Allgemein: Technisch hergestellte und vom Menschen genutzte Produkte haben – über ihren gesamten Lebenszyklus (Abbildung 1) von der Entnahme von Ressourcen aus der Natur, über die Herstellung und Nutzung der Produkte bis hin zu ihrem Lebensende – Wirkungen auf die Umwelt. Die Ökobilanz ist ei-ne international anerkannte und genormte Methode (ISO 14040/14044), mit Hilfe derer diese potenziellen Umweltwirkungen (auch Umweltleistung genannt) objektiv und vergleichbar beziffert werden können. Es können unterschiedliche Umweltproblemfelder betrachtet werden. Die wohl gängigsten sind z.B. die globale Erwärmung und der Beitrag zum Klimawandel (GWP) oder aber auch der Verbrauch primärenergetischer fossiler Energieträger und Ressourcen (PENRT). Durch die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus sowie verschiedener Umweltthemen stellt die Ökobilanz sicher, dass Problemverlagerungen identifiziert werden und ökologische Optimierungsmaßnahmen zielgerichtet erfolgen können.

Ablauf und Durchführung einer Ökobilanz: Um die potenziellen Umweltwirkungen über den Lebenszyklus ermitteln zu können, müssen Ressourcen und Emissionen entlang der Wertschöpfungskette erfasst werden. Hierzu werden Struktur- und Funktionsmodelle in entsprechender Ökobilanz-Software aufgebaut. Zunächst werden die Zielstellung und ein festgelegter Untersuchungsrahmen definiert, um eine funktionelle Einheit (als vergleichbare Bezugsgröße für die Ergebnisse der Ökobilanz), die Systemgrenzen sowie die zu untersuchenden Lebenszyklusphasen abzugrenzen. In Überein-stimmung mit dem Untersuchungsrahmen, werden anschließend alle relevanten Stoff- und Energieströme identifiziert und erfasst (Sachbilanz) und deren potenzielle Wirkungen auf die Umwelt bestimmt (Wirkungsabschätzung). Das Ziel (Auswertung und Interpretation) kann hierbei z. B. sein, entwicklungsbegleitend ökologische Hot Spots zu identifizieren, ein Ökobilanz-Screening für eine spezielle Lebenszyklusphase vorzunehmen oder eine umfassende Bilanz im Rahmen einer Nachhaltigkeitszertifizierung durchzuführen.

Ökobilanzen im Bauwesen: Ökobilanzen im Bauwesen stellen eine wichtige Grundlage für die Beurteilung der ökologischen Qualität von Bauprodukten, Gebäuden und Quartieren dar. Sie sind obligatorisch im Rahmen der Nachhaltigkeitszertifizierung (DGNB) eingebunden und in Deutschland seit dem Jahr 2021 für die Bundesförderung für energieeffiziente Gebäude (BEG, QNG) verpflichtend. Für eine verbesserte Transparenz in der Kommunikation der Umweltleistung von Bauprodukten werden Umweltproduktdeklarationen (engl. Environmental Product Declaration (EPD, EN 15804) genutzt. Die ÖKOBAUDAT stellt die größte europäische und frei zugänglich Datenbank für Bauprodukte dar, die insbesondere im Rahmen der Gebäudeökobilanz zur Anwendung kommt. Sie enthält Umweltinformationen für gängige Bauprodukte und Energieträger in generischer Form als auch spezifische Bauproduktinformation (EPDs). Die mit einem Gebäude verknüpften potenziellen Umweltwirkungen können mit Hilfe des Instruments der Gebäudeökobilanz (EN 15978) bewertet werden. Praxisrelevante Tools für die Gebäudeökobilanz wie LEGEP, Generis®, eLCA und CAALA verknüpfen vorhandene Umweltinformationen mit den Bestandteilen des Gebäudes, das in einzelne, strukturierte baukonstruktive und anlagentechnische Elemente und Schichten zerlegt wird. Sie unterstützen damit entwicklungsbegleitend sowohl in den frühen Planungsphasen als auch in der Detail-/Ausführungsplanung.

