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Nachhaltigkeit, Ökobilanz, Lifecycle und Energiebedarf: Haus muss heute mehr können um Energie- und Umweltziele zu erreichen. Hier erfährst du wie diese Begriffe überschaubar und messbar werden und wie die einzelnen Varianten im Vergleich abschneiden.

Bisher wurde beim Hausbau oft nur ein sehr kleiner Teilbereich des Energiebedarfs betrachtet und zwar die Betriebsenergie – genauer gesagt: der Heizwärmebedarf eines Hauses. Dieser Heizwärmebedarf ist bei heutigen Neubauten durch starke Dämmung, moderne Fenster und neue Heiztechniken bereits sehr gering geworden.

Für die Zukunft wird das aber nicht ausreichen. Es wird nötig werden den gesamten Energiebedarf zu betrachten, von der Rohstoffgewinnung bis hin zur Entsorgung oder Wiederverwertung. Und noch mehr als das, überhaupt die gesamte Ökobilanz mit allen Umweltauswirkungen. Nur so werden die Energie- und Umweltziele in Zukunft erreicht werden können.

Ökobilanz und LifeCycle beim Haus

Beim Haus und seinen Bauteilen soll nun also die gesamte Ökobilanz beleuchtet werden. Und das, unter Berücksichtigung des kompletten Lebenszyklus (neudeutsch LifeCycle) vom Bauwerk; von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung. Für eine solche ganzheitliche Betrachtung wurden verschiedene Ökobilanzsysteme entwickelt, darunter zum Beispiel:

Gesamte Primärenergie

Hier wird die gesamte erneuerbare und nichterneuerbare Primärenergie für ein Haus genau berechnet. Auch hier wird der komplette Lebenszyklus berücksichtigt und nicht nur die Betriebsenergie oder Heizenergie. Der nicht erneuerbare Anteil wird dabei extra aufgeschlüsselt, da er für die Umwelt besonders ungünstig ist. Die nichterneuerbare Energie stammt aus Quellen, die durch die Nutzung erschöpft werden, zB. Uran, Rohöl, Erdgas, Kohle etc.

Treibhausgasemission

Bei dieser Methode werden alle Treibhausgase, welche in die Atmosphäre ausgestoßen werden gemessen. Hauptsächlich betrifft das die CO2-Emissionen, aber auch Methan, Lachgas etc.

Umweltbelastungspunkte UBP

Die Umweltbelastungspunkte UBP zeigen ein möglichst vollständiges Bild der Umweltauswirkungen. Die beiden oben genannten Methoden (die gesamte Primärenergie sowie die Treibhausgasemissionen) sind Teilbereiche der UBP. Daneben werden hier auch noch andere Emissionen in Luft, Gewässern und Boden, die Nutzung von Wasser sowie die Abfallentsorgung berücksichtigt.

Die Umweltbelastungspunkte beinhalten viele Faktoren mit unterschiedlichen Auswirkungen und deren Wichtungen. Bei unterschiedlicher Definition kommen unterschiedliche Ergebnisse heraus. Die UBP sind also nicht komplett wertfrei und basieren immer auf der jeweiligen Umweltpolitik. Aber es werden für alle Materialien dieselbe Methode verwendet und ein „true and fair view“ liegt den Definitionen zugrunde. Diese Beurteilung wird auch „Methode der ökologischen Knappheit“ genannt.

Energiebedarf vom Haus

Die gesamte Primärenergie eines Hauses setzt sich aus vielen Teilen zusammen und beinhaltet:

  • Rohstoffgewinnung
  • Transport
  • Lagerung
  • Verarbeitung
  • Einbau
  • Betrieb
  • Rückbau
  • Entsorgung oder Widerverwendung

Sie wird in erneuerbare und nichterneuerbare Energie aufgeteilt. Gemessen wird sie in kWh/(m²a) und berücksichtigt somit auch die Nutzungsdauer von einzelnen Bauteilen. Dadurch können auch Bauteile mit unterschiedlichen langen Nutzungsdauern und verschiedene Bauwerke miteinander verglichen werden.

Was ist Primärenergie?

Primärenergie bezeichnet die Energie, die aus natürlichen Quellen entnommen wird. Sie ist ganz unabhängig von der Energiequelle, vom Nutzungsgrad etc. und macht die unterschiedlichen Systeme und Materialien miteinander vergleichbar.

