Nature Plus Jahrestagung 2016

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1 Nature Plus Jahrestagung 2016 Mit welchen Produkten bauen wir unsere Zukunft? Prof. Ing. Alexander Rudolphi Rudolphi&Rudolphi GmbH Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen DGNB R&R GmbH DGNB

2 These Grundsätzlich gilt für eine ganzheitliche Bewertung: Es gibt keine guten und schlechten Materialien, Sie sind nur richtig oder falsch produziert, gewählt und eingesetzt R&R DGNB GmbH

3 Die Aufgabe Wasser Energie Nachhaltigkeit ist Zukunftsfähigkeit Entwicklung zukunftsfähig zu machen heißt, daß die gegenwärtige Generation ihre Bedürfnisse befriedigt, Rohstoffe ohne die Fähigkeit der zukünftigen Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse befriedigen zu können Weltkommission für Umwelt und Gesundheit (Brundtland-Kommission Rio de Janeiro 1983) R&R GmbH DGNB

4 Die Aufgabe Wasser Energie Die Grundbedürfnisse in dieser Definition umfassen Nahrung, Wasser, sanitäre Versorgung, Kleidung, Wohnraum, Gesundheitsversorgung und Bildung. Die Weltbevölkerung Rohstoffe umfasst heute ca. 7,1 Milliarden Menschen. Was die Definition nicht sagt ist, dass ca. 20% der Weltbevölkerung diese Grundbedürfnisse heute nicht befriedigen kann. R&R GmbH DGNB

5 Grundbedürfnis: Wohnen UN Habitat: State of the world s Cities 2006/7 Urban population North Africa Sufficient housing space Insufficient housing space Sub-saharan Africa Wasser Latin America Carribean East Asia Energie South Asia South-East Asia Western Asia Rohstoffe 19 % der Weltbevölkerung haben keinen ausreichenden Wohnraum ( ausreichend : 3 Personen oder mehr teilen einen Raum) R&R GmbH DGNB

6 Notwendige Versorgung der Bevölkerung Wasser Energie Source: Rohstoffe Die gleiche Studie schätzt, dass 2015 etwa 33 % der Weltbevölkerung in Slums leben. R&R GmbH DGNB

7 Die Versorgung erfordert Wachstum Der Bedarf an ausreichendem, sozial akzeptablem Wohnraum erfordert außerdem. Infrastruktur und Transport/Mobilität Wasser Energieversorgung Gesundheits- und Bildungseinrichtungen Wasserversorgung, Abwasserentsorgung Abfallsammlung und aufbereitung Rohstoffe etc. Wachstum erfordert mehr Verbrauch von Energie, Ressourcen und Land Energie R&R GmbH DGNB

8 Globale Wirkung der Bauwirtschaft CO 2 Konzentration und Klimawandel: Von 1905 bis 2005 stieg die globale mittlere Oberflächentemperatur auf der Erde um 0.74 C. Wasser Mit 0.19 C in der letzten Dekade war der aktuelle Anstieg der höchste der letzten 25 Jahre Die Prognosen für dieses Jahrhundert reichen von (best case) 1.1 C bis (worst case) 6.4 C. Rohstoffe CO 2 emissions 33% Energie Energy use 30 to 40% R&R GmbH DGNB

9 Globale Wirkung der Bauwirtschaft Rohstoffe Neben Metallen, Sand und Steinen, Öl und Gas werden aus Umweltgründen zunehmend erneuerbare Rohstoffe nachgefragt. Dies umfasst Holz, Pflanzen Wasser und Ölpflanzen, ihre Produktion führt zu Landverbrauch und Wasserverbrauch. Energie Raw materials % Rohstoffe R&R GmbH DGNB

10 17%. des weltweiten Trinkwasserverbrauches In einer best case Schätzung sind 2050 etwa 2 Milliarden Menschen in 48 Ländern von Trinkwassermangel betroffen. DGNB

11 . die Chancen zukünftiger Generationen Die Erhaltung der Umwelt- und Lebensbedingungen der zukünftigen Generationen erfordert dagegen weniger Landverbrauch Wasser weniger Verbrauch fossiler Energieträger geringere Verschmutzung durch Abwässer geringeren Ressourcenverbrauch etc. Rohstoffe Der Schutz der Lebensbedingungen erfordert weniger Verbrauch von Energie, Ressourcen und Land R&R GmbH DGNB

