Die ökologischen Wirkungen eines Gebäudes auf die Umwelt werden bei der Errichtung vorrangig über den Stofffluss definiert, während im Betrieb besonders die energietechnischen Faktoren ausschlaggebend sind (2). Über die durch das Gebäude freigesetzten CO2-Emissionen und die entstehenden Abfälle können die ökologischen Auswirkungen messbar gemacht werden. Um natürliche Ressourcen zu schonen, müssen langlebige Gebäude errichtet werden, die einen geringen Energie- und Wasserverbrauch haben, aus recyclingfähigen, verträglichen Baustoffen bestehen, die möglichst lokal verfügbar sind, erneuerbar und schadstoffarm. (1). Durch Sanierung des Gebäudebestands anstatt eines Neubaus kann man aufgrund der Vermeidung von großen Stoffströmen wesentlich zur Schonung der Ressourcen beitragen (2).
STANDORT | ORIENTIERUNG
Boden ist die Grundlage für jedes Bauvorhaben. Da er nicht unbeschränkt verfügbar ist, ist es Aufgabe der Raumplanung dieses Gut zu schützen und mit einer bestmöglichen Nutzungswidmung zu versehen. Es sollen Naturräume geschont werden, landwirtschaftliche Gunstlagen und durch Naturkatstrophen gefährdete Bereiche freigehalten werden. Durch flächensparendes Bauen, kompakte Siedlungskörper und durch Vermeidung von Zersiedelung können auch Kosten für die Erschließung und Anbindung des Grundstücks reduziert und in weiterer Folge auch das Verkehrsaufkommen über die gesamte Nutzungsdauer gering gehalten werden. Auch die infrastrukturelle Ausstattung des Grundstücks, wie beispielsweise die Nähe zu sozialer Infrastruktur, Nahversorgung oder die Anbindung an das öffentliche Verkehrsnetz, sind entscheidende Kriterien die in weiterer Folge die ökologischen Auswirkungen des Gebäudes durch die Standortwahl beeinflussen.
Entscheidend ist vor allem die Bebauungsform. Das Konzept des freistehenden Einfamilienhauses am Ortsrand ist aus energietechnischer Sicht wenig attraktiv (siehe Abb. 1). Hoher Flächenverbrauch und vergleichsweise geringe Wohnnutzfläche führen zu enormen infrastrukturellen Aufwendungen, langen Leitungen und großen Energieverlusten aufgrund des ungünstigen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen. Darüber hinaus wird durch diese flächenhafte Siedlungsform das Verkehrsaufkommen strukturell verstärkt.
Wie Abb. 2 veranschaulicht hat auch die Topografie aufgrund geografischer Klimafaktoren beträchtliche Auswirkungen auf den Energiehaushalt des Gebäudes. Besonders Außentemperatur, solare Einstrahlung und Windverhältnisse stehen in direktem Zusammenhang mit der Lage des Gebäudes in der Landschaft. Demnach sind Südhänge die günstigsten Siedlungsgebiete. In Talkesseln können sich Kaltluftseen ansammeln, während in exponierter Lage Energieverluste aufgrund der hohen Windgeschwindigkeiten verbucht werden müssen. Nordhänge sind grundsätzlich zu meiden, da diese im Winter bis zu 30 % weniger Gesamtstrahlung bekommen – von der fehlenden direkten Sonnenstrahlung ganz abgesehen (1).
Mit der Ausrichtung des Gebäudes am Grundstück trifft man wesentliche Entscheidungen, die den Energiehaushalt und die Funktionalität im Laufe der gesamten Nutzungsdauer beeinflussen. Grundsätzlich ist eine Orientierung der Wohn- und Aufenthaltsbereiche nach Süden anzustreben. Große Fensterflächen, die sich nach Süden öffnen, sorgen für solare Energiegewinne in den Wintermonaten. Während die flach einfallende Wintersonne als passive Wärmequelle genutzt werden kann, soll die steil auftreffende Sommersonne wenn möglich abgeschattet werden, um vor Überhitzung zu schützen (siehe Abb. 3).
