Bilanzierung Graue Energien

Primärenergiebilanzierung nach SIA 2040 Effizienzpfad Energie Definition von grauer Energie und graue Treibhausgasemissionen Bilanzierung graue Energie nach SIA 2032 Graue Energie im Hochbau Anwendung in der Praxis

SIA 2040 Effizienzpfad Energie SIA 2032 Graue Energie von Gebäuden

Ziel des Effizienzpfades Grundlage des 2000-Watt-Modells Primärenergiedauerleistung von 2000 Watt p.p. 1 t CO2-Treibhausgasemissionen p.p. und Jahr für den Bereich Gebäude. Für das Zwischenziel 2050 werden die nicht regenerativen Primärenergien und CO2-Emissionen betrachtet.

Ziel des Effizienzpfades Anders als das 2000-Watt-Modell beschränkt sich der Effizienzpfad auf das Gebäude (Gebäudekategorien Wohnen, Schule und Büro).

Gesamtprimärenergiebilanzierung für die Bereiche: Erstellung Betrieb Mobilität

Primärenergie «Form der Rohenergie, die noch keiner technischen Umsetzung oder Umwandlung und keinem Transport unterworfen worden ist, z.b. Rohöl, Erdgas, Uran oder Kohle in der Erde, Holz im Stand, Solarstrahlung, potenzielle Energie des Wassers, kinetische Energie des Windes.» (SIA 2040)

Nicht regenerative Primärenergie «Primärenergie, die aus einer Quelle gewonnen wird, die durch Nutzung erschöpft wird, z.b. Uran, Rohöl, Kohle.» (SIA 2040)

Treibhausgasemissionen «Menge der Treibhausgase, die als Folge der Lieferung der Netto-Primärenergie an das Gebäude emittiert werden.» (SIA 2040)

Wertschöpfungskette Primärenergie > Endenergie > Nutzenergie Primärenergiebilanz Primärenergie < Endenergie < Nutzenergie

BILANZGRENZE aus SIA 2040 Effizienzpfad Energie

Primärenergie Erstellung (Graue Energie) Erstellung (Rohstoffgewinnung, Bauteilfertigung, Montage) Sanierungen und Unterhalt Bauteilersatz Rückbau

Primärenergie Betrieb Verwendungszwecke Wärme Lüftung / Klimatisierung Beleuchtung Betriebseinrichtungen

Primärenergie Mobilität Energieaufwendungen für standortabhängige Alltagsmobilität

Einheiten der im Effizienzpfad genannten Zielwerte sind in MJ/m2a. 3.6 MJ = 1 kwh 3.6 MJ/m2a = 1 kwh/m2a 110 MJ/m2a (Zielwert Graue Energie) 30 kwh/m2a, 30 kwh/m2a = 3 l Öl(äquivalente). Das entspricht der Idee des 3-Liter-Hauses bei Minergie-P (30 kwh/m2a als Primärenergiekennzahl).

aus SIA 2040 Effizienzpfad Energie

Nutzenergie Endenergie Primärenergie PE Wärme Wärme Strom Strom

Endenergie Primärenergie Wärmepumpen benötigen Strom. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) drückt den Ausnutzungsgrad aus. Die Nutzenergie wird durch den Ausnutzungsgrad geteilt. JAZ Wärmepumpe Heizwärme = 6.54 JAZ Wärmepumpe Warmwasser = 3.5

Primärenergie Primärenergie wird gewichtet. Faktor SIA 2040 für Strom = 2.64 hier angewandter Faktor = 2.0 (entspricht Minergie)

Stufe Primärenergie 58% 42%

Zielwert 110 MJ/m2a Zielwert 200 MJ/m2a

Betrachtungszeitraum 60 Jahre Energiebezugsfläche = 20 208 m2 30.0 kwh/m2a 3 600 000 l Öl-Äquivalente für Erstellung 40.4 kwh/m2a 4 900 000 l Öl total 8 500 000 l Öl (10 kwh/m2a 1 l Öl)

Graue Energie (Primärenergie Erstellung nicht regenerativ) SIA 2032 liefert das Berechnungsmodell.

Graue Energie «Gesamte Menge nicht erneuerbarer Primärenergie, die für alle vorgelagerten Prozesse, vom Rohstoffabbau über Herstellungs- und Verarbeitungsprozesse und für die Entsorgung, inkl. der dafür notwendigen Transporte und Hilfsmittel, erforderlich ist. Sie wird auch als kumulierter, nicht erneuerbarer Energieaufwand bezeichnet.» (SIA 2032)

Graue Treibhausgasemissionen «Kumulierte Menge der Treibhausgase (CO2, Methan, Lachgas und weitere klimawirksame Gase), die bei allen vorgelagerten Prozessen, vom Rohstoffabbau über Herstellungs- und Verarbeitungsprozesse und bei der Entsorgung, inkl. der dazu notwendigen Transporte und Hilfsmittel, emittiert wird.» (SIA 2040)

aus SIA 2032

Bilanzperimeter wie SIA 2040 Amortisationszeit 60 Jahre Bezugsgrösse Energiebezugsfläche AE

aus SIA 2032

Ökobilanzdaten im Baubereich (KBOB-Empfehlung 2009)

Ziel der Bilanzierung Graue Energie in MJ/kg (Bauteilmasse) MJ/a (pro Jahr) MJ/m2a (pro Jahr und m2 Energiebezugsfläche)

Beispiel Bodenbelag Gussasphalt Ausmass 60 m2 Materialstärke 2 cm Energiebezugsfläche des Gebäudes 120 m2 Frage Wieviel Graue Energie Bodenbelag bezogen auf 1 m2 AE?

