Archiv für die Kategorie „Lebenszyklusanalyse“

Lebenszykluskosten (Projekt 11)

Dienstag, 12. Januar 2010

Bei der Entwicklung von Gebäuden stehen vielfach die Investitionskosten als wesentliches Entscheidungskriterium im Vordergrund. Dadurch werden aber nicht unbedingt Bauweisen bevorzugt, die auch im Lebenszyklus minimale Kosten verursachen.

Mit Hilfe einer Lebenszyklus-Kostenprognose können Varianten in der Gestaltung der Baukörper, der Außenhülle und der Gebäudetechnik berechnet und damit die Lebenszykluskosten eines Gebäudes bei gegebener Nutzung optimiert werden.

Es wurde ein praxistaugliches Werkzeug zur Berechnung der Lebenszykluskosten von Immobilien für den Einsatz in der Immobilien-Projektentwicklung entwickelt und in seiner Funktionsweise dargestellt.

Das Modell beruht weitestgehend auf vorhandenen Normen und Rechenmethoden.
Modell einer Lebenszyklus-Kostenprognose mit 12 Hauptgruppen und 54 (bzw. 39 „echten“) Kostengruppen

  • Detaillierte Betrachtung der jährlichen und mehrjährlichen Kosten gesondert möglich
  • Eingabeparameter: Geometriedaten aus Entwurfs- bzw. Einreichplan
  • Werte der Gebäudetechnik und Folgekosten
  • Reinigungskosten werden aus den vorhandenen Angaben errechnet

Das Modell wurde für ein tatsächlich ausgeführtes Bürogebäude, ein dreigeschoßiger quadratischer Verwaltungsbau in Stahlbauweise mit 5.500 m² Bruttogeschoßfläche, durchgerechnet. Als nicht-gebaute Variante wurde das gleiche Gebäude mit massiver Außenwand als Lochfassade gerechnet und anschließend wurden die Ergebnisse verglichen. Lebenszyklisch betrachtet kommt die Variante mit der massiven Fassade um 9,6 % günstiger.

Mit dem Lebenszykluskostenmodell können nur Aussagen über Gesamtgebäude (aufgrund der gewählten Kostenstruktur) getätigt werden, d.h. es ist keine Bauteil- oder Haustechnikoptimierung möglich.

Die Heizungskosten werden nur aus dem eingegebenen Heizwärmebedarf (HWB) hochgerechnet (d.h. alle Unzulänglichkeiten dieser Berechnung werden mitgeführt). Das Modell kann der Bauwirtschaft als ein Ergebnis von „Nachhaltigkeit massiv“ zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus ist es auch für den Beratungssektor interessant.

Naturkatastrophen (Projekt 10)

Dienstag, 12. Januar 2010

Untersuchungsgegenstand von Projekt 10 war der Einfluss von Sonderbelastungen auf die Nutzungsdauer bzw. die Lebenszykluskosten von Gebäuden und ihren Bauteilen. Anhand einer systematischen Aufbereitung und der Interpretation erfasster Schadensfälle sollten gezielt Aussagen über die Katastrophensicherheit von Gebäuden in Abhängigkeit des gewählten Bausystems getätigt werden können. In der Folge sollten die Ergebnisse einerseits in die Projekte 03 und 06 (Erweiterung des OI3-Index) eingearbeitet werden sowie bei der Weiterentwicklung des TQB (Projekt 15) Eingang finden.

Zur Frage der Katastrophensicherheit von Gebäuden wurden 149 Schadensfälle in Hinblick darauf ausgewertet, ob außerplanmäßige Einwirkungen Unterschiede bezüglich der Bauweise erkennen lassen. Die Gebäude wurden in Massiv-, Misch- und Holzbau unterteilt.

Die Untersuchungen zeigen einen Zusammenhang zwischen Schadensanfälligkeit, Schadenshöhe und Bauweise. Innerhalb der untersuchten Datenbasis erweisen sich Massivbauten als robust und als sehr gut geeignet, um die Schadensumme infolge unplanmäßiger Einwirkungen gering zu halten. Die höchsten Schadenssummen wurden bei Gebäuden in Mischbauweise verursacht.

Besonders hinzuweisen ist in diesem Zusammenhang auf die Definition für Massivbau als überwiegend homogene Struktur aus massiven, anorganischen Baustoffen. Unter Mischbauweise werden Gebäude verstanden, bei denen die Konstruktionen, wie Wände oder Decken, aus einer großen Vielfalt an unterschiedlichen Baustoffen bestehen.

Kreislaufwirtschaft (Projekt 05)

Dienstag, 12. Januar 2010

Dem Bauwesen stehen langfristig wesentliche Ressourcen nicht mehr in gleichem Ausmaß wie derzeit zur Verfügung. Bauwerke stellen den größten Bestand an Sekundärressourcen dar, der jedoch nicht ausreichend effizient genutzt werden kann.