Im nördlichen Teil des Gebäudes sind eher kühle, dunkle Räumlichkeiten gut aufgehoben, die nur kleinen Fensteröffnungen erfordern, wie zum Beispiel Lagerräume oder Toiletten. Durch eine optimale Ausrichtung zur Sonne kann Tageslicht effizient eingesetzt werden und langfristig zur Einsparung von Energie für künstliche Beleuchtung beigetragen werden. Auch die Orientierung zur Hauptwindrichtung ist zu beachten. In Österreich kommen Wind und Wetter meist von Westen, weshalb Aufenthaltsräume im Freien nur unter windgeschützten Bedingungen westseitig ausgerichtet werden sollten.
Eine möglichst kompakte Außenhülle kann über die gesamte Nutzungsdauer des Gebäudes Energie einsparen, da bei kleinerer Gebäudeoberfläche auch die Transmissionswärmeverluste geringer ausfallen.
Sämtliche Planungsentscheidungen wie Standort, Siedlungsstruktur, Orientierung, Gebäudeform, Gebäudeöffnungen, Konstruktionsweise, Wärmedämmung, Materialwahl und Haustechnik haben Einfluss auf den Betriebsenergiebedarf eines Bauwerks. Die Rahmenbedingungen für energiesparendes Bauen werden durch sorgfältige Planung gelegt. Die Integration ökologischer Kriterien in den Planungsprozess ist demnach von Beginn an notwendig.
Wesentlicher Indikator für den Energiehaushalt eins Gebäudes ist der Heizwärmebedarf (kWh/m²a). Dieser gibt an, wie viel Energie pro Quadratmeter Bruttogeschoßfläche im Jahr benötigt wird. Er stellt den energetischen Differenzbetrag zwischen gebäudeinternen Wärmeverlusten und Wärmegewinnen dar, der benötigt wird, um ein ganzjährig angenehmes Innenraumklima zu gewährleisten (2).
Das Grundprinzip solaren Bauens besteht darin, Wärmeverluste zu minimieren und passive solare Energie zu gewinnen, um den Heizwärmebedarf gering zu halten. Das wärmedämmende Verhalten von Bauteilen wird durch den U-Wert (W/m²K) definiert. Dieser besagt, wieviel Energie bei einem Temperaturunterschied von 1 Grad Kelvin durch einen Quadratmeter eines Bauteils pro Sekunde verloren geht. Je geringer der U-Wert eines Bauteils, desto geringer die Energieverluste.
Maßnahmen wie eine durchdachte Ausrichtung des Gebäudes in Kombination mit guter Wärmedämmung und einem effizienten Haustechniksystem können den Energiebedarf geringhalten. Kombiniert man diese grundlegenden Planungsentscheidungen mit passiven Maßnahmen der Sonnenenergienutzung, so kann ein Gebäude energetisch optimal ausgestattet werden und beinahe Null-Energie-Standard erreichen.
Die passive Nutzung der Sonnenenergie funktioniert vereinfacht ausgedrückt durch die südseitige Ausrichtung transparenter Bauteile. Diese verwandeln die direkte und diffuse Sonnenstrahlung zu Wärmeenergie. Durch das Vorlagern verglaster Pufferräume an der Südseite kann der solare Energieeintrag abermals erhöht werden. Dieser Energieeintrag wird von speicherfähigen Materialien wie Beton oder Lehm aufgenommen und zeitverzögert wieder an den Innenraum abgegeben. Zur optimalen passiven Sonnenenergienutzung bedarf es daher einer ausgewogenen Kombination von transparenten und wärmespeichernden Bauteilen (4).
Betrachtet man ein Gebäude über den gesamten Lebenszyklus, so benötigt ein Passivhaus (Heizwärmebedarf 15 kWh/m²a) im Vergleich zu einem europäischen Baustandardhaus (115 kWh/m²a) über einen Zeitraum von 80 Jahren nur ein Fünftel der gesamten Energiemenge für Errichtung, Betrieb und Entsorgung (4).
KLIMASCHUTZ | CO2-BILANZ
Energieeffizienz und Klimaschutz gehen Hand in Hand. Meist bedeutet ein hoher Energieverbrauch auch einen hohen CO2-Ausstoß. Durch energiesparende Bauweise, die Verwendung nachwachsender Rohstoffe und durch Vermeidung energieintensiver Materialien kann CO2 eingespart werden. Auch eine umweltfreundliche Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energiequellen, beispielsweise mittels Wärmepumpe, Solarthermie oder Photovoltaik hat positive Auswirkungen auf die CO2-Bilanz.