Vorgabe (Ökobilanzdaten) 1 kg Gussasphalt = 7.22 MJ Graue Energie Vorgehen Aussmass (m2) * Materialstärke (m) * Rohdichte (kg/m3) = kg

Vorgehen 60 m2 * 0.02 m = 1.2 m3 Rohdichte Gussasphalt?

Vorgehen Rohdichte siehe z.b. Empa-Baustoffliste

Vorgehen 60 m2 * 0.02 m = 1.2 m3 1.2 m3 * 2 300 kg/m3 = 2 760 kg Auf den 60 m2 Fussboden liegen 2 760 kg Gussasphalt.

Vorgehen 1 kg Gussasphalt beinhaltet 7.22 MJ Graue Energie. 2 760 kg Gussasphalt beinhalten 7.22 * 2 760 = 19 927 MJ Graue Energie.

Vorgehen Ein Fussbodenbelag hat gemäss SIA 2032 einen Lebenszyklus von 30 Jahren. Das Zeitfenster der Betrachtung beträgt 60 Jahre. Das bedeutet, dass der Bodenbelag nach 30 Jahren ersetzt wird. In der Bilanzierung wird der Bodenbelag also 2-mal gerechnet.

aus SIA 2032

Vorgehen 19 927 MJ * 2 (Lebenszyklen) = 39 854 MJ Über den Betrachtungszeitraum von 60 Jahren kumuliert ein 2 cm starker Gussasphaltbelag auf 60 m2 Bodenfläche 39 854 MJ Graue Energien.

Vorgehen 39 854 MJ / 60 Jahre = 664 MJ/a 664 MJ/a / 120 m2 AE = 5.5 MJ/m2a

eher wenig: Holzelementbauweise, hohe Kompaktheit eher viel: hohe Kompaktheit Betondecken mit Einlagen eher viel: viele begehbare Dächer sehr wenig: kaum Keller eher viel: aufwändige Komfortlüftung, Grundwasserwärme mit Wärmepumpe

Bodenaufbau Zementfliessbelag 8 mm /Hartbeton 30mm Anhydritestrich 70 mm Trennfolie Trittschalldämmung 2 x 20 mm Beton 240 oder 260 mm Deckenanstrich Gebaut wird ein Zementfliessbelag OHNE Hartbeton (deutlich weniger graue Energie). Decken inkl. Bodenaufbauten Deckenverkleidungen: 26 MJ/m2a Bauteilfläche (Kennwert SIA 2032: 25 MJ/m2)

Bilanziert sind Metallprofile als Unterkonstruktion. Holz ist brandschutztechnisch nicht möglich. Innenwände inkl. Wandbekleidungen 18 MJ/m2a Bauteilfläche (Kennwert SIA 2032: 15 MJ/m2)

Minergie-P-zertifiziert. Dafür ist der Wandaufbau extrem schlank. Das gleiche gilt bezüglich sehr hoher schalltechnischer Anforderungen. Aussenwand zu Luft 16 MJ/m2a Bauteilfläche (Kennwert SIA 2032: 15 MJ/m2)

Dach inkl. Dachhaut und Deckenbekleidung: 55 MJ/m2a Bauteilfläche (Kennwert SIA 2032: 55 MJ/m2)

Fenster inkl. Metallstoren, Fensterbänke und Absturzsicherungen: 67 MJ/m2a Bauteilfläche (Kennwert SIA 2032: 50 MJ/m2)

Fenster OHNE Metallstoren, Fensterbänke und Absturzsicherungen: 53 MJ/m2a Bauteilfläche (Kennwert SIA 2032: 50 MJ/m2)

Gesamtbilanz Energiepfad Effizienz Stand Ende Vorprojekt Graue Energie 30.0 kwh/m2a = 107.8 MJ/m2a Zielwert = 110.0 MJ/m2a Primärenergie gesamt 33.4 kwh/m2a = 120.2 MJ/m2a Zielwert = 130.0 MJ/m2a Treibhausgasemissionen 8.1 kg/m2a Zielwert = 8.5 MJ/m2a Damit sind die Anforderungen erfüllt.

Hunziker-Area

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Gebäudehülle 28% der GE Gebäudetechnik 24% der GE unterirdisch 8% der GE Elemente mit hohem Ausbauanteil (und Nutzen) 40% der GE

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Hunziker-Areal Haus B Architekturbüro Šik Altengerechtes Wohnen

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480 259 9 2 1 1

Bereich Minergie und Minergie-A Bereich Minergie-P

40 % 24 GJ 2 267 m3

12 % 71 GJ 5 331 t 2 240 m3

Reduktion Tiefgaragenflächen (Geschossfläche in m2) 10 140 m2 7 770 m2 4 080 m2 686 GJ/a 526 GJ/a 333 GJ/a 249% 190% 100% 206% 158% 100%