Um die Ressourcenfrage im Bauwesen zu erfassen wurden vier Indikatoren entwickelt:

  • Verfügbarkeit
  • Rezyklierbarkeit
  • Eigenversorgung
  • Scale-Up (à Auswirkungen eines deutlich zunehmenden Einsatzes eines bestimmten Materials)

Die Indikatoren liefern interessante Ansätze bezüglich einer verbesserten Kreislauffähigkeit von Baustoffen bzw. Gebäuden. Einschränkend wird allerdings angeführt, dass die Anwendung dieser Indikatoren momentan nicht durchführbar ist, da es noch keine gesicherte Datengrundlage zur Ermittlung der benötigten Eingangsparameter gibt.

Um die Sekundärressourcen im Baubestand besser abschätzen zu können, wurde die Idee eines materiellen Gebäudepasses untersucht. Mit einem derartigen Gebäudepass könnten die größten Baustoffgruppen (Beton, Metalle, Ziegel, Glas) im Zuge der Errichtung bzw. während größerer Umbautätigkeiten erfasst werden, indem z.B. eine entsprechende Software in gängige Ausschreibungsprogramme integriert wird.

Die Bauwirtschaft ist aufgefordert, zukünftig ihre Materialien besser im naturwissenschaftlich-technischen Sinn zu beschreiben und wesentlich zur Schaffung einer ausreichenden Daten- und Wissensbasis beizutragen.

Eine Harmonisierung der Parameter in den Statistiken in den einzelnen Branchen (Holz, Stein und Keramik, Stahl etc.) würde einen fundierten Vergleich zwischen den Materialhaushalten der einzelnen Materialien ermöglichen. Damit könnten Verbrauchstrends verglichen und verfolgt, Optimierungen vorgenommen oder neue Strategien entwickeln werden. Peak Oil ist nicht der einzige Warnhinweis auf die Begrenztheit, auch viele andere Ressourcen werden in absehbarer Zeit knapper werden.

Transportrucksäcke (Projekt 04)

Dienstag, 12. Januar 2010

Ein anderer, bisher wenig untersuchter Aspekt bei der ökologischen Betrachtung von Bauprodukten wurde im Projekt 04 „Transportrucksäcke von Bauprodukten“ bearbeitet. Derzeit umfassen die Ökobilanzen von Bauprodukten lediglich jene Umweltwirkungen, welche im Zuge des Rohstoffabbaus und der Produktion auftreten und sie enden beim Werkstor des Herstellers.

Mit dem Transportmodell wurde gezeigt, wie eine strukturierte Erfassung der Transportrucksäcke von Bauprodukten in Abhängigkeit von Werksstandort, Baustelle und Bauprodukt grundsätzlich möglich ist.

Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen den Einfluss des Bauprodukt-Transportes vom Werkstor zur Baustelle. Im Vergleich zu den herstellungsbedingten Umweltwirkungen erhöhen sich die Umweltwirkungen aufgrund von Transporten um 5 bis 20 % beim Wirkungsindikator GWP.

Die Anwendung des entwickelten Transportmodells im Rahmen einer Gebäudebewertung ist allerdings aufgrund der unzureichenden Datenlage bezüglich der Transportdistanzen eingeschränkt. Das Thema der Minimierung von Transportbelastungen wird im Zuge der Aufarbeitung der Forschungsergebnisse weiterhin zu berücksichtigen sein.

OI3-Index (Projekt 03 und Projekt 06)

Dienstag, 12. Januar 2010

Rechnen sich die Investitionen in eine verbesserte thermische Qualität der Gebäudehülle auch ökologisch oder verursachen die dafür erforderlichen Materialien mehr Ressourcenverbrauch und Umweltbelastungen als man damit jemals einspart? Diese Frage beschäftigte vor Jahren unter anderem die Wohnbauförderstellen. Ein möglichst einfach handhabbarer Indikator sollte über die in der Herstellungsphase der Baustoffe verursachten Umweltwirkungen eine quantitative Aussage treffen. Daraufhin wurde vom Österreichischen Institut für Baubiologie und –ökologie in Anlehnung an die Ökobilanzierung der OI3-Index entwickelt. Drei Umweltwirkungen wurden ausgewählt, die auch einen Vergleich mit den durch reduzierte Beheizung vermiedenen Emissionen ermöglichen: das Treibhauspotenzial GWP, das Versäuerungspotenzial AP und der Primärenergieinhalt nicht erneuerbar PEI n.e. Diese Auswahl ist also historisch begründbar, wissenschaftlich aber nicht ausreichend fundiert. Da alle bewerteten Umweltwirkungen auf Verbrennungsprozessen beruhen, besteht die Gefahr einer Mehrfachbewertung einer Umweltwirkung.