12 Konsequenzen für die Bauwirtschaft Effektive Lösungen für eine globale Bedarfsdeckung bei gleichzeitiger Reduzierung der globalen Ressourcenverbräuche sind die Zukunftsaufgabe der Bauwirtschaft. Dies verlangt: Innovationen und neue Wasser Technologien bei der Herstellung und Nutzung von Gebäuden Minimierung der Treibhausgase GWP Ressourceneinsparung, Umsetzung der Kreislaufwirtschaft und wirft Fragen auf: Welchen sozialen und ökonomischen Standard können wir uns erlauben und Rohstoffe welchen sozialen und ökonomischen Standard gestehen wir anderen zu R&R DGNB GmbH

13 Effizient ist nicht gleich Effektiv! Effizienz ohne lebenszyklusumfassenden Bewertungsrahmen ist nicht notwendig auch effektiv Der Verlagerungs-Effekt Die isolierte Effizienzbetrachtung einer Person, Firma oder Gemeinde vernachlässigt die Verlagerung von ökonomischen, ökologischen und sozialen Kosten und Wirkungen Wasser Energie in den ersten und letzten Lebensphasen eines Produktes. Cradle to Grave Gebäudeerstellung Rohstoffbereitstellung Rohstoffe Produktherstellung Cradle to Cradle Nutzung Pflege Nutzung Betrieb Abriß Entsorgung Aufbereitung Rohstoff R&R DGNB GmbH

14 Effizient ist nicht gleich Effektiv! Effizienz ohne kritische Betrachtung des Nutzungsstandards ist nicht effektiv Der Rebound-Effekt Zwischen 2000 und 2014 ist der durchschnittliche Energiebedarf für Heizwärme Wasser und Warmwasser je nach Datenquelle zwischen 14% und 16% gesunken. In der gleichen Zeit ist der Wohnflächenverbrauch von 39,5 m² / Person auf 46,5 m²/person gestiegen. Das sind ca 18% Effektiv werden die Einsparungen durch den Mehrverbrauch an Fläche Rohstoffe weitgehend aufgehoben R&R DGNB GmbH

15 Effizient ist nicht gleich Effektiv! Erst Effizienz und Suffizienz über den gesamten Lebenszyklus der Gebäude zusammen bewirken eine globale Effektivität Effizienz: Die messbare Möglichkeit, das gewünschte Ergebniss Wasser zu erreichen mit einem Minimum an Energie, Arbeit,Geld oder Zeit Ökologische Effizienz Suffizienz: Die Möglichkeit, Bedürfnisse mit möglichst geringem Aufwand angemessenrohstoffe zu befriedigen Ökonomische Effizienz Qualität und Funktionalität R&R DGNB GmbH

16 Konsequenz. Zielwiedersprüche erfordern Optimierungsstrategien unter Einbeziehung aller Aspekte : der ganzheitlichen Betrachtung Es gibt kein richtig oder falsch, sondern ein innovatives, kreatives so gut wie möglich Diese Optimierung findet in der Planung statt. R&R DGNB GmbH

17 Die Ziele sind genannt. Effektiver Klimaschutz Nach dem Paris-Abkommen ist klar, dass nicht weniger energieeffizient und nicht weniger nachhaltig zu bauen ist. Ziel ist der Klimaschutz, also die Begrenzung des Ausstoßes klimawirksamer Gase GWP (CO2e) und zwar sehr schnell Bezahlbare und nachhaltiges Wohn- und Arbeitsflächen Auch in Deutschland stellt sich aktuell die Frage, ob Anforderungen an die Bezahlbarkeit und Sozialverträglichkeit mit denen des Klima- und Ressourcenschutzes vereinbar sind Innovationen im Bereich der Energiebereitstellung, Gebäudetechnik und Produktentwicklung Wie innovationsfreundlich sind die gesetzlichen Vorgaben und Bewertungsstrategien im Bauwesen? R&R DGNB GmbH

