Abschlussbericht Verbundvorhaben
zum
O/U>.-/h.;Q4047«ê0l Individuelle
Massenfertigung
intelligenter Häuser" Teilprojekt:
Grundlagenforschung Arbeitsweisen
zur
zur
Entwicklung standardisierter
Produktion massiv
bäude einschließlich
Bewertung
Ressourcen in Form einer
von
ausgeführter
Ge¬
Emissionen und
Ökobilanzierung
Förderkennzeichen: 19W0028E,/
Laufzeit: 01.01.2000 bis 31.03.2002
Czooi] vorgelegt
von:
Universität Karlsruhe (TH) Institut für Industrielle Bauproduktion
,
9
ifib
Institut für Industrielle
Bauproduktion
Prof. Dr. N. Kohler
Universität Karlsruhe (TH)
_-_
_^ i
UNIVERSITÄTSBIBLIOTHEK HANNOVER TECHNISCHE
INFORMATIONSBIBUOTHEK
Projektleiter: Prof. Dr. N. Kohler Tel: 0721/608-2166 Fax: 0721/608 6980 e-mail:
[email protected]
UB/TIB Hannover 121 044 912
89
T 03 1
2é0
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Inhaltsverzeichnis
Seite/n
4
1
Aufgabenstellung
2
Voraussetzungen,
3
Planung
4
Wissenschaftlicherund technischerstand
13
5
Zusammenarbeit mit anderen Stellen
14
6
Eingehende Darstellung der erzielten Ergebnisse
18
unter denen das Vorhaben
durchgeführt wurde
und Ablauf des Vorhabens
5 7
Arbeitspaket 1: Konzeptionsphase
18
Arbeitspaket 2 Forschungs- und Entwicklungsphase
29
Arbeitspaket 3 Forschung anhand eines Modellhauses
50
Arbeitspaket 4 Transfer der Ergebnisse für die weitere Umsetzung
59 83
7
Voraussichtlicher Nutzen und Verwertbarkeit der
8
Zusammenfassung
85
9
Einhaltung des Kosten- und Zeitplans
91
10
Ergebnisse
Dritter
11
Erfolgte/ geplante Veröffentlichungen
Ergebnisse
91 91
93
Anhang Literaturangaben
93
Anlagen -Berichtsblatt / Document Control Sheet
-Erfolgskontrollbericht -Dokumentation Schnittstelle
Abschlussbericht
Bauforschung
Speedikon
und Technik
Seite 3
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
1
Aufgabenstellung
Im
Vergleich
zu
teuer. Erste Ansätze, durch eine
hohen
angrenzenden Ausland ist das Bauen in Deutschland immer noch
zum
Vorfertigungsgrad die Kosten
können
Intensivierung der Automatisierung und einen zu
reduzieren,
zeigen
schon
Bauens
Grundproblem des kostengünstigen
aber das
zwar
Ergebnisse,
nicht
vollständig
beheben. Aus diesem Grund hat sich im Rahmen dieses
gebildet,
konsortium
das
Projektes ein mittelständiges Firmen¬
neuartige
eine
Methode
untersucht
hat,
um
kostengünstiges Bauen ohne Einbußen bei der Qualität mit kontrollierten Energieund Stoffflüssen
zu
realisieren. Die mit den Methoden der
Hauselemente dann
Vorfertigung vollständiger
mögliche Unikatfertigung stellt somit einen Meilenstein in der
Geschichte des automatisierbaren Hausbaus dar.
Projektziel der Verbundpartner Fa. Beton Kemmler / Heinz Maier Architekten (alter Name Architekturbüro Heinz
digitales
bauen
Industrielle
das eine
Maier) / K. M. Maier, Heizung, Lüftung,
Sanitär / Fa.
engineering GmbH (alter Name: L*int Digitales Bauen) und Institut für
Bauproduktion (Universität Karlsruhe)
Massenfertigung
individuell
geplanter
war
es, ein
Konzept
zu
entwickeln,
Häuser erlaubt. Vorteile dabei sind
insbesondere: eine
Kostensenkung auf unter 2.000 DM/m2 für individuelle Häuser
eine erhöhte Flexibilität in der
Planung
die
Integration aller Beteiligten (KMU, Handwerk) schon im Planungsprozess
die
Kompletterstellung
die
Realisierung eines intelligenten Hauses
die
konsequente Umsetzung
Hervorzuheben dabei ist standardisierten
Aufbau eines
des Hauses innerhalb
vor
von
leistungsstarken
und
Bauinteressenten eine umfassende Aufbauend auf einer
4 Wochen
ökologischen Gesichtspunkten
allem die
Serienproduktion,
von
Planung individueller Häuser
wie
sie heute schon
bekannt
gewerkeübergreifenden Dienstleistung
präzisen Planung
und
im
Vergleich
ist.
Durch
zur
den
Netzwerks wird für den
erreicht:
Bauausführung
besteht erstmals die
Möglichkeit mit integrativen Planungstechniken die Versorgung mit Strom, Wasser, Heizung etc. bereits in der Planung exakt festzulegen. Neben
dem
vollständigen Aufbau der einzelnen Bauteile (Wand-, Decken- und
Dachelemente) sollte darüber hinaus die Ausgestaltung durch eine flexible
Decken und
zur
Vorfertigung für alle Gewerke erfolgen.
Dächer mit
intelligenten Baugruppe
Im Rohbau sollten
integrierten maßgenauen Durchbrüchen,
Wände,
Schlitzen
etc.
Montagehilfen,
Lei¬
tungssysteme und Vorwandinstallationen getestet, werden Die Vorfertigung
von
untersucht werden. Im Bereich
Abschlussbericht
Bauforschung
Heizung, Sanitär,
und Technik
Klima sollten
Seite 4
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Förderkennzeichen: 19W0028E
Kabelbäumen, Verteilerkästen und Bereich Elektro Das
Ziel
(Bus-Systeme)
kostengünstigen Wohnbau
gewerkeübergreifenden mit
und
sollte
realisieren,
zu
integrativen Planung
und
neben
der
trockenen
Genehmigungsbehörde bis
Rohbauerstellung Einzug
zum
Erfahrungen,
sollten
einer
Ausführung, insbesondere
vorgefertigten
aus
gestalteten Modulen, lässt Bauzeiten ab Auftragserteilung und Freigabe Dazu
im
Bauzeiten, erreicht werden. Die durchgängige CAD/CAM-Kette,
durch extrem kurze
und
wurde
erprobt.
einen
verbunden
Softwaremodulen
die
von
bei
individuell
von
Bauherr
einem Monat realistisch erscheinen.
den
Just-in-Time-Konzepten
der
Automobilindustrie entwickelt wurden, mit einfließen. Weiterhin waren Methoden
zu
untersuchen, die eine industrielle
flexibilisieren konnten, dass individuelle Kundenwünsche
Vorfertigung soweit
kostengünstig, schnell und
in hoher kontrollierter Qualität bedient werden können. Die
begleitenden
wissenschaftlichen
Fertigung damit,
kontrollierten
Untersuchungen befassten
eine
vollständige,
validierte
dazugehörige Kostenermittlung auf Grundlagen
sowie die
jektpartner
zu
vorab die
massen-
erstellen. Parallel bzw.
zur
Entwicklung
sich im Rahmen der
Energie-
und
Ökobilanz
der Hersteller bzw. Pro¬
einer solchen Datenbank wurden
volumenmäßig größten Baumaterialien untersucht.
Die
Betrachtungsweise erstreckt sich über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes, um
zukünftigen
dem
und die
2
Nutzer eine
Transparenz der Aufwendungen für den Unterhalt
Nutzung geben.
Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchge¬ führt wurde
Ein wesentlicher Punkt des
weitgehenden stehende
Forschungsvorhabens
individuellen
Vorfertigung
Kostensenkungspotential
minimierter Kosten eine individuelle haus
zu
zu
war
sehen,
in der um
erschließen. Dies
Hauserstellung
vom
Realisierung
das hier
gilt
um
Ein- bis
so zum
zur
einer sehr
Verfügung
mehr als trotz
Mehrfamilien¬
möglich wird.
Da hier erstmals eine
beliebige Individualisierung des einzelnen Gebäudes
unter
Beibehaltung aller wesentlicher Vorteile eines hohen Vorfertigungsgrades möglich wird, lässt sich ein anspruchsvoller Wohnungsbau den Einsatz eines flexiblen
Fertigungsverfahrens
kostengünstig sollten
realisieren. Durch
vollständige Elemente
Wand- und Deckenbereich erstellt werden. Diese werden alle
im
notwendigen Zusatz¬
elemente, wie Innenputz und Teilbereiche des Außenputzes oder eine
vollständige
Elektroverkabelung, vorgesehene Plätze für Dosen und Schalter, die Heizungs-,
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
Seite 5
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Klimasysteme oder Rollladenkästen, bereits enthalten. Die Individuali¬
Sanitär- und
sierung im Installationsbereich wird sehr stark durch den Einsatz Bausteinen über eine reine sollten in einer zweiten und dem
von
intelligenten
Softwareprogrammierung erfolgen. Die Deckenelemente
Entwicklungsstufe bereits mit einem (schwimmenden) Estrich
zugehörigen Deckenfinish
versehen werden.
konsequent verfolgte Integrale Planungskonzept ermöglicht das gleichzeitige
Das
aufeinander
abgestimmte
Planen aller
Baugewerke
in kürzesten Zeiträumen. Weite
Bereiche des Gebäudes, der Rohbau, die verschiedenen Ausbau, werden für die individuelle
lung
Fertigungssteuerung mit Hilfe
eine
an
Montageplänen
von
Vorfertigung
und Stücklisten.
von
und der
vorbereitet. Dies umfasst die
digitaler
Form
vor
Kopp¬
Ketten, die Erstellung
CAD / CAM
Planungsphase liegt ein
Nach Abschluss der
sehr detailliertes Abbild des Gebäudes in
Installationen
(sog. virtuelles Haus).
konsequente Einsatz modernster Technologien stellt eine außergewöhnlich
Der hohe
Maßgenauigkeit
der einzelnen Bauelemente und eine
auf der Baustelle sicher. Die sichere
Montage
Ausführungsqualität schaffen schlussendlich
präzise fehlerminimierte
Planungsgrundlage und die hohe transparentes
für den Bauherrn ein
Gebäude, in dem alle Konstruktionen und verwendeten Materialien präzise lokali¬
liegt daher nahe, dem Bauherrn mit der Schlüsselübergabe eine
sierbar sind. Es
Gebäudedokumentation neben
der
fotografischen
Planunterlagen Im
in Form einer interaktiven
Weiteren
Dokumentation der Produktion
war
eine
Partner als
Systemintegrator um
und
gewerkeübergreifende auf der
Planungsebene und einer auf der Ausführungs¬
die verschiedenen Gewerke im Bereich der
die
Einsatz kommenden Baustoffe und
zum von
prüft unter
Vorfertigung und der zu
bearbeiten.
Verarbeitungsprozesse wurden durch
Projektpartnern entwickelten Werkzeuge und Methoden ständig über¬
den
und
Montage alle
Zusammenarbeiten. Hierzu trat einer der
nachfolgenden Komplettierung nach der Montage des Hauses Die
der
Voraussetzung des Forschungsvorhabens, die intensive
das
auf,
überreichen, die
zu
leicht verständlich umfasst.
Erprobung ebene
CD-Rom
Stoffflussanalysen, sowie Energie-
kontrolliert.
Berücksichtigung
des
und
Ökobilanzierungen
gesamten Lebenszyklus ermöglichen
einer sehr genauen Dokumentation der
fertiggestellten
zusammen
mit
Gebäude eine hohe Nachhal¬
tigkeit und Recyclebarkeit und gewährleisten die ökologische Optimierung des Projektes. Die
Zusammenführung
Einbeziehung
der
der verschiedenen Gewerke
regionalen
Handwerkskammern als
gehende Qualifizierung der Arbeiter
am
der
Vorfertigung
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Testbeispiel
unter
für eine weiter¬
Bau dienen.
Alle erwähnten Maßnahmen sollten schlussendlich
einsparpotential
sollte darüber hinaus
helfen, das theoretische Kosten¬
auch in der Praxis
zu
erreichen. Die Baukosten
Seite 6
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
sollten deutlich unter gung eines
2000,- DM
Förderkennzeichen: 19W0028E
pro
m2
reduziert
werden,
unter Berücksichti¬
was
Niedrigenergiehauskonzeptes mit individueller Architektur einzigartig
ist. Für die für den
Vermarktung des innovativen Konzeptes ist die einzigartige Dienstleistung Bauherren entscheidend.
Planungs- und Kostensicherheit. Nach Erstellung des Hau¬
Hauses eine sehr hohe ses
Erstellung eines virtuellen
Dieser hat über die
liegt sein Haus vollständig dokumentiert
vor
und erleichtert ihm alle
Wartungs¬
und Umbauarbeiten. Dies ist insbesondere einen
Haustyp
aus
vor
Hintergrund bemerkenswert, dass
der Schublade
handelt, sondern
um
eine
sich nicht
um
Unikatfertigung,
bei
es
Ausgestaltung des Hauses fast keine Grenzen gesetzt sind.
welcher der individuellen
3
dem
Planung und Ablauf des Vorhabens
Der wesentliche
Leitgedanke für das vorliegende Forschungsvorhaben lag darin, die
Vorfertigung
industrielle
externe individuelle
Massivhäusern soweit
Gebäudeplanung
in kurzer
zu
flexibilisieren, dass eine
Zeit, kostengünstig und in kontrollier¬
umgesetzt werden kann. Unter Berücksichtigung der Just-in-Time (JIT)-
ter Qualität
Methode soll,
der
von
Auftragserteilung
Genehmigungsbehörde erstellt und somit
angeboten
von
an, innerhalb
und
von
Freigabe
durch den Bauherren und die
4 Wochen ein
eine erheblich verbesserte
Wohngebäude bezugsfertig
Dienstleistung
für den
Bauherren
werden.
