Abschnittsübersicht

    • Verständnis der Lebenszyklusanalyse (LCA)

      Die Lebenszyklusanalyse (LCA) bewertet die gesamten Umweltauswirkungen eines Gebäudes über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg – von der Herstellung (A1–A3) und dem Bau oder der Montage (A4–A5) über die Nutzungsphase (B1–B7) bis hin zur Entsorgung (C1–C4). Sie bewertet nicht nur die aktuelle Leistung eines Gebäudes, sondern berücksichtigt die kumulativen Auswirkungen jeder Entscheidung, die während seines gesamten Lebenszyklus getroffen wird.

      Die folgende Tabelle zeigt die klassischen Phasen einer LCA und hebt einige Werkzeuge für jede Phase hervor, darunter Ubakus, die Materialpyramide und KBOB. Diese helfen, die Umweltleistung zu quantifizieren und eine fundierte Planung zu unterstützen.

    • Herstellung/ Produktion Errichtung/
      Montage      		 Nutzung Entsorgung
      A1 Rohstoffe Bereitstellung
      A2 Transport
      A3 Produktion
      A4 Transport
      A5 Bau / Einbau / Montage
      B1 Nutzung
      B2 Instandhaltung
      B3 Reparatur
      B4 Ersatz
      B5 Umbau / Erneuerung
      B6 Energie während der Nutzung
      B7 Wassereinsatz in der Nutzung
      C1 Abbruch / Demontage
      C2 Transport
      C3 Abfallbehandlung
      C4 Deponierung
      Ubakus /
      Materialpyramide      		      
      KBOB "Herstellung" KBOB "Betriebswerte" KBOB "Entsorgung"

    • LCA-Phase A1–A5: Was kann uns das Gewerbehaus K118 über Produktion und Bau lehren?

      Tool: Construction Material Pyramid

      Die ersten Phasen einer Lebenszyklusanalyse – Produktion (A1–A3) und Bau (A4–A5) – sind diejenigen, in denen der größte Teil des im Gebäude enthaltenen Kohlenstoffs entsteht. Das Gewerbehaus K118 zeigt zwei zentrale Strategien für den nachhaltigen Umgang mit Baumaterialien: die Wiederverwendung bestehender Bauteile und die sorgfältige Auswahl neuer Materialien, die nicht nur nach ihrem Erscheinungsbild, sondern auch nach ihrer Umweltwirkung beurteilt werden.


    • Wiederverwendung: Materialien ein zweites Leben geben

      Im Gewerbehaus K118 beginnt die Planung nicht mit Zeichnungen, sondern mit der Identifizierung und Sammlung wiederverwendbarer Materialien. Dies kehrt den üblichen Ablauf um: Anstatt zuerst zu entwerfen und später die Materialien bestellen, stehen die verfügbaren Materialien am Anfang, und das Projekt entwickelt sich entsprechend.

      Jede wiederverwendete Komponent, ob Stahlträger, Fensterrahmen oder Granitplatte,  wird sorgfältig vermessen, dokumentiert und katalogisiert. Dadurch wird der Entwurfsprozess flexibel und anpassungsfähig, geprägt von dem, was vorhanden ist. 

      Die Integration wiederverwendeter Elemente vermeidet Emissionen aus Rohstoffgewinnung, Produktion und Transport und verringert so die CO₂-Bilanz des Projekts von Anfang an deutlich.

    • Plan-Bauteil: HAW Institut Konstruktives Entwerfen, Quelle Bauteilkatalog: Angst et al.: Bauteile wiederverwenden, Ein Kompendium zum zirkulären Bauen, Park Books, 2021, Fotos: Martin Zeller


    • Wie bewerten wir die Emissionen von Baumaterialien?

      Nicht alle Materialien haben die gleiche Umweltwirkung. Die Baumaterial Pyramide zeigt auf einfache und anschauliche Weise, wie viel Kohlenstoff in jedem Material enthalten ist.

      Ein konkretes Beispiel ist das Gewerbehaus K118: Für die Dämmung wurde Stroh gewählt, wegen seines geringen ökologischen Fußabdrucks. In der Pyramide befindet sich Stroh fast an der Basis, deutlich unter herkömmlichen Materialien wie Glas- oder Steinwolle, und reduziert den eingebetteten Kohlenstoff um etwa 120 kg CO₂/m³ im Vergleich zu diesen konventionellen Lösungen.

      Möchten Sie mehr erfahren? Doppelklicken Sie auf ein Material in der Pyramide, um die Emissionen zu vergleichen und weitere Eigenschaften wie Haltbarkeit und Wärmedämmleistung zu entdecken.


    • Die Abbildung zeigt die Materialpyramide, in der verschiedene Baumaterialien nach ihren Emissionen angeordnet sind. Je näher sich ein Material an der Basis befindet, desto geringer sind seine Emissionen, Quelle: Baumaterialpyramide


    • Neben einer klaren Übersicht über die Materialemissionen ermöglicht die Baumaterialpyramide auch die Berechnung der Auswirkungen ganzer Bauteile.

