- Ökobilanzstudie -Gegenüberstellung Massivhaus/Holzbauweise

Massivhaus oder Holzhaus Welche Bauweise ist ökologischer?

Kurzfassung der Forschungsberichte Z04-8-2008 und F01-10-2010 des Instituts für Massivbau der TU Darmstadt

Ausgabe April/2011

Mas

sivh

aus

inn

ova

tiv

baue

n m

it Mau

erwe

rk +

Beto

n

Ökologievergleich von Bauweisen

Viele Anbieter von Häusern in Holzständerbauweise neh-men für sich in Anspruch, Holzhäuser seien besonders ökologisch, weil Holz ein nachwachsender Rohstoff ist. Wissenschaftler an der TU-Darmstadt kamen aber zu dem Ergebnis: Massivhäuser sind über ihre durchschnittliche Nutzungsdauer von 80 Jahren mindestens gleich umweltschonend - bei einzelnen Kriterien deutlich günstiger.

Seite �

Aus welchen Baustoffen soll mein Eigenheim bestehen? Dieses ist für private Bauherren eine grundlegende, aber auch schwierige Entscheidung.

Die Ökobilanz zeigt: Massivhäuser sind mindestens genauso ökologisch wie Holzhäuser*

Die Arbeitsgruppe „Nachhaltiges Bauen“ der TU Darmstadt, verglich Ende �008 unter Leitung von Prof. Graubner die Ökologie der in Deutschland üblichen Bauweisen. Dazu erstellten die Wissenschaftler die Ökobilanzen für ein fiktives, übliches KfW-40-Haus (entspricht nach EnEV �009 einem KfW-55-Effizienzhaus) in folgenden Bauweisen:

1. Als Massivhaus aus: Beton, Leichtbeton, Porenbeton, Kalksandstein und Ziegeln.

�. Als Leichtbau in Holzständerbauweise.

Außer in der Konstruktion der Wände und Decken sollten alle Häuser gleich sein und folgende Bedingungen erfüllen:1. Gleiche Wärmedämmwirkung der Außenbauteile und

Lüftungswärmeverluste. �. Jahresprimärenergiebedarf 45 % unter EnEV �009. 3. Mittlerer U-Wert der Außenbauteile mindestens 30 %

unter dem zulässigen Wert der EnEV �009.

Die Studie erfasste die Umweltbelastungen infolge der Erstellung und Pflege des Hauses , aus der Anlagentechnik und aus dem Betrieb des Wärmeerzeugers.

Für die Bewertung der Umweltbelastungen Primärenergie, Treibhausgaspotential, Versauerungspotential, Eutrophie- rungspotential, Ozonbildungspotential und Ozonschicht-zerstörungspotential benutzten die Wissenschaftler aner- kannte Nachweisverfahren und Datensätze wie die Öko-baudat des Bundesministeriums für Verkehr, Bauwesen und Städtebau, die Ökobilanzsoftware GABI 4, den Leitfaden für Nachhaltiges Bauen der Bundesregierung und das Ökobilanzverfahren nach DIN EN ISO 140040 (2006) .

Massivhaus oder Holzhaus? Vergleich der Ökobilanzen.

* als Holzhaus bezeichnet der Forschungsbericht das Haus in Holzständerbauweise

Als Grundlage für den Vergleich diente ein fiktives Einfamilienhaus, alternativ in Massivbauweise aus Mauer-werk und Beton und in Holzständer-Bauweise errichtet. Unabhängig von der Bauweise sollte das Gebäude den Energiestandard eines KfW-40-Hauses erfüllen (entsprechend einer Überpfüfung von Prof. Graubner entspricht dieses einem KfW-55-Effizienzhaus nach EnEV 2009) .

Über den Lebenszyklus gesehen sind beide Bauweisen in der Ökobilanz praktisch gleichwertig.

Massivhaus oder Holzhaus? Vergleich der Ökobilanzen.

Seite 3

Die vollständige Studie liegt im Internet unter http://www.massiv-mein-haus.de in der Rubrik „Ökologie“

Umweltbelastung im HerstellungsjahrDie Herstellung von Mauersteinen, Mörtel und Ze- ment unterliegt umfangreichen Auflagen zum Schutz der Umwelt. Ein ausgeklügelter Energieverbund in der Produktion spart Energie. Die Abbaugebiete für Sand, Kies und Ton liegen meistens in der Nähe der Produktionsstätten. Das verkürzt den Transport. Ist der Abbau abgeschlossen, werden die Flächen für Biotope und Freizeitgebiete mit Seen und Grünflächen genutzt. Trotz dieser umweltschonenden Herstellung von Massivbaustoffen belastete die Herstellung der Holzhausvariante die Umwelt etwas weniger als die Massivbauweise.