Ökobilanz im Projekt Solar-VHF: Ökobilanzen wurden im Projekt „Solar-VHF“ entwicklungsbegleitend durchgeführt und in einen Design for Environment (DfE) Prozess eingebunden. Hierbei wurden sowohl Screening-Ökobilanzen für die innovativen thermisch aktivierten Fassadenmodule (Technologieebene) als auch deren unterschiedliche Integrationskonzepte in die Demonstrationsgebäude (Gebäudebewertung bzw. Systemebene) ökologisch analysiert. Um den potenziellen ökologischen Mehrwert der thermisch aktivierten Fassadenmodule zu beziffern, wurden gängige Alternativen als Referenz gewählt, wie z.B. die Nutzung eines Wärmedämmverbundes (WDVS) oder konventionelle vorgehängte hinterlüftete Fassadenmodule aus Faserzement.

In Anlehnung an die Nachhaltigkeitszertifizierung und Vorgaben der europäischen Normen EN 15804 (EPD) und EN 15978 (Gebäudeökobilanz) werden die folgende Lebenszyklusmodule berücksichtigt (Abbildung 2):

• Herstellung (A1-A3)
• Nutzung: Austausch/Ersatz (B4)
• Nutzung: Energieeinsatz im Gebäudebetrieb
• Lebensende (C3-C4)
• Potenzielle Gutschriften und Belastungen außerhalb der Systemgrenze (D).

Das jeweilige analysierte Gebäudekonzept wird differenziert und strukturiert nach (Abbildung 2):

• Elementen der Baukonstruktion (z. B. innovative Fassadenmodule)
• Elementen der Gebäudetechnik zur Energieversorgung (z.. Einsatz einer Wärmepumpe) und
• dem Gebäudebetrieb, d.h. dem Energiebedarf für Wärme und Strom, der auch etwaige Regelungs- und Steuerungskonzepte berücksichtigt.

Erläuterung: Als Grundlage zur Gebäudebewertung dienen Ökobilanzen für unterschiedliche Fassadenkonzepte für den Sanierungsfall (Technologiebewertung), die mit Hilfe der Software Generis®, der öffentlich verfügbaren Datenbank ÖKOBAUDAT und vorhandenen Produkt-EPDs entwicklungsbegleitend durchgeführt wurden. Ergänzt werden diese im Hintergrund durch Modelle mit Hilfe der Software Sphera LCA for Experts (ehemals GaBi Software System). Elemente des Fassadenkonzeptes sind eine zusätzliche nachträgliche Dämmung, eine Unterkonstruktion zur Befestigung und die innovativen thermisch aktivierten Fassadenmodule (Bekleidung). Die ökologische Analyse zur Technologiebewertung orientiert sich an den Vorgaben der europäischen Norm EN 15804.

Zusammenfassung der wesentlichen Randbedingungen für die Ökobilanz:

• Bilanzzeitraum: 50 Jahre
• Bezugsgröße für die Darstellung der Ergebnisse: 1 m² Fassadenfläche und 1 Jahr
• Gebäudekonstruktion: Bauteile gemäß Kostengruppe 300 (DIN 276) sind berücksichtigt, die in die Elemente Dämmung, Unterkonstruktion und Bekleidung gruppiert werden
• Materialeinsatz für Dämmung: für alle Fassadenmodule mit 18cm Dicke angesetzt, aber differenzierter Materialwahl
• Gebäudebetrieb: nicht berücksichtig, siehe hierzu Menüpunkt Gebäudebewertung
• Ökologische Indikatoren: Beitrag zum Treibhauspotenzial (GWP) in kg CO₂-Äquiv. und Einsatz Primärenergie nicht erneuerbar total (PENRT) in MJ

Interpretation: Die potenziellen Umweltwirkungen werden für das Fassadenkonzept absolut dargestellt und die einzelnen Anteile der unterschiedlichen Elemente (Dämmung, Unterkonstruktion, Bekleidung) ausgewiesen (Abbildung 3). Zusätzlich werden die Beiträge einzelner Schichten der Elemente differenziert (Abbildung 4) um punktuell Optimierungspotenziale in Bezug auf die Materialwahl ableiten zu können. Außerdem werden die einzelnen Beiträge der Lebenszyklusphasen sowie ein Gesamtwert (netto) je Fassadenkonzept visualisiert (Abbildung 5).