      Durch einfaches Anklicken der in einer Wand verwendeten Materialien und Eingabe von Fläche und Dicke zeigt das Tool sofort die gesamten enthaltenen Emissionen an.

      Am Beispiel des Gewerbehauses K118: Durch die Kombination von Strohdämmung mit anderen ausgewählten Materialien zeigt das Tool, dass die Aussenwand, wenn alle Komponenten neu wären, etwa 895,6 kg CO₂Äq./m² emittieren würde.

      Ein interessanter Fakt: Einige natürliche Materialien, wie Stroh, weisen negative Emissionswerte auf. Das bedeutet, dass sie mehr Kohlenstoff speichern, als sie ausstoßen, und somit als Kohlenstoffsenken wirken und die Gesamtemissionen der Wand reduzieren.


    • Die Abbildung zeigt die Materialpyramide und hebt die ausgewählten Materialien hervor (mit Zahlen markiert), die zur Berechnung der Emissionen der Außenwand des Gewerbehauses K118 verwendet wurden.Quelle: Baumaterialpyramide


    • Wie viel Kohlenstoff können wir einsparen, wenn wir wiederverwendete statt neue Materialien wählen?

      Tool: KBOB

      Die KBOB-Datenbank ist eine unverzichtbare Grundlage für präzise Kohlenstoffbewertungen, insbesondere beim Vergleich von neuen und wiederverwendeten Materialien. Sie liefert Umweltdaten für die Produktions- und Bauphasen, wobei die Emissionen pro Kilogramm Material oder pro Quadratmeter Gebäudefläche angegeben werden.

      Zum Beispiel haben neue Stahlträger einen verkörperten Kohlenstoff-Fußabdruck von etwa 2,5 kg CO₂Äq. pro Kilogramm, während wiederverwendeter Stahl bei rund 0,5 kg CO₂Äq. pro Kilogramm liegt. Im Projekt Gewerbehaus K118 konnten durch die Wiederverwendung von 10 000 kg Stahl etwa 20 000 kg CO₂Äq. eingespart werden.

      Über alle Materialien hinweg hätte ein herkömmlicher Neubau 99 066 kg CO₂Äq. emittiert. Durch die Priorisierung von wiederverwendetem Stahl und die Auswahl natürlicher Materialien wie Stroh und Holz anstelle synthetischer Alternativen erreichte das Gewerbehaus K118 eine Reduktion des verkörperten Kohlenstoffs um 60%.

      Die KBOB-Datenbank berücksichtigt auch Emissionen aus Transport und Montage, wodurch sich die Vorteile regionaler Beschaffung und effizienter Baustellenlogistik bewerten lassen. Beide Strategien wurden im Gewerbehaus K118 angewandt, um die Emissionen in den Bauphasen A4 und A5 weiter zu reduzieren.

    • Die Abbildung zeigt die Treibhausgasemissionen der Struktur K118, falls alles mit neuen Materialien gebaut worden wäre. Quelle: KBOB

    • Material und Konstruktion im Detail betrachten

      Tool: Ubakus

      Die Materialpyramide hilft, den Fokus auf einzelne Materialien und deren Auswirkungen zu legen. Wenn du genauere Berechnungen möchtest, die berücksichtigen, wie verschiedene Bauteile wie Wände, Dächer und Böden aufgebaut sind, ist Ubakus das bessere Werkzeug.

      Gibst du die Schichten der Aussenwand des Gewerbehauses K118 in Ubakus ein, erhältst du detaillierte Visualisierungen, die das gesamte ökologische Gleichgewicht zeigen.

    • Detail der Außenwand des Gewerbehauses K118, das die verschiedenen Materialschichten und ihre jeweiligen Emissionen zeigt. Quelle: Ubakus

    • LCA-Phase B1–B7: Was kann uns das Gewerbehaus K118 über die Nutzung lehren?

      Zu verstehen, welche Materialien entscheidend sind, ist nur ein Teil des Ganzen. Eine Lebenszyklusanalyse zeigt auch, wann während der Lebensdauer eines Gebäudes CO₂-Emissionen entstehen. Für das Gewerbehaus K118 ist diese Perspektive besonders aufschlussreich, da bereits zu Beginn der Gebäudelebensdauer viel unternommen wurde, um den verkörperten Kohlenstoff zu reduzieren.

    • Wie können wir die Betriebsemissionen berechnen?

      Tool: KBOB

      Zunächst betrachten wir den Energieverbrauch des Gebäudes. Nach SIA-Normen verbraucht das K118 jährlich 15 000 kWh für Heizung und 5 000 kWh für Strom, verteilt auf eine Fläche von 1 534 m². Durch die Division der Energie durch die Fläche zeigt sich, dass jeder Quadratmeter etwa 9,78 kWh/Jahr für Heizung und 3,26 kWh/Jahr für Strom benötigt – ein klares Bild der Energienutzung im Gebäude.