Das größte CO2-Reduktionpotenzial liegt allerdings in der Sanierung des Gebäudebestandes, denn die fortlaufende Nutzung vom Baubestand trägt durch die Reduktion von Stoffströmen erheblich zur Ressourcenschonung bei (2).
WASSER | VERSIEGELUNG
Wasser zu sparen steht in einem Land wie Österreich oft nicht an oberster Stelle. Trinkwasser ist ausreichend vorhanden und günstig zu beziehen – zumindest heute noch. Im Privatbereich liegt der durchschnittliche Wasserverbrauch bei etwa 100–300 Litern pro Person und Tag. Nur ein geringer Anteil davon, etwa 4 Liter, werden tatsächlich getrunken. Der Rest wird für Körperhygiene, Reinigung und auch für minderwertige Zwecke wie die Bewässerung von Grünflächen und WC-Spülungen verwendet (4).
Doch spätestens wenn es um die Verwendung von Warmwasser geht wird wassersparendes Verhalten relevant, handelt es sich doch um Energie, die zur Erwärmung des Wassers aufgewendet wurde. Um also energiesparend zu agieren muss auch Wassersparen zu einem Ziel nachhaltigen Bauens werden. Der Wasserbedarf kann durch die Verwendung von wassersparenden Armaturen, WC-Anlagen und Haushaltsgeräten enorm gesenkt werden. Durch die Umsetzung wassersparender Maßnahmen werden neben den Energiekosten auch Kosten für den Bezug von Trinkwasser, wie auch für die Entsorgung von Abwasser gespart.
Spezielle aufwendige Systeme zur getrennten Nutzung von Trink- und Brauchwasser sind aus wirtschaftlichen Gründen heute oft nicht vertretbar. Doch gewinnen die Technologien der getrennten Erfassung und Nutzung von Stoffströmen zunehmend an Bedeutung. Vor allem die Nutzung von Regenwasser und Grauwasser (= gering verschmutztes Abwasser z.B.: Wasch-, Duschwasser) zur Bewässerung oder für die Toilettenspülung kann eine effiziente Maßnahme für den schonenden Umgang mit der Ressource Wasser darstellen. Grau- und Regenwasser werden gereinigt, gespeichert und in einem separat geführten Grauwasserleitungsnetz innerhalb des Gebäudes geführt. Der Mehraufwand dieser doppelten Leitungsführung ist nur bei durchdachter Planung der Sanitäranlagen wirtschaftlich sinnvoll. Durch Separationstoiletten kann eine separate Erfassung der Stoffströme Gelbwasser (= Urin) und Schwarzwasser (= Fäzes und Küchenabwasser) erfolgen, welche später neuen Nutzungsmöglichkeiten zugeführt werden können (siehe Tab.1) (2). Grundsätzlich ist eine kreislauforientierte Betrachtungsweise in Abwasserangelegenheiten anzustreben.
Prinzipiell ist in der Planung darauf zu achten, möglichst wenig Fläche zu versiegeln, um ein natürliches Versickern von Regenwasser zu ermöglichen. Denn ein intakter Wasserkreislauf ist wesentliche Voraussetzung für ein funktionierendes Ökosystem. Vor allem die Bebauungsform hat großen Einfluss auf die Bodenversiegelung. Eine zweigeschoßige Bebauung, anstatt einer eingeschoßigen, spart etwa 50 % der versiegelten Fläche. Auch durch die bewusste Materialwahl für befestigte Flächen im Außenbereich kann die Versickerungsfähigkeit aufrechterhalten werden – durch ungebundene Bauweise, wasserdurchlässige Pflastersteine und das Vermeiden von Asphalt und Beton.
MATERIALWAHL | BAUWEISE
Das Thema der Energieeffizienz beim Bauen beschränkt sich nicht allein auf die thermische Performance der Gebäudehülle. Auch der Energieaufwand für den Abbau und die Gewinnung der Rohstoffe, deren Veredelung, der Transport der Materialien zur Baustelle, etwaige Sanierungen und Umbaumaßnahmen und schlussendlich auch der Abbruch und die Entsorgung der Materialien zählen zur Energiebilanz.