über die LebensdauerDie während der 80-jährigen Nutzungsdauer erforder-lichen Instandhaltungsarbeiten verändern deutlich die Ökobilanzen. Da die Holzständer-Bauweise mehr Pflege benötigt als Massivbauten aus Mauerwerk und Beton, verschlechtert sich über die Lebensdauer ihre Öko- bilanz. In der Summe ist die Massivbauweise ökologischer. Die Differenz ist allerdings gering.

beim RückbauZur Zeit haben Massivhäuser beim Rückbau eine gün- stigere Bilanz, weil mineralische Baustoffe kein Sonder- müll sind. Sie dürfen auf normalen Bauschuttdeponien gelagert werden. Parallel dazu steigt die Tendenz, diese ökologisch unbedenklichen Materialien direkt bei der Baustoffherstellung zu verwenden.

ZeitumfangAussagekräftige Ökobilanzen von Häusern müssen neben der Erstellung auch die Umweltbelastungen während ihrer Lebensdauer erfassen. Die Wissenschaftler setzten - wie viele Gutachter - für die Wohngebäude eine durchschnittliche Nutzungsdauer von 80 Jahren an.

Die Ökobewertung eines Hauses auf seine Herstellung zu beschränken, reicht vielleicht für werbliche Aussagen, .....

....entscheidend für die Umweltfreundlichkeit ist aber die Lebensdauer.

* als Holzhaus bezeichnet der Forschungsbericht das Haus in Holzständerbauweise

Treibhauspotential [kg CO2 -Äqu.]im Herstellungsjahr über 80 Jahre

Massiv372.935

Holz401.935

Massiv67.163

Holz54.413

Bauteile u. TGA nicht erneuerbar Heizung, Warmwasser

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

450.000

150.970160.896

221.965241.039

67.16354.413

[kg

CO

2-Ä

qu.]

Das sogenannte Treibhauspotential erfasst die Emission von Gasen, die zum Treibhauseffekt beitragen. Durch die Anreicherung dieser Gase in der Troposphäre wird die von der Erde abgestrahlte Infrarotstrahlung teilweise reflektiert und zur Erdoberfläche zurückgestrahlt. Dieser Prozess ist für die globale Erwärmung verantwortlich. Die Menge der Gase wird im Verhältnis der Wirkung von 10 kg Kohlendioxid angegeben. Das Gas bleibt bis zu 100 Jahre in der Troposphäre.

Treibhauspotential

Die Ergebnisse der Studie im Detail:

Die nachstehenden Grafiken zeigen die Belastungen aus den Bauteilen, aus dem Betrieb des Gebäudes (Beheizung, Warmwasserbereitung) und der technischen Gebäudeausrüstung TGA (Erläuterung der Begriffe s. Anhang).

Die Wärmespeicherung bewirkt, dass solare Wärmegewinne über die Fenster von den Wänden und Decken gespeichert und so weitgehend genutzt werden können. Obwohl die Stu-die bei der Bestimmung des erforderlichen Energiebedarfes nur den nach dem Rechenverfahren der EnEV zulässigen Einfluss der Wärmespeicherung berücksichtigte, lag der Energiebedarf der Massivhäuser unter dem des Holzhauses (37,06 bzw 39,59 kWh/m²a). In der Praxis sind die Einsparungen bei Niedrigstenergiehäuser noch höher, zeigen Computersimulationen.

Da für alle Gebäude die gleiche Anlagentechnik für Heizung und Warmwasserbereitung angesetzt wurde, ergibt sich hier kein Unterschied. Auf die Gesamtbilanz hat sie ohnehin nur geringen Einfluss.

Wegen der Einführung einer neuen Energieeinsparver-ordnung erfolgte �010 vom Institut für Massivbau der TU-Darmstadt eine Überprüfung der Ergebnisse. Sie ergab:Das KfW-40-Haus nach EnEV �007 erfüllt die Kriterien eines KfW-55-Effizienthauses nach EnEV 2009.

Ergebnis der Ökountersuchung: Bei der Herstellung belastet ein massives Einfamili-enhaus zwar die Umwelt etwas stärker als ein Holz-ständerhaus durch Treibhausgase. Wegen seines geringen Instandhaltungsaufwandes belastet es über die Lebensdauer die Umwelt jedoch weniger als ein Holzständerhaus.