18 Forderungen für eine Ökoeffektivität 1: Zielgerichtete Benchmarks und Indikatoren Dem Ziel des Klimaschutzes folgend sollten anstelle der Primärenergie die klimaschädlichen Gase in den Focus gestellt werden. Dabei werden die zur Zeit lediglich deklarierten CO 2 e mit Benchmarks versehen. Möglichkeit: Wie wäre es, wenn die Zielwerte nicht pro Quadratmeter und Jahr, sondern pro Nutzer und Jahr berechnet werden? Diese Zahl Rebound-bereinigt könnte zumindest parallel genannt werden R&R DGNB GmbH

19 Forderungen für eine Ökoeffektivität 2: Lebenszyklusansatz Der Nachweis der ökonomischen und ökologischen Effizienz und Effektivität von Investitionen und die notwendige Bewertung von Maßnahmen ist nur unter Einbeziehung des gesamten Gebäudelebenszyklus von Gebäuden möglich. Ohne Lebenszyklus werden Einmalaufwendungen und wirkungen der Herstellung und Entsorgung nicht berücksichtig (z.b. Graue Energie ) Mit dem Ziel von Niedrigenergiehäusern bis 2025 steigt der relative Anteil dieser Energie bezogen auf 50 Jahre Nutzung auf % des Energieverbrauches pro Jahr. Gleiches gilt für das GWP. R&R DGNB GmbH

20 Die EnEV Berechnung betrachtet den Betrieb. Nicht erneuerbare Primärenergie Treibhauspotenzial 22 kwh/m²a 19 kg CO 2 e/m²a Das hier dargestellte fiktive Gebäude hat eine hohe Energieeffizienz und wird über Wärmepumpe und Gasheizkessel konditioniert. R&R DGNB GmbH

21 Die Bedeutung der Herstellung wächst Nicht erneuerbare Primärenergie Treibhauspotential 40 kwh/m²a 25 kg CO 2 e/m²a Das hier dargestellte fiktive Gebäude hat eine hohe Energieeffizienz und wird über Wärmepumpe und Gasheizkessel konditioniert. R&R DGNB GmbH

22 Forderungen für eine Ökoeffektivität 3. Lebenszyklusumfassende Bilanzbewertung Seit 8 Jahren erprobtes Verfahren der Systembewertung ist die Input- und Output-Bilanzierung Ökobilanzierung (LCA) und Lebenszykluskostenrechnung LCC). Das Verhältnis zwischen ökologischen und ökonomischen Lebenszyklus-Kennwerten hilft, die tatsächliche ökonomische und ökologische Effektivität von Investitionen zu bewerten. Eine vorherige Festlegung auf positiv zu bewertende Technologien oder Maßnahmen ist nicht nötig, bzw. kontraproduktiv. R&R DGNB GmbH

23 Effektivität von Maßnahmen über Lebenszyklus. Nicht erneuerbare Primärenergie Lebenszykluskosten 40 kwh/m²a Das hier dargestellte fiktive Gebäude hat eine hohe Energieeffizienz und wird über Wärmepumpe und Gasheizkessel konditioniert. R&R DGNB GmbH

24 Effektivität von Maßnahmen über Lebenszyklus. Nicht erneuerbare Primärenergie Lebenszykluskosten 35 kwh/m²a Das hier dargestellte fiktive Gebäude hat eine hohe Energieeffizienz und wird über Wärmepumpe und Gasheizkessel konditioniert. R&R DGNB GmbH

25 Innovations- und Technologieoffenheit 4: Performance Orientierung Eine Bilanzierung betrachtet Input-Output Größen eines Systems sämtliche Verbräuche und Wirkungen Wie diese Wirkungen erreicht werden, mit welchen einzelnen oder kombinierten Techniken, bleibt den Planern und Ingenieuren überlassen. Direkte oder indirekte Förderung bestimmter Einzellösungen oder Techniken wie z.b. Wärmepumpen oder Fassadendämmungen (WDVS) sind nicht sinnvoll. Keine Lösung kann für alle Gebäude richtig sein! Jeder Gebäudetyp braucht seine angepasste Optimierung! R&R DGNB GmbH