Um den ökologischen Ansprüchen an die Nachhaltigkeit gerecht zu werden, sollen vor allem regional verfügbare, nachwachsende Rohstoffe verwendet werden. Besonders energieintensive Materialien wie Aluminium oder Erzeugnisse aus fossilen Rohstoffen sollen weitgehend vermieden werden. Umweltzertifikate und Ökologiebewertungen für Bauprodukte machen die Umweltauswirkungen von Baustoffen sichtbar und erleichtern die Produktauswahl.
Nachwachsende Rohstoffe sind land- und forstwirtschaftlich erzeugte Produkte die weitgehend CO2-neutral sind, da sie bei der energetischen Nutzung nur jene Menge an CO2 freisetzen, die die Pflanze der Atmosphäre beim Wachsen entzogen hat.
Im Bereich der Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen als Baumaterial ist in erster Linie Holz anzuführen. Der Einsatz von Holz im Bauwesen ist sehr vielfältig. Je nach Qualität und Verarbeitungsweise kann Holz als Konstruktionsmaterial, Dämmstoff oder in Form von Holzwerkstoffen verwendet werden. Holz hat eine sehr hohe Festigkeit, bei geringem Gewicht und guter Wärmedämmung. Es sorgt für ein angenehmes Raumklima, wirkt feuchteregulierend und gibt unbehandelt keine schädlichen Substanzen an die Raumluft ab.[1]
Aber nicht nur Holz findet Anwendung im Bauwesen. Nachwachsende Dämmstoffe wie Stroh, Hanf, Schafwolle, Schilf, Zellulose, Flachs oder Kork stellen ökologische Alternativen zu den energieintensiv produzierten, fossilen oder mineralischen Dämmstoffen dar.
Die Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen hat nicht nur positive Auswirkungen auf Umwelt, Klima und Raumluftqualität, sondern stellt zusätzlich eine attraktive Einkommensalternative für die heimische Land- und Forstwirtschaft dar. Der ländliche Raum wird als Wirtschaftsstandort gestärkt und regionale Arbeitsplätze werden geschaffen (4).
REGIONALE BAUSTOFFE
Regionale Baustoffe haben den Vorteil oft für die Region landschaftstypisch zu sein und vermeiden überdies lange, energieintensive Transportwege. Durch die Wahl regionaler Baumaterialien wird CO2 eingespart und darüber hinaus die heimische Wirtschaft unterstützt.
Kreislauffähiges Konstruieren durch Wiederverwendung von Baustoffen ist ein erstrebenswertes Ziel, um Energie und Ressourcen zu sparen. Eine wesentliche Grundbedingung dafür ist vor allem die Langlebigkeit von Baustoffen. Primär sollen Baustrukturen geschaffen werden, die aufgrund von Nutzungsoffenheit, Umnutzungsflexibilität und technischer Qualität eine hohe Lebensdauer aufweisen und dadurch den Entsorgungsaufwand gering halten (3). Abb. 4 stellt die Handlungsprioritäten für Rückbaumaßnamen dar. Demzufolge sollen in erster Linie Reparaturmaßnahmen verfolgt werden bevor eine Wiederverwendung oder eine stoffliche bzw. energetische Verwertung stattfindet. Die Deponierung von Baumaterialen stellt den letzten Ausweg des Entsorgungsszenarios dar und soll wenn möglich vermieden werden.
Aus diesem Grund sollen vorwiegend Bauprodukte mit hohem Recyclinganteil verwendet werden, um den Einsatz neuer Ressourcen zu minimieren, Transportkosten zu sparen und den Entsorgungsaufwand gering zu halten.
Holz kann man je nach Zustand und Verlegungsmethode sehr gut wiederverwenden (3), wogegen bei mineralischen Baustoffen in der Regel von einer stofflichen Verwertung auszugehen ist – Ziegel und Beton können beispielsweise als Zuschlagsstoffe verwendet werden. Voraussetzung für eine stoffliche Verwendung von Baumaterialien ist die sortenreine Abtrennung vom jeweiligen Bauteil. Recyclingbaustoffe müssen praktisch frei von Verunreinigungen (≤ 1 Vol%), chemisch unbedenklich und bautechnisch geeignet sein (3).
