Forschungsinitiative Zukunft Bau - Entwicklung eines Online-Ökobilanztools für den Verwaltungsbau - Erfassung von Ökobilanzdaten

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1 Forschungsinitiative Zukunft Bau - Entwicklung eines Online-Ökobilanztools für den Verwaltungsbau - Erfassung von Ökobilanzdaten Aktenzeichen b Kurzfassung zum Endbericht September 2013 Projektbetreuung: Dipl.-Ing./ Wirt.-Ing. Stephan Rössig Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) Referat II 6 Bauen und Umwelt Straße des 17. Juni Berlin Auftragnehmer und Bearbeiter: Dipl.-Wirt.-Ing. Torsten Mielecke Michaela Adler B.Sc. Life Cycle Engineering Experts GmbH Berliner Allee Darmstadt

2 1 Einleitung Das vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung in Zusammenarbeit mit dem Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung entwickelte Online Bilanzierungstool elca dient zur Erstellung von Ökobilanzen für Gebäude auf Basis von Bauteilvorlagen. Gegenstand des Projektvorhabens ist die Erarbeitung von Bauteilvorlagen und Gebäudeökobilanzen. Die Ökobilanzdaten wurden anhand von realisierten Gebäuden der Kategorien Verwaltungs-, Labor- und Unterrichtsgebäude aufbereitet in das Ökobilanzierungs-Online-Tool einpflegt. In Summe sind die Ökobilanzen von 9 Büro-, 6 Schul- und 2 Laborgebäuden, mit einer BGF von >1000 m² in dem Onlinetool erfasst und bilanziert. Ziel ist es Referenzprojekte zu generieren sowie einen Vorlagenkatalog von mehr als 200 Bauteilen/ Bauelementen der Kostengruppe 300 und 400 gem. DIN 276 für den künftigen Nutzer bereit zu stellen. 2 Übersicht und Konzept 2.1 Aufbau und Kurzbeschreibung des Online-Ökobilanztools für den Verwaltungsbau Die Struktur des Bilanzierungstools ist gegliedert in drei Ebenen. Auf der Startseite wird ein kurzer Überblick über den Verwendungszweck gegeben und die Anwendungsmöglichkeiten des Online Bilanzierungstools. In der Ebene Baustoffe sind alle Informationen und ökologischen Parameter aus der Ökobau.dat hinterlegt. Im zweiten Abschnitt Bauteilvorlagen erfolgt die Verknüpfung dieser Datensätze zu einzelnen Bauteilkomponenten, welche in einem weiteren Schritt zu Grobbauteilen zusammengesetzt werden können. Den Fein- und Grobbauteilen können beschreibende Informationen wie Gebäudetyp, Bauweise, U-Wert, etc. zugeordnet werden. Die Gliederung innerhalb dieses Bereichs Bauteilvorlagen bzw. die Zuordnung der Bauteile und -komponenten erfolgt anhand der Kostengruppen 300, 400 und 500 der DIN 276. Innerhalb der Projektebene erfolgt die Dateneingabe projektbasiert auf Basis der Gebäudemodelle. Die Baukonstruktion wird durch die Bauteile und Bauteilkomponenten mit den dazugehörigen Materialien erstellt. Die Abbildung des Gebäudebetriebs wird auf Grundlagen des jeweils gültigen Energieausweises nach EnEV 2009 durch die eingesetzten Energieträger beschrieben. Hierbei besteht die Möglichkeit, die Eingabe und Berechnung in den Varianten Vorplanung, Entwurfsplanung und/ oder Ausführungsplanung zu erstellen. Diese Option ermöglicht eine genaue Identifikation von ökobilanziellen Veränderungen innerhalb des Planungs- und Herstellungsprozesses des Gebäudes. Unter dem Menüpunkt Projektdaten werden projektspezifische Stammdaten hinterlegt. Neben einer allgemeinen Beschreibung des Bauvorhabens sind auch berechnungsrelevanten Daten wie die Nettogrundfläche, der Endenergiebedarf und die Bezugsdatenbank der Ökobau.dat festzulegen. Die eigentliche Modellierung des Gebäudemodells erfolgt im Menüpunkt Baukonstruktion. Hier findet sich die gewohnte Kostenstruktur der DIN 276 wieder. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit die Bauteile und -komponenten innerhalb der Projektebene zu erstellen oder die vorhandenen Bauteilvorlagen mit den konkreten Gebäudedaten zu verknüpfen und mit realen Massen zu hinterlegen. Damit erhält der Nutzer die Möglichkeit private, projektspezifische Bauteile und Bauteilkomponenten neben den öffentlichen Bauteilen aus den Vorlagen zu erzeugen. Die Auswertung der projektspezifischen Ökobilanz kann als Gesamtbilanzergebnis, getrennt nach Bauteilen bzw. Lebenszyklus sowie für die Gebäudekonstruktion, die Anlagentechnik und den Gebäudebetrieb dargestellt werden. Die Massenbilanz ist getrennt dargestellt für Gebäudekonstruktion, Anlagentechnik und Gebäudebetrieb. Online-Ökobilanzierungstool für den Verwaltungsbau - Erfassung von Ökobilanzdaten 1

3 2.2 Vorgang der Erfassung von Ökobilanzdaten Das Forschungsprojekt bestand im ersten Schritt aus der Erfassung von Standardbauteilen. Mit der Modellierung von Standardbauteilen wird das Ziel verfolgt, dem Nutzer eine Möglichkeit zu schaffen aus einem umfassenden Katalog von öffentlichen Bauteilen und Bauteilkomponenten auszuwählen, um hierdurch mit geringem Aufwand die Gebäudekonstruktion eines spezifisches Projektes im Online Bilanzierungstool abzubilden. Auf Grundlage der vorhandenen Gebäudedaten erfolgte zunächst die Auswahl und Zusammenstellung von Standardbauteilen. Hierzu wurden die Daten aus den Ökobilanzen der Referenzprojekte aufbereitet und systematisiert. Die Zuordnung von Bauteilen und Bauteilkomponenten erfolgt anhand der Kostengruppenstruktur der DIN 276. Die Erstellung von Standardbauteilen umfasst folgende Schritte: Einheitliche Benennung von Bauteilen und Bauteilkomponenten Modellierung von Bauteilkomponenten Verknüpfung der Bauteilkomponenten zu Bauteilen Anschließend an die Erstellung von Standardbauteilen erfolgt die vollständige Erfassung aller gebäudespezifischen Ökobilanzdaten sowohl auf der Ebene der Bauteilvorlagen als auch auf Projektebene für die oben genannten Gebäudetypen. Abgebildet wurden ausschließlich Bauteile aus den Kostengruppen 300 und 400 nach DIN 276, wobei die Möglichkeit besteht Bauteile der Kostengruppe 500 zu erfassen. Die Erstellung von projektspezifischen Ökobilanzen umfasst folgende Schritte: Zuordnung von Projektdaten z.b. Name, Beschreibung, Standort, Flächenangaben, Energieverbräuche, etc. Modellierung der Gebäudekonstruktion auf Projektebene Abschließend erfolgt die Auswertung der Ökobilanz der modellierten Gebäudekonstruktion und des Gebäudebetriebs. Die Ergebnisse können als Gesamtbilanz, sowie als Bilanz nach Bauteilgruppen und dem Lebenszyklus dargestellt werden. Weiter besteht die Option die Massenbilanz sowie die Wirkungsabschätzung separat für die Gebäudekonstruktion, die Anlagentechnik und den Gebäudebetrieb zu betrachten. Abgebildet werden die im Rahmen der Nachhaltigkeitszertifizierung relevanten Umweltkriterien: Primärenergie nicht erneuerbar PEne [MJ] Primärenergie erneuerbar PEe [MJ] Treibhauspotenzial GWP [kg CO2-Äqv.], Versauerungspotenzial AP [kg SO2-Äqv.], Photochemisches Oxidantienbildungspotenzial POCP [kg Ethen-Äqv.], Eutrophierungspotenzial EP [kg PO4-Äqv.], Ozonabbaupotenzial ODP [kg R11-Äqv.] und Abiotischer Ressourcenverbrauch ADP [kg Sb-Äqv.]. Die Berechnung der Ökobilanz erfolgt indem die Baustoffdaten aus den Bauteilen der Vorlagen sowie den projektspezifischen Bauteile und Komponenten mit der jeweils verbauten Menge verknüpft werden. Durch den Bezug zu NGF und der Gebäudenutzungsdauer erhält man die Ergebnisse gebäudespezifisch pro m²ngfa. Online-Ökobilanzierungstool für den Verwaltungsbau - Erfassung von Ökobilanzdaten 2

