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Bauen mit Holz

ist aktiver Klimaschutz

Holger König
Erschienen in
Zuschnitt 46: Für die Öffentlichkeit
Juni 2012, Seite 8ff.

Der umfassende Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen kann endliche Ressourcen ersetzen. Die so genannte Ökobilanzierung, bei der die Umweltwirkungen der Baustoffe über ihren gesamten Lebenszyklus von der Herstellung bis zur Entsorgung beurteilt werden, gibt Hinweise darauf, wie eine veränderte Materialwahl das Ökosystem entlasten kann.

Lebenszyklusbetrachtung

Um die komplexen Umwelteinflüsse bei der Baustoffproduktion und deren Verwendung zu erfassen, ist es notwendig, die in anderen Bereichen bekannte Methode der Lebenszyklusbetrachtung auch auf Bauprodukte anzuwenden. Die dabei zu berücksichtigenden Prozesse gliedern sich in die drei Phasen Stoffbildung (Gewinnung, Herstellung), Stoffgebrauch (Verarbeitung, Nutzung) und Stoffauflösung (Abbruch, Beseitigung/Rückführung). Die Lebenszyklusbetrachtung verdeutlicht die Folgen von Produktprozessen, auch wenn diese in der Dauer generationenübergreifend sind, das heißt in eine Zukunft von fünfzig oder hundert Jahren reichen. Die Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment – lca) berücksichtigt als ganzheitlicher Ansatz den gesamten Lebenszyklus eines Baustoffs einschließlich des damit verbundenen Ressourcenverbrauchs und der Umweltfolgen und bewertet seine Umweltwirkungen. Dieser Ansatz schließt den gesamten Lebenszyklus ein, also neben der Herstellung auch die Nutzung und die Entsorgung des Produkts – von der Wiege bis zur Bahre (cradle to grave).

Das Ende des Lebenszyklus (End of Life – eol) eines Materials beziehungsweise Bauprodukts hat einen wesentlichen Einfluss auf die Ergebnisse der Ökobilanz. Bauprodukte mit einem Heizwert dürfen nicht deponiert werden, sie werden entweder direkt weiterverwertet oder der thermischen Verwertung zugeführt, also verbrannt. Angerechnet werden dabei in der Ökobilanz die Wärmenutzung und die Erzeugung von elektrischem Strom durch Kraft-Wärme-Kopplung, durch die andere fossile Energieträger substituiert werden.

Vergleichende Ökobilanzierung

Für eine vergleichende Ökobilanzierung wurden fünf Gebäude ausgewählt, bei denen in vielen Bauteilen nachwachsende Rohstoffe eingesetzt wurden. 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 für die Berechnung der Herstellungskosten, des Energiebedarfs, der Lebenszykluskosten und der Ökobilanz dar. 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 modelliert, die weitgehend aus nicht nachwachsenden, also mineralischen, metallischen und synthetischen Rohstoffen bestehen. Diese ist in Raum, Fläche und Gestalt identisch mit dem realen Gebäude und erfüllt auch dieselben ener-getischen 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 zwischen den Konstruktionsweisen deutlich.

Bei den folgenden Auswertungen für die Ökobilanz werden die Gebäude ab der Unterkante Bodenplatte des Erdgeschosses berechnet. Vorhandene Keller- und Gründungsbauteile werden nicht mitbilanziert. Diese Bauteile (Fundamente, Rüttelstampfsäulen, Bohrfundamente, Voll- oder Teilunterkellerung) haben erfahrungsgemäß einen verzerrenden Einfluss auf das Ergebnis bezüglich der Funktion des Gebäudes und seiner Materialqualität.

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 führen zu einem sichtbar anderen 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 m2 Bruttogrundfläche (BGF) über Terrain, die Einheit ist Kilogramm.

Deutlich zu erkennen ist, dass die Gebäude aus nachwachsenden Rohstoffen 50 bis 65 Prozent des Gewichts der konventionell errichteten Gebäude erreichen. Weiters zeigt das Ergebnis den sehr geringen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen bei konventioneller Bauweise von 0,5 bis 1 Prozent des Gesamtgewichts des Gebäudes. In Gebäuden mit hohem Anteil an nachwachsenden Rohstoffen erreichen diese bis zu 18 Prozent des Gesamtgewichts.Diese geringen Anteile trotz der fast ausschließlichen Verwendung von Holz ergeben sich aus dem hohen Gewicht der mineralischen Baustoffe. Die Bodenplatten der Holzgebäude bestehen aus Beton und wiegen so viel wie zwei Holzdecken mit Bodenaufbau. Die untersuchten Gebäude weisen meist zwei Geschosse auf, der Einfluss der mineralischen Bodenplatte relativiert sich erst bei mehrgeschossigen Gebäuden in Holzbauweise.