Seite 4

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

5.000.000

6.000.000

2.495.5152.662.680

307.112565.203

219.677390.324

2.449.3712.439.928

733.979638.200

Bauteile u. TGA, nicht erneuerbarHeizung, WarmwasserBauteile u. TGA, erneuerbar

Massiv953.656

Holz1.028.524

Massiv5.251.998

Holz5.667.811

Primärenergie [MJ] im Herstellungsjahr über 80 Jahre

MJ

Am weitaus stärksten belastet ein Haus die Umwelt durch seinen Primärenergieaufwand. Er beschreibt den zur Herstellung und zur Beheizung des Gebäudes notwendigen Energieverbrauch in Megajoule [MJ]. Dabei wird die zusätzliche Energiemenge, die außerhalb der Systemgrenze „Gebäude“ bei vorgelagerten Prozessen benötigt wird, berücksichtigt (z.B. Herstellung des Heizöls und Gewinnung von Strom im Kraftwerk) .

Man unterscheidet erneuerbare (z.B. aus Wind- oder Wasserkraft) und nicht erneuerbare Primärenergie (z.B. aus fossilen Brennstoffen). 100 MJ entsprechen einem Heizwert von etwa �,8 Liter Heizöl.

Primärenergie

Jedes Haus braucht Pflege. Instandhaltungsarbeiten kosten nicht nur sehr viel Zeit und Geld. Sie belasten auch die Umwelt. Die Massivbauweise ist bekannt für Stabilität, lange Lebensdauer und Sicherheit. Weil Häu-ser aus Mauerwerk und Beton so robust sind, brauchen sie nur sehr wenig Pflege. Das schont die Umwelt so sehr, dass Massivhäuser auch über die Lebensdauer ökologischer als Leichtbauten sind.

Ergebnis: Gemessen an der gesamten Umweltbelastung eines Hauses spielt die Primärenergie im Herstellungsjahr des Hauses nur eine relativ geringe Rolle. Der Anteil an Primärenergie ist bei Massivhäusern schon bei der Herstellung etwas geringer. Durch den höheren Instandhaltungsaufwand und Energie-bedarf während der Lebensdauer wird die Differenz deutlich größer.

Seite 5

Das Eutrophierungspotential erfasst die Umwelt-belastung durch phosphat- und nitratreiche Ab-wässer. Es wird in kgPO4-Äquivalent (Phosphat-Gleichwert) gemessen.

Die Nährstoffanreicherung beschleunigt das Wachstum der Wasserpflanzen (z. B. Algen, Laichkraut). Deren Absterben und Zersetzen kann so viel Sauerstoff verbrauchen, dass der Abbau organischer Verunreinigungen durch aerobe Bakterien aufhört. Dann beginnt das Gewässer „umzukippen“. Es bilden sich giftige Stoffe wie Schwefelwasserstoff, Ammoniak oder Methan. Die Gewässer fangen an zu stinken, die Fische sterben.

Eutrophierungspotential

Bauteile u. TGA nicht erneuerbar Heizung, Warmwasser

Massiv75,395

Holz79,293

Massiv19,619

Holz17,295

01020304050607080

14,56115,402

60,83463,891

19,61917,295

kg P

O4-

Äqu

.

Eutrophierungspotential [kg PO4-Äqu.] im Herstellungsjahr über 80 Jahre

Ergebnis der Ökobilanzen: Über die Nutzungsdauer schneiden Massivhäuser auch beim Eutrophobierungspotential besser ab als Häuser in Holzstän-derbauweise.

Seite �

Das Versauerungspotential erfasst säure-haltige Luftschadstoffe, die Boden und Ge-wässer versauern. Dabei wird der Schad-stoff in Niederschlag gebunden, kann dort reagieren und senkt so den ph-Wert. Das Versauerungspotential wird im Vergleich zu der Wirkung von Schwefeldioxid in kgSO� – Äquivalent berechnet.

Die Ökobilanzen ergaben: Zwar erzeugt ein Ein-familienhaus in Holzbauweise bei seiner Her-stellung weniger säurehaltige Luftschadstoffe. Über den Lebenszyklus gesehen setzt ein Mas-sivhaus aber weniger Luftschadstoffe frei.

Massiv172,04

Holz144,43

Massiv691,17

Holz715,77

Bauteile u. TGA Heizung, Warmwasser

0

100

200

300

400

500

600

700

800

144,4 172,0

553,6 536,8

162,2 154,4

kg S

O2-

Äqu

.

Versauerungspotential [kg SO2-Äqu.]im Herstellungsjahr über 80 Jahre

Versauerungspotential

0

5

10

15

20

2,95

25

14,1314,24

7,99 7,86

3,07Massiv

21,987*10-3Holz

22,228*10-3Massiv3,07*10-3

Holz2,95*10-3

Bauteile u. TGA Heizung, Warmwasser

kg R

11-Ä

qu. *

10-3

Ozonschichtzerstörungspotential [kg R11-Äqu.10-3] im Herstellungsjahr über 80 Jahre

Die Schwächung der Ozonschicht kann Tumore hervorrufen und die Photosynthese der Pflanzen stören. Der ODP-Wert (Ozone Depletion Potential) eines ozonschichtschädigenden Stof-fes gibt das Ozonabbaupotenzial relativ zu dem Ozonabbaupotenzial des Stoffes R11 an. R11 [ODP = 1] entspricht der Wirkung von FCKW Trichlorfluormethan. Die im Montrealer Protokoll genannten ODP-Werte sind gerundete Werte und stützen sich auf international verbindliche Berechnungsverfahren.

