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Bauen mit Holz als Klimaschutz

Fünf Gebäude wurden einer Ökobilanzierung unterzogen

Holger König

Für eine vergleichende Ökobilanzierung wurden fünf Gebäude ausgewählt, die in vielen Bauteilen nachwachsende Rohstoffe einsetzen. Das Ziel bestand darin, neben dem physischen Gebäudemodell auch ein digitales Informationsmodell mit der exakten Beschreibung des Aufbaus aller Bauteile, der Mengenermittlung und der Lagezuordnung zu formulieren. Dieses Informationsmodell stellte die Grundlage dar für die Berechnung der Herstellungskosten, des Energiebedarfs, der Lebenszykluskosten und der Ökobilanz. Die hier durchgeführten Ökobilanzierungen bedienen sich der Datenbank "Ökobau.dat" als Basisinformation. Die Modellierung und Berechnung der Objekte wurde mit der Software LEGEP durchgeführt. Zu jedem Gebäude wurde zusätzlich eine "Standardausführung" mit konventionellen Bauprodukten, die weitgehend aus nicht nachwachsenden, das heißt aus mineralischen, metallischen und synthetischen Rohstoffen bestehen, modelliert. Diese ist in Raum, Fläche und Gestalt identisch mit dem realen Gebäude und erfüllt auch die gleichen energetischen Zielwerte. Die Bauteile wurden aus dem Elementkatalog der LEGEP-Datenbank entnommen und entsprechen im Aufbau und in der Materialwahl vielen bereits bilanzierten Gebäuden. Die Modellierung dieser "zweieiigen Zwillinge" macht die Unterschiede verschiedener Konstruktionsweisen deutlich. Bei den folgenden Auswertungen für die Ökobilanz werden die Gebäude ab der Unterkante Bodenplatte des Erdgeschosses berechnet.

Materialwahl

Für diese Untersuchung wurden nur Gebäude ausgewählt, bei 
denen Holz auch die primäre Tragkonstruktion bildet. Werden nachwachsende Rohstoffe nur punktuell am Gebäude eingesetzt,
 zum Beispiel in der Fassade, im Fußboden oder in der Dachdämmung, so zeigen sich in der Ökobilanz keine signifikanten Unterschiede zu konventionellen Gebäuden, da die verwendeten Mengen 
an nachwachsenden Rohstoffen zu gering sind. Erst die Ausführung
 der Primärkonstruktion, also der tragenden Bauteile der Außen- 
und Innenwände, der Decken und des Dachs aus Holz oder Holzwerkstoffen führt zu einem sichtbar unterschiedlichen Ergebnis.
 Die Auswertung der unterschiedlichen Materialinhalte unterscheidet die Baustoffgruppen nicht erneuerbare Rohstoffe (mineralisch, metallisch, synthetisch) und nachwachsende Rohstoffe (Holz, Pflanzen- und Tierfasern). Die Bezugsgröße ist wegen der besseren Vergleichbarkeit der Objekte 1 Quadratmeter Bruttogrundfläche (BGF) über Terrain, die Einheit ist Kilogramm.

Ökobilanz

Die Ökobilanz von Gebäuden besteht aus zwei Teilen:

  • einer Energie- und Stoffflussbilanz mit Nachweisen der Ressourcen und  der Primärenergie (nicht erneuerbar und erneuerbar) sowie einer
  • Wirkungsbilanz mit den fünf Indikatoren Treibhaus-, Ozonschichtabbau-, Sommersmog-, Versauerungs- und Überdüngungspotenzial.

Ausgewertet wird nur das Gebäude über einen Betrachtungszeitraum von 50 Jahren mit den Phasen Herstellung, Instandsetzung und Entsorgung.

Primärenergie nicht erneuerbar
Der nicht erneuerbare Primärenergieverbrauch summiert den Einsatz von endlichen abiotischen energetischen Ressourcen wie Stein- und Braunkohle, Erdöl, Erdgas und Uran. Alle Holzgebäude erreichen bei der nicht erneuerbaren Primärenergie geringere Werte als die Standardgebäude. Der Unterschied beträgt 10 – 20 Prozent. Dies liegt an den relativ hohen Werten der nicht erneuerbaren Primärenergie für den Kubikmeter trockenes Holz in der Ökobilanzdatenbank. Dadurch entstehen geringere Unterschiede zu den konventionell gebauten Gebäuden, als die Materialmenge erwarten ließe.

Primärenergie erneuerbar
Der erneuerbare Primärenergieverbrauch umfasst die eingesetzte Energie aus Biomasse, Wasserkraft, Windkraft, Solarenergie und Geothermie.
 Alle Gebäude mit einem hohen Anteil nachwachsender Baustoffe weisen auch hohe Anteile von erneuerbarer Primärenergie auf. Es werden fünf- bis achtmal höhere Werte als bei den konventionell gebauten Gebäuden erreicht. Der hohe Anteil an erneuerbarer Primärenergie resultiert aus dem im Material enthaltenen Heizwert der nachwachsenden Rohstoffe. Der pflanzliche Kohlenstoff belastet die Atmosphäre nicht, wenn er verbrannt oder auf natürliche Weise abgebaut wird.

