Entwicklung eines Online-Ökobilanztools für den Verwaltungsbau - Erfassung von Ökobilanzdaten

Das von BMVBS und BBSR entwickelte Online-Bilanzierungstool "eLCA" dient zur Erstellung von Ökobilanzen für Gebäude auf Basis von Bauteilvorlagen. Gegenstand des Forschungsprojektes war die Erarbeitung von Bauteilvorlagen und Gebäudeökobilanzen mittels des Onlinetools. Ziel war es, Referenzprojekte zu generieren sowie einen Vorlagenkatalog von mehr als 200 Bauteilen für den künftigen Nutzer bereitzustellen.Projektlaufzeit: März 2013 - Juni 2013

Ausgangslage

Die Ökobilanz, kurz LCA (Life Cycle Assessment), dient als Instrument zur Bewertung von Umweltqualitäten von Gebäuden. Hierdurch können die Umweltwirkungen eines Systems berechnet und dargestellt werden. Aufbauend auf bauproduktspezifischen Daten aus Umweltproduktdeklarationen oder der Baustoffdatenbank Ökobau.dat wird unter Berücksichtigung sich anschließender Lebenszyklusphasen eine quantifizierende Bewertung von Gebäuden möglich.

Um diesen Erstellungsprozess von Ökobilanzen zu vereinheitlichen und zu vereinfachen, haben BMVBS und BBSR ein Onlinetool zur Erstellung Ökobilanzen von Gebäuden entwickelt. In Zusammenarbeit mit dem Forschungsnehmer wurde das Onlinetool "eLCA" erstmals angewendet und optimiert.

Ziel

Das Projektvorhaben zielte darauf ab, für den künftigen Nutzer des Online-Bilanzierungstools sowohl beispielhafte Referenzprojekte zu generieren als auch einen Vorlagenkatalog von mehr als 200 Bauteilen/Bauelementen der Kostengruppe 300 und 400 gemäß DIN 276 bereitzustellen. Aufgabe des Forschungsnehmers war die Erarbeitung von Bauteilvorlagen und Gebäudeökobilanzen. Die Ökobilanzdaten wurden anhand von realisierten Gebäuden der Kategorien Verwaltungs-, Labor- und Unterrichtsgebäude aufbereitet in das Ökobilanzierungs-Onlinetool einpflegt. In Summe sind die Ökobilanzen von neun Büro-, sechs Schul- und zwei Laborgebäuden mit einer Brutto-Grundfläche (BGF) von >1000 m² in dem Onlinetool erfasst und bilanziert.

Auftragnehmer war Life Cycle Engineering Experts GmbH, Darmstadt.

Konzept

Struktur des

Auf der Startseite des Bilanzierungstools werden die Anwendungsmöglichkeiten beschrieben. Im Bereich "Baustoffe" sind alle Informationen und ökologischen Parameter aus der Baustoffdatenbank Ökobau.dat hinterlegt. Im zweiten Abschnitt "Bauteilvorlagen" erfolgt die Verknüpfung dieser Datensätze zu einzelnen Bauteilkomponenten, welche in einem weiteren Schritt zu Grobbauteilen zusammengesetzt werden können. Den Fein- und Grobbauteilen können beschreibende Informationen wie Gebäudetyp, Bauweise, U-Wert etc. zugeordnet werden. Die Gliederung innerhalb dieses Bereichs "Bauteilvorlagen" bzw. die Zuordnung der Bauteile und -komponenten erfolgt anhand der Kostengruppen 300, 400 und 500 der DIN 276.

Die Dateneingabe erfolgt projektbasiert auf Basis der Gebäudemodelle. Die Baukonstruktion wird durch die Bauteile und Bauteilkomponenten mit den dazugehörigen Materialien erstellt. Die Abbildung des Gebäudebetriebs wird auf Grundlagen des jeweils gültigen Energieausweises nach EnEV 2009 durch die eingesetzten Energieträger beschrieben. Hierbei besteht die Möglichkeit, die Eingabe und Berechnung in den Varianten "Vorplanung, Entwurfsplanung und/oder Ausführungsplanung" zu erstellen. Diese Option ermöglicht eine genaue Identifikation von ökobilanziellen Veränderungen innerhalb des Planungs- und Herstellungsprozesses des Gebäudes.

Unter dem Menüpunkt "Projektdaten" werden projektspezifische Stammdaten hinterlegt. Neben einer allgemeinen Beschreibung des Bauvorhabens sind auch berechnungsrelevanten Daten wie die Nettogrundfläche, der Endenergiebedarf und die Bezugsdatenbank der Ökobau.dat festzulegen. Die eigentliche Modellierung des Gebäudemodells erfolgt im Menüpunkt "Baukonstruktion". Hier findet sich die gewohnte Kostenstruktur der DIN 276 wieder.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Bauteile und -komponenten innerhalb der Projektebene zu erstellen oder die vorhandenen Bauteilvorlagen mit den konkreten Gebäudedaten zu verknüpfen und mit realen Massen zu hinterlegen. Damit erhält der Nutzer die Möglichkeit, private, projektspezifische Bauteile und Bauteilkomponenten neben den öffentlichen Bauteilen aus den Vorlagen zu erzeugen. Die Auswertung der projektspezifischen Ökobilanz kann als Gesamtbilanzergebnis, getrennt nach Bauteilen bzw. Lebenszyklus sowie für die Gebäudekonstruktion, die Anlagentechnik und den Gebäudebetrieb dargestellt werden. Die Massenbilanz ist getrennt dargestellt für Gebäudekonstruktion, Anlagentechnik und Gebäudebetrieb.