26 Die DGNB Kriterien Ökobilanzierung Ökologische Qualität Kriteriengruppe Wirkung auf globale und lokale Umwelt ENV1.1 Ökobilanz emissionsbedingte Umweltwirkungen ENV1.2 Risiken für die lokale Umwelt ENV1.3 Umweltverträgliche Materialgewinnung Kriteriengruppe Ressourceninanspruchnahme und Abfallaufkommen ENV2.1 Ökobilanz - Primärenergie ENV2.2 Trinkwasserbedarf und Abwasseraufkommen ENV2.3 Flächeninanspruchnahme R&R DGNB GmbH

27 Umweltwirkung und Energiegehalt Auswahl der Hauptmaterialien Ein Neubau wird im Durchschnitt mit Einzelprodukten gebaut ca % der Produkte sind für den Rohbau erforderlich sie machen jedoch ca. 80 % der verbauten Baumassen aus Die Auswahl und Bewertung massenintensiver Produkte beeinflusst wesentlich die Ökobilanz (LCA) des Gebäudes Schutzziele: Schutz des Ökosystems und der natürlichen Umwelt Schutz der natürlichen Ressourcen R&R DGNB GmbH

28 Optimierungsziele Reduzierung der Baumasse Planung hochfester und schlanker Betonbauteile Planung leichter Baukonstruktionen Verwendung nachwachsender Rohstoffe Nutzung der Sonnenenergie Reduktion der Klimawirkung durch CO2- Neutralität Schutz der natürlichen Ressourcen Erhöhung der Dauerhaftigkeit R&R DGNB GmbH

29 Energie Rohstoffe Roland Halbe Kunstmuseum Ravensburg Nutzungsprofil Neubau Versammlungsstätten Auszeichnung DGNB Zertifikat in Gold Gesamt-Erfüllungsgrad 71,2% Standortqualität DGNB ,6% 29 R&R GmbH

30 Ökologische Qualität 65,8 % Architekten: LRO Lederer Ragnarsdóttir Oei GmbH & Co. KG Grundkonstruktion Stahlbeton Recyceltes Ziegelmauerwerk Energie Fassade in Passivhausstandard Mineralwolle Kerndämmung Wärmebrückenfreie Ankertechnik Rohstoffe Roland Halbe Kunstmuseum Ravensburg Nutzungsprofil Neubau Versammlungsstätten Auszeichnung DGNB Zertifikat in Gold Gesamt-Erfüllungsgrad 71,2% Standortqualität DGNB ,6% 30 R&R GmbH

31 Energie Rohstoffe Stiebel Eltron Energy Campus STIEBEL ELTRON Nutzungsprofil Neubau Büro- und Verwaltungsgebäude Auszeichnung DGNB Zertifikat in Platin Gesamterfüllungsgrad 86,0% Standortqualität DGNB ,0% 31 R&R GmbH

32 Ökologische Qualität 100 % Architekten: HHS Planer + Architekten AG Pfosten-Riegel Fassaden als Holzkonstruktion mit Energie Metallabdeckung und Dreifach Verglasung. Plus-Energie Gebäude Fassaden- und Dachintegrierte Photovoltaik. Grundwasser Wärmepumpe Rohstoffe Stiebel Eltron Energy Campus STIEBEL ELTRON Nutzungsprofil Neubau Büro- und Verwaltungsgebäude Auszeichnung DGNB Zertifikat in Platin Gesamterfüllungsgrad 86,0% Standortqualität DGNB ,0% 32 R&R GmbH

33 Energie Rohstoffe Christian Richters Metallwerkstück Neubau DachTechnik Briel Nutzungsprofil Neubau Büro- und Verwaltungsgebäude Auszeichnung DGNB Zertifikat in Silber Gesamterfüllungsgrad 58,2% Standortqualität DGNB ,8% 33 R&R GmbH

34 Ökologische Qualität 94,4 % Architekten: msah m.schneider a.hillebrandt architektur Grundkonstruktion Stahlbeton Fassade aus wetterfestem Energie Stahl Dreifachverglasung KfW 40 Standard Wärmepumpe Geothermie Schwerpunkte Behaglichkeit und Baustoffe Rohstoffe Christian Richters Metallwerkstück Neubau DachTechnik Briel Nutzungsprofil Neubau Büro- und Verwaltungsgebäude Auszeichnung DGNB Zertifikat in Silber Gesamterfüllungsgrad 58,2% Standortqualität DGNB ,8% 34 R&R GmbH