Treibhauspotenzial
Das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential – GWP) beschreibt den durch den Menschen verursachten Anteil an der Erwärmung des Erdklimas. Um die Verweildauer der Klimagase in der Atmosphäre mitzuberücksichtigen, wird immer auch ein Integrationszeitraum mit angegeben, zum Beispiel GWP 100 für 100 Jahre. Die Entlastungsfunktion des Holzbaus für die Atmosphäre liegt bei Reduktionspotenzialen von 36 – 71 Prozent gegenüber der Standardbauweise.

Versauerungspotenzial

Der Effekt der Versauerung des Regens entsteht durch Umwandlung von Luftschadstoffen in Säuren.
 Die Holzgebäude leisten hierbei eine wesentliche Entlastung, da vor allem die Primärkonstruktion bezüglich des Versauerungspotenzials wesentlich geringere Werte aufweist als die mineralischen Konstruktionen. Die Entlastung liegt für das gesamte Gebäude über den Betrachtungszeitraum zwischen 15 und 30 Prozent.

Ein neuer Ansatz:
 Einbezug des Nachwuchspotenzials des Waldes 


Jeder genutzte Stamm schafft Platz für neue Bäume und vermehrt den Kohlenstoffspeicher. Die Evidenz des Unterschieds zwischen Bauprodukten mit fossilem, mineralischem oder metallischem Rohstoffhintergrund und einem Rohstoffkonzept
 mit nachwachsenden Materialien erfährt in der normierten
 Zahlenwelt der üblichen Ökobilanzindikatoren bisher keine Berücksichtigung.
 Die bisher bestehende Gleichbehandlung der beiden unterschiedlichen Rohstofftypen in der Ökobilanzierung soll in Zukunft durch
 die Berechnung und Angabe des "Nachwuchspotenzials" ergänzt
 werden.
Als Indikator dient
 das Umweltentlastungspotenzial des nachwachsenden Waldes, ausgedrückt in Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O2).
 Je nach Menge der im Gebäude verbauten nachwachsenden Roh
stoffe wird eine entsprechende Fläche im Wald geerntet. Auf
 dieser Fläche wächst in dem Betrachtungszeitraum von 50 Jahren 
die gleiche Menge nach und bildet in dieser Zeit einen entspre
chenden Kohlenstoffspeicher aus, der die Atmosphäre von der angezeigten Menge an Kohlendioxid entlastet.

Substitution als Einsparpotenzial

Die Darstellung der einzelnen Ökobilanzindikatoren gibt einen Hinweis auf mögliche Vermeidungen und damit Entlastungen für das Ökosystem durch eine veränderte Materialwahl. Der umfassende Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen kann endliche Ressourcen ersetzen. Andererseits wächst auf der frei gewordenen Waldfläche neues Holz heran, das zukünftig weitere nicht erneuerbare Ressourcen ersetzen kann. Das wird durch das "Substitutionspotenzial" ausgedrückt. Zum Einsatz kommt die Biomasse dabei als Ersatz für fossile Brennstoffe ebenso wie für Produkte aus nicht erneuerbaren Rohstoffen.
 Für die fünf Gebäude wurde eine separate Untersuchung dazu durchgeführt, welche Entlastung der Ökosysteme sich durch den Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen bei der Primärkonstruktion von Außen- und Innenwänden, Decken und Dach realisieren ließ.

Die Ökobilanzierung in der Gebäudeverwertung

Eine Ökobilanz berechnet sowohl die Ressourceninanspruchnahme als auch die Umweltwirkungen durch Bau und Betrieb eines Gebäudes. Ein wesentlicher Teil der Ökobilanz besteht in der Bewertung des eingesetzten Materials im Hinblick auf seine Umwelteinflüsse. Auf Basis der Materialeigenschaften, der Lebensdauer, den Instandsetzungsintervallen und den Rückbauszenarien lassen sich vergleichbare Aussagen zu verschiedenen Materialien, Bauprodukten oder Gebäudekonzepten treffen.

Fünf Gebäude aus Holz im Vergleich

  • Neue Werkstätten der Lebenshilfe, Lindenberg/Allgäu, Lichtblau Architekten BDA, München/D, Fertigstellung 2005
  • Finanzamt Garmisch-Partenkirchen, Reinhard Bauer Architekten, München/D, Fertigstellung 2010
  • Gemeindezentrum Ludesch
, Architekten Hermann Kaufmann ZT GmbH, Schwarzach/A
  • Passivwohnhaus Samer Mösl, Salzburg
, sps-Architekten zt gmbh, Thalgau/A, Fertigstellung 2006
  • Campus Kuchl, Fachhochschule Salzburg, Dietrich | Untertrifaller Architekten ZT GmbH, Bregenz/A, Fertigstellung 2009

Gekürzte Fassung des Artikels: Holger König, „Bauen mit Holz als aktiver Klimaschutz“, in: Bauen mit Holz. Wege in die Zukunft, München/London/New York 2011, S.18–25.

Finanzamt Garmisch-Partenkirchen/D

Standort

Garmisch-Partenkirchen/D

Fertigstellung

2011

Neue Werkstätten der Lebenshilfe

Standort

Lindenberg/D

Fertigstellung

2005

Campus Kuchl, Fachhochschule

Standort

Kuchl, Salzburg/A

Fertigstellung

2009

Gemeindezentrum Ludesch/A

Standort

Ludesch, Vorarlberg/A

Fertigstellung

Oktober 2005

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