4 3 Ergebnisse Das vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung zusammen mit dem Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung entwickelte Online Bilanzierungstool elca ist in seiner Handhabung leicht zu erschließen und daher sehr nutzerfreundlich in der Anwendung. Die Struktur und der Nutzen des Programms erschließt sich dem Nutzer bereits nach kurzer Anwendung. Die Ergebnisse der Ökobilanz der modellierten Gebäudemodelle werden mit Hilfe des Online Bilanzierungstools korrekt berechnet. Durch eine anschauliche und detaillierte Auswertung der Ökobilanz der Gebäudekonstruktion und des Gebäudebetriebs werden für den Anwender viele Informationen anschaulich und kompakt bereitgestellt. Durch die Möglichkeit die Daten in verschiedene Phasen der Ausführung zu überführen, können Änderungen in der Planung direkt identifiziert und unter Nachhaltigkeitsgesichtspunkten bewertet werden. Im Zuge der Projektbearbeitung hat sich im Umgang mit dem Online Bilanzierungstool Optimierungspotenzial gezeigt. In Bezug auf das System, die Nutzerfreundlichkeit und für die Verwendung der Bilanzergebnisse werden folgende Verbesserungsvorschläge angeregt: Systembezogene Feststellungen: Kopieren von Grobbauteilen führt auch zu einer Verdopplung der Komponenten Verursacht erheblichen Löschaufwand Unveränderte Komponenten dürfen nicht kopiert werden Unterschiedliche Funktionen löschen und entfernen sind irreführend Löschen : Bauteilkomponente wird vollständig aus dem System gelöscht Entfernen : Verknüpfung wird gelöst Komponente wird aus allen Bauteilen gelöscht, zu welchen eine Verknüpfung bestand Löschen : darf nicht mehr möglich sein Unterschiedliche Funktionen löschen und Bauteilvorlage und Komponenten löschen sind irreführend Löschen : Entfernt lediglich die Verknüpfung behält jedoch die Komponenten im Projekt Bauteilvorlage und Komponenten löschen : löscht Bauteil und die entsprechenden Komponenten aus dem Projekt Vermeidlich gelöschte Bauteile werden so weiterhin bilanziert Löschen darf nicht mehr möglich sein Übernahme von Vorlagen in das Projekt ohne Bestätigung Jedes in den Vorlagen betrachtet Bauteil wird automatisch in das Projekt mit 1m² kopiert Verfälscht die Bilanz und verursacht erheblichen Suchaufwand Hinzufügen einer Bestätigungs-/ Auswahlfunktion Darstellung eines Deckaufbaus in umgekehrter Reihenfolge zur Eingabe der Baustoffdaten Aufbau wird falsch dargestellt Aufbau der Grafik analog zur Eingabe der Materialen Keine Möglichkeit Angaben zu Gebäudetyp und Bauweisen während der Modellierung von Bauteilen innerhalb der Projektebene können hinterlegen Muss nachträglich ergänzt werden Zeitersparnis, wenn diese Angabe durch den Nutzer hinzugefügt werden Online-Ökobilanzierungstool für den Verwaltungsbau - Erfassung von Ökobilanzdaten 3