35 Energie Rohstoffe Direction de l Administration de la nature et des forêts à Diekirch Nutzungsprofil Neubau Versammlungsstätten Auszeichnung DGNB Zertifikat in Platin DGNB Gesamt-Erfüllungsgrad 86,6% Standortqualität 59,3% R&R GmbH Administration des bâtiments publics, Luxembourg

36 Ökologische Qualität 100 % Architekten: Kooperation morph4architecture + atelier B Grundkonstruktion in Holzbauweise Fassade aus Holzlamellen Energie Douglasie Wärmepumpe Oberflächen- Flusswasser Kühlung über Trennwärmepumpe Flusswasser Dachfläche, Carport und Fassade mit Photovoltaik Rohstoffe Direction de l Administration de la nature et des forêts à Diekirch Nutzungsprofil Neubau Versammlungsstätten Auszeichnung DGNB Zertifikat in Platin DGNB Gesamt-Erfüllungsgrad 86,6% Standortqualität 59,3% R&R GmbH Administration des bâtiments publics, Luxembourg

37 Die DGNB Kriterien Materialien und Ressourcen Ökologische Qualität Kriteriengruppe Wirkung auf globale und lokale Umwelt ENV1.1 Ökobilanz emissionsbedingte Umweltwirkungen ENV1.2 Risiken für die lokale Umwelt ENV1.3 Umweltverträgliche Materialgewinnung Kriteriengruppe Ressourceninanspruchnahme und Abfallaufkommen ENV2.1 Ökobilanz - Primärenergie ENV2.2 Trinkwasserbedarf und Abwasseraufkommen ENV2.3 Flächeninanspruchnahme R&R DGNB GmbH

38 Risiko- und Gefahrstoffe Das DGNB Zertifizierungssystem identifiziert und bewertet Risikomaterialien und Schadstoffgruppen: Halogene und Halogenverbindungen Schwermetalle Organische Lösungsmittel Substanzen und Produkte, die unter die EU Biozid-Richtlinie fallen Substanzen und Produkte, die nach REACH als Grundwasser-, Erdreich-, oder Luftschädlich oder als umweltbelastend oder allgemein umweltgefährdend eingestuft werden. R&R DGNB GmbH

39 Umweltverträgliche Materialgewinnung Nutzung von tropischen und subtropischen Hölzern aus zertifizierter nachhaltiger Plantagenwirtschaft FSC Forest Stewardship Council R&R DGNB GmbH

40 Sozialverträgliche Materialgewinnung Verwendung von Naturstein aus zertifizierter umwelt- und sozialverträglicher Gewinnung frei von Kinderarbeit FairStone Germany R&R DGNB GmbH

41 Die DGNB Kriterien Funktionalität Soziokulturelle und funktionale Qualität Kriteriengruppe Gesundheit, Behaglichkeit und Nutzerzufriedenheit SOC1.1 Thermischer Komfort SOC1.2 Innenraumluftqualität SOC1.3 Akustischer Komfort SOC1.4 Visueller Komfort SOC1.5 Einflussnahmemöglichkeiten des Nutzers SOC1.6 Außenraumqualitäten SOC1.7 Sicherheit und Störfallrisiken R&R DGNB GmbH

42 TVOC im Innenraum DGNB Anforderungen an die Konzentrationen im Innenraum VOC [Μg/m³] FORMALDEHYDE [Μg/m³] CHECKLIST POINTS > 3000 > R&R DGNB GmbH

43 Die DGNB Kriterien Kreislaufwirtschaft Technische Qualität Aspekte der Dauerhaftigkeit, Fraktionierbarkeit, Recyclingtauglichkeit TEC1.1 TEC1.2 TEC1.3 TEC1.4 TEC1.7 TEC1.8 TEC1.9 Brandschutz Schallschutz Wärme- und feuchteschutztechnische Qualität der Gebäudehülle Anpassungsfähigkeit der technischen Systeme Reinigungs- und Instandhaltungsfreundlichkeit des Baukörpers Rückbau- und Demontagefreundlichkeit Immissionsschutz R&R DGNB GmbH