Ist eine Wieder- oder Weiterverwendung von Holzbaustoffen nicht möglich, so stellt die Verwertung von Altholz beispielsweise für Span- oder Faserplatten die nächstbeste Alternative dar. Allerdings dürfen nur unbehandelte oder schadstofffrei behandelte Holzabfälle stofflich verwertet werden.
Metalle können theoretisch unendlich oft und ohne Qualitätseinbußen recycelt werden, sofern sie sortenrein getrennt, gesammelt oder sortiert werden. Vor allem für Aluminium, das einen extrem hohen Energiebedarf für die Erzerzeugung aufweist, ist die Wiederverwendung als Recyclingaluminium sehr attraktiv (3).
Kunststoffe sind grundsätzlich schwer zu recyceln und erleiden dabei stets Qualitätseinbußen. Man spricht von downcycling. Darüber hinaus ist das Recycling von Kunststoffen oft umweltschädlicher und teurer als deren Primärproduktion. PVC hat die niedrigste Recyclingrate von allen gängigen Kunststoffarten, wobei hier auch die Sinnhaftigkeit einer Wiederverwendung aufgrund seiner toxischen Wirkung grundsätzlich in Frage zu stellen ist (4).
Grundvoraussetzung für eine Rückgewinnung von Materialien ist die leichte Abtrennbarkeit von den anderen Baubestandteilen. Vor allem Klebeverbindungen erschweren dies ungemein und machen eine wirtschaftliche Wiederverwendung von Baustoffen beinahe unmöglich. Deshalb soll bewusst auf möglichst einfache Konstruktionsprinzipien zurückgegriffen werden, um Verbindungen zu schaffen, die auch wieder gelöst werden können. Zimmermannsmäßige Verbindungen, wie sie im traditionellen Holzbau verwendet werden, funktionieren beispielsweise ohne die Zuhilfenahme von Schrauben, Nägeln oder Klebern. Leider sind diese Verbindungstechniken durch den modernen ingenieurmäßigen Holzbau verdrängt worden. Erst modernere Entwicklungen haben wieder eine stoffreine Fügetechnik zum Ziel.
Wärmedämmverbundsysteme sind aus derzeitiger Sicht nicht mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand vom Untergrund abzulösen. Eine alternative Befestigungstechnik für Dämmstoffe besteht in der Konstruktion von vorgehängten Fassadensystemen.
Grundsätzlich sollen Materialien, die nicht gemeinsam recycelt werden können oder große Unterschiede in ihrer Lebenszeit aufweisen, separiert werden. Überdies ist eine Reduktion der stofflichen Vielfalt im Gebäude anzustreben, denn eine geringe Anzahl an Baustoffen erleichtert die Trennung nach deren Nutzung und reduziert darüber hinaus die Anzahl der unterschiedlichen Entsorgungswege. Je weniger Materialien zu trennen sind, desto eher wird eine sofortige Trennung bereits auf der Baustelle verfolgt. (3).
(1) Bergmeister, Konrad. Natürliche Bauweisen Bauernhöfe in Südtirol. Bozen/Südtirol: Spectrum, 2008. S. 14, 28f
(2) Hegger, Manfred, Matthias Fuchs, Thomas Stark, und Martin Zeumer. Energie Atlas, Nachhaltige Architektur. Herausgegeben von Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG. München, 2007. S. 191, 86, 75
(3) Schneider, Ursula, Margit Böck, und Hildegund Mötzl. Recyclingfähig Konstruieren. Wien, 2010. S. 175, 109, 95ff, 136, 170, 179
(4) Treberspurg, Martin. Ressourcenorientiertes Bauen. Arbeitsunterlagen zur Lehrveranstaltung. Institut für konstruktiven Ingenieurbau. Universität für Bodenkultur. 2. Auflage. Wien, 2006. S. 93ff, 10, 169, 239ff, 229 ff
[1] Grundsätzlich ist der Einsatz von chemischen Holzschutzmitteln zu vermeiden. Bevor chemische Mittel zum Einsatz kommen, müssen erst die konstruktiven Holzschutzmaßnahmen ausgeschöpft werden. Sollten zusätzliche Maßnahmen notwendig sein, so kann auch hier auf nachwachsende, ökologische Rohstoffe zurückgegriffen werden. Leinöl als natürliches Holzschutzmittel dringt tief in die Holzstruktur ein und schützt dauerhaft, ohne die Atmungsaktivität einzuschränken.
