Wissenschaftliche Auswertung ausgewählter Gebäude bezüglich der Nachhaltigkeit in der Nutzungsphase

Ziel des Forschungsprojektes war die wissenschaftliche Auswertung von drei ausgewählten Bauten der öffentlichen Hand hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit in der Nutzungs- und Betriebsphase. Dies erfolgte anhand von 42 Schlüsselindikatoren in Vorbereitung der SB Challenge im Rahmen der globalen Konferenz "World Sustainable Building WSB 2014" in Barcelona. Die Ergebnisse wurden dort im Rahmen der WSB14 im Oktober vorgestellt.Projektlaufzeit: Juni 2014 - Dezember 2014

Ausgangslage

Seit Jahren macht die Bundesregierung Nachhaltigkeit zu einem Grundprinzip ihrer Politik. Um den zukünftigen Anforderungen an ganzheitlich optimierte Gebäude gerecht zu werden, hat das Bundesbauministerium für Bundesgebäude verbindliche Qualitätsvorgaben erarbeitet, die im Leitfaden Nachhaltiges Bauen und im Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) fortentwickelt werden. Dem Anwender stehen die BNB-Module "Neubau", "Nutzen und Betreiben" und "Komplettmodernisierung" zur Verfügung, sodass ein Gebäude über den gesamten Lebenszyklus bewertet werden kann. Denn ein Gebäude ist nur so nachhaltig, wie es auch nachhaltig genutzt und betrieben wird.

Ziel

Mit der Teilnahme an der SB Challenge 2014 beteiligt sich das Bundesbauministerium am internationalen Diskurs zum nachhaltigen Nutzen und Betreiben. Die Veranstalter der SB Challenge haben für den internationalen Vergleich 42 Schlüsselindikatoren (Key Performance Indicators, KPI) entwickelt, anhand derer nachhaltig geplante Gebäude hinsichtlich ihrer entsprechenden Nachhaltigkeit in der Phase der Gebäudenutzung untersucht werden sollten. Darüber hinaus sollte ein Bezug zu dem Modul "Nutzen und Betreiben" des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen hergestellt werden.
Für Deutschland wurden die KPI für das Paul-Wunderlich-Haus in Eberswalde, das Hauptzollamt Hamburg und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit in Berlin ausgewertet.

Auftragnehmer des Forschungsprojektes war Dr. Günter Löhnert, sol•id•ar planungswerkstatt, Berlin.

Konzept

Die vom SBC-Veranstalter entwickelten KPI - davon 26 obligatorische und 16 optionale Indikatoren - sollten vor dem Hintergrund deutscher Standards bzw. Planungs- und Bauprozesse geprüft, etwaige Abweichungen herausgearbeitet und notwendige Streichungen einzelner KPI festgelegt werden. Zu erheben waren die KPI sowohl für die Planungs- als auch für die Betriebsphase des jeweiligen Projektes. Damit der Betrachter die Ergebnisse im internationalen Vergleich einordnen kann, sollte für jeden KPI darüber hinaus der entsprechende deutsche oder projektspezifische Referenz- bzw. Standardwert angegeben werden. Die Datenerhebung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit den Projektverantwortlichen der Gebäude.

Für den internationalen Vergleich im Rahmen der SB Challenge 2014 sollten die ermittelten Daten der drei Gebäude aus der Planungs- und Betriebsphase dem Veranstalter als tabellarische Aufstellung zur Verfügung gestellt und Abweichungen und Besonderheiten entsprechend kommentiert werden. Die Präsentation der Ergebnisse erfolgte sowohl im Rahmen der Posterausstellung der SB Challenge 2014 und am Stand des BMUB als auch im Rahmen der SB-Session 144 "Do Our Buildings Perform as Intended?" der WSB14.

Ergebnisse

Datenanalyse

Die analysierten Gebäude zeigten, dass sie den Titel Best Practice-Gebäude nicht nur hinsichtlich der Neubauplanung, sondern auch während der Nutzungsphase verdienen. Es wird aber auch deutlich, dass die Gebäude eine gewisse Zeit benötigen, bis sie nahezu so betrieben werden können, wie in der Planung vorgesehen.

Die Werte für die Treibhausgas-Emissionen und den Wasserverbrauch im Betrieb lagen u. a. deutlich unter den Referenzwerten für Gebäude in Deutschland. Die vergleichende Analyse der in der Planung ausgewiesenen Bedarfsannahmen und der tatsächlich im Betrieb gemessenen Werte zeigen jedoch auf, dass die Projekte die ambitionierten Ziele aus der Planung gerade in den ersten Betriebsjahren nicht immer erreichen konnten. Dies trifft neben den deutschen Projekten auch im internationalen Vergleich zu.

Bei der Analyse müssen die projektspezifischen und methodenbedingten Hintergründe für die Abweichungen betrachtet werden, da die Gebäude unterschiedlichen Rahmenbedingungen unterliegen und verschiedene Anforderungen an sie gestellt werden. Der Verbrauch von Energie beispielsweise fällt in der Regel höher aus als der Bedarf, da dieser sowohl vom Wirkungsgrad der Systeme als auch vom Nutzerverhalten abhängt. Eine Bedarfsabschätzung ist folglich nur bedingt möglich.

Dass der Energieverbrauch im Betrieb verglichen mit den Kalkulationen in der Planungsphase oftmals höher liegt, ist ein häufiger und "natürlicher" Effekt innerhalb der ersten Betriebsjahre. Zu berücksichtigen ist, inwieweit der Gebäudebetrieb bereits endgültig einreguliert ist. Erst durch die Sicherstellung, dass alle Systeme wie geplant funktionieren, wird eine Referenzsituation für ein Gebäudemonitoring geschaffen. So lagen für das BMUB nur Werte aus den ersten zwei Jahren der Inbetriebnahme vor. In dieser Einregulierungsphase erfolgt jedoch die Optimierung der Systeme im Betrieb, so dass die geplante Performance in der Regel noch nicht erreicht wird.