Ein wesentlicher
Arbeitsschwerpunkt lag daher in der Erforschung und prinzipiellen
Demonstration der
Möglichkeiten einer individuellen und flexiblen Vorfertigung der
einzelnen
Baugruppen. Die somit erzeugten Gebäude sollen darüber hinaus mindes¬
tens dem
Niedrigenergie-Standard entsprechen.
a)
Individuelle
Vorfertigung
Nach dem Stand der Technik bei
Antragsstellung wurden die einzelnen Bauteile, wie
Wände, Decken und Dächer industriell vorgefertigt in der Weise, dass ein komplettes
tragendes
Element
zur
Verfügung
steht. Hier konnten in der
Vergangenheit
durch
entsprechende Rasterung der Teile Fortschritte in der Modularisierung erreicht werden. Diese
vorgefertigten
und anschließend installiert
tungen
in
diese
Installationsarbeiten
Abschlussbericht
Elemente werden auf der Baustelle
jeder
„Rohwand". vor
Bauforschung
Handwerksbetrieb die Dies
bedeutet,
von
ihm
dass
in
zusammengefügt geforderten hohem
Leis¬ Maße
Ort auf der Baustelle stattfinden müssen.
und Technik
Seite 7
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Demgegenüber
wird in dem hier beschriebenen
Fertigung kompletter
eine individuelle
Forschungsprojekt
Bauteile erreicht. Darunter ist
verstehen, dass in die
zu
Baustelle auszuliefernde Wand schon sämtliche Elemente wie
die
an
Rohre, Leitungen,
Kabel, Steckdosen, Fenster inkl. Putz implementiert werden. Diese Bauelemente stellen Kosten
jeweils Unikate dar und können trotzdem
zu
gleichen oder sogar geringeren
bereitgestellt werden. neuartigen Möglichkeiten durch die konsequente Untersu¬
Erreicht werden diese
chung und Integration neuartiger CAD/CAM-Planungssysteme. Die Standardisierung
erfolgt damit auf
einer virtuellen Konstruktionsebene
(CAD-System) bzw.
in der
Arbeitsvorbereitung. Diese umschließt die Konstruktion der Statik sowie der
Leitungstechnik, Rohrtechnik, kompletten CAD-Konstruktion gabe
an
das
Elektrotechnik
gesamten Haustechnik,
mit ein.
usw.
Vorlegen einer
Nach
gesamten individuellen Hauses erfolgt die Über¬
des
produzierende Unternehmen. Dort werden unter Einbindung sämtlicher
Beteiligter die Komplettelemente gefertigt. Zum Beispiel wird in die tragenden Ele¬ Integration sämtlicher sanitären Baugruppen sowie
mente noch in der Fabrik die
Heizung, Klima, Elektro, Steuerung, Putz te
vorgenommen. Die roboterunterstütz¬
Formerstellung und die Gestaltung eines optimalen Fertigungsflusses für eine
Unikatfertigung sind hier grundlegend Die
zu
untersuchen.
Einbringung des Innenputzes und Teile des Außenputzes und die in der Vorferti¬
gung bereits und
integrierte Installation der Bus-Technik sowie der Heizungs-, Sanitärmit
Elektroinstallation
stellten
den
notwendigen Schnittstellen
hier die wesentlichen technischen
Deckenelemente sollten darüber hinaus schwimmende Estriche bereits bei der Darüber hinaus zu
usw.
war es
Aufgabe,
neue
Forschungsziele
zum
dar.
Verfahren untersucht mit
Vorfertigung
andere Methoden der
eingebracht
Nachbarmodul Im
Bereich
werden,
so
der
dass
werden können.
Schalldämmung
im Gebäude
analysieren, die sich ggf. besser für die Vorfertigung eignen.
b)
Integratives Planungskonzept
Üblicherweise erfolgt die Einbindung aller beteiligten Baupartner in chronologischer Weise. Dies
tekt,
bedeutet, dass nach einer Erstellung der ersten Planung durch Archi¬
Bauherr und
Bauträger
die Produktion der
tragenden
Elemente sowie der
Vorbereitung der Baustelle erfolgt. Nach Erstellung des Rohbaus werden die Zimme¬ rerarbeiten
durchgeführt,
Klempnerarbeiten,
im
Installation
Anschluss der
Fenster,
Heizungsinstallation, Trockenbau, Innenputz nicht
folgen
jeweils
Dachdeckerarbeiten,
Schlosserarbeiten, Elektro-, usw.
Die Gewerke arbeiten
Sanitär-,
jeweils
in
optimierter Abstimmung.
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
Seite 8
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Forschungsprojektes
Idee dieses
war
Förderkennzeichen: 19W0028E
Einbindung
die
aller
Baupartner von Anfang
an
in die
gesamte und simultane Planung. Dies bedeutet, dass schon bei der Konstruk¬
tion
des
virtuellen
produzierende
Hauses
über
Firma sowie die
Vorfertigungsgrad
die räumlichen Um den
aller Gewerke in die
Integration
vor
waren
der einzelnen Module auch in der
darüber hinaus Methoden
zu
untersuchen, die eine
Integration externen Systemlieferanten und Handwerker direkt der
Fabrikfertigung
verkürzen sowie die Kommunikation erheblich vereinfachen.
Wege
realisieren,
zu
müssen. Der
Durchführung der Arbeiten innerhalb einer Fabrikhalle
geforderten hohen Individualisierungsgrad
Fertigung
Bauherr,
Optimierung sowohl in zeitlicher Hinsicht
Ort maximiert. Dadurch lässt sich eine erreichen als auch durch die
Bauunternehmer,
einbezogen werden
Gewerke
übrigen
wird durch die
Architekt,
CAD
am
vorgefertigten Installationsmodule ermöglichen. Hier wurden
Fertigungsband Formen der
neue
Zusammenarbeit auch der kleinen und mittelständischen Unternehmen untersucht, die in der Art
einmalig sind. Wesentliche Forschungsarbeiten befassten sich darüber
hinaus mit der Hier
war
gewerkeübergreifenden
Zusammenarbeit
an
diesen
Montageplätzen.
sicherzustellen, dass auf einem hohen qualitativen Niveau die Vorfertigung
durchgeführt werden kann. Wichtige Arbeiten untersuchten eine durchgängige Planungstechnologie tekt
die
über
der
Planung
Hierzu
robotergeführten Fertigung. ten,
die
es
überhaupt
Installation
galt
ermöglichen,
bis
es
so
Regeln
während und nach der
der
erarbei¬
zu
CAD/CAM-Kette
mit
dass hiermit die
zu
integriert
werden.
Voraussetzung gegeben ist, sämtli¬
vorzufertigen und diese nachfolgend in
und
der
der
Methoden, die einen gewerkeübergreifenden Ausbau
Vorfertigung ermöglichen.
Installationsbauteile
Vorfertigung ermöglichte,
in
Systemintegration ergaben sich weiterhin Hierzu wurden
gemeinsam
regionalen Handwerkskammern intensive Versuche durchgeführt.
gungsgrad
der
integrieren.
zu
Anforderungen von
geschlossene
dementsprechend
che Installationen und Zusatzelemente exakt
Umsetzung
Ansteuerung
präzisen Planung wurde hierzu ein vollständiges Datenmodell
eines Wohnhauses erstellt,
Wesentliche
direkten
grundlegende Datenmodelle
eine
niken und der Produktionsabläufe sollten
die Wandelemente
zur
Archi¬
vorliegenden Erfahrungen hinsichtlich der Vorfertigungstech¬
realisieren. Die bereits
Auf der Basis einer
hin
vom
waren
und
zwei
Untersuchungen erfolgreich durchführen
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
die
präzise Planung,
wesentliche zu
mit den
Der hohe Vorferti¬ die
eine
Voraussetzungen,
um
exakte diese
können.
Seite 9
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Zeitliche Abläufe
c)
heutigen Stand benötigt die Erstellung eines individuell, konventionell
Nach dem
geplanten Hauses zwischen 9-12 Monate bis Tabelle 1:
Üblicher zeitlicher Ablauf für die
zur
Fertigstellung
Fertigstellung. eines Hauses
I.Schritt
2. Schritt
3. Schritt
Entwurf, Baugenehmigung,
Ausführungsplanung
Ausschreibung
Finanzierung,
Grundstück
Bauherr, Architekt,
4. Schritt
Ausführung
&
Vergabe
Bauträ¬
Architekt, Bauträger
Architekt, Bauträger
Alle Gewerke
8-12 Wochen
4-8 Wochen
26
ger 8-12 Wochen
Ziel des Verbundvorhabens Zeit
der
von
war
Voraussetzungen dafür
es, die
Baugenehmigung bis
Einzug (2. -4. Schritt)
zum
zu
-
39 Wochen
schaffen, dass die
auf 4 Wochen verkürzt
wird. Tabelle 2:
Geplanter zeitlicher Ablauf für die Fertigstellung eines Hauses
1. Schritt
3. Schritt
4. Schritt
Rohbauphase
Innenausbau
Verbundpartner
Verbundpartner
1 Woche
2 Wochen
2. Schritt
Entwurf, Baugenehmigung, Planungsphase
Finanzierung, Grundstück Bauherr, Architekt, Bauträ-
J Verbundpartner
ger 1 Woche
8-12 Wochen
Umfassende Gebäudedokumentation
d) Die so
Planungskompetenz präzise
zu
der
Bauplaner
reichte
Projektbeginn
zu
nicht aus, Gebäude
beschreiben, dass Baukosten, Zeiträume, Baumaterialien und Kon¬
struktionen schon
vor
Baubeginn
bzw.
vor
der
feststehen. Erschwerend kommt hinzu, dass die wie beschrieben, sehr
spezifischen Bauleistung genau
Planungs- und Ausführungsteams,
heterogen besetzt sind und zudem der Bauherr infolge der
langen Bauzeiten noch bis zuletzt Einfluss auf die Ausführungsdetails halb sind
spontane und improvisierte Arbeiten auf der Baustelle unter heutigen
Bedingungen die Regel. Die spontan getroffenen Maßnahmen ständig
in die
Planungssätze eingearbeitet,
des Gebäudes kein satz
zur
nimmt. Des¬
gültiger,
mit der
Folge,
werden
nur
dass mit der
dem tatsächlichen Bauzustand
unvoll¬
Erstellung
entsprechender
Plan¬
Verfügung steht. Wartungs- und Umbaumaßnahmen, die über die Standzeit
des Gebäudes selbstverständlich Unsicherheit und
unverhältnismäßig
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
notwendig werden, können hohem Aufwand
nur
durchgeführt
mit erheblicher
werden.
Seite 10
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Das hier entwickelte
Förderkennzeichen: 19W0028E
Konzept sieht dagegen eine konfliktfreie Komplettplanung
CAD-System im Vorfeld der Produktion herrn
und
den
von
Auf der
Grundlage der mit dem Bau¬
genehmigten Planung entsteht
Behörden
Computer in
am
Ausführungsplanung, welche durch die präzise, weitgehend
kürzester Zeit eine industrialisierte
vor.
am
Ausführung und Montage
"Bestandsplan"
zum
wird. Das Gebäude ist
Schlüsselübergabe in all seinen Konstruktionen und Materialien vollständig
bei
bekannt. Dieses Wissen soll dem Bauherrn mit dem Gebäude
Hierfür soll der
Bestandsplan
mit Hilfe
Integration
Bild und
zu
von
Ton)
einer
von
übergeben
Multimedia-Techniken
allgemein
werden.
(insbesondere die
verständlichen Gebäudedokumen¬
tation auf CD-Rom aufbereitet werden.
Anspruch hohe Planungsqualität wird erreicht durch eine umfassende
Die für diesen
und die
Computerunterstützung ziplinen
in
den
Entwurf.
integrale Einbeziehung der verschiedenen Fachdis¬
Darüber
hinaus
ist
die
bedeutende
Verkürzung der
gesamte Fertigungskette
Planungs-
und
besonders
wichtig für die Konsistenz von Gebäude und Dokumentation.
Fertigungszeit
Intelligentes Haus
e)
Wichtiger
Bestandteil des
rungstechnik.
Die
Nutzungsflexibilität,
Projektes
damit die
war
die Installation einer
verbundenen
konsequent genutzt Projekt galt
intelligenten Steue¬
insbesondere
Vorteile,
die
erhöhte
Verringerung des Verkabelungsaufwandes, die Möglichkeiten Wartbarkeit
Energieeinsparung und die Steuer- und
zur
Im
und die Kontrolle über die
von
außerhalb, sollten
werden.
es, zunächst unterschiedliche am Markt
Sensoren und Aktoren auf ihre
Tauglichkeit
in
verfügbare Bus-Systeme
Wohnbauprojekten
hin
zu
mit
untersu¬
chen.
Im Zentrum einer
notwendigen
Weiterentwicklung stand anschließend die Modularisierung aller
Funktionen
(Software) und Komponenten (Hardware) mit einer Stan¬
dardisierung der Schnittstellen. Ziel von
Funktionalitäten
Alarm
bereits in der
(Licht-, Heizungs- und
Vorfertigung eine Vielzahl
Rollladensteuerung, Zutrittskontrolle,
etc.) mit den notwendigen Sensoren (Temperatur, Präsenz, Licht, Glasbruch,
Öffnungskontakt etc.) Aktoren Die
war es,
und
Verkabelungen
zu
integrieren.
vorgefertigten Bauelemente, insbesondere Wand-,
erhalten durch die
Decken- und
Dachelemente
eingebetteten Steuerungselemente (Hard- und Software) eine
Grundfunktionalität, die bereits einen Großteil der erforderlichen Gesamtfunktionali¬ tät
des
Gebäudes
abdeckt.
Bauelementen, die, durch die
Die
Montage
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Bauelemente
werden
zu
"intelligenten"
auf der Baustelle mit minimalem Aufwand
zu
Seite 11
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
einem funktionierenden
Förderkennzeichen: 19W0028E
Gesamtsystem verknüpft, schließlich ein "intelligentes" Haus
ergeben.
Kosten
f)
Durch die
Einbindung optimierter Technologien wie z.B. CAD/CAM, einer gewerkeü¬
bergreifenden Produktion, einem maximalen Vorfertigungsgrad verkürzten Bauzeit auf
ca.