Erläuterung: Um den ökologischen Mehrwert der thermisch aktivierten Fassadenmodule beziffern zu können, wurden unterschiedliche Integrationskonzepte in die Demonstrationsgebäude mit Hilfe der Software Generis® analysiert. Es wird ein Neubau bzw. eine Sanierung auf EH-55 Standard (vormals KfW-55-Standard) als Vergleichskonzept zu Grunde gelegt. Die Ausführung der Fassaden im Vergleichskonzept variiert und wird mit gängigen Alternativen als Referenz gewählt, wie z.B. die Nutzung eines Wärmedämmverbundes (WDVS) oder konventionelle vorgehängte hinterlüftete Fassadenmodule aus Faserzement. Für die Wärmebereitstellung wurden im Vergleichskonzept drei Varianten untersucht: Einsatz eines Gasbrennwertkessel mit solarthermischer Unterstützung, Einsatz einer Luftwärmepumpe und Einsatz einer Wärmepumpe mit Erdsonde. Die ökologische Analyse zur Gebäudebewertung orientiert sich an den Vorgaben der europäischen Norm EN 15978.

Zusammenfassung der wesentlichen Randbedingungen für die Ökobilanz:

• Bilanzzeitraum: 50 Jahre
• Bezugsgröße für die Darstellung der Ergebnisse: 1 m² Nettoraumfläche (NRF) und 1 Jahr
• Gebäudekonstruktion: Bauteile gemäß Kostengruppe 300 und 400 (DIN 276) sind berücksichtigt
• Gebäudebetrieb: berücksichtigt alle eingesetzten Energieträger für die Bereitstellung von Wärme, Kälte, Lüftung inklusive Hilfsstrom und basiert auf thermischen Simulationen des Projektpartners ISFH
• Ökologische Indikatoren: Beitrag zum Treibhauspotenzial (GWP) in kg CO₂-Äquiv. und Einsatz Primärenergie nicht erneuerbar total (PENRT) in MJ

Interpretation: Der potenzielle ökologische Mehrwert bei Einsatz der innovativen thermisch aktivierten Fassadenmodule wird durch eine DELTA-Betrachtung ( Abbildung 6) visualisiert. Zunächst wird hierzu das Gebäudekonzept mit einer Referenzfassade (z.B. Wärmedämmverbundsystem) und einer Referenzenergieversorgung (z.B. Luft-Wärmepumpe) ökologisch bilanziert. Weiterhin wird das Gebäudekonzept mit Einsatz der innovativen thermisch aktivierten Fassadenmodule und einer passenden Energieversorgung (z.B. Sole-Wasser-Wärmepumpe mit reduzierter Erdsonde) abgebildet. Für beide Konzepte werden die Beiträge zu den potenziellen Umweltwirkungen je Gebäudebetrieb und Gebäudekonstruktion ermittelt. Im Anschluss werden diese Werte zur Differenzbildung gebracht und so ein DELTA ermittelt.
Für ein resultierendes DELTA um den Wert „Null“ kann von einem annähernd gleichwertigen ökologischen Einsatz beider Konzepte ausgegangen werden. Für ein resultierendes DELTA im positiven Y-Achsbereich der Darstellung kann geschlussfolgert werden, dass durch die Umsetzung des innovativen Gebäudekonzeptes im Vergleich zum Referenzkonzept mit ökologischen Nachteilen bei der Gebäudebewertung gerechnet werden muss. Für ein resultierendes DELTA im negativen Y-Achsbereich der Darstellung kann abgeleitet werden, dass durch die Umsetzung des innovativen Gebäudekonzeptes im Vergleich zum Referenzkonzept mit ökologischen Vorteilen bei der Gebäudebewertung zu rechnen ist.