Als Beispiel sei hier ein neues Niedrigenergie-Einfamilienhaus angeführt. Es benötigt in Summe in etwa 170kWh/(m²a) an nicht erneuerbarer Primärenergie. Diese könnte sich beispielhaft folgendermaßen aufteilen:

  • 55 kWh/(m²a) = 32% Graue Energie
  • 35 kWh/(m²a) = 21% Heizung und Warmwasser
  • 5 kWh/(m²a) = 3% Hilfsenergie für Heizen, Warmwasser und Lüftung
  • 40 kWh/(m²a) =23% Haushaltstrom
  • 35 kWh/(m²a) = 21% Alltagsmobilität

Um die Gesamtenergie zu reduzieren kann nun an verschiedenen Stellen optimiert werden:

  • Graue Energie reduzieren
  • Heizenergie und Hilfsenergie reduzieren
    • Nutzung der passiven Sonnenenergie (bei optimaler Ausrichtung und Anordnung von Fensterflächen, Speichermassen, Beschattung und Lüftungsmöglichkeiten kann der Heizwärmebedarf um bis zu 75% reduziert werden.
    • Wenig Wärmeverluste durch eine kompakte Gebäudeform und gute Wärmedämmung.
    • Gut geeignetes Heizsystem
  • Strom sparen 😊, Wasser sparen, Heizung sparen
  • Alltagsmobilität reduzieren (zentrale Lage, Verzicht aufs Auto, Rad und Öffis nutzen)

Was ist die graue Energie beim Haus?

Die graue Energie wird ebenfalls in kWh/(m²a) gemessen und beinhaltet die nicht erneuerbare Energie für alle Prozesse vor und nach der eigentlichen Nutzungsperiode:

  • Rohstoffgewinnung, Herstellung, Transport, Montage
  • Rückbau, Transport, Entsorgung

Die graue Energie macht bei einem neuen Einfamilienhaus rund 1/3 der gesamten Primärenergie aus. Sie wird auf die Nutzungsdauer aufgerrechnet, damit verschiedenen Gebäude und Bauteile mit unterschiedlichen Nutzzeiten miteinander verglichen werden können.

Um die graue Energie zu reduzieren, sollte sowohl beim Rohbau, beim Ausbau als auch bei der Haustechnik optimiert werden. Ebenso wie beim kostengünstigen Bauen ist eine echte Einsparung nur möglich, wenn eine Summe von vielen Einzelmaßnahmen ergriffen werden.

Checkliste – Energieeffizientes Haus – graue Energie vs. Heizenergie

Um die nicht erneuerbare Energie zu reduzieren, muss zwischen grauer Energie und Heizenergie ein Optimum gefunden werden. Denn die graue Energie und die Heizenergie stehen bei einigen Bauelementen in engem Zusammenhang. Zum Beispiel bei der Wärmedämmung, den Fenster- und Glasflächen. Um die Heizenergie zu reduzieren wird die graue Energie von diesen Bauteilen erhöht. Abhängig vom jeweiligen Material und vom Heizwärmebedarf, gilt es hier ein Optimum zu finden.

Gesamtenergie Haus - Graue Energie vs. Heizenergie
Energiebedarf Haus – Graue Energie vs. Heizenergie

Im oben dargestellten Beispiel sind alle Werte auf die m² Nutzfläche umgerechnet. Man kann sehen, dass anfangs der gesamte Energiebedarf vom Haus sinkt, je dicker die Dämmung wird. Aber ab einer bestimmten Dämmstoffdicke (in diesem Beispiel bei rund 22cm) bringt eine weitere Erhöhung der Dämmstoffdicke nichts mehr, der gesamte Energiebedarf würde sogar wieder steigen.

Im Folgendem sind die Maßnahmen aufgelistet, wie die Gesamtenergie eines Hauses optimiert werden kann.

1. Nutzungsdauer

Je länger ein Gebäude genutzt wird umso mehr graue Energie wird gespart. Das sollte ein vorrangiges Ziel sein: je länger die Nutzungsdauer von Gebäuden desto besser. Die Voraussetzungen hierfür werden schon in der Planung gelegt:

  • Flexible Nutzung: das Haus soll und sich an zukünftige Anforderungen anpassen können.
  • Bauteile mit geringerer Nutzungsdauer (wie Innenausbau und technische Installationen) sollen möglichst einfach ausgetauscht und repariert werden können. Separat geführten Installationen eignen sich gut.