Ökobilanz

Die Ökobilanz von Gebäuden besteht aus zwei Teilen: einer Energie- und Stoffflussbilanz mit Nachweisen der Ressourcen (inklusive Materialliste) und der Primärenergie (nicht erneuerbar und erneuerbar) sowie einer Wirkungsbilanz mit den fünf Indikatoren Treibhaus-, Ozonschichtabbau-, Sommersmog-, Versauerungs- und Überdüngungspotenzial. Die hier dargestellten Grafiken stellen die Gebäude im Vergleich dar. Die Bezugsgröße ist entsprechend dem Zertifizierungssystem 1 m2 Nettogrundfläche (ngf) pro Jahr. Ausgewertet wird nur das Gebäude über einen Betrachtungszeitraum von fünfzig Jahren mit den Phasen Herstellung, Instandsetzung und Entsorgung. Die Versorgung mit Energie wird dagegen nicht berücksichtigt, da bei beiden Gebäude-varianten dieselben Leistungskennzahlen beim Energiebedarf vorausgesetzt werden. Jeder Indikator spricht ein anderes Problemfeld an, deshalb darf es nicht verwundern, wenn sich die Ergebnisse nicht linear entwickeln, das heißt ein Gebäudetyp nicht bei allen Indikatoren gleich gut abschneidet.

Einbeziehung des Nachwuchspotenzials

Zwei Aspekte von Holz und Holzprodukten im Bauwesen müssen besonders berücksichtigt werden: Die Ökobilanz zeigt zwar in der Herstellungsphase die Fähigkeit von Holz als Kohlendioxidspeicher auf, da sie aber zwischen fossilem und regenerierbarem Kohlenstoff keinen Unterschied macht, wird die Entlastungsfunktion für das Klima nicht deutlich. 
Des Weiteren bezieht sich die Ökobilanz für ein Gebäude mit ihrer Systemgrenze auf das gebaute Objekt, weshalb ein wesentliches Qualitätskennzeichen der nachwachsenden Rohstoffe nicht aufgezeigt werden kann: ihr Nachwuchspotenzial. 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. Hierzu ist die Einführung des Nachwuchspotenzials als »pädagogische Wirkungskategorie« geplant. Als Indikator dient das Umweltentlastungspotenzial des nachwachsenden Waldes, ausgedrückt in Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O2). Je nach Menge der im Gebäude verbauten nachwachsenden Rohstoffe wird eine entsprechende Fläche im Wald geerntet. Auf dieser Fläche wächst im Betrachtungszeitraum von fünfzig Jahren die gleiche Menge nach und bildet in dieser Zeit einen entsprechenden Kohlenstoffspeicher aus, der die Atmosphäre von der angezeigten Menge an Kohlendioxid entlastet. Der Unterschied zwischen den Gebäudekonzepten wird damit noch einmal deutlicher als bisher in der Ökobilanz anhand des Indikators Treibhauspotenzial dargestellt. Je nach Größe des Objekts werden unterschiedliche Mengen an Material benötigt. Einen relativen Vergleich erlaubt die Auswertung nach der Bezugsgröße Kohlendioxid (in Kilogramm) pro Quadratmeter Bruttogrundfläche (BGF).

Fazit

Die Vergleiche zwischen Gebäuden in konventioneller Bauweise, die zahlreiche Bauprodukte aus endlichen Ressourcen enthalten, und Gebäuden mit einem hohen Anteil an Bauprodukten aus nachwachsenden Rohstoffen haben die erheblichen Entlastungspoten-ziale aufgezeigt, die letztere Bauweise für das Ökosystem bietet. Ein Großteil der heute üblichen Bauaufgaben vom Wohn- bis zum Gewerbebau lässt sich mit Bauteilen aus nachwachsenden Rohstoffen umsetzen. Bei den gezeigten Objekten wurden Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen von der Tragkonstruktion in Außen- und Innenwänden, Decken, Stützen und Dächern über Fassadenverkleidung, Sonnenschutz und Dämmung bis hin zum Innenausbau eingesetzt. Das Forschungsprojekt zur Ermittlung der Nachwuchspotenziale hat sich zum Ziel gesetzt, das Besondere der Produktgruppe der nachwachsenden Rohstoffe durch eine vergleichende Ökobilanz noch besser herauszuarbeiten. Sie unterscheidet sich von allen anderen Baustoffen durch das Nachwuchspotenzial der eingesetzten Rohstoffe, das sich jedoch nur durch die Bewirtschaftung von Wald und Feldern realisieren lässt. Gleichzeitig ist heute zu betonen, dass Nachhaltigkeit in der Land- und Forstwirtschaft nicht unter dem Diktat der Profitmaximierung stehen darf, die sich durch die erkennbaren Folgen von Monokultur, Pestizid- und Düngereinsatz sowie Gentechnik bereits als kurzlebiger Irrtum erwiesen hat. Eine nachhaltige Bewirtschaftung behält immer die Vorteile für die nächste Generation im Auge. Die wirtschaftliche Nutzung ist jedoch nur möglich, wenn eine entsprechende Nachfrage besteht. Deshalb ist es ein wichtiges Ziel, die Nachfrage für Bauprodukte aus nachwachsenden Rohstoffen zu sichern und zu erweitern.