4 Wochen
len Bau auf unter 2.000 DM/m2
war es
und
der
enorm
das Ziel, die Kosten für den individuel¬
senken.
zu
Außerdem entsteht für den Bauherrn eine wesentlich erhöhte Sicherheit dadurch, dass ihm
nun
eine
Zahlung bei Einzug angeboten werden kann. Eine Zwischenfi¬
nanzierung wird nicht mehr notwendig sein. Nach Abschluss des
Projektes kann dem Bauherrn und dem Bauträger ein individu¬
elles Haus innerhalb kürzester Zeit
zur
Verfügung gestellt werden.
Ökologische Gesichtspunkte
g) Die
vollständige und präzise Dokumentation des Hauses (transparentes Haus)
ermöglicht einen ökologisch optimierten sortenreinen Rückbau nach Ablauf der
Nutzungsdauer. Es liegt n
Bauteile vor,
einfach
so
eine genaue Kenntnis über die verwendete
dass ein
oder
ggf.
Verwendung
von
Recycling
sogar ein
Bauteilrecycling
sehr
möglich wird.
Schon im Vorfeld wird durch die
Stoffflussanalysen, Ökobilanzen,
Energiebilanzen und Lebenszyklusbetrachtungen eine erheblich verbesserte Materi¬ alauswahl
und
Bestimmung
Baustoffen
von
vorgenommen.
In
diesem
Zusammenhang wurde im Rahmen der Vorfertigung auf der Basis des baubiologisch optimalen Materials Poraform (einem durch Blähglasgranulat
aus
Recyclingglas
hochwärmedämmend ausgerüsteten Leichtbeton) ein flexibles Fertigungsverfahren weiterentwickelt. Der Einsatz
intelligenter Steuerungstechnologien
den Betrieb des Hauses entscheidend.
reduziert den
Gesichtspunkte
wie
Energiebedarf für
Passivenergienutzung,
gesteuerte Klimatisierung, geregelte Heizung, optimierter Einsatz
von
Beleuchtung
und
Verschattung ermöglichen
Die
Planungskonzeption umfasst die Integration sämtlicher Gesichtspunkte eines
dieses
Vorgehen.
Niedrigenergiehaus-Standards, wie z.B. eine erhöhte Wärmedämmung. Die
Produktion
Fabrikgebäudes.
der Die
einzelnen
beteiligten
Baugruppen
Gewerke werden
durchführen. Dadurch fällt der Abfall
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
an
erfolgt vor
zentral
Ort die
innerhalb
eines
notwendigen Arbeiten
einem zentralen Ort an, kann dort sofort
Seite 12
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Förderkennzeichen: 19W0028E
getrennt und sortenrein recycelt werden. Der direkte Abfall auf der Baustelle wird
weitgehend reduziert.
somit
Zur Auswahl der
zu
verwendenden Werkstoffe wurde eine
der human¬
Betrachtung
toxikologischen Belastung auf Grundlage der CML-Kriterien vorgenommen. Darüber hinaus des
schreibung
Gebäudes
Die Elemente sind
keit
mit
einem
möglich
Baustoffen resp.
humantoxikologischen Belastung gebäudespezifischen
von
erstellen. Dies beinhaltet eine Be¬
CAD-System
und
(Standard-) Bauleistungen aufgebaut,
aus
zu
zu
die
Koppelung der
Elementkatalog.
Bauleistungen
dieser
("Problemstoffe") der
Energiekonzept
Daten mit einem
geometrischen zierung
es, ein
galt
Daten
Bauleistungen
ermittelt und eine
in der Bau- und
(intern)
Zusatzstoffe
können
Ergänzend
wird.
dass eine Ökobilan-
so
Abschätzung
Nutzungsphase
Klimaverhältnissen,
und
in
Abhängig¬
etc.
(extern)
durchgeführt werden. Der
Vergleich des effektiven Energieverbrauchs (nach 1 Jahr Nutzung), der
am
Bauplatz ermittelten Stoffströme (input und output, z.B. Primärenergiebedarf, Haus¬ abfälle, etc.) und der effektiven Kosten (Baunutzungs- und Baubetriebskosten) mit den vorab ermittelten Rechenwerten soll die
Mitwirkung
unter
Untersuchungen
abrunden. Dies wird
erfolgen.
des Nutzers
Wissenschaftlicher und technischer Stand
4
Bei den
Betrachtungen
zum
Stand der Technik für sog.
überwie¬
Systemhäuser wird
gend auf Entwicklungen im Massivbau Bezug genommen. Entwicklungen, wie sie im Bereich
durchgeführt wurden,
Holzständer- oder Holzrahmenbauten
von
schlecht mit der hierzu untersuchenden Massivbauweise Im wesentlichen konnten in den letzten Jahren zwei Markt •
vergleichen.
Entwicklungsrichtungen
am
verfolgt werden:
Die eine und
Richtung befasst sich mit der Vorfertigung
von
großformatigen Wand-
Deckenelementen, welche anschließend bauseitig montiert werden. Auf
diese Weise entsteht ein Rohbau ohne weiterführende
gleich
zur
Vorfertigung.
konventionellen Bauweise verkürzt sich hier die Bauzeit
Wochen. Diesen •
lassen sich
Im Ver¬
um
3
ca.
Entwicklungsstand hatte auch die Fa. Beton Kemmler GmbH.
Ein zweiter Ansatz ist die teilweise modulare wird ein Teil des Hauses unter Deckenelementen
zu
Verwendung
dreidimensionalen mit
Vorfertigung von
im Betonwerk. Hier
großformatigen
Wand- und
Körpern zusammengebaut.
großformatigen
Elementen werden dann
Mehrere Ort
solcher
Körper ergänzt
montiert
(z. B. Fa. Dennert liefert das Erdgeschoss in Modulen, die Fa. IQ-Haus
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
vor
Seite 13
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
liefert
nur
Bad- und
Förderkennzeichen: 19W0028E
Eingangsbereich in Modulen). Der hier beschriebene Weg
zeigt die Möglichkeiten und das Potential einer Vorfertigung auf. Es
muss
aller¬
dings darauf hingewiesen werden, dass eine wirkliche Unikatfertigung mit keinem dieser
Systeme
rückgegriffen werden Eine individuelle
ist, da auf standardisierte Rastermaße
zu¬
muss.
Ausgestaltung des Hauses und die Realisierung eines trockenen
Rohbaus ist in voller Modulelementen
machbar
zu
Konsequenz
intelligenten
noch nicht umsetzbar. Der Schritt
Modulelementen
(durch
die
von
einfachen
Funktionalisierung
der
Wand / Deckenelemente und dem Einsatz der Bus-Technologien und integrierter
softwareprogrammierbarer Schaltelemente
/
Sensoren)
ist bisher noch nicht durch¬
geführt worden. Auch der Grad der
Vorfertigung
lässt heute noch viele Bereiche
(z.
B. Innen- und
Außenputz oder Estrichauflage) unberücksichtigt. Hinsichtlich der integrierten Pla¬ nung sind heute noch keine
Systeme
am
Markt erhältlich, die eine
integrierte und
gewerkeübergreifende Planung durchgängig ermöglichen. Im Sinne einer koordinierten in Gebäuden existieren
Planung und dem Einsatz
von
moderner
Systemtechnik
grundlegende Untersuchungen, die häufig innerhalb
von
Forschungseinrichtungen durchgeführt wurden. Praxistaugliche Systeme, wie sie in diesem
Forschungsvorhaben untersucht und vorgestellt werden sollen, sind derzeit
jedoch nicht verfügbar.
5 Das
Zusammenarbeit mit anderen Stellen vorliegende Verbundvorhaben wurde durch intensive Zusammenarbeit der
Verbund partner bearbeitet. Die verschiedenen Partner werden im folgenden kurz
vorgestellt. •
Fa. Beton Kemmler GmbH & Co. KG
Die Fa. Beton Kemmler hat derzeit 280 Mitarbeiter und stellt neben Decken- und
zuzüglich 19 Auszubildende
Wandsystemen auch Elementtreppen und Gara¬
gensysteme her. Weitere Produkte sind Stahlbetonrohre und Fertigteilschächte. Die Firma Beton Kemmler bedient derzeit den Markt mit cken- und
gehören
großformatigen
De¬
Wandsystemen. Ergänzende Bauteile wie z.B. Treppen, Balkone
zum
Lieferprogramm.
Die intensive
brachte wesentliche Erkenntnisse für die
Einbindung
in den
Bauprozess
Realisierung eines modularen, vorge¬
fertigten Hauses. Vor- und Nachteile konnten analysiert werden und
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
so
die
Seite 14
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
wesentlichen
Förderkennzeichen: 19W0028E
Forschungsziele für das hier vorgestellte Vorhaben definiert
wer¬
den.
neuartige Produktionsanlage für
Derzeit wird bei der Fa. Beton Kemmler eine
Fertigteile aufgebaut, die im Rahmen des Forschungsvorhabens hinsichtlich der
Anforderungen einer Unikatfertigung weiterentwickelt
werden soll.
Das Unternehmen ist nach ISO 9001 zertifiziert.
•
Heinz Maier Architekten
(alter Name Architekturbüro Heinz Maier)
Die Fa. Heinz Maier Architekten, Stutensee, besteht
seit über 20 Jahren
nun
und hat heute 10 Mitarbeiter.
kostengünstigen Bauen hat sich das Büro
Neben dem
auf den Bau
vor
13 Jahren
Realisierung
tensee
bei
ökologischen Siedlung „Wohnen
der
Karlsruhe
Wohneinheiten in
in den Jahren
Niedrigenergiehausstandard
größte EIB-Bus-Siedlung.
Mit dieser
Energiemanagement
am
Steinweg"
1998-2000 werden über 100
(Wärme, Strom, Fernsehen, Telefon)
logisches
Architekten und
tätig.
Mit der
weit
gebaut.
Energieberatung für Bauherren,
Daneben ist das Büro in der
sorgung
nunmehr 15 Jahren
"energiesparenden" Gebäuden spezialisiert. Das erste Nied¬
von
rigenergiehaus wurde Kommunen
vor
und einer
in Stu¬
Häuser/
eigenen Energiever¬
verwirklicht. Hier entsteht die EU-
Vernetzung ist ein effizientes und öko¬
gewährleistet.
Die
Erfahrungen
ersten
bestätigen die Berechnungen. Außerdem wurde bereits in verschiedenen Ausbaustufen modulare Bautechnik
erprobt. stellte
Die dort gewonnenen
Erfahrungen werden bereits in das hier vorge¬
Forschungsvorhaben einfließen.
Architekt Maier ist bei dieser
Siedlung Generalplaner, Bauträger
und
privater
Energieversorger. •
K.-M. Maier
AG, Heizung, Lüftung und Sanitärtechnik
Die Fa. Karl-Martin Maier AG, Reutlingen, wurde im Jahre 1962 als Einzelfirma
gegründet
und hat heute
Handwerkerkooperation
ca.
45 Mitarbeiter. Bereits im Jahre 1983 wurde eine
gegründet.
Als
Mitbegründerin
Werke GmbH schloss sich die Firma mit 16 anderen werksbetrieben
zusammen,
termingerechten Ablauf
von
um
einen
zu
abgestimmten
erreichen.
und
Angebot, Verkauf,
Organisation, Terminabstimmung und Überwachung erfolgen Stelle
Hand-in-Hand-
leistungsfähigen Hand¬
aufeinander
Baumaßnahmen
der
zentral
von
einer
aus.
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Seite 15
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Firmenphilosophie
Die des
der Karl-Martin Maier AG ist ganz auf die Zufriedenheit
ausgerichtet.
Kunden
Förderkennzeichen: 19W0028E
Da
Zufriedenheit
verbunden sind, wurde 1995 ein nicht dazu dient, Qualität erst
Qualität
zu
und
miteinander
Qualität eng
Qualitätsmanagement-System eingeführt, das
zu
schaffen, sondern bereits bestehende hohe
dokumentieren, für den Kunden erkennbar und nachvollziehbar
zu
machen.
•
Fa.
digitales bauen engineering GmbH (alter Name: L*int Digitales Bauen
GmbH) Die Fa.
digitales bauen engineering wurde Anfang 1998
Instituts für industrielle dem Namen L«int Vielzahl
von
architektonischen einer
Bauen GmbH
Forschungsprojekten auf
dem Kontext des
der Universität Karlsruhe heraus unter
Bauproduktion
Digitales
aus
gegründet. Erfahrungen
dem Gebiet der
aus
einer
computerunterstützten
Planung bilden den Hintergrund für den notwendigen Aufbau
leistungsfähigen gewerkeübergreifenden Planungs- und Dateninfrastruk¬
tur mit
Kopplung
an
eine industrielle
Vorfertigung.
Im Rahmen dieses Vorhabens sollen zusätzlich Gesellschaftern zwei weitere Mitarbeiter Die Firma
zu
eingestellt werden.
digitales bauen engineering bringt in dieses FuE-Vorhaben unter¬
schiedliche
Praxiserfahrungen
Entwicklungen
von
ein.
Dies
insbesondere
sind
CNC-gefertigten Montagehilfen für den Bereich
Heizungs- und Elektroinstallationen, die sich schon bewährt
den beiden Gründern und
in mehreren
der
eigene Sanitär-,
Bauprojekten
haben, sowie Methoden der computergestützten Gebäudedokumenta¬
tion. Darüber hinaus steht die und
Eigenentwicklung
kostengünstigen Bus-Systems kurz
basiert in seiner Hardware auf
vor
eines alternativen
leistungsfähigen
der Marktreife. Dieses
Bus-System
wartungsfreien PC-Komponenten, die auf der
Grundlage der Internet-Technologie sehr offen und flexibel programmiert
wer¬
den können.