Projektstufen

Zunächst erfolgte die Erfassung von Standardbauteilen. Mit der Modellierung von Standardbauteilen soll dem Nutzer eine Möglichkeit geschaffen werden, aus einem umfassenden Katalog von öffentlichen Bauteilen und Bauteilkomponenten auszuwählen, um mit geringem Aufwand die Gebäudekonstruktion eines spezifisches Projektes im Online-Bilanzierungstool abzubilden. Auf Grundlage der vorhandenen Gebäudedaten erfolgte zunächst die Auswahl und Zusammenstellung von Standardbauteilen. Hierzu wurden die Daten aus den Ökobilanzen der Referenzprojekte aufbereitet und systematisiert. Die Zuordnung von Bauteilen und Bauteilkomponenten erfolgt anhand der Kostengruppenstruktur der DIN 276.

Die Erstellung von Standardbauteilen umfasste folgende Schritte:

• Einheitliche Benennung von Bauteilen und Bauteilkomponenten
• Modellierung von Bauteilkomponenten
• Verknüpfung der Bauteilkomponenten zu Bauteilen

Anschließend erfolgte die vollständige Erfassung aller gebäudespezifischen Ökobilanzdaten sowohl auf der Ebene der Bauteilvorlagen als auch auf Projektebene für die oben genannten Gebäudetypen. Abgebildet wurden ausschließlich Bauteile aus den Kostengruppen 300 und 400 nach DIN 276, wobei die Möglichkeit besteht, Bauteile der Kostengruppe 500 zu erfassen.

Die Erstellung von projektspezifischen Ökobilanzen umfasste folgende Schritte:

• Zuordnung von Projektdaten (z.B. Name, Beschreibung, Standort, Flächenangaben, Energieverbräuche etc.)
• Modellierung der Gebäudekonstruktion auf Projektebene

Abschließend erfolgte die Auswertung der Ökobilanz der modellierten Gebäudekonstruktion und des Gebäudebetriebs. Die Ergebnisse können als Gesamtbilanz sowie die Bilanz nach Bauteilgruppen und dem Lebenszyklus dargestellt werden. Weiter besteht die Option, die Massenbilanz sowie die Wirkungsabschätzung separat für die Gebäudekonstruktion, die Anlagentechnik und den Gebäudebetrieb zu betrachten.

Abgebildet werden die im Rahmen der Nachhaltigkeitszertifizierung relevanten Umweltkriterien:

• Primärenergie nicht erneuerbar PEne [MJ]
• Primärenergie erneuerbar PEe [MJ]
• Treibhauspotenzial GWP [kg CO₂-Äqv.]
• Versauerungspotenzial AP [kg SO₂-Äqv.]
• Photochemisches Oxidantienbildungspotenzial POCP [kg Ethen-Äqv.]
• Eutrophierungspotenzial EP [kg PO₄-Äqv.]
• Ozonabbaupotenzial ODP [kg R11-Äqv.]
• Abiotischer Ressourcenverbrauch ADP [kg Sb-Äqv.]

Die Berechnung der Ökobilanz erfolgt, indem die Baustoffdaten aus den Bauteilen der Vorlagen sowie den projektspezifischen Bauteile und Komponenten mit der jeweils verbauten Menge verknüpft werden. Durch den Bezug zu Netto-Grundfläche (NGF) und der Gebäudenutzungsdauer erhält man die Ergebnisse gebäudespezifisch pro m²NGFa.

Ergebnisse

Das von BMVBS und BBSR entwickelte Online-Bilanzierungstool "eLCA" ist nutzerfreundlich und leicht zu handhaben. Struktur und der Nutzen des Programms erschließen sich dem Nutzer bereits nach kurzer Anwendung.

Die Ergebnisse der Ökobilanz der modellierten Gebäudemodelle werden mit Hilfe des Online-Bilanzierungstools korrekt berechnet. Durch eine Anschauliche und detaillierte Auswertung der Ökobilanz der Gebäudekonstruktion und des Gebäudebetriebs werden zahlreiche Informationen anschaulich und kompakt bereitgestellt. Durch die Möglichkeit, die Daten in verschiedene Phasen der Ausführung zu überführen, können Änderungen in der Planung direkt identifiziert und unter Nachhaltigkeitsgesichtspunkten bewertet werden.

Im Zuge der Projektbearbeitung hat sich im Umgang mit dem Bilanzierungstool Optimierungspotenzial gezeigt. In Bezug auf das System, die Nutzerfreundlichkeit und die Verwendung der Bilanzergebnisse werden Verbesserungsvorschläge angeregt.

Unter Berücksichtigung der Optimierungsvorschläge (s. Kurzfassung) ist das Online-Bilanzierungstool "eLCA" eine effektive Methode, um Ökobilanzen von Gebäuden zu erstellen und zu bearbeiten.

Kurzfassung: Entwicklung eines Online-Ökobilanztools für den Verwaltungsbau - Erfassung von Ökobilanzdaten
Download auf https://www.bbsr.bund.de/