Fassadenelemente für Hybridbauweisen

Energieeffizienz und Nachhaltigkeit

Vor dem Hintergrund der Klimaziele – Klimaneutraler Neubau auf Basis von primärenergetischen Kennwerten bis 2020 – muss der energetische Standard definiert werden. Die Einhaltung der aktuell geltenden Energieeinsparverordnung ist hierbei ein guter Ansatz. Innerhalb einer vorausschauenden und nachhaltigen Planung sollte allerdings bereits jetzt energieeffizienter und ressourcenschonender geplant und gebaut werden.

ENTWICKLUNG ENERGIEEFFIZIENTES BAUEN

Die normative Entwicklung in Bezug auf die Energieeffizienz von Gebäuden sieht eine stufenweise Anpassung an den Niedrigstenergiegebäudestandard vor, was die von Gerd Hauser entwickelte Grafik des energiesparenden Bauens für Mehrfamilienhäuser verdeutlicht (Abbildung 12). Die Bau-

praxis hat sich über die letzten Jahre hinweg meist unterhalb der geforderten Primärenergiebedarfe bewegt und sollte dies auch weiterführen, indem Innovationen und neue Forschungserkenntnisse in die Tat umgesetzt werden.

Abbildung 12: Entwicklung des energiesparenden Bauens nach (Hauser, 20141)

Gebäude können einen entscheidenden Beitrag nicht nur zu ökonomischen und soziokulturellen Qualitäten leisten, sondern haben besonders auf dem Gebiet der Ökologie wesentliche Bedeutung. In Gebäuden werden ca. 30 % der globalen Rohstoffressourcen verbaut, ebenso wie dem Gebäudesektor ca. 40% des Primärenergiebedarfs in Deutschland zugeschrieben werden.2 Das bedeutet, dass der Gebäu-desektor durch Steigerung von Energie- und Ressourceneffizienz und den behutsamen Umgang mit

Ressourcen auf dem Gebiet der ökologischen Nachhaltigkeit eine große Hebelwirkung besitzt.

Bereits realisierte Hybridbauprojekte haben gezeigt, dass vorgefertigte, hochgedämmte Elemente einschließlich Verglasungen und bereits applizierter Fassadenbauteile zusammen mit den bereits sehr weit industrialisierten Rohbautechniken des Stahlbetonfertigbaus ein großes Potenzial für die notwendige Steigerung der Energieeffizienz beinhalten.

Lebenszyklusanalyse und Recyclingkonzepte

Grundlagen

Die Verwendung von Holzfassadenelementen an Stahlbetontragkonstruktionen bietet die Möglichkeit für einen erweiterten Einsatz des heimischen, nachwachsenden Rohstoffes Holz. Vor dem Hintergrund zunehmend auftretender Rohstoffknappheit und der Abhängigkeit vom Rohstoffim-

port (z.B. Stahl) eröffnen sich hier große Chancen für eine langfristig valide Bauweise. Die Hybridbauweise wurde hinsichtlich ihres Lebenszyklus qualitativ zum Thema Rückbaubarkeit und Recyclingfähigkeit und quantitativ in einer Ökobilanz untersucht.

Abbildung 13: Gebäude-Lebenszyklus nach DIN EN 15978 (Eigenen Ergänzungen nach Darstellung (DIN EN ISO 15978, 20123))

Rückbaubarkeit

Die Beurteilung der zukünftigen Nachnutzung nach dem Ende der Nutzungsdauer eines Gebäudes findet grundsätzlich auf zwei Ebenen statt: Verwendete Konstruktionsweisen sind für die Rückbaubarkeit ausschlaggebend und Voraussetzung für eine Rückgewinnung der im Gebäude verwendeten Materialien, während die Materialwahl für die Rezyklierbarkeit wesentlich ist. Die Prinzipien der Planung für ein rückbaubares und rezyklierfähiges Gebäude lassen sich auf wenige Grundsätze zusammenfassen:

  • Gebäudeteile oder Gruppen von Gebäudeteilen mit unterschiedlichen Nutzungsdauern sollten leicht voneinander trennbar sein. Hier leisten hybride Bauweisen einen entscheidenden Beitrag, da die Fassade in der Regel eine kürzere Nutzungsdauer aufweist als das Tragwerk, so dass ihre Austauschbarkeit die Flexibilität eines Gebäudes erhöht.

  • Bauteilschichten mit kürzerer Lebensdauer sollten ausgetauscht werden können, ohne dass dabei Bauteilschichten mit längerer Lebensdauer beeinflusst werden. Gleichzeitig sollten Bauteilschichten leicht voneinander lösbar sein, um eine sortenreine Trennung der Materialien beim Rückbau des Gebäudes zu gewährleisten.
  • Nachwachsende Rohstoffe eignen sich für eine Kaskadennutzung, d.h. eine Nutzung in zunehmend minderwertiger Qualität. Zum Beispiel können Holzbalken zu Holzwerkstoffplatten recycelt werden, die nach Ende ihrer Nutzungsdauer zur Energiegewinnung verbrannt werden. Sie können komplett in einem ökologischen Kreislauf geführt werden, solange sie nicht durch Fremdstoffe verunreinigt sind.