•
Institut für industrielle
Bauproduktion, Universität
Das Institut für Industrielle in
Karlsruhe
Bauproduktion der Universität Karlsruhe ist seit 1984
Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der industriellen Fertigungsme¬
thoden, der Produkt- und Kommunikationsmodelle und der Energie- und Stoffflussbilanzierung schunq/es.html)
Das
tätig, ifib
(s. auch http://www.ifib.uni-karlsruhe.de/de/ forist
ein
multidisziplinäres
Forschungsteam
aus
Architekten, Ingenieuren und Informatikern. Es ist im Rahmen einer Vielzahl von
interdisziplinären
Forschungsprojekten
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
der
Universität
Karlsruhe
tätig
Seite 16
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Förderkennzeichen: 19W0028E
(CAD-CAM Schwerpunkt Baden Württemberg, Softwarelabor der Universität Karlsruhe,
Schwerpunkt Informationslogistik etc.).
mit deutschen
(YTONG u.a.), französischen (DUMEZ) und schweizerischen
(FELIX u.a.) Industriepartnern und schen
Planungsfirmen
In den
Projekten
Sichtweise
Das ifib arbeitet auch direkt
von
Deutschen und
europäi¬
zusammen.
KOBEK und OGIP wurde
DBMS
ein, eine bauprozessorientierte
Produktmodell entwickelt und auf Entitäten eines
repräsentierendes
objektorientierten
einer Vielzahl
abgebildet,
um
die
Kosten, Energie- und Stoffflüsse
Gesamtenergieverbrauch eines Gebäudes über dessen gesamte Le¬
und den
bensdauer abzuschätzen und
Leistungspositionen schreibungen
zu
bewerten.
Datengrundlage des Modells sind
und Kostenelemente, die in
der
Gewerke
Leistungspositionen wurden
des
Katalogen
Bauwesens
in eine für eine
Energie-
von
Leistungsbe¬ sind.
enthalten und
Die
Stoffflussbetrachtung
notwendige Form transformiert, wobei die in ihnen vorhandenen impliziten Angaben
zum
Bauprozess wie beispielsweise Maschineneinsatz und Laufzeiten
explizit gemacht nergie-
und
wurden. Durch die
Stoffflüssen
mit
kumulierten Sachbilanzdaten
durchgängigen
nem
Bewertungsmethoden tionen
von
Verknüpfung
auch
die
derart beschriebenen E-
Vorläuferprozesse
Materialien und
Verfahren
von
mit
erfassenden
Energieträgern wurden in ei¬
verschiedenen
anerkannten
die bewerteten kumulierten Sachbilanzen der
und, durch die Kenntnis der Verknüpfung
von
Normposi¬
Normpositionen
mit
Kostenelementen, diejenigen der Kostenelemente berechnet. Das Verhalten der unterschiedlichen nen
Erneuerungszyklen
Teilen dieser Kostenelemente
der Kostenelemente bzw.
ermöglichte
eine
von
einzel¬
Lebenszyklusbetrachtung
über eine angenommene Lebensdauer eines Gebäudes.
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Seite 17
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
6
Förderkennzeichen: 19W0028E
Eingehende Darstellung der erzielten Ergebnisse
Die im
folgenden dargelegten Arbeitsergebnisse
des Institut für Industrielle
Baupro¬
duktion der Universität Karlsruhe wurden gemäß den Arbeitspaketen strukturiert.
Arbeitspaket
1 :
Im Rahmen des
Forschungsprojektes
Anforderungen Ausmaß des
an
Konzeptionsphase
sollte neben der
konsequenten Umsetzung der
eine individuelle und rationalisierte
Vorfertigung das Umfang und
Eintrages
von
Belastungen in das Ökosystem geprüft werden. Aufgabe
des Instituts für industrielle
dahingehend
zu
Grundlage
zu
dafür sind
Verarbeitung,
Entwicklung und Planung
erwartenden
Umweltbelastungen getroffen werden
ausführliche
Erhebungen
zu
Ökobilanzen
die einzelnen Baustoffen und Prozessen
Sie beihalten also nicht bäudes gemessen und durch den
die
war es
begleitend, dass schon in frühen Planungsphasen weitreichende
über die
Aussagen
Bauproduktion
nur
zugeordnet
zugeordnet
Bauprozess selbst,
werden
und
werden können.
können, sondern auch direkte Einflüsse
seine spätere
wendeten Materialien in der Weise
Erhaltung
zugeordnet,
Belastungen
als auch der zu
den einzelnen
dass damit die realen
ver¬
Bauprozesse
Umfang abgebildet werden können.
Fast alle dieser Bilanzen bestehen von
Produktion
alle Einflüsse die im Vorfeld der Produktion eines Ge¬
durch den dauerhaften Betrieb. Diese Sachbilanzen werden
in Art und
können.
Materialien, die
nur
nun zum
größten Teil
aus
einer
großen Summe
in einem deterministisch beschriebenen Gebäude
zu
einer
vollständigen Abbildung der Verhältnisse beitragen können. Sollen hingegen frühzei¬
tige, überschlägige Planungsentscheidungen überprüft werden, größeren
Einheiten
zusammengefügt werden,
prozesse beinhalten
Planenden
und auf diesem
entsprechen.
Daraus
Zum einen können die für die
Wege
ergaben
die sowohl Material als auch Arbeits¬ den
sich zwei
konkreten
realen
Fragestellungen
des
mögliche Vorgehensweisen:
System überschlägiger Parameter
gesetzt werden. Damit stünde ein beschreibendes System
Bilanzierung relevanten
zu
Bewertung eines Gebäudes relevanten Einflüsse
einem reduzierten, beschreibenden
die
müssen diese
Anteile sehr
Handlungsgrößen des Planungs-
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
zur
zu
zusammen¬
Verfügung, das die für
gut beschreibt, sich aber außerhalb der
und Bauablaufes
bewegt, d. h.
es
ergibt sich
Seite
18
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Förderkennzeichen: 19W0028E
ein
System, das der Sicht und Handlungsoption des Planenden i. S. vorausschauen¬
der
Entscheidungen
sehr schlecht
nur
zugeordnet werden kann.
Deshalb können alternativ die Sachbilanzen konkreten
Planung- und Bauaufgaben
zugeordnet werden und damit als Wirkungsbilanz, bezogen auf den integrierten Lebenszyklus eines Bauelementes, bewertet werden. Alle Daten
zu
Prozessen werden deshalb auf die kleinste funktionale Einheit, die
Materialien und
Leistungsposition
zugeordnet. In
mit der Fa. Heinz Maier Architekten wurde
Absprache
im
Leistungsverzeichnis
stellte
auch die
später
die
Verwendung für die
Grundlage
der
Sirados1
Ablage
zur
Baudaten
Datenhaltung gesondert
mente dar. Darauf aufbauend wurden alle Daten
zu
der Standards vereinbart.
Sie
bilanzieller Ele¬
Energie- und Stoffflüssen der
vorgefertigten Bauteile der Fa. Kemmler in dieser Datenstruktur hinterlegt. Für Materialien für die unzureichende Daten Verhalten und In
zur
Verfügung standen wurden zunächst in
Datenlage ähnliche Materialien
aus
der Materialdatenbank verwendet.
Absprache mit den Projektpartnern wurde eine Liste
an
Materialien zusammenge¬
aufwiesen oder der
stellt, die entweder besondere Materialzusammensetzungen
Vorfertigung unterlagen. Die
Kostenermittlung für die Phase Neubau erfolgte gemäß der [DIN 276]. Die
Instandsetzungs- und Nutzungskosten werden nach
der
[DIN 18960]
ermittelt.
Bezüglich des Ressourceneinsatzes (Wasser, Energie) ist hauptsächlich die Kosten¬ gruppe 310 der
[DIN 18960] relevant. Die bei Reinigung und Pflege eingesetzten
Ressourcen werden
der
späteren Modellbildung
nicht
berücksichtigt, da
bislang kaum Grundlagedaten existieren
hierfür
Die
hier in
ist
Datenqualität
der Sachbilanz. Im
Vollständigkeit bei der
abhängig
Gegensatz
von zu
resp. Plausibilität
den
vorliegenden Untersuchungsergebnissen
den Produktionsstatistiken ist eine nur
schwer
Gebäudebilanzierung Datensätze
oftmals nicht untereinander
Stoffflussanalyse
und
Die Sachbilanz dient
gesamten
zur
auf
möglich, da verschiedenste Industrien Verfügung stellen müssen, diese aber
vergleichbar sind oder gar nicht existieren.
Ökobilanzierung (LCA) zur
Erfassung auftretenden Umweltbelastungen während des
Produktlebenszyklus. Es handelt sich dabei
Betrachtungen welche alle
Abschlussbericht
Überprüfung
in
Bauforschung
Stoff-
und Technik
und
Energieströme
um
eine
eines
zu
Input / Output bilanzierenden
Seite 19
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Förderkennzeichen: 19W0028E
trachtungen welche alle Stoff- und Energieströme eines möglichst
genau erfasst.
Basisdaten
einzelnen
zu
bilanzierenden
zu
Eine Sachbilanz besteht somit
aus
Systems
einer Vielzahl
von
Stoffen, und summiert alle eingesetzten Energie- und
Materialströme auf. Auf der Basis internationaler Normen
(ISO 14040 à 14043)
ermöglicht diese Methode die Bezifferung des Verbrauchs natürlicher Ressourcen, vollständigen Energieverbrauch und Emissionen in die Umwelt (Atmosphäre,
den
Wasser und
Boden) des untersuchten Produktes bzw. Prozesses. Die Wirkungsbi¬
lanzen ordnen diesen
Umwelteinwirkungen
zu.
Für das
Projekt
Lebenszyklus Bilanzen erstellt, die damit die Stoff- und Energiebilanz
wurden für den bei der
Prozessen dann
Herstellung und Aufbereitung in allen Herstellungs- und Verarbeitungsketten
sowie aller relevanter Baumaterialien umfassen.
INPUT
^-
JT
'
JT
T
JT
V
—
i
k.
Impact *
.
nach ISO 14040
Abbildung
2: Definition
Für die
Herstellung der Baumaterialien wurden quantitative Angaben erhoben,
Lebenszyklusanalyse
während die Phasen
Bau, Nutzung und Entsorgung teilweise
nur
qualitativ abge¬
deckt werden.
Angesichts der Vielzahl möglicher messbarer Umwelteinwirkungen besteht die Reduktion der
Datenmenge entweder durch Beschränkung auf
bestimmte Emissionen oder durch
Zusammenfassung und Gewichtung der Emissio¬
Notwendigkeit nen. an
te
zur
Hier steht die
von
[HEI 92] vorgeschlagene Wirkung orientierte Klassifizierung
für eine beschränkte Anzahl Leitsubstanzen
definiert.
von
Umweltbelastung Kategorien werden
Anderen
Stoffen
werden
in
so
genann¬
Abhängigkeit
ihrer
potenziellen schädigenden Wirkung auf diese Leitsubstanzen normiert.
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
Seite 21
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Zur
Beschreibung
tem
werden
umfassende
des Einflusses des
nach
dem
spezifischen
wissenschaftlichen
Materials auf das
Stand
folgende
Gesamtökosys¬ als
Kategorien
Beschreibungsgrößen ausgewählt:
GWP 100
Treibhauseffekt
Global
[kg C02-Aequivalent]
Warming Potential
AP
Versauerung
Pgotochem.
[kg S02-Aequivalent]
Acidifacition Potential Oxidation / inkl.
POCP Photochemical
NOx
Ozone Creation
[kg Ethylen-Aequivalent]
Potential NP
Überdüngung
[kg
Nutrification Potential
HCA, HCW, HCS Humantoxizität
Human
P04"
[kg
Toxicology, Classifica¬
-Aequivalent]
tion Factors for Air, Water, Soil ECA
Aquatic Ecotoxicity
[TJ]
Waste Heat
Tabelle 3: Erfasste
Tag]
[m3 Wasser]
Ecotoxizität
Abwärme
kritsch
Körpergewicht
belastet während einem
Wirkungsbilanzen für die Wirkungsbilanz [HEI92]
Auswahl Baustoffdaten
Auf der
Grundlage der Transformationen konnten erste Bilanzierungen der Baustoffe
vorgenommen werden. Damit bestand die und
Möglichkeit die Gebäude konstruktions-
planungsbegleitend, beginnend mit dem Material,
Standardisierung der Wirkungseffekte oder Gebäudeanteile miteinander
zu
war es
möglich nicht
Grundlage
werten und
bilanzieren. nur
Über die
einzelne Gebäude
vergleichen sondern auch die entsprechenden
Handlungsstränge nachvollziehbar auf ihre Wirkung hin Erste
zu
zu
für die Auswahl der Baustoffe mit den
untersuchen.
jeweils spezifischen Kenn¬
Schichtdicken bilden die statischen Erfordernisse.
In einem zweiten
Schritt wurde
mittels
eines
Berechnungsprogramms, dass die
entsprechenden spezifische Baustoffe und Baustoffdaten enthält, die Außenwand¬ konstruktion
und
die
jeweilige
Schichtdicke
so
gewählt,
dass
sie
den
Wärmeschutzanforderungen entspricht.
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Seite 22
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Der dritte Schritt bestand vorhanden mit
darin, mit den
so
möglichst vergleichbaren
ElementMaker, die Außenwandelemente Alle
Förderkennzeichen: 19W0028E
Baustoffbilanzierungen
gefundenen Baustoffen, oder wenn nicht
Baustoffen zu
aus
dem
Baustoffkatalog
des
bilden.
können nach Transformation auf die
folgenden
Bewer¬
tungsgrößen als Wirkungsbilanz reduziert werden. Alle übrigen Effekte werden auf projiziert. Künftig wurden die Effekte über die zugehörigen Einheiten
diese Größen
eindeutig klassifiziert.