Neben der Tatsache, dass Systemwirkungsgrade in der Planung schwer zu kalkulieren sind, ist vor allem die Intensität der Nutzung von Gebäuden ein wesentlicher Faktor für Differenzen zwischen Planung und Betrieb. So war im Paul-Wunderlich-Haus ursprünglich die Durchführung von ca. 10 Veranstaltungen pro Jahr geplant; inzwischen finden jährlich über 400 Veranstaltungen statt. Berücksichtigt man diesen Faktor jedoch, konnte das von der BTU Cottbus durchgeführte Intensivmonitoring das Erreichen der Planungsziele nach der Optimierung der Systeme in der Einregulierungsphase auch im Betrieb nachweisen.

Präsentation

Die Ausstellung der SB-Challenge fand vom 28. bis 30. Oktober 2014 im Palau de Congressos de Catalunya in Barcelona statt. Neben den drei deutschen Gebäuden nahmen 17 weitere Projekte (9 aus Canada, 3 aus Japan und jeweils ein Projekt aus Mexico, China, Singapur, Belgien, UK) an der SB Challenge auf der WSB 14 in Barcelona teil. Die Präsentation der Ergebnis-Poster fand auf einer circa 20 m² großen Ausstellungsfläche statt.

Neben der Poster-Ausstellung fanden zwei jeweils eineinhalbstündige Sessions in englischer Sprache zum Thema SB Challenge "Do Our Buildings Perform as Intended?" statt. In kurzen Impulsvorträgen von 10 Minuten wurden die untersuchten Gebäude vorgestellt.

Ein wesentliches Fazit der Sessions war, dass die Kenntnis über projektspezifische Rahmenbedingungen notwendig ist, um Daten richtig einordnen und interpretieren zu können. Variiert bspw. die Nutzungsintensität, werden Abweichungen bei der Gebäudeperformance zu erwarten sein. Auch überschlägige Bedarfsermittlungen, die sich auf Erfahrungswerte und nicht auf konkrete Planungen stützen, können Ursache für Abweichungen zwischen den Bedarfsannahme und dem tatsächlichen Verbrauch sein. Die Erfahrungen des belgischen Teams zeigten, dass die Verwendung unterschiedlicher Simulationssoftware zur Bedarfskalkulationen auch zu deutlich unterschiedlichen Ergebnissen führen kann. Darüber hinaus dauert es in aller Regel zwei bis drei Jahre, bis die Gebäudeleittechnik ideal auf die passiven Gebäudeelemente, die TGA-Komponenten und die Nutzungsfaktoren eingestellt ist. Eine systematische Inbetriebnahme fehlt in der Regel, die diesen Prozess verkürzen kann.

Die SB Challenge bot eine gute Plattform, um die Relevanz einer geplanten und konsequenten Begleitung der Nutzungsphase eines Gebäudes unter zur Hilfenahme eines Bewertungssystems wie z.B. das BNB-Modul Nutzen und Betreiben aufzuzeigen. Auch wenn die Ergebnisse der SBC zeigen, dass Gebäude nicht zwangsläufig einer Nachhaltigkeitsbewertung unterzogen werden müssen, um nachhaltig zu sein, wird empfohlen, Zertifizierungssysteme von Anbeginn der ersten Projektphase als Begleitinstrument zu implementieren, um Potentiale voll auszuschöpfen und die vereinbarten Planungsziele auch in der Betriebsphase nicht aus dem Fokus zu verlieren.

Analog zum internationalen Vergleich ist bei den untersuchten Gebäuden der Energieverbrauch im Betrieb höher als die Kalkulationen aus der Planung. Neben der Tatsache, dass Systemwirkungsgrade in der Planung schwer zu kalkulieren sind, ist vor allem die z.T. noch notwendige Einregulierung und die Intensität der Nutzung von Gebäuden ein wesentlicher Faktor für Differenzen zwischen Planung und Betrieb. Dennoch zeichnen sich die untersuchten Gebäude im Vergleich zu Referenzgebäuden durch geringen Ressourcenverbrauch und Betriebskosten sowie hohe Nutzungsqualität aus.

Eine Analyse der Ursachen für Abweichungen zwischen Bedarfsannahmen in der Planungsphase und den gemessenen Werten im Gebäudebetrieb kann Bauherren helfen, ihre Gebäude hinsichtlich ihrer Performance zu optimieren und Korrekturen zu priorisieren. Des Weiteren erhalten Gebäudebetreiber eine Rückmeldung über die Qualität der Umsetzung ihrer implementierten Strategien aus der Betriebspraxis für ihre zukünftige Planungspraxis und wertvolle Informationen darüber, in welchen Bereichen zukünftig Korrekturen vorzunehmen bzw. Alternativen zu entwickeln sind.

Veröffentlichungen

Wissenschaftliche Auswertung ausgewählter Gebäude bezüglich der Nachhaltigkeit in der Nutzungsphase - Endbericht
Download auf https://www.bbsr.bund.de/

Anlagen:

KPI-Excel-Arbeitsblatt (Englisch)
Download auf https://www.bbsr.bund.de/
Postersatz der Sustainable Building Challenge (Englisch)
Download auf https://www.bbsr.bund.de/
Teilnehmer der Sustainable Building Challenge
Download auf https://www.bbsr.bund.de/
Handbuch Session 144 (Englisch)
Download auf https://www.bbsr.bund.de/