  • Nicht nachwachsende Rohstoffe mit einem hohen Recyclingpotenzial sind fossilen Materialien unbedingt vorzuziehen, die nur in minderwertiger Form (Downcycling) wiederverwendet können oder deponiert werden müssen.

Vorgehensweise Lebenszyklusanalyse

Um über „weiche Faktoren“ hinaus die ökologischen Vorteile der Hybridbauweise darzustellen, wurden zunächst die Außenwände der Beispielfassaden mit Hilfe einer Ökobilanz im Vergleich zu Standardwandaufbauten in Massivbauweise und zu einer Aluminium-Vorhangfassade untersucht.

Auf der Grundlage der Beispielprojekte wurden in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Standardaufbauten entwickelt, die hinsichtlich der gewählten Baustoffe in einer weiteren Ökobilanz analysiert wurden. Die Ökobilanzen nach Ökobaudat 2011 wurden mit Hilfe des vom BBSR entwickelten Tools eLCA berechnet. Die Ergebnisse wurden

jeweils für 1 m² Fassadenfläche und einen Betrachtungszeitraum von 50 Jahren ermittelt und beinhalten alle Bauteilschichten und ggf. statisch erforderliche Befestigungsmittel, aber keinen Betriebsenergiebedarf, da dieser für ein Einzelbauteil nicht sinnvoll ermittelt werden kann.

Ergebnisse der Ökobilanz/ Variantenauswertun

Der Vorteil der nachwachsenden Rohstoffe bildet sich besonders in zwei Indikatoren der Ökobilanz ab: Dem erneuerbaren Primärenergieinhalt und dem Treibhauspotenzial.

Der Vorteil der nachwachsenden Rohstoffe bildet sich besonders in zwei Indikatoren der Ökobilanz ab: Dem erneuerbaren Primärenergieinhalt und dem Treibhauspotenzial.

Hier konnte nachgewiesen werden, dass eine Fassade in Holzrahmenbauweise bis zu 100 % nicht erneuerbare Primärenergie im Vergleich zu einer Fassade in Massivbauweise einsparen kann und gegebenenfalls sogar darüber hinaus eine Primärenergie-Gutschrift aufgrund der Verdrängung von nicht erneuerbaren Energien aus dem Energie-Mix erhält (siehe Abb. 14).

Hinsichtlich Treibhauspotenzial wurde errechnet, dass die mineralischen Außenwände und die Aluminium-Vorhangfas-

sade mindestens 3,5-mal so viel Treibhauspotenzial über den Betrachtungszeitraum von 50 Jahren wie die Holzrahmenbau-Außenwände verursachen (siehe Abb. 15).

Der Vergleich macht deutlich, dass U-Wert und Ökobilanz-Ergebnisse voneinander weitgehend unabhängig sind. Das heißt, Holzrahmenbaufassaden bieten besonders bei Verwendung ökologisch vorteilhafter Dämmstoffe die Chance, Primärenergiebedarf und Umweltwirkungen parallel in allen Lebenszyklusphasen zu verringern, das heißt, eine Verringerung des Energiebedarfs im Betrieb ist ohne eine Erhöhung des Energiebedarfs für die Herstellung möglich.

Abbildung 14: Gesamtprimärenergiegehalt (nicht erneuerbar) der Referenzprojekte und Vergleichsfasssaden (Eigene Darstellung)
Abbildung 15: Treibhauspotenzial der Referenzprojekte und Vergleichsfasssaden (Eigene Darstellung)

Als Bauteilkomponente ist bei den Holzrahmenbaufassaden für den nicht erneuerbaren Primärenergieinhalt und das Treibhauspotenzial das Kernelement ausschlaggebend,

gefolgt von der Fassade. Die Installationsebene ist aufgrund des geringen Materialaufwandes weniger relevant, die Befestigungselemente fallen am geringsten ins Gewicht.

1 Hauser, G. (2014). Künftige Entwicklung der Gebäude in energetischer Hinsicht. Abgerufen am 29.02.2016 von http://www.waermeschutztag.de/media/pdf/wtag2014/Kuenftige_Entwicklung_der_Gebaeude_in_energetischer_Hinsicht.pdf.

2 UNEP. (o.J.). Common Carbon Metric. Abgerufen am 20.05.2016 von www.unep.org/sbci/pdfs/UNEPSBCICarbonMetric.pdf

3 DIN EN ISO 15978. (2012). Nachhaltigkeit von Bauwerken - Bewertung der umweltbezogenen Qualität von Gebäuden - Berechnungsmethode. Beuth-Verlag, Berlin.

Cookies erleichtern die Bereitstellung unserer Dienste. Mit der Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies verwenden. weiter