Treibhauspotential
kg C02-Aq
CML92
Ozonschichtabbaupotential
kgCFC11-Äq
CML92
Versauern ngspotential
kg S02-Aq
CML92
Überdüngungspotential
kg Ph4-Aq
CML92
Abiotischer Ressourcenverbrauch
kg Sb-Äq
CML92
Sommersmogpotential
kg Ethen-Äq
CML92
MJ
ETHZ
MJ
ETHZ
Primärenergie
erneuerbar
Primärenergie nicht erneuerbar
Tabelle 4: Erfasste Kriterien für die Wirkungsbilanz
Um eine direkte
Vergleichbarkeit
herstellen
zu
können, wurden alle Baustoffe auch
bezüglich der Bewertungskategorie ECOINDIKATOR 98 erweitert. Diese Größe ermöglicht in typischer Zusammensetzung eine Bewertung aller anteiligen Belas¬
tungsgrößen In
in
Anlehnung
Übrigen
mit
einem Wert zusammenzufassen. an
diese Schutzziele wurden
dem
Eco-Indicator
folgende Wirkungskategorien, die im
[ECO-INDICATOR]
übereinstimmend
verwendet
wurden, aufgeführt:
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
Seite 23
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Effect
Impact
Özone
Förderkennzeichen: 19W0028E
Valuation
Damage
Result
layer depl.
Heavy metals Fatalities
Carejaiogenics Summer smog
\.
Subjective
Health
Winter smog
impairment
Pesticides
damage
Eco-indicator value
assessment
Ecosystem
reenhouse effect
impairment
Acidification
Eutrophicatjon Abbildung
3
Gliederung
Wirkungskategorien nach Eco-Indicator
der Elemente
Ein Ziel der
Datenzusammenstellung
war
es
die
Anpassung
an
den konkreten
Planungsprozess sowie in bestimmten Handlungsebenen das Aufzeigen Entschei¬
dungsalternativen
zu
einem
in
einer
oder
mehreren
Bewertungskategorien
besonders belastenden Stoff oder Gebäudeanteil. So wurden in einem ersten Schritt bereits die vorhandenen Sachbilanzen den be
zugeordnet.
Sie stellten die
Grundlage
Leistungspositionen nach der Bauverga¬ für die
Elementen als baubeschreibende Einheiten aber auch bestehende Gebäude den
geeignete Zusammenstellung
von
dar, mit deren Hilfe Planungszustände
Entwurfsprozessen entsprechend abgebildet
werden können.
Der Aufbau der Elemente Gewerke
in
den
erfolgt
nach statistischen
Verteilungen
Beschreibungseinheiten der Elemente.
Die
horizontal nach dem Dreistufenmodell der Makro- Grob- und
vertikaler Ebene werden Sie dem einer
der verwendeten
Gliederung erfolgt Feinelementen. Auf
Gliederungsmuster der DIN 276 angepasst,
vollständigen Durchlässigkeit
des
was zu
Ökobilanz-Modells gegenüber der üblichen
Gliederung der Bau und Planungsprozesse führt.
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
Seite 24
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
der Daten
Anpassung
Mit fortlaufendem
Zuordnung zu
von
Mengen
in der
Förderkennzeichen: 19W0028E
Projektfortgang wurde
der Versuch unternommen über die
Wirkungskriterien, bezogen auf Stoffe, unter stetiger Proportionalität
und Art der verwendeten
Veränderung
und
Materialien, auszuweisen und
mit denen
gebildet,
nachzuweisen. Als
des
Variantenbildung
wurden auf der Basis der bestehenden Varianten
nun
es
Gesamtsystems
so
zu
eine Stabilität
erreichen. Dazu
Daten, in Absprache mit den Projektpartnern,
möglich
war
die
Dynamik
des
Folge konnten deshalb eine beschränkte Anzahl
Gesamtsystems von
Wirkungska¬
tegorien ausgewiesen werden, die den direkten Vergleich der Gebäude ermöglichen. Aus dem
Gesamtsystem resultieren mehrere Indizes für die jeweiligen gesamten
Umweltbelastungen. Es wurde versucht, die ökologischen Folgen der Stoff- und Energiebilanz
in der Form
zu
parametrisieren, daß den Stoffen jeweils eine definierte
im Modell
ökologische Folgewirkung
zugeordnet
wurde. Dies
war
zunächst Teil der
statischen Inventare der einzelnen Stoffe und Prozesse. So können Ozon abbauende Stoffe mit dem sen
mit dem Treibhaus Potenzial
und
Umfang
In der
Beispiel
zugehörigen Ozonaufbaupotenzial, Treibhausga¬
aggregiert werden.
ähnlich wirksame Stoffe
Wirkungsbilanz
zum
Ihnen werden dann weiter in Art
zugeordnet.
werden also die
Datengrundlagen
aus
der Sachbilanz auf
Umweltwirkungen abgebildet. Nach der DIN ISO 14042 werden keine Wirkungskate¬ gorien vorgegeben, sollten sich aber explizit
-
-
-
-
der
den Schutzzielen:
Nachhaltigkeit und der Ressourcenschonung,
Ökosphäre,
dem Schutz der
dem Schutz der menschlichen Gesundheit und der Stabilität der
orientieren
Die
an
Ökosysteme
[ENQUETE93].
ökologische Gewichtung
Grundlage
der
von
nur
Angesichts
qualitativ
als
Für die
während die
Herstellung
Datenmenge
Umwelteinwirkungen entweder durch
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
der Baumaterialien
Angaben Bau, Nutzung
Zukunftsabschätzung abgedeckt
der Vielzahl der
Reduktion der
Energiebilanzen wurde letztlich also auf
Wirkungsbilanz durchgeführt.
erfolgen quantitative Angaben, teilweise
Stoff und
und
Entsorgung
werden.
besteht die
Beschränkung
Notwendigkeit
zu
einer
auf bestimmte Emissio-
Seite 25
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
nen
oder durch
Förderkennzeichen: 19W0028E
Zusammenfassung und Gewichtung der einzelnen Effekte der
Sachbilanzen. Hier steht die
[HEI92] vorgeschlagene wirkungsorientierte Klassifizierung
von
eine beschränkte Anzahl Substanzen
definiert.
von
Umweltbelastung Kategorien
Andere
schädigenden Wirkung,
Stoffe
werden,
ordnet
wird.
So
jeweilige Gesamt-Umweltbelastung. zu
jeweils eine definierte ökologische Folgewirkung können
zum
genannte Leit-
bezogen und projiziert. Daraus
versucht, die ökologischen Folgen der Stoff und Energiebilanz indem den Stoffen
so
Beispiel
Für
Abhängigkeit ihrer potenziellen
in
auf diese Leit-Substanzen
resultieren mehrere Indizes für die
werden
an.
ozonabbauende
Dabei wird
parametrisieren, im
Stoffe
Modell zuge¬ mit
einem
Ozonabbaupotenzial, Treibhausgase mit dem Treibhauspotenzial aggregiert werden. Die Qualität der
Wirkungsbilanzen soll eine Beurteilung
Datenqualität für einzelne Materialienent¬
Konstruktionsvarianten zulassen. Ob die scheide die
genügt ist aber konkret
von
Fall
zu
Fall genau
Rückwirkung auf das Gesamtssystem ist hierbei
Ziel der
zu
zu
untersuchen. Insbesondere
beachten.
Bilanzierung ist in erster Linie die Vergleichbarkeit der Gesamtzusammen¬
hänge auf der Ebene bestimmt, die die Art der
Sie wurden durch die
der
Gebäude.
Belastung für
Dazu
werden
das betrachtete
Betrachtung der Stoffflüsse
Sie beinhalten alle Dabei werden alle absoluten
grundsätzliche Kategorien
Ökosystem
in das
heutigem
Stand
beschreiben.
Gesamtgebäude erweitert.
prozessbezogenen Massen analy¬
siert und addiert. Diese werden dann den einzelnen Klassen der auf
Baumaterialien und
von
Deponieverwahrung
zugeordnet.
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Seite 26
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Dazu wurden die
^iiï'jfr i
folgenden stoffbezogenen Deponieklassen ausgewählt:
>***
^kj
•?
•
^s:"f^U;M^t L?/#t
'" i
IIA
Stoffmasse
(kg)
•
Monodeponie
(kg)
•
Sonderabfalldeponie
(kg)
•
Sonderabfallverbrennung
(kg)
•
Hausmüllverbrennung
(kg)
•
Hausmülldeponie
(kg)
•
Kompostierung
(kg)
•
Untertagedeponie
(kg)
außerdem die
die
nur
vollständigen
der einzelnen Stoffe
getroffen
„~',/>::,4:-/
>
s
^¥
,
Stoffläufe in das Gebäude sondern
der einzelnen Gebäudeanteile
Zuordnung
Alle Annahmen sind auf der Basis
log
KSlläife
•
Sie beschreiben nicht
Auf der
Förderkennzeichen: 19W0028E
heutiger Zuordnung
den
zu
Deponiesystemen.
den Klassen der
zu
Deponie
worden.
Grundlage der oben geschilderten Verfahren konnte ein vollständiger Kata¬ benötigten
von
Materialien
und
Prozessen
für
den
im
Forschungsprojekt
bearbeiteten
Gebäudetyp zusammengestellt werden. Für alle ausgewählten Materia¬
lien
damit,
stehen
Ökobilanzen nen
stellt
zur
abhängig
Verfügung.
vom
Der
gewählten
den Großteil der untersuchten Gebäude
annähernd konstant ist. Es wurde deshalb in
Besonderen
gegenüber
abgestimmt,
Abstimmung
die das
Auswirkung
Gegenstand
mit den
Projektpartnern
Projekt in Struktur und Ablauf im
standardisierten Gebäuden charakterisieren.
neben den Installations- und Haustechnikanteilen die teile. Ihre
auf das
aller weiterer
vollständige
größte Anteil dieser vielfältigen Beschreibungsebe¬
jedoch einen Umfang dar, der für
der Anteil der Materialien
Lebenszyklusmodell,
Gesamtsystem und
Dies
waren
vorgefertigten Außenwandan¬
war
in den
folgenden Schritten
Untersuchungen.
Softwareanpassung Mit der
Erfassung der vollständigen Sachbilanzen für
Materialien
und Bauteile wurden diese in
Datenbanken überführt. Sie bildeten die teile der
Menge
Grundlage
und
die
Forschungsrelevanten
Folgewirkung
für die
Erstellung
in relationalen der Materialan¬
Leistungspositionen und im Folgenenden der Elemente.
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
Seite 27
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Formuliertes
Ziel
dieses
ersten
Arbeitspaketes
beschriebene Gebäude oder Gebäudeanteile lanzen erstellen
zu
war
Angaben
zunächst zur
über vollständige
den summierten Sachbi¬
können. Die Daten wurden in handhabbare Strukturen überführt
und konnte damit auf der
Grundlage vereinfachter Modell erste Bilanzierungen
von
Gebäudeanteilen.liefert.
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Seite 28
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Arbeitspaket
2
Forschungs-
und
Förderkennzeichen: 19W0028E
Entwicklungsphase
Beginn des zweiten Arbeitspakets lagen umfassende Sachbilanzen
Zu
projektspezifischen Materialien und Prozessen
vor.
den
zu
Damit konnten, unter der Vor¬
aussetzung vollständiger Beschreibung der Gebäude oder Gebäudeanteile, erste Relevanzen
im
Gesamtsystem bezüglich Materialeinsatz und den zugehörigen
Wirkungsbilanzen ausgewiesen werden. Ziel
des
Planungsabfolgen erstellen
Arbeitspaketes
zweiten
zu
übertragen,
zu
können. Im
Folgenden
Gebäude erstellt. Die Daten konstruktiven Einheiten des Einheiten
kleinsten Alle
zu
war
um
es,
erste
Abschätzungen
Materialien und Prozessen wurden
Planungsprozesses zugeordnet. realen
Planungsprozesses angepasst. Leistungspositionen
erster
Kategorie sind
Forschungsgegenstand.
Abschätzung der Belastungen des Gesamtökosystems durch
eine erste
Gebäude
diesem Zweck
zu
Sie wurden also den
exemplarisch konjugiert. Zuordnungsgröße
dann in diesem Fall Elemente des Gebäudes als nun
konkrete
geplanten Typus
zum
unterhalb der dieser Granulationsebene der
Fragestellung
auf
wurden dann ersten Varianten der untersuchten
eines angenommenen
wurden situativ und
Um
Ökoinventare
die
vornehmen
das
können, wurden auf der Datengrundlage der Sachbilanzen
zu
Leistungspositionen folgende Festlegungen getroffen:
und
1.
Erstellung eines Elementkatalog
2.
Definition und
Durch die
Validierung
eines
projektspezifischen Lebenszyklusmodells
Anfertigung projektspezifischer Elemente auf verschiedenen Granulati¬
onsstufen
können
spezifischen
die
Einflussgrößen
des
Projektes
auf
den
Gesamtlebenszyklus nachgewiesen werden. Die Dynamik dieser Anteile im Gesamt¬ kontext des
Gesamtlebenszyklus, verändert sich jeweils
vor
dem
Hintergrund
der
derjenigen
von
angenommen Modelle.
Lebenszyklusmodelle Die
Lebenszyklusanalyse
Konsumprodukten
von
durch die
Gebäuden
Gebäudebeständen
von
langen Betrachtungszeiträume, die Vielzahl
fenen Akteure und die soziale und kulturelle von
unterscheidet sich
Bedeutung
von
von
Gebäuden und
betrof¬
vor
allem
[KOB96],[KOH98],[KOH99]. Sie verwendet im Vergleich
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
zur
Seite 29
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Bewertung
traditionellen erweiterte
zierung
Förderkennzeichen: 19W0028E
Gebäuden zeitlich,
von
haben
auch
im
Bausektor
Durchweg wird bei der Betrachtung vollständig alle Effekte, die
Natürlich
und
verfahrensmäßig
Systemgrenzen. Energieanalysen, Entwicklungsszenarios die
Methoden
rechnergestützten Simulationstechniken überhaupt
das
räumlich
von
zum
Planungen
Ökobilan-
Modellierung
der
erst bekannt
und
und
gemacht.
einen Modell ausgegangen,
von
Zeitpunkt des Bauens entstehen, einbezieht.
gehören dazu auch die, durch den spezifischen Wärmeverbrauch entste¬
henden Effekte. In den meisten Fällen sind dies ausschließlich die Kosten, oder auf
projizierte Effekte. Erweitert wird diese Sicht darüber hinaus zumeist durch
Kosten
überschlägige Berechnung der
erwartenden Kosten für die
zu
Wärmeproduktion.
