwicklung eines Modells und einer Softwarekomponente zur ökonomischen Analyse und Nachhaltigkeitsbeurteilung von Gebäuden Vom Fachbereich Bauingenieurwesen und Geodäsie der Technischen Universität Darmstadt zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.) genehmigte DISSERTATION vorgelegt von Dipl.-Ing. Kati Herzog aus Kaiserslautern D 17 Darmstadt im April 2005

2 Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS Verzeichnis der Abkürzungen, Formelzeichen und Variablen V 1 Einleitung Motivation Zielsetzung Vorgehensweise 5 2 Ausgangssituation und Rahmenbedingungen Einführung Aktuelle Zahlen der Bauwirtschaft Potentiale der gesamtheitlichen Kostenbetrachtung Nachhaltiges Bauen Leitbild der Nachhaltigkeit Ziele einer nachhaltigen Entwicklung im Bauwesen Grundlagen der Nachhaltigkeitsbeurteilung von Gebäuden Life Cycle Costing Rahmenbedingungen einer lebenszyklusorientierten und nachhaltigen Entwicklung im Bauwesen Überblick Bauordnungsrecht Bundeshaushaltsordnung Leitfaden Nachhaltiges Bauen" Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG) und abfallrechtliche Verordnungen Zusammenfassung und Konsequenzen 27 3 Grundlagen der Lebenszykluskostenanalyse Einführung Analysegegenstand und Analyseziel Lebenszyklus von Gebäuden Lebensphasen im Gebäudelebenszyklus Lebenszyklusmodell Lebensdauer Lebenszykluskosten Kosten im Gebäudelebenszyklus - Überblick Lebenszykluskosten von Baukonstruktionen Kosteneinflussparameter Zusammenfassung und Analyse 51

3 Lebenszykluskosten von Baukonstruktionen 4 Kritische Analyse bestehender Methoden und Instrumente zur Lebenszykluskostenanalyse Einführung Anforderungen Methoden zur Kostenermittlung Darstellung der Methoden Diskussion der Methoden Methoden der Investitionsrechnung Grundlagen Verfahren der Investitionsrechnung unter Sicherheit Statische und dynamische Verfahren Diskussion der Verfahren Verfahren der Investitionsrechnung unter Unsicherheit Sensitivitäts- und Risikoanalyse Diskussion der Verfahren Hilfsmittel zur Ermittlung der Erst- und Folgekosten von Gebäuden Überblick Bauteildatenblätter nach Menkhoff und nach Diederichs Kostendiagramme nach Kandel Kritische Analyse Instrumente zur Lebenszyklusanalyse von Gebäuden Überblick Instrumente zur Lebenszykluskostenanalyse von Gebäuden STATSBYGG-Ärskostnadsanalyse BLCC - Building Life Cycle Cost Softwaretools zur Nachhaltigkeitsanalyse von Gebäuden LEGEP bauloop Kritische Analyse Zusammenfassung 81 5 Modell zur Lebenszykluskostenanalyse von Baukonstruktionen Einführung Methodik Beurteilungskriterien Erweiterung des Lebenszyklusmodells - Softwaretool bauloop Verfahrensmethodik Allgemeine Vorgehensweise Erweiterung der Verfahrensmethodik Stoffstromberechnung und Schichtenmodell Allgemeine Vorgehensweise Erweiterung der Stoffstromberechnung und des Schichtenmodells 95

4 Inhaltsverzeichnis 5.5 Systemgrenzen der ökonomischen Nachhaltigkeitsanalyse Kostenermittlung Methodische Grundlagen Allgemeine Berechnungsmethodik des Modells Bewertung von Materialbereitstellungs- und Einbauprozessen Allgemeines Bewertungsmethodik des Modells Bewertung von Rückbauprozessen Allgemeines Bewertungsmethodik des Modells Bewertung von Entsorgungsprozessen Allgemeines Bewertungsmethodik des Modells Lebenszykluskostenanalyse Ermittlung der Lebenszykluskosten Allgemeines Berechnungsmethodik des Modells Sensitivitätsanalyse Allgemeines Berechnungsmethodik des Modells Datengrundlagen Zusammenfassung 146 Softwarekomponente baulocc Einführung Programmstruktur Programmsystematik Codierung der Datengrundlage Automatisierung der Lebenszykluskostenanalyse Datenbank Überblick Ökonomische Stammdaten Kostendaten Daten Kapitelwertberechnung Bewertungsgrundlagen und -kriterien Prozessbewertungskriterien Entsorgungsmatrix Eingabe Überblick Modifiziertes Eingabemodul bauloop Eingabemodul baulocc Berechnung 173

5 IV Lebenszykluskosten von Baukonstruktionen 6.7 Analyse - Lebenszykluskostenanalyse Modul Stoffstromanalyse Modul Kostenermittlung und Lebenszykluskostenermittlung Modul Qualitative Analyse - Sensitivitätsanalyse Zusammenfassung Modellanwendungen und Verifikation der Methodik zur Lebenszykluskostenanalyse von Baukonstruktionen Einführung Doppelhaus - Objektbeschreibung und Grundlagen der Lebenszykluskostenanalyse Lebenszykluskostenanalyse Lebenszykluskosten Analyse der Ergebnisse Optimierung und lebenszyklusorientierte Gestaltung der Baukonstruktion Bauteilgruppe Decken Bauteilgruppe Außenwände Zusammenfassung und Schlussfolgerung Wesentliche Schlussfolgerungen für die Ermittlung der Lebenszykluskosten von Baukonstruktionen Resümee und Ausblick Resümee Ausblick 228 Literaturverzeichnis 231 Anhang 241 Anhang 1 - Lohnfaktor 243 Anhang 2- Kalkulationszinssatz 245 Anhang 3- Baupreisindex 249 Anhang 4 - Prozessbewertungskriterien Beispiel Doppelhaus 251 Anhang 5 - Positionen Beispiel Doppelhaus 253 Anhang 6 -Alternativpositionen Beispiel Doppelhaus 263