Die Bilanzgrenzen des in den Wohnbauförderungen verwendeten OI3TGH beschränken sich räumlich auf die thermische Gebäudehülle bzw. zeitlich auf die Herstellung der Baustoffe im Zuge der Gebäudeerrichtung. Um dem Anspruch einer Ökobilanzierung näher zu kommen, sollte der OI3-Index in „Nachhaltigkeit massiv“ für die Anwendung in TQB um die räumlichen und zeitlichen Bilanzgrenzen sowie eine weitere Umweltwirkung erweitert werden.

Das Österreichische Institut für Baubiologie und –ökologie verfolgte die „Erweiterung des OI3-Index um die Nutzungsdauer von Baustoffen und Bauteilen“ (P03) mit einer nach eigenen Angaben aktualisierten und dokumentierten Zusammenstellung von Referenz-Nutzungsdauern für alle relevanten Baustoffe und Bauteile in typischen Einbausituationen. Aus diesen Referenz-Nutzungsdauern lassen sich Austauschraten ableiten, die in einem bestimmten Betrachtungszeitrum – beispielsweise 100 Jahre für Wohngebäude – gegeben sind und die im OI3-Index berücksichtigt werden können.

Die räumliche Erweiterung des OI3-Index erfasst über die bisher mit dem Energieausweis berücksichtigte thermische Hülle des Gebäudes hinaus folgende Bereiche:

  • Sämtliche Zwischen- und Trenndecken des Gebäudes, zzgl. der Stiegen und Stiegenpodeste und Lifteinhausungen
  • Sämtliche Innen- und Trennwände des Gebäudes
  • Die Keller-/Tiefgeschoße außerhalb der thermischen Hülle samt ihren Innen- und Trennwänden

Vorerst wird aus Effizienzgründen von der Erfassung der technischen Gebäudeausrüstung abgesehen. Wenn diesbezüglich Produktinventare mit entsprechenden Umweltindikatoren vorliegen, kann künftig auch die technische Gebäudeausrichtung mitbilanziert werden.
Der Vergleich von OI3-Bewertungen am Beispiel des Geschoßwohnbaus Utendorfgasse (Passivhaus) in Wien zeigt die Unterschiede der Bewertungen mit unterschiedlichen Bilanzgrenzen für die ausgeführte Stahlbetonbauweise sowie für zwei simulierte Varianten. Während im derzeitigen OI3-Index eine Holzmassivbauvariante einen rund 50 % besseren OI3-Index ergeben würde, reduziert sich der Unterschied mit den erweiterten Bilanzgrenzen und unter Berücksichtigung des Austauschs von Bauteilen im Lebenszyklus auf rund 10 %. Die Transporte der Baustoffe ab Werkstor sind dabei noch nicht berücksichtigt.

Lebensdauer (Projekt 02)

Dienstag, 12. Januar 2010

Die Lebensdauer von Gebäuden, Bauteilen, funktionalen Einheiten und Baustoffen beeinflusst in hohem Maß die ökologische Gebäudequalität. Sie ist daher ein wichtiger Meilenstein in der ökologischen Lebenszyklusanalyse von Gebäuden.

Die derzeit verfügbaren Lebensdauerdaten liegen meistens in Form von Lebens- bzw. Nutzungsdauertabellen mit ,,Von-Bis-Werten” für eine begrenzte Auswahl an Bauprodukten vor und basieren auf Erfahrungswerten von Sachverständigen bzw. Gebäudebewirtschaftern. Aufgrund der großen Unterschiede zwischen den in der Literatur veröffentlichten Lebensdauerangaben für Bauprodukte und Bauteile sowie der Fülle von schwer quantifizierbaren Einflussfaktoren herrscht derzeit große Unsicherheit bezüglich der Festlegung der voraussichtlichen Lebensdauer.

Die konstruktive Optimierung von Gebäuden in Abhängigkeit der jeweiligen Produktlebensdauern ermöglicht es, Instandhaltungsmaßnahmen mit geringstem ökologischem und ökonomischem Aufwand durchführen zu können.

In Projekt 02 wurde ein allgemeines Alterungsmodell entwickelt, mit dem die Lebensdauer von Bauprodukten in Abhängigkeit von der jeweiligen Einbaubedingung abgeschätzt werden kann. Mit dem Modell lassen sich jedoch nur planmäßige Einwirkungen erfassen, Katastropheneinwirkungen oder Anwendungen im Rahmen von Risikobewertungen sind damit nicht möglich. Kernstück des Alterungsmodells sind die sogenannten „Faktorwerte“, mit welchen von der Referenzlebensdauer auf die voraussichtliche Lebensdauer umgerechnet werden kann. Die Faktorwerte müssen pro Bauteil bzw. Schichtgruppe ermittelt werden. Ihnen zu Grunde liegen bauteilrelevante Einflussfaktoren, die gemäß den Faktorklassen der ISO 15686 untergliedert sind. Mit realistischen Annahmen für die Lebensdauer lässt sich der Nutzen langlebiger, robuster Bauprodukte besser quantifizieren und in der Gebäude- und Immobilienbewertung transparent und nachvollziehbar darstellen.