Dieser Beitrag ist die gekürzte Fassung des Textes »Bauen mit Holz als aktiver Klimaschutz«, erschienen
in der Publikation Bauen mit Holz – Wege in die Zukunft, Hermann Kaufmann und Winfried Nerdinger (Hg.), München 2011

Die dazugehörige Ausstellung »Bauen mit Holz – Wege in die Zukunft« wird von 15. Dezember 2012 bis 19. Februar 2013 im Künstlerhaus in Wien zu sehen sein.

weitere Literatur:
edition:Holz – Holz und Klimaschutz
Zu bestellen unter: shop.proholz.at

Treibhauspotenzial

Das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential – GWP) beschreibt den anthropogenen (durch den Menschen verursachten) Anteil an der Erwärmung des Erdklimas. Es wird als Kohlendioxid-Äquivalent (CO2-Äquivalent) angegeben. Um die Verweildauer der Klimagase in der Atmosphäre mitzuberücksichtigen, wird immer auch ein Integrationszeitraum mit angegeben, zum Beispiel GWP 100 für hundert Jahre.

Versauerungspotenzial

Das Versauerungspotenzial wird als Schwefeldioxid-Äquivalent (SO2-Äquivalent) angegeben. Der Effekt der Versauerung des Regens, also die Verringerung des pH-Werts, 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.

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 bis 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 errichteten Gebäuden, als die Materialmenge erwarten ließe.

Primärenergie, erneuerbar

Der erneuerbare Primärenergieverbrauch umfasst die eingesetzte Energie aus Biomasse, Wasserkraft, Windkraft, Solar-energie und Geothermie. Alle Gebäude mit einem hohen Anteil an nachwachsenden Baustoffen weisen auch hohe Anteile von erneuerbarer Primärenergie auf. Es werden fünf bis achtmal höhere Werte als bei den konventionell errichteten Gebäuden erreicht.

Erweiterungsbau am Campus Kuchl, Fachhochschule Salzburg

Standort

Markt 136a, Kuchl/A  

Bauherr

WECO FH Holztechnikum Gmbh, Salzburg/A, www.fh-salzburg.ac.at

Planung

Dietrich | Untertrifaller Architekten, Bregenz/A,
www.dietrich.untertrifaller.com

Holzbau

Zimmerei Rupert Burgschwaiger, Schwarzach/A,
www.holzbau-burgschwaiger.at

Fertigstellung

2010

Finanzamt Garmisch-Partenkirchen

Standort

Dompfaffstraße 5, Garmisch-Partenkirchen/D
Bauherr Bayerisches Staatsministerium für Finanzen, vertreten durch das Staatliche Bauamt Weilheim,
Weilheim/D, www.stbawm.bayern.de/hochbau

Planung

Reinhard Bauer Architekten, München/D, www.reinhardbauer-architekten.de

Holzbau

Wiehag GmbH, Altheim/A, www.wiehag.at

Fertigstellung

2011

Aus Platzgründen stellen wir hier nur zwei der fünf berechneten Gebäude vor. Die Ökobilanzierungen der drei anderen Bauten (Gemeindezentrum Ludesch, Neue Werkstätten der Lebenshilfe in Lindenberg/Allgäu, Passivwohnhaus Samer Mösl in Salzburg) sind in der Publikation Bauen mit Holz – Wege in die Zukunft nachzulesen.

Fotos:

© Bruno Klomfar, Michael Heinrich

Text

Holger König
  • Architekt, Autor und Softwareentwickler, spezialisiert auf ökologische Planungs- und Forschungsprojekte
  • wohnt in Karlsfeld

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