5 Aktualisierung des Bauteilnamens in der Überschriftenleiste Wird der Bauteilname geändert, sollte dies auch direkt in der Überschriftenleiste sichtbar werden Modellierung einer Luftschicht Verbessert realistische Abbildung der Bauteile im Tool Bereitstellung eines Basisdatensatzes Luftschicht Rückgängig Funktion Mit einer Rückgängig-Funktion kann auf versehentlich durchgeführte Aktionen reagiert werden Nutzerbezogene Feststellungen: Suchfunktion Durch Hinzufügen einer Suchfunktion kann der Nutzer aus der Menge an Bauteilen und Komponenten gezielter auswählen Ergänzung einer Suchfunktion für Bauteile und Bauteilkomponenten auf Ebene der Bauteilvorlage und der Projektebene Duplizieren von Baustoffen Die Möglichkeit Baustoffe zu kopieren verringert die Zeit zur Erstellung eines Bauteils Innerhalb der Modellierung von Komponenten und Grobbauteilen sollte Baustoffdatensätze bzw. Komponenten kopiert werden können Möglichkeit zur Modellierung von Bauteilen unabhängig der Kostengruppenstruktur Bauteile die mehreren Kostengruppe zuordenbar sind, müssen nicht vielfach erstellt werden Hinzufügen der Option zur Erstellung von kostengruppenunabhängigen Bauteilkomponenten Beschreibung der Bauteile in der Übersicht innerhalb einer Kostengruppe Verbesserung der Übersichtlichkeit durch Entfernen von Informationen wie Öffentlich oder Katalog Verbesserung der Übersichtlichkeit durch Aufzählung der Baustoffe gemäß dem Schichtaufbau Link zu den Datensätzen der Ökobau.dat Hilfreich, sobald näher Informationen zu einem Baustoff verlangt werden Entsprechender Datensatz muss außerhalb des Tools in der Ökobau.dat gesucht werden Verknüpfung der ausgewählten Baustoffe mit einem Link zu Ökobau.dat Mehrere Speicherfunktionen Die unterschiedlichen Speichfunktionen im Bearbeitungsmodus speichern nur die Änderungen, welche an der entsprechenden Stelle vorgenommen wurden Führt zu Datenverlust Speichern sollte an jeder Stelle alle Änderungen übernehmen Erstellen von Spezial-/Individualbauteilen Nicht alle Bauteile folgen dem Schema eines flächigen Schichtaufbaus Beispiel: Rundbauteile wie Stützen, Fenster, Türen Bilanzierung über Umwege erfolgt korrekt, entsprechende grafische Darstellung kann nicht exakt abgebildet werden Eingabe sollte nicht nur über Schichtdicke und Reihenfolge möglich sein, sondern auch über Masse oder Volumen Visuelle Darstellung könnte durch den Nutzer erstellt werden Online-Ökobilanzierungstool für den Verwaltungsbau - Erfassung von Ökobilanzdaten 4

6 Ergebnisbezogene Feststellungen: Einführung eines Ampelsystems Grün: Bauteil, die ohne Veränderung aus den Vorlagen übernommen Gelb: Veränderung der Schichtdicke oder der Anteile einer Vorlage NICHT: Baustoffe oder Aufbau Rot: Bauteil wurde neu Erstellt oder Aufbau der Vorlage verändert Vorteile: Nutzer kann zwischen eigenen und Bauteilen aus den Vorlagen unterscheiden Reduzierung es Aufwandes zur Prüfung der Ökobilanz Bezug zwischen projektspezifischem Gesamtbilanzergebnis und den definierten Benchmarks des BNB Systems Herstellen eines direkten Bezugs des Ökobilanzergebnisses zu den Benchmarks und dem Zielerfüllungsgrad des BNB Systems Variantenvergleich Die Möglichkeit unterschiedliche Bilanzergebnisse durch verschiedene Varianten eines Projektes zu erzeugen, sollte durch eine direkte Gegenüberstellung ggf. durch eine Graphik einfach vergleichbar gemacht werden Bilanzierung mit dem vereinfachten und vollständigen Verfahren Im Rahmen der Bilanzerstellung besteht die Möglichkeit nach beiden Verfahren vorzugehen Wird aktuell im Online-Tool noch nicht berücksichtig Hinzufügen der Möglichkeit die Bilanz nach dem vereinfachten Verfahren zu berechnen, z.b. unter dem Punkt Stammdaten allgemein Ergebnisse werden mit Sicherheitsfaktor 1,1 beaufschlagt Unter Berücksichtigung mit den oben ausgeführten Optimierungsvorschlägen ist das Online Bilanzierungstool elca eine sehr gute und effektive Methode Ökobilanzen von Gebäuden zu erstellen und zu bearbeiten. Online-Ökobilanzierungstool für den Verwaltungsbau - Erfassung von Ökobilanzdaten 5