      Als Nächstes wandeln wir diesen Energieverbrauch mithilfe der KBOB-Emissionsfaktoren in Treibhausgasemissionen um, die angeben, wie viel CO₂ pro kWh erzeugt wird. Für die Heizung, mit einem Faktor von 0,25 kg CO₂/kWh, entstehen etwa 2,44 kg CO₂ pro Quadratmeter und Jahr. Der Strom, mit 0,30 kg CO₂/kWh, verursacht zusätzlich etwa 0,98 kg CO₂ pro m² und Jahr. Zusammen ergibt das rund 3,42 kg CO₂ pro Quadratmeter und Jahr, wodurch der zuvor unsichtbare Umwelteinfluss greifbar wird.

      Im größeren Zusammenhang wird erwartet, dass das K118 über 80 Jahre betrieben wird. Multipliziert man die jährlichen Emissionen mit der Lebensdauer, ergeben sich etwa 273,6 kg CO₂ pro m² über die gesamte Lebenszeit des Gebäudes, bzw. rund 419 700 kg CO₂ für die gesamte Struktur. Diese Berechnung ermöglicht ein klares Verständnis des betrieblichen CO₂-Fußabdrucks und ergänzt die Emissionen aus Bau und Materialien.

    • KBOB-Tabelle mit Referenzwerten, Quelle: KBOB

    • Wie entwickeln sich die Kohlenstoffemissionen im Laufe der Zeit?

      Tool: GHG Emissions Timeline

      Die Emissionen eines Gebäudes zu verstehen bedeutet, nicht nur zu wissen, wie viel Kohlenstoff ausgestossen wird, sondern auch wann.

      Die GHG Emissions Timeline macht sichtbar, was normalerweise verborgen bleibt: den Moment, in dem Kohlenstoff über den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes freigesetzt wird.

      Im Gegensatz zu einer herkömmlichen LCA, die nur eine Zahl liefert, zeigt die Timeline dynamisch, wie sich die Emissionen im Laufe der Zeit entwickeln, und hebt die Designentscheidungen und ihre Auswirkungen hervor.
      Bänder, Linien und Symbole zeigen Mengen, Unsicherheiten und Schlüsselmomente, etwa Systemänderungen oder Bauphasen, und passen sich Fläche, Nutzern oder anderen Parametern an.

      Im Fall des Gewerbehaus K118 zeigt die Timeline, wie Wiederverwendung und natürliche Materialien die Emissionen bereits in den frühen Phasen reduziert haben.

      Produktion (A1–A3): Die Wiederverwendung von Strukturelementen aus einem demontierten Lagerhaus reduziert die Emissionen in dieser Phase erheblich, insbesondere im Vergleich zur Herstellung von neuem Stahl oder Beton.

      Bau (A4–A5): Transport und Montage vor Ort verursachen zwar weiterhin Emissionen, doch die kompakte Logistik und die lokale Beschaffung beim K118 halten diese relativ gering.

      Nutzungsphase (B1–B7): In den nächsten 80 Jahren hängen die Emissionen hauptsächlich von Heizung und Strom ab. Dank energieeffizientem Design und Photovoltaik bleiben die betrieblichen Emissionen minimal.

      Lebensende (C1–C4): Obwohl die Zukunft schwer vorherzusagen ist, wurde K118 für eine einfache Demontage konzipiert. Die Emissionsprognose geht davon aus, dass die meisten Materialien wiederverwendet werden können, was die zirkuläre Vision des Gebäudes stärkt.

      Dieser Ansatz ermöglicht es Planenden, Studierenden und Interessierten, nicht nur zu verstehen, wie viel Kohlenstoff emittiert wird, sondern auch wann – und macht die Umweltwirkungen eines Gebäudes sichtbar, um fundiertere und nachhaltigere Entscheidungen zu fördern.

    • Die Abbildung zeigt die Treibhausgasemissionen im Zeitverlauf, wobei Unsicherheiten durch schattierte Bereiche hervorgehoben sind. Zukünftige Energie- und Emissionsziele sind markiert und beeinflussen die CO₂-Emissionen ab diesem Zeitpunkt. Quelle: GHG Emissions Timeline

    • LCA-Phase C1–C4: Wie geht es weiter? Für die Zukunft entwerfen

      K118 ist für eine zukünftige Demontage und Wiederverwendung konzipiert. Diese Strategie führt zu geringen Emissionen beim Rückbau, da viele Materialien erneut wiederverwendet werden können – der Kreislauf schließt sich.

      Mit Werkzeugen wie KBOB und der Material Pyramid lassen sich End-of-Life-Szenarien simulieren und das Potenzial der Wiederverwendung auch in 50–100 Jahren verstehen.

    • Haben Sie Fragen oder Anmerkungen?

      Forum - Geschichten

      Wenn Sie Fragen zur Lebenszyklusanalyse, zum Projekt Gewerbehaus K118 haben oder Ihre eigenen Erfahrungen, Ideen oder Erkenntnisse zu realen Projekten oder verwendeten Tools teilen möchten, laden wir Sie herzlich ein, sich an der Diskussion im Forum zu beteiligen.

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