2. Bauteilflächen reduzieren

Material und Flächen sparen wirkt sich gleich doppelt günstig aus: dadurch werden sowohl Heizenergie als auch graue Energie gespart:

  • Kompaktes Gebäude, keine Vor- und Rücksprünge, wenig Außenflächen und wenig Flächen gegen Erdreich.
  • Erdarbeiten und Erdbewegungen reduzieren; wenig Aushub und den Aushub auf dem Grundstück wiederverwenden.
  • Reduktion der Wohnfläche und auch eine Reduktion der Nebennutzflächen.
  • Weniger und dafür offene Räume

3. Bauweise

Die gute Nachricht vorweg: die Bauweise und damit die Frage ob Massiv- oder Holzbauweise beeinflusst die Gesamtenergie nur sehr wenig. Vielmehr kommt es darauf an, wie im Einzelnen gebaut wird. Gut optimierte Häuser haben sehr ähnliche Ergebnisse in der Gesamtenergiebilanz, sowohl Massiv- als auch Holzbauweise. Weitere Infos zu den verschiedenen Bauweisen gibt es hier.

Die Bauweise beeinflusst in etwa ¼ der gesamten grauen Energie beim Haus. Die restliche graue Energie liegt in Bereichen die unabhängig von der Bauweise sind, wie zum Beispiel: Gründung, Dach, Ausbau und Haustechnik.

Betrachtet man nur die graue Energie, so ist ein Haus in Holzständerbauweise im Schnitt etwas günstiger, es benötigt in Summe rund 5% weniger graue Energie als ein vergleichbares Massivhaus. Doch Berücksichtigt man auch die Betriebskosten und im Besonderen den Heizwärmebedarf, so gleicht sich der Gesamtenergiebedarf für beide Bauweisen wieder aus. Denn die Wärmespeicherkapazität beim Massivhaus wirkt sich günstig auf den Heizwärmebedarf aus.

Untenstehend sind verschiedene Wandaufbauten aufgelistet, alle haben in etwa denselben Wärmedurchgangskoeffizient und zwar einen U-Wert von rund 0,2. Je Bauweise sind auch die Umweltbelastungspunkte und die Treibhausgasemissionen aufgelistet (Die Daten basieren auf Informationen der Schweizer KBOB)

Massive Außenwände

Einschalige Mauerwerke aus Porenbeton oder porosierten Ziegeln sind günstig, ebenso wie ein Mauerwerk aus Ziegeln oder Kalksandstein mit einem Wärmedämmverbundsystem aus Mineralschaumplatten. Ungünstiger sind Wärmedämmverbundsysteme aus EPS. Die Werte beziehen sich je auf einen m² Außenwandfläche und je Jahr:

 UBP
[UBP/(m²a)]
Graue Energie
[kWh/(m²a)]
CO2 Emissionen
[kg CO2/(m²a)]
Einschalig Porenbeton8902,611,03
Einschalig porosierter Ziegel8703,131,46
Kalksandstein + Mineralschaumpl.8302,431,95
Hochlochziegel + Mineralschaumpl.7732,570,89
Hochlochziegel + EPS-Platte237411,132,61
Betonwand + Steinwolle26777,432,13

Holzständerbau

Beim Holzständerbau sollte vor allem darauf geachtet werden die Holzanteile zu reduzieren, die Anzahl von Schichten in den Bauteilen zu reduzieren und natürlich ist die Materialwahl auch wichtig. Massivholz ist besser als Brettschichtholz und auch das Dämmmaterial ist von Bedeutung, Zelluloseflocken sind günstiger als Glas- und Steinwolle, Weichfaserplatten sind am ungünstigsten. Auch hier sind alle Werte je m² Außenwandfläche und Jahr.

 UBP
[UBP/(m²a)]
Graue Energie
[kWh/(m²a)]
CO2 Emissionen
[kg CO2/(m²a)]
Optimale Holzständerwand5501,880,41
Nicht optimale Holzständerwand11504,201,06

4. Fenster und Glasflächen

Fenstern und Glasflächen benötigen viel mehr graue Energie als eine normale Außenwandfläche. Je nach Außenwand und Fensterart ist es in etwa 2- bis 6-mal so viel graue Energie die Fensterflächen benötigen.

Andererseits braucht natürlich jedes Haus Fenster. Und durch bewussten Einsatz von Fensterflächen kann zudem die sogenannte passive Sonnenenergie genutzt werden. Dabei wird das Gebäude direkt durch die Sonne erwärmt und geheizt. Die Sonnenstrahlen gelangen durch Fenster in das Gebäude und erwärmen das Gebäudeinnere. Der Heizwärmebedarf reduziert sich. Bei optimalen örtlichen Gegebenheiten und einer idealen Planung und Ausrichtung der Glasflächen kann der Heizwärmebedarf sogar bis zu 75% reduziert werden.