Alle
anderen, während der Standzeit des Gebäudes anfallenden Prozesse und Kosten, sind dann
Gegenstand der Gebäudewirtschaftung. Es wird zumeist also ausschlie߬
lich eine Momentaufnahme in der Gesamtstandzeit des Gebäudes beachtet. Hierbei
überlagern sich verschiedene Sichten der Akteure auf das Gebäude.
-Ressourcen
Vorstufen
-
-Bilanzobjekt
/ Funktionale Einheit
Material/
Ennissionen Effekte
Kompartimente
Proze§
-.P *-
VersDuerung
»-
tbemtngung
Baustoffe Boden
Wasser
-Treibhaus
Energie, erneuerter -Ozonschichtabbau
Energie,
nicht
Luft
erneuerbar
»>
Photochemische
Oxydation Fauna
•
kotoxikdogie
Wasser »-Humantoxikologie Flora
Strahlung
Land Landschaft
Abbildung
4: Stoffflüsse und
*-Lr_rm
Systemgrenzen
Dies betrifft den Bauherren nach
Projektstart sowohl die Planung und Erstellung, als
auch Nutzung und Betrieb des Gebäudes. Für den Planer, und die ausführenden Partner endet die
der zu leistenden
Verantwortung
für den erstellten Bau
gesetzlichen Gewährleistung,
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
hingegen, abgesehen
von
nach der Abnahme des Gebäudes.
Seite 30
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Es ist deshalb
von
entscheidender
Konsortium bereits in frühen und Effekten während der
Bedeutung, dass der Architekt bzw. das planende
Planungsphasen in die Lage ist Aussagen
gesamten Lebensdauer des Gebäudes machen
Dies sind neben den Kosten und
nen.
Einwirkungen,
entstehen, außerdem jene für Betriebsgrößen Belastungen
sowie alle Kosten und
aus
aus
die durch die
Kosten
zu
kön¬
zu
Wärmeproduktion
Warmwasserproduktion, Strom,
Bereitstellung und Entsorgung
der
von
Wasser und Abwasser.
Bei der von
Betrachtung des Gebäudes über den gesamten Lebenszyklus ist überdies
Kosten und
Belastungen für durch Einflüsse auf die Umwelt auszugehen, die
durch den konstanten Unterhalt des Gebäudes entstehen. Dies sind, neben Reini¬
gung
Wartung
und
aller
Instandsetzungsmaßnahmen.
Gebäudeteile Sie umfassen
und
zu
und Materialebene und einer ebene werden nicht
nur
von
muss
Betriebskosten in
Verknüpfung
Lebenszyklus Folgen
zwischen einer Bauteil-
folglich
Systemebene unterschieden
oder Standards in der Konstruktion und
scheidungen
um
Verwertung der verbliebenen Baustoffe sicherzu¬
den Rückbau, als auch die
im Betrieb und Unterhalt des Gebäudes. Es
werden. In der
mit einem
Ausführung bewertet,
gewählten
System¬ Material
sondern auch Ent¬
Planern, Nutzern und Betreibern abgebildet. Die Abbildung dieser
gegeneinander und das Aufzeigen
integrierten System,
ist
Gegenstand
Gebäude ist demnach eine
der Konstruktion in einen
Für die
Linie
aufgebracht werden müssen,
stellen. Jedes Bauteil für sich erzeugt also über den gesamten
system
erster
jedem Bauteil Arten und Zyklen der
nach Ablauf der Lebensdauer des Gebäudes
Größen
in
Kompletterneuerung. Des Weiteren kommen alle Aufwendungen hinzu, die
Teil- und
sowohl
Einbauten,
der
von
Handlungsspielräumen in einem
Lebenszyklusanalyse (LCA).
Prozessabfolge,
Das Gesamt¬
die alleine durch die
Beschreibungsansatz gebracht
Leitgröße
werden kann.
Beschreibung der Summe aller materialspezifischen Einflüsse, Betriebs-
Wartung-
und
Instandsetzungsaufwendungen
samt ihrer Vorketten, sowie aller,
dem Rückbau des Gebäudes entstehenden Prozesse, wird
„Integrierten Lebenszyklusanalyse"
aus
künftig der Begriff der
verwendet.
Betriebskosten: Wärme
Üblicherweise beschränkt sich bei der Planung Unterhaltskosten auf
zu erwartende
Gebäuden die Informationen
zu
Energiekosten und -mengen, vorbereitet für die
Erstellung eines Wärmeschutznachweis
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
von
als
quantitative Abschätzung und Anlage
zur
Seite 31
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
und stellt zumeist auch noch tenden
Energieverbrauchs.
Gebäude, das sich in der
regelmäßig
ist
Baueingabe. Die Erstellung
in den ersten
später die Grundlage für Abschätzungen des
folgenden Ausführungsplanung kann, sodass
es
Vorgehen
ist die
ein
zum
Zeit¬
unter Umständen nicht mehr
punkt des Nachweises zugrunde gelegten Angaben, für dieses
zu erwar¬
und Realisierung weiter
Fertigstellung den,
nach
verortet
demnach
Der Wärmeschutznachweis beschreibt
verändern und diversifizieren
entspricht. Maßgebend
Planungsschritten
einmalig
erteilende
zu
Bauge¬
nehmigung. Durch die wachsenden
Ansprüche
an
den Wärmeschutzstandard, wird der Anteil der
Energie, die für die Wärmebereitstellung benötigt wird, teilweise in solchem Maße
zurückgedrängt, mehr
dass alle anderen
Bestandteile
der Betriebskosten
Bedeutung erlangen. Insbesondere der Warmwasseranteil
größeren Anteil der Energieversorgung ein. sorgung, jedoch stärker abhängig
eine stärkere
vom Nutzer
Der Blick auf das
Rahmenbedingungen.
Dieser
als
nimmt einen immer
ist, im Gegensatz
vom
zunehmend
zur Wärmever¬
Gebäude und den materiellen
Lebenszyklusmodell zeigt
auch hier, dass
Beachtung der Aufwendungen in der Nutzungsphase besseren Auf-
schluss über die Gesamteffekte des Gebäudes liefern kann.
Wirkungsbilanzen nach Kriterien und Lebenszyklusphasen Prozentualer Anteil
Ecoindikator
Primärenergie
nicht erneuerbar
Primärenergie erneuerbar Abiotischer Resourcenverbrauch
Sommersmog potential
Überdüngungspotential Versauerungspotential Ozonschichtabbaupotential
Treibhauspotential
Ä* *:*
Hl
*
^
Neubau
Reinigung
Instandsetzung
Rückbau
Abbildung 5:
Anteile der
«?
Wi~ Betrieb
Lebenszyklusphasen
des Gebäudes für die einzelnen
Wirkungsbilan¬
zen
Aus dieser Sicht können deshalb zwei
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Lebenszyklusmodelle
unterschieden werden:
Seite 32
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Lebenszyklusmodell, das die gesamte Effekte,
Zum einen ein der der
aufsummiert während
gesamten Lebensphase des Gebäudes, betrachtet und sie bereits
Planung
alle anderen
dokumentiert. Dabei werden der herkömmlichen Sicht der
Belastungen
im Verlaufe des
ermöglicht den direkten Vergleich allen daraus
zum
von
folgenden Aufwendungen.
werden damit als
Gegensatzpaar
Zeitpunkt Erstellung
Lebenszykus gegenüber gestellt.
Es
(resp. Bauinvest.)
mit
Investitionsaufwand Investiton
und
und nicht als kausal
Lebenszyklusaufwendung
abhängige Zusammenhänge
geschildert. Auf der anderen Seite steht die
Investitionsentscheidung
Bewertung
direkt alle
eines
Aufwendungen
Lebenszyklusmodells, das in der für
Betrieb, Wartung, Instandhal¬
tung und Instandsetzung während der angenommenen Standzeit des Gebäudes,
jeweils
auf das
dann als
Bezugsjahr
reduziert darstellt. Alle
Belastungen
jährliche Größen dargestellt. Unter Umständen sind diese Angaben
Zwecke der
zum
Vergleichbarkeit auf ein definiertes Basisjahr bezogen.
Beide Modell fußen auf der
gleichen Datenlage,
den Sachbilanzen der einzelnen
Baustoffe und Prozesse. Im ersten Fall können die
analyse
bzw. Kosten werden
Ergebnisse
für die untersuchten Gebäude direkt einer rein
der
Lebenszyklus¬
investitionsbezogenen Sicht
gegenüber gestellt werden, wohingegen im zweiten Fall die Tragweite einzelner Entscheidungen nicht Gebäude
nur
nachvollzogen sondern als mögliche Alternativen der
dargestellt werden kann.
Abschlussbericht
Bauforschung und Technik
Seite 33
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Abbildung 6: Lebenszyklusmodell, 80 Jahren beschreibt N die
Unter Annahme einer Gesamtstandzeit des Gebäudes von
Gebäudeerstellung und
F
jeweils Zyklen
der
Erneuerung und
Instandsetzung.
Auswirkungen nach Erstellung Alle, im Gebäude verwendeten Bauteile und Verbindungen, müssen früher oder
später im Laufe der geplanten Standzeit des Gebäudes ausgetauscht werden.
Abhängig
von
Konstruktion und Material
Bauteil ermittelten
in
festen, speziell für das
Zyklen. Die durch diese Teil- oder Gesamterneuerung entstehen¬ auf die
Ökosysteme
den
Auswirkungen
des
eingesetzten Materials,
dieser
geschieht dies
werden
vor
Ort, oder
an
vollständigen dem
Herkunft oder
Lagerstätte
Gebäude als Verursacher
Belastungen zugerechnet. Jedes Bauteil und Element ist also durch den ihm
eigenen Zyklus und die gesamte Lebensdauer des Gebäudes in seinen Auswirkun¬ gen auf die Umwelt definiert. Alle Bauteile
unterliegen darüber hinaus ständiger
Wartung zwischen den Instandsetzungszyklen, die ebenfalls in den Ökobilanzen aufgeführt wird. Zuletzt
müssen noch
gungsprozesse, in das Modell
die, in kürzesten Zyklen ablaufenden Reini¬
integriert
werden. Auch diese sind
Material und Oberfläche und erzeugen so, bereits in der
von
bezogen auf einen definierten Zeitraum,
Planung bezifferbare Kosten und Auswirkungen auf das Ökosystem.
Diese, weder in der werden
abhängig
Planung
und
Erstellung, noch in Rückbau auftretenden Anteile,
künftig als Folgeauswirkungen, bzw. Folgekosten bezeichnet.
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Seite 34
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Ökobilanz
Jedes, beim Bau eingesetzte Material, hat bereits bei Herstellung, Transport und der definierte
Verarbeitung
hinaus verursacht der Bodens
Belastungen
auf die Umwelt und die
Auswirkungen
Bauprozess selbst,
der
Ökosysteme
vor
Ökosysteme.
neben der örtlichen
Darüber des
Versiegelung
Ort.
Umwelteinwirkungen eines Gebäudes während seiner Lebensdauer können
Die
in
aufgeteilt werden:
zwei Bereiche
a) Ressourcenentnahme
der Umwelt
aus
(upstream Prozesse)
Es entstehen
Umwelteinwirkungen durch Emissionen für die Deckung des Energie¬
bedarfs
Prozessen aller Art
direkte
von
(Transport, Abbau, Energieumwandlung etc.)
Auswirkungen wie Erosion und
eventuell resultierende
und
Landumwandlung (Flächenbedarf). Die
Verknappung der Ressourcen kann sich auf verschiedene
Aspekte beziehen: •
Nachwachsende, kurzfristig erneuerbare und nicht erneuerbare Stoffe
•
Wasser ist
•
(nur ein räumlich-zeitliches Problem,
Wassermenge im System
konstant)
Flächen
Arten
bedeutet
(Flächennutzung
Biodiversität in solche mit •
die
(z.B. Ausrotten
Umwandlung
von
Flächen
mit
hoher
niedrigerer Biodiversität) Pflanzen- oder Tierarten und damit Reduktion der
von
Biodiversität) b) Auswirkungen auf die Umwelt durch die Gebäudeerstellung, Nutzung und Entsor¬ gung Es entstehen wiederum
Umweltauswirkungen durch Emissionen sowie Veränderung
der Umwelt durch Gebäude
Zerstörung
von
an
sich
(Versiegelung beeinflusst das
Mikroklima,
Biotopen etc.)
Für die üblicherweise
eingesetzten
Baumaterialien wurden diese Effekte
bilanziert und standardisiert erfasst.
Man kann also auf diesem
vollständig
Wege Aussagen
beispielsweise über Herstellung, Verarbeitung, Unterhalt sowie Auswirkungen im Betrieb und Rückbau,
beispielsweise eines Kubikmeters Beton, machen. Um
spezifischen Anforderungen und Prozesse des Baugeschehens abbilden werden diese stellen
mit
entsprechend
bilanzierten
Bauforschung
und Technik
die
können,
Arbeitsprozessen aufsummiert und
folglich flexibel einsetzbare Arbeitspakete
Abschlussbericht
zu
nur
dar.
Seite 35
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Vorketten
JJ Neubau z*£. Betrieb
Wartung Instandsetzung Unterhalt
-a Rückbau
/
\
Dep. 1
Abbildung
7:
Energieeinflüsse über
den
Dep. 2
Lebenszyklus
Stoffbilanz
Neben
den
Mengen
an
Auswirkungen
auf das
eingetragenen
Stoffen
Ökosystem erfasst,
Massen in ihrer Summe pro Material
zu
werden
gesondert
die summierten
allen verwendeten Stoffen ferner die
erfasst, sowie die, nach heutigen Wissen
zulässige Zuordnungen, nach Deponieklassen definiert. Es kann also, bei einer vollständigen Erfassung des Gebäudes, die gesamte Massenbewegung, die durch den Bau
erfolgt, und die Zuführung der Gebäudeteile
zur
entsprechenden Deponie
unterschieden werden.