Ergebnis: Ein massives Einfamilienhaus erzeugt bei der Herstellung etwas mehr Ozonschicht zerstörende Gase als ein Haus in Holzständer-Bauweise. Wegen des geringeren Instandhaltungs-aufwandes ist das Zerstörungspotential über die Lebensdauer jedoch kleiner.

Massiv67,376

Holz70,136

Massiv16,87

Holz16,31

Bauteile u. TGA Heizung, Warmwasser

01020304050607080

16,31 16,87

53,16 51,42

16,98 15,96kgC

2H4-

Äqu

.

Ozonbildungspotential [kg C2H4-Äqu.]im Herstellungsjahr über 80 Jahre

Bodennahe OzonbildungIn jede Beurteilung der Umweltfreundlich-keit gehört auch der sogenannte „Sommer-smog“. Dieser tritt auf, wenn die einfallende UV-Strahlung in Verbindung mit NOX zu erhöhten Ozon-Konzentrationen führt. Unter der Einwirkung und Absorption eines Teils dieser UV-Strahlung kann Sauerstoff (O�) zu Ozon (O3) reagieren. Findet dieser Prozess nicht in der Stratosphäre, sondern in Bodennähe statt, können freie Radikale freigesetzt werden, die in höherer Konzentration auf den Menschen schädlich wirken. Die photochemische Ozonbildung (Sommersmog) steht im Verdacht, neben humantoxischer Wirkung auch Vegetations- und Material-schäden hervorrufen zu können. Sie wird auf die Wirkung von Ethen (C�H4) bezogen. Die Maßeinheit ist deshalb das C�H4 – Äquivalent.

Die Studie ergab: Über den Lebenszyklus von 80 Jahren trägt die Massivbauweise wegen ihres gerin-geren Instandhaltungsaufwandes deutlich weniger zur bodennahen Ozonbildung bei. Im Herstellungs-jahr war das Sommersmogpotential bei beider Bau-weisen nahezu gleich.

Seite 7

Versauerungspotential

Ozonschichtzerstörungspotential

Über die Lebensdauer von 80 Jahren belasten Massivhäuser die Umwelt weniger* um:

*am Beispiel des abgebildeten KfW-55-Effizienzhauses Quelle: TU Darmstadt 2008 untersucht als KfW-40-Haus nach EnEV 2007

2009 überprüft als KfW-55-Effizienzhaus nach EnEV 2009

Vergleich der UmweltbelastungenMassivhaus - Holzständerbauweise

- 7,9 %

- 4,1 %

- 1,0 %

- 3,1 %- 5,2 %

-7,8 %

Treibhaus-potentialEutropie

Ver-sauerung

Ozon-bildung

- 9%

- 8%

- 7%

- 6%

- 5%

- 4%

- 3%

- 2%

- 1%

0%

Ozon-schicht-

zerstörungPrimär-energie

Fazit: Im Vergleich ist die Ökobilanz eines Massivhauses mindestens ebenso gut, in einzelnen Punkten sogar besser.

Die vollständige Studie liegt auf der Homepage der Informationszentrale Massiv Mein Haus e.V. . Weitere Broschüren mit Informationen zum Bauen versendet kostenlos:Massiv Mein Haus e.V., Lucie-Höflich-Str. 17, 19055 SchwerinFon: +49(0)385-20794013, Fax: +49(0)385-20888958, E-Mail: info@massiv-mein-haus.de, Internet: www.massiv-mein-haus.de

Während der Lebensdauer wirken sich vor allem der Energiebedarf und der erforderliche Instandhaltungsauf-wand auf die Umweltbelastung aus. Bei beiden schnei-den massiv gebaute Häuser gut ab.

Über die Lebensdauer gesehen – und das versteht man unter nachhaltigem Bauen – sind die Unterschiede in der Umweltbelastung größer, als bei der Herstellung

Massivhaus oder Holzhaus: Welche Bauweise ist ökologischer?

Vergleich der UmweltbelastungenMassivhaus - Holzhaus*

* als Holzhaus bezeichnet der Forschungsbericht das Haus in Holzständerbauweise

Trotz gewissenhafter Erarbeitung der Broschüre, kann keine Haftung für die Inhalte übernommen werden.