44 Problemstellung Kreislaufwirtschaft BPV Basisanforderung 7: Nachhaltige Nutzung der natürlichen Ressourcen a ) Das Bauwerk muss derart entworfen, errichtet und abgerissen werden, dass die natürlichen Ressourcen nachhaltig genutzt werden und Folgendes gewährleistet ist: Das Bauwerk, seine Baustoffe und Teile müssen nach dem Abriss recycelt werden können. b) Das Bauwerk muss dauerhaft sein. c) Für das Bauwerk müssen umweltfreundliche Rohstoffe und Sekundärbaustoffe verwendet werden. R&R DGNB GmbH

45 Rohstoffproduktivität Wasser Energie Rohstoffe R&R DGNB GmbH

46 Kreislaufwirtschaft in der Systemsicht Einsatz von Sekundärstoffen (SM) Input in kg/kg Aus: Ökobaudat Datenbank, Ersteller PE Europe, Beispiele: Hart-PVC Profile Abwasserrohr PE-HD Aluminiumbleche für Bauanwendung Edelstahl Trinkwasserrohre Rohspanplatte (Produktangabe) Transportbeton C 20/25 0 kg 0 kg 0,413 kg 0,862 kg 0,22 kg 0,069 kg Anstelle von Recyclingbaustoffen werden die Rückläufe an Sekundärmaterialien ohne Berücksichtigung des Downcyclings über die über die Reduzierung von Umweltwirkungen in der Ökobilanz bewertet. R&R GmbH DGNB

47 Lebenszykluskosten und Betriebskostenprognose Ökonomische Qualität Kriteriengruppe Lebenszykluskosten ECO1.1 Gebäudebezogene Kosten im Lebenszyklus Kriteriengruppe Wertentwicklung ECO2.1 Flexibilität und Umnutzungsfähigkeit ECO2.2 Marktfähigkeit R&R DGNB GmbH

48 Ist nachhaltiges Bauen wirtschaftlich? Wichtigste Grundlage bildet die Lebenszykluskostenrechnung als Entscheidungs- und Bewertungsgrundlage einer Bau- oder Sanierungsmaßnahme: Festlegung des gefragten Ergebnisses für eine Investition, z.b. als ökonomische Effizienz / Ertrag als Betriebskosteneffizienz / lfd.kosten /a als Energieeffizienz / kwh/m²a als Energieeffektivität / kwh/ Nutzer als Klimaeffizienz / t CO2e als Rohstoffeffizienz / t abiot.ressourcen uva. R&R GmbH DGNB

49 Kriterien der verwendeten Materialien Energiegehalt Embodied Energy Umweltwirkungen wie CO2-Äquiv. Rohstoff- Verfügbarkeit Risiko- und Gefahrstoffe Recycling Kreislaufwirtschaft Nutzungsrisiken Emissionen R&R DGNB GmbH

50 Frage : Welches sind die größten Wiederstände Energie oder Fehler bei der Planung und Umsetzung nachhaltiger Gebäude? Rohstoffe R&R GmbH DGNB

51 . werden aber nicht bedient Aktuelle deutsche EnEV 2014/2016 mit Nutzungsprognose Gebäude performance und nutzung Der aktuelle Focus der ENEV richtet sich auf die Primärenergie. Zentrale Ziele Reduzierung des GWP, Decarbonisierung, Kreislaufwirtschaft, Bezahlbares Wohnen usw. werden mit diesem Indikator nicht mehr ausreichend unterstützt oder beschrieben. DGNB

52 . werden aber nicht bedient Aktuelle deutsche EnEV 2014/2016 mit Nutzungsprognose X X X Rohstoffe, Produkte und Gebäude. Herstellung Gebäude performance und nutzung Erneuerung Erhalt, Betrieb Nachnutzung Recycling Ökoeffizienz, Soziale Effizienz, Kosteneffizienz Ökoeffizienz und Suffizienz, Nutzwert und Anspruchsniveau Prebound- Reboundeffekte + + Konsistenz Kreislaufwirtschaft Ökoeffektivität DGNB