Basierend auf den heute bekannten Entsorgungspreisen, kann dies im Folgenden, bei der
Ermittlung
der Gesamtkosten
Entsorgung, berücksichtigt einen
wichtigen
werden.
Indikator für die
im Zeitraum der
Darüber
hinaus
Erstellung, Nutzung und
stellt der Gesamtstoffstrom
Gesamtaufwendung für das Gebäude dar.
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Seite 36
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Anpassung Zur
der Daten
Verwendung dieser Daten für den konventionellen Planungsprozess,
nötig, diese
Ausschreibungsverfahren auf das
Auswirkungen
Sekundäreffekt somit
eines
vollständig
Mit der
in
Ökosystem
kostenbasierten
Vorgabe der Verbindung
von
Untersuchungen
Alle
zu
Hierarchisierung der Daten als
Ausschreibungssystems Architekten und Planern
zu
begreifen und
integrierbar..
Planungsleistungen und Ökobilanzierungen
von
im
vorgestellten Bauprojektes, musste ein Ausschreibungssystem gefun¬
Rahmen des
den werden, dass über eine
entsprechend offene Datenstruktur verfügt,
Anforderungen entsprechend Ausschreibungssystem
sehr einfache
Strukturierung
Sirados der Edition AUM, Dachau, und
und sich den
notwendige Zusatzfunktionen ergänzen
um
tur erlaubt eine einfache und weitere
anzupassen.
sind nach dieser
Planungsabläufe
war es
regelmäßig in europäischen Architekturbüros
standardisierte und
an
gebräuchliche
Das
Förderkennzeichen: 19W0028E
empfahl sich durch
Zuordnung nach DIN 276. Die primäre
Anbindung
CAD
an
wurden im Herbst 2002 auf der
-
Es wurden
und Sachbilanzen
koppeln, überprüft. Im Blickpunkt standen dabei insbesondere Systeme, bereits eine enge
Kostenstruk¬
gegliederte Zuordnung der Sachbilanzen.
Ausschreibungssysteme auf die Möglichkeit, Kosten
lässt.
zu
die ohnehin
Intensivere Recherchen
Systeme erlauben.
Computermesse im Bauwesen, ACS, vorgenommen.
Ausschreibungsprogramme stellten sich angesichts komplexerer Gebäu¬
Zahlreiche
demodelle, insbesondere
im
Bezug auf vorgehaltene CAD System, als wenig
praktikabel heraus, sodass sich die Entscheidung für
das
Ausschreibungssystem
„Sirados" den größten Anwendungsbezug versprach.
Die Daten der Sachbilanzen wurden für die tem als
sogenannte Folge-Positionen
an
Verbindung
das
mit dem
Ausschreibungssys¬
Ausschreibungs- System angebunden.
Betriebskostenmodell
Die technischen und finanziellen
hungen
um
Einsparungen,
Folgen
aus
immer noch einen Grossteil der anfallenden Emissionen
und Kosten bestehender Gebäude dar. Sie erreichen nicht Anteil
von
70 bis 80
resultierenden stanten des
nur
bei den Kosten einen
Prozent, sondern übersteigen diese, in der Summe der effektiv
Ökobilanzen
um
ein Vielfaches. Sie sind
zu
einem
großen Teil Kon¬
aufgezeigten integrierten Lebenszyklusmodells. Alle Annahmen
Unscharfe im beschriebenen LC samtmodell. In diesem Sinne ist
-
Modells fußen auf dieser Anteilnahme
von
einer standardisierten Form der
des Aufwandes durch Betrieb und Unterhalt
Abschlussbericht
stellen, trotz aller Bemü¬
dem Betrieb
Bauforschung
und Technik
am
zur
Ge¬
Beschreibung
auszugehen.
Seite 37
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Unter
werden
Betriebsbelastungen
Energieverbrauchgrößen miert. Schon bei der
ergeben
sich
neue
sondern auch zenden
zu
üblicherweise,
die
in
Kosten transformierten
absolut pro Fläche und einem definierten Zeitraum subsu¬
Miteinbeziehung
Ökobelastungen
von
Verhältnismäßigkeiten, nicht
Personeneinheiten.
hinaus
Darüber
Betrachtungen,
Gehalt der
nur zum
Flächen, gewählten Konstruktionen,
in die
Energieträger,
Erneuerungszyklen
müssen
zur
und nut¬
Beschreibung
eines
vollständigen Betriebsmodells zudem weitere, betriebswirksame Größen, erfasst werden:
setzten sich danach zunächst aus
Energiebereitstellungen
Die
Betriebsbelastungen
zur
Wärmeerzeugung, sowie für die Warmwassererzeugung
letzterer Wert
verlangt als Bezugseinheit,
mehr als bei der
darfs, die Anzahl der nutzenden Personen. An der sich
folglich
rung und
auch die Strom- Wasser- und
Dynamik unterliegt
volumenbezogene Erfassung tenmodells
müssen
danach,
unterschiedlichen Einheiten auch relativ einfach auf
zur
Ermittlung
Schon
des Wärmebe¬
Bezugseinheit „Nutzer"
orientieren
Abwasserverbrauchswerte. Ihre Verände¬
damit anderen der
zusammen.
Einflüssen als die eher flächen- und
Wärmeproduktion. Die Anteile des Betriebskos¬ Ermittlung ihrer Einflussgrößen,
analysiert
an
und
mit
werden. Alle Verbrauche lassen sich natürlich
ein, dem gegenüber reduziertes Kostenmodell, projizieren.
;L^#g
iSlgliW^^én; Reinigung» Wartor^:
Lebenszykluskosten (incl. Neubau)
Abbildung 8: Integriertes erweitertes Kostenmodell für den Betrieb
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
Seite 38
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Betrachtung
Die
der
Erweiterung des Betriebskostenmodells durch Integration der
beschriebenen Anteile führt im Rahmen des für die
Förderkennzeichen: 19W0028E
einem relativ konstanten Sockel
zu
Gesamtlebenszyklusmodells.
Wärmeenergie,
gen. Alle Sockelanteile
durch
gezielte Eingriffe,
gewinnen
Die daraus resultierenden
Jedoch
dadurch
im
Verschiebungen
unterliegen gerade
zunehmend
größeren
Einflussgrößen
der
die Anteile
Schwankun¬
größeren
Einfluss auf das Gesamtmodell.
gesamten Lebenszyklusmodell
waren
Gegenstand weiterführender Untersuchungen im Rahmen des Forschungsvorha¬ Erfassung und Beschreibung
bens. Insbesondere die Unscharfe der
musste dazu
untersucht werden.
Betriebsmittel N
^
*
?f
m
|" f
s
;
i
elektischer Strom,
Beleuchtung, öflentlches Netz
Betriebskosten elektrischer Strom,
Geräte, öffentliches Netz
Betriebskosten elektischer Strom,
Hilfeenergie Heizung,
2
690,000 kWh / Jahr
530,00
20
110,000 kWh/Jahr
4 020,00
2110,000 kWh/Jahr
420,00
öffentliches
Hetz
\r~
£
0,00
Betriebskosten konventunelle
Wärmeerzeugung, Holzhackschnitzel Betrebskosten Warmwasser, Holzhackschnitzel Betriebskosten konventenelle Warmeerzeugung, Holzpellet
0,000 kg / Jahr
0,00
0,000 kg /Jahr 0,000 kg / Jahr
0,00
Betrebskosten
0,000 kg / Jahr
0,00
Wärmeerzeugung, Braunkohle Betrebskosten Warmwasser, Braunkohle
0,000 kg / Jahr 0,000 kg / Jahr
0,00
*
Betrebskosten konventranelle
0,000
kg/Jahr
0,00
^
Betrebskosten
0,000 kg /Jahr
0,00
*
Warmwasser, Holzpellet
Betrebskosten konventionelle
!
~
^,,
~
Ir
Betrebskosten, konventionelle Warmeerzeugung, elektr Strom,
0,000 kWh/Jahr
0,DD
mV Jahr
ÎBBD.IB
H
Betrebskosten
2145,032 mV Jahr
1907,12
^
Grundpreis Gas Betrebskosten Brauchwasser
1,000 St /Jahr 0,000 mVJahr
0,00
Vi ^!
Betrebskosten Regenwasser
WarmwassBr, Erdgas
'
V 0,000 1031,052 mV Jahr
Betriebskosten Abwasser, öffentlicher Kanal (Schmutzwasser) Betrebskosten Abwasser, öffentlicher Kanal
1031,052 mV Jahr 296,080 mV Jahr
*-*
^ederschlagswasser)
Grundpreis Wasser
Summe
0,00
Jahr
Betrebskosten Frischwasser
m
t
>
^
'
0,00
2 410,190
*'
[
Warmwasser, Stenkohle
0,00
^Betriebskosten konventionelle Warmeerzeugung, Erdgas
t
'
Warmeerzeugung, sterfcohe
0,00
offentl Netz
\
^
0,00
0,00
~
'*
*
st/Jahr
Betrebskosten Warmwasser, âl
*-
*
I
1,000
Vergütung für Enspeisung Solar Strom Betriebskosten konventionelle Wärmeerzeugung, ül
0,000 I/Jahr 0,000 I/Jahr
£ £
Grundpreis
Strom
0,000 kWh/Jahr
^
\
12.406,46
Betrebskosten
0,00
1165,09 2
346,41
1,000 st /Jahr
0,00
Projekt (Netto)
1069642,41
Umsatzsteuer 16% Summe
12406,46
171142,76
Projekt (Brutto)
Abbildung
9:
113,66
1240,785,16
Datenhaltung
1 SB%0i 14
391,49
der Betriebsmittel
Elementsystem Alle material- und wurden in einen
prozessspezifischen
Elementkatalog überführt,
werden konnten, den konkreten
chung
und
Daten der Baustoffe und Baustoffkennwerte
Benutzung der
Planungsprozesse
Planungsverlauf
Leistungspositionen,
des Gebäudes
beschreibt also innerhalb der
mit dem erste Versuche unternommen abzubilden. Durch die Vervielfa¬ konnten
sämtliche
abgebildet werden. Die Summe
Datenlage
zur
von
Bau-
und
Positionen
Planungsphase in deterministischer
Form das Gebäude. Zur nen
Abbildung zu
realer
Elementen
Entscheidungsebenen zusammengesetzt.
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
im
Die
Planungsprozess
wurden die Positio¬
Verteilung
Leistungspositionen
der
Seite 39
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
innerhalb des tem die
gebildeten
Fortschreibung
sicherstellen
Elementes
entspricht statistischen Vorgaben,
Überführung
die
können.
zu
Förderkennzeichen: 19W0028E
Gegenstand
dieser Elemente sind
Die Elemente
Ausrüstungstand,
unterschiedlich viele
Vorentwurf,
sen
werden
homogene
Entwurf
zur
Elemente
und
von
Sie stellen in
der Positionen dar. Je nach
anteilige Verteilung und
Planungsebenen.
Sys¬
sowohl Anteile des
Abhängigkeiten,
Entscheidungsstrukturen
repräsentieren in ihrer Granulation
menten verschiedene
detyp
mit anderen
Verknüpfung
im
der Daten in die nächste Elementebene
Gebäudes in baukonstruktiver Hinsicht, als auch andere kausale wie Haltbarkeit und
um
der
Planung.
Makro-, Grob- und Feinele¬
jeder
Ebene ein Gefäß für die
Planungsstufe, Komplexität, Gebäu¬
Abbildung
eines
vollständigen Gebäudes
benötigt. Entsprechend
Umsetzungsplanung
der
existieren
Planungspha¬
drei
Stufen
der
Unscharfe dieser Elemente. Die DIN 276 beschreibt diese Elementebenen in ihren
Kostendarlegung. Die Erstellung der Elemente im Rahmen des Projektes
Stufen der
jedem diesem dreigliedrigen System
in
folgte
in
Makro-, Grob- und Feinelemente.
Abbildung eines Gebäudes wurden die Elementtypen zunächst nicht gemischt
Zur
(S.Abbildung 10).
j
"tj-uq
\ ~
j i
J1330 AWK Stb, Abdicht. Bodenfeuchts, ungedammt, Dispersion BGK-Aushub Bkl 3-5, m. Oberbodenabtrag,seitl. n 310
"
-
•
Ä330 AWK HDlz-/Stahl-KellerfenstBr, FT-Lriitschacht A340IWK Stb, 15 cm, Dispersion
A34D A340 _
|
[ i 1
_
:-5^o N~
>
•
|
)
Stb. 20 cm,
Dispersion, Rollputz IWK KBltartur, Stahl/Hob 350 DEK Beton B 25, glatt, u. unbeh.Keller, PS IWK
330,000 m2
320
0,D0
216,59
71.474,70
133021222
290,000 m2 1.625,000 m3
330
0,00
201,47
58.426,30
310
0,00
20,93
34.011,25
4.804,80
131013111
120 mm,
1 \
| '
_
'
1
!