Für Fenster- und Glasflächen gilt:

  • Die Ausrichtung der Glasflächen muss bewusst gewählt werden; passive Sonnenenergie soll genutzt werden; der Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) soll hoch sein.
  • Den Rahmenanteil soll so gering wie möglich sein; große Fenster sind daher besser
  • Das Rahmenmaterial hat einen großen Einfluss auf die graue Energie; Rahmen aus Holz sind besonders geeignet

Bei einer Nutzungsdauer von 40Jahren und einem Anteil Glas zu Rahmen mit 70 zu 30 ergeben sich für die Fensterflächen folgende Werte je m² und Jahr:

Graue Energie [kWh/(m²a)]:

  • Holzrahmen, 2-fach verglast = 7,29kWh/(m²a)
  • Holzrahmen, 3-fach verglast = 10,02kWh/(m²a)
  • Kunststoffrahmen, 2-fach verglast = 14,39kWh/(m²a)
  • Kunststoffrahmen, 3-fach verglast = 17,12kWh/(m²a)

Bei einer Fassadenfläche von 500m² und einem Fensteranteil von 25%, würden alleine durch die Wahl von Fenstern mit Holzrahmen Energieeinsparungen von rund 887,5kWh/a realisiert werden.

Beim Vergleich von 2- und 3-fach verglasten Fenstern darf nicht nur die graue Energie sondern auch der unterschiedliche Heizenergiebedarf batrachtet werden. Betrachtet man also die gesamte Energiebilanz, so rentiert sich eine 3-fach Verglasung in vielen Fällen.

5. Dach und Decken

Hier ist auf wirtschaftliche Spannweiten zu achten, bei Zwischendecken liegt diese bei max. 6m. Auch wirtschaftliche Dachkonstruktionen und die Verwendung von leichter Dämmung im Dach ist sinnvoll.

Ein Steildach ist günstiger als ein Falchdach. Besonders günstig – was die graue Energie betrifft – sind Betonziegel und Faserzementschindel. Eine Metalldeckung ist am Energieintensivsten. Weitere Infos zu den Dacharten gibt es hier.

 UBP
[UBP/(m²a)]
Graue Energie
[kWh/(m²a)]
CO2 Emissionen
[kg CO2/(m²a)]
Betonziegel3050,740,31
Faserzementschindel2700,880,26
Tonziegel3191,190,40
Kupferblech68751,240,29
Titanzinkblech45112,200,51

6. Innenausbau

Natürlich benötigt auch der Innenausbau graue Energie. Günstig ist es – wenn möglich – an Ausbau zu sparen. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn die Konstruktion unverkleidet bleibt, wie es zum Beispiel bei Sichtestrich ohne zusätzlichen Bodenbelag, oder bei einer offenen und unverkleideten Holzbalkendecke etc.

Innenwände: Besonders wenig graue Energie benötigen Leichtbauwände oder Innenwände aus Zementstein und Porenbeton. Innenwände aus Ziegel und Kalksandstein benötigen etwas mehr graue Energie.

Von allen Putzarten ist der Lehmputz mit Abstand am günstigsten.

7. Haustechnik

  • Küchen und Nassbereiche wie Bad, WC, Hauswirtschafts- und Technikraum sollten möglichst nahe aneinander liegen. So können Steig- und Verteilleitungen einfacher und kürzer geführt werden.
  • Der Installationsgrad sollte auf das notwendigste reduziert werden.
  • Eine PV Anlage benötigt sehr viel graue Energie, dafür produziert sie dann natürlich auch Energie. Unter der Annahme, dass die Nutzungsdauer 40 Jahre beträgt und 24m² (4kWp) rund 4000kWh/a Strom erzeugen, steht eine graue Energie von 729kWh/a der Stromerzeugung von 4000kWh/a gegenüber. Die Photovoltaik-Anlage hätte sich demnach nach rund 7 bis 8 Jahren auf Energieseite amortisiert.
 UBP
[UBP/a]
Graue Energie
[kWh/a]
CO2 Emissionen
[kg CO2/a]
PV-Anlage (24m², 4kWp)319000729203

 

Weitere Quellen:

 

Foto: pixabay

 
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