0,00
B00,8D
340
0,00
171,08
4.790,24
134022212
90,000 m2
340
0,00
197,03
134083439
10,D00 m2
340
0,00
135021221
225,000 m2
350
0,D0
367,81 168,59
17.732,70 3.678,10 37.932,75
135052522
350
0,00
6.2B2,30
6.282,30
m
136021515
105,000
m2
360
1,000 St
0,00
437,79
45.967,95
Dispersion, Fliesen «340 Dispersion Ä340 IWK Metall, MF zw.Stander, GK, Disp.-Beschichtung/Fliesen A340 IWK Wohnungstur, Holz, Halzzarge,STZ M35Q DEK Filigran, PS.schw.Eslrich, KH 70 mm, Textilbelag, Rollputz 350 DEK Treppe Beton, glatt, m "" l/2-qewend.,Buchenbel.,Putz,Disp.,Stahlqel.,Handl.Buche 350 DE^ BetDr B 25, & FS, s:h„,Esirin, 73 nti Tsxtb RA
133024722
16O,00D m2
330
0,00
357,68
134022211
184,000 m2
340
0,00
171,013
134054622
m2
340
135062522
28,000 2,000 234,000 1,000
;3532:3i:
""Dispersion Aß) 330
AWK
Stb,
WDVS
PS,
Stb. 15 cm,
134082514 135031211
St
340
m2
350
St
350
0,00 0,00 0,00 0,00
247,65 067,65 174,64 6.282,30
234,303
11'
35t
0,.ù
30,303
-!•'
33C
n,3Q
"*~£
331
o,:o
3ii 1-
1
-SC 33
Jh33G
1,55
0,00
3
800,00
331
690,00
331
0,009 t
7,20
0,03
1
0,016 t
11,04
0,02
1
23,00
331
2,000 m»
46,00
0,00
e
44,50
331
0,050 m*
2,23
0,00
10
8,10
331
0,050 St
0,46
0,X
11
12,30
331
0,400
m
4,92
0,00
13
Bewehrung
_
p jttuaatBO
Betonstahl III S
E-«13013030
Betonstahlmatten IV M
(420/500), 12-14 (500/550)
mim
Schalung l1 1013011020 -
glatt, Wände Polyvinyfchlorld, hart Schalung,
=
4Ä2
=
2,2,3aOI|
DaiGNTT
=
ai.32
Stahl
i
-
BFU
Öffnungen, Aussparungen v-msmm
Öffnungen schalen, Beton Aussparungen herstellen, 0,05
C 1013023110 =
-
8.185
Stahl
frwS****
Nadelholz
ma
(Fichte, Kiefer, Tanns) Fugen Fugenband, PVC, Arbeitefüge, b=240
C 101302BJ1D
mm
Einbauteile
-
E> UM301Ä11O
KlehelsentBile, unbehandelt
2,60
331
0,100
kg
0,26
0,00
15
C 1013031110
Futterrohr, Kunststoff, DN 1D0
9,90
331
0,010
m
0,10
0,00
16
PDiyvnylchlarid, hart Leerrohr, Kunststoff,
DN 25
2,50
331
0,100 m
0,25
0,00
17
Schalung
4,90
331
D,100 St
0,49
0,00
IG
v
=
[•
4,052
loiamiao
ûx-JjM3D3121Q
Etektro-Leerdosen
m
~
x
=
40S,K
Polyvinylchlorid,
hart
Ngttosumme
Abbildung
13:
Anpassung Alle
Positionsaufgliederung
an
mit
zu
und die
Forschungsprojektes
entsprechenden
und in die
daraufhin
in ein das
zum
zu
Zeitpunkt
Dabei wurden zunächst die Positio¬
im bilanzierenden Tool verwendet wurden
überprüft, inwieweit sie den spezifischen Anforderungen der vorliegenden
Bewertbetung der Ökobilanz, im
zur
unterschiedlichen
frühzeitig
sich das betreffenden Bauteil an
zur
der Gesamtbilanz wurden dokumen¬
Baukostengliederungsinstrument beschreibt bauprozessbezogen in Stufen
Betrachtungen
übergreifend Ebenen der Definitionstiefe
sind zunächst
Kostenplanung (Kostenabschätzung, Kostenberechnung
Sachbilanzen sekundär
zugeordnet.
von
Bauteilen.
kostenbasiert, und werden entsprechend der
schlag) vorgenommen. Im Rahmen der Ökobilanzierung werden mit einen
überschlägigen
Auswirkungen auf den gesamten Lebenszyklus analysiert.
Die DIN 276 als
Stufen der
muss
Planungsprozesses,
System wiederfinden. Die Anteile
tiert und in den
Diese
Bauteile in Beton
spezifischen
Gesamtlebenszyklusmodell zuzuordnen
integrieren.
Planungen entsprachen. Im Sinne des Analyse
Bewertungssystem überführt werden,
nun, die
war es
Anschlüsse dem
Bewertungsvorgaben
Elemente, die
und
Prozessen
diesem Punkt ausschließlich Standardmaterialien abbilden konnte. Ge¬
des
genstand
nachgeordneten
Projektanforderungen
vorgefertigten Elemente sollten
das bis
nen
141,00
Die
und Kostenan¬
diesem Modell die
Beschreibungssystematik
kann damit direkt
planungs- und kostenbezogenen Systemzusammenhang
zur
Deckung
gebracht werden.
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
Seite 44
Ein
Ziel
des
Forschungsprojektes
Leistungspositionen zugeordnet, und
schreibung
unterschiedliche unmittelbar
Stufen
mit
der
den
Berechnungselemente
sind
den
lassen
Normpositionen
aus
sich
über die
beschrieben. Die maschinelle
träge erfolgt
Sachbilanzen letztlich
Aus¬
werden
korrespondieren nach
DIN
276.
auf
der
Stufe
Normpositionen aggregieren
zu
die
über
des
können, müssen
vorliegen, die es erlaubt, diese maschinell in
zu
jeweiligen Angaben gewichtet
die
indem
auswer¬
sogenannten Transformationsdateien
der Transformationsdatei in Datenbankein¬
Umsetzung
Regeln,
über
zur
wiederum
Sie
Informationen
dieselben
Normpositionen
können.Dazu werden
zu
deshalb
Normpositionen aufgebaut. Aus Mengenangaben
diese Informationen in einer Form ten
Ihnen
Baukostenabschätzung
der
Berechnungselementes synthetisieren, ö^rc(^iftT*OTrclatiDnen
Aus
aufgebaut.
Elementstruktur
Stufen
werden
Planungs- und Bauprozess
werden.
der
Abgleich
Erfordernisse des
und
Sachbilanzen
wie sie im
verwendet
Abrechnung
die Abläufe
an
Alle
Planungsprozesses.
konkreten
durchgehende
die
war
Ökobilanzierung
der
Bewertungsebenen
19W0028E
Förderkennzeichen
Individuelle Massenfertigung intelligenter Hauser
die
Aufteilung
in
3
Datenabschnitte
die
Datenbankeinträge überführen. Aus Ihnen werden Stan¬
in
dardpositionen generiert,
die
den
vollständigen
Datensatz
zur
Ökobilanzierung
beinhalten.
«ad f
^ùiW' '>>->
-J^%
' -
u,,Mmmmiiiiiit/
."SCHW^ :
2
347500' 1964230022
13=122213
irr"
7
346380' 1984 2300 22
gada
1964 2309 22
133453314
12 St
38
347040
0
125 St
47
345900
0
ia
SB
MO
3? IWHobrtrir
38.8 m« St
Fi*toM.,We,gaw,?K)«2CCI ,676x2C0Q>i2 134412353 41 WM!)üiurei-*jlzI-*U,375)!l 134415263 134012212 42 IWK HS. Sikkalneschichtunj 43 f* Sikatbascriithlung auf KS-MauMre 134624411 40 IW Holzlur Fi*Ho!z Z gtr*
391440
ergibt îur 1 St r'ersterti ergibt fur 1 St Fenster 0 ergibt to 1 St Haustur Q ergibt far 1 m'lM-Rolk 1 ergibt to 1 m* Hobrtüre
349130' '964 2300 22
0 ergib! für
1
St Helïtur
349180 ! 19B4 230D22
0
1
St
349200' '984 2300 22
0
1 SI Politur f
347930
fErrf
134412352
St
S
St
15
112 m"
105 1
349800' '984 230022
m"
6
348630' 1964 2300 22
45IWSil*»ibesi;ri>chtunsair(KSM
800
-4
-Bwtarids«tein5srûdtfage~«99ï32-"
1.800
1.600
1 400
Abwasser
205,01
-Wasser-97,09
-Reinigung
Abschlussbericht
561,81
Bauforschung
und Technik
Seite 68
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Lebenszyklus Kosten
summiert
D« s 3.00000011
2.700.000
|
2,400.0001~ 2.100.0001 1.800.000
[•-
1.500.0001 1,200.000
i P^r/^d
WOJQOOp
eoaoeoj-; 300.0001
c
900.000
.jr-J
f
700.000
A
-
600.000
! ! i
!
,
500.000
/
!
t"
R
«isayo i
i
!
I
i
400.000
if-
—-"
j
!
-
800.000
s
300.000 i
i f
10
Jahre
'
*
-
20
30
40
i
1- '~k~
|
r^ '
f J
i
50
60
i
100.000
,,-
*£?XZ—~~~.
70
80 i
,
/ 1
200.000
-"
Abbildung 26: Beispiel für die Darstellung Kumulierter Lebenszykluskosten für einen ange¬ nommen
Lebenszeit von 80 Jahren
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Seite 69
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Förderkennzeichen: 19W0028E
Systematisierung Auf der
der
Grundlage
wurde in
Daten
vorliegenden
zur
Konstruktion und
Wirkungsbilanzen,
Absprache mit den Projektpartnern ein Standard für ein Musterhaus entwi¬
ckelt, das alle, für die Gebäudeerstellung relevanten Bauteile, enthielt. Im Sinne der
Vergleichbarkeit wurden einzelne konstanter Dies bildet die Basis für eine
dargestellt.
nächst die Potenziale
wurden, unter
grundlegender
Beibehaltung
der
Anteile
übergreifend und typologisiert
systematische Variantenbildung,
Konstruktionsmaterialien
aufzeigen
unabhängigen Gebäudeteile, Flächen,
die
zu¬
sollte. Dazu Größen und
Standards, die Materialien der Hauptkonstruktion mit den Einflüssen ihrer Sachbilan¬ zen
durch Konstruktionen in Holz und
Zur näheren
Betrachtung,
und
Ziegel substituiert.
Überprüfung
der Anteile
am
Gesamtsystem und der
Ermittlung maßgeblicher Stellgrößen für die Beeinflussung der Wirkungsbilanz des wurden
Systems Gebäude,
begrenzte Wirkungskategorien
einzeln und
systematisch
untersucht.
Wirkungsbilanzen ausgewählt,
Zunächst wurden zwei
die direkten klimawirksamen
Belastungsanteilen zugeordnet werden konnten. Sie haben sich als einige der zuverlässigsten und ausdrucksstärksten Indikatoren der Umweltbelastung herausge¬ stellt
und
konnten
bestimmt werden.
bei
den
Beispielhaft
die summierten Anteile der dell
aufgezeigt
werden
Untersuchungen
sollten hiermit
nun
für
immer als
einige Wirkungsbilanzebenen
Bauprozesse und Betriebsanteile
(Abbildung
27 bis
Leitindikatoren
am
Lebenszyklusmo¬
Abbildung 30)
Neubauprozesse wurden dabei nach den Baukostengruppen der DIN
Alle
aufsummiert und
Darstellungen als
meisten
waren
somit indirekt auf die
neuen
Baukosten
projizierbar.
wurden wieder, zunächst als exogener Wert, konstant
276
Für alle
achtzig
Jahre
Gesamtlebenszyklus angenommen. Gleichzeitig wurden alle Konstruktionen in
den Alternativmaterialien in der Form
verfügbar
soweit ein Standard annähernd
Standard
dem
Gesamtgebäudes nen,
dass
die
am
gewählt,
dass sie in den Wärmeverlusten,
Aufwendungen vertretbar
und technische
Referenzvariante
verursachten
Gesamtsumme
entsprachen.
Bei
den Anteilen des
Treibhauspotenzial (Abbildung 27) ist in
kg
C02-Äq
waren,
zu
vergleichsweise
erken¬
wenig
Gesamtabweichung vorweist. Effekte, die eindeutig auf das Material zurückgeführt werden
können,
Ihr Anteil
an
waren
insbesondere im Bereich der Holzkonstruktion auszumachen.
der Gesamtsumme
gen selten mehr als 20 Prozent.
betrug aber in allen untersuchten Zusammenhän¬ Abbildung 28 zeigt die Anteile für den gleichen
Zusammenhang noch einmal absolut aufgetragen.
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Seite 70
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Förderkennzeichen: 19W0028E
Anteile Treibhauspotential
2500000
2000000
o-
1500000 D Betriebsmittel
r CM
o
H 400
ü *
p£,J^!.J
EU 300
1000000
500000
27: Anteil der
Hauptkonstruktionsanteile
Anteile
90%
Treibhauspotential
absolut
Treibhauspotential
-
-
100%
für
'4
'
Abbildung
G 2.4
G 2.2
G 2.1
80% 70%
kg
40%
50%
-
-
C02-Äq
60%
D
Betriebsmittel
H
400
E3
300
30%
20% 10%
-
^1B'
T^SHft' -
0%
-
ÄS'
G 2.1
G 2.2
c3 2.4
Abbildung 28: Anteil der Hauptkonstruktionsanteile für Wirkungsgröße „Treibhauspotential" relativ
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
Seite 71
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Anteile
Fôrderkennzeichen: 19W0Q28E
Primärenergiebedarf
erneuerbar absolut
n.
70000000
60000000
50000000 ü Betriebsmittel E400
40000000
1300 30000000
20000000
10000000
0
G 2.2
G 2.1
Abbildung
29: Anteil der
G 2.4
Hauptkonstruktionsanteile Anteile
Primärenergiebedarf
für
n.
Primärenergie
absolut
erneuerbar relativ
100% 90% 80% 70%
60%
D Betriebsmittel H 400
50%
300 40% 30% 20% 10% 0%
Abbildung
In der
30: Anteil der
G 2.4
G 2.2
G 2.1
Hauptkonstruktionsanteile für Wirkungsgröße „Primärenergie" relativ
Einordnung der Lebenszyklusanalyse auf der Grundlage der erfassten Ener¬
gie- und Stoffflüsse für die einzelnen projektspezifischen Materialien zeigt sich, dass die Einflüsse
aus
dem
integrierten Betriebsmodell in allen untersuchten Fällen in
einer Weise dominierend sind, dass
Veränderungen
den baukonstruktiven Gruppen 300 nicht
Abschlussbericht
Bauforschung
und Technik
zu
in der Wahl des Materials in
durchgreifenden Veränderungen führen
Seite 72
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
konnte. Hinzu als
Förderkennzeichen: 19W0028E
kommt, dass die materialspezifischen Varianten nicht in allen Fällen Verursacher der
maßgebliche
Effekte auf dieser
Entscheidungsebene
rein auf Stufe der
auszumachen
gewählten Materialien und
Gebäudes, können diese Entscheidungsgrößen
Dagegen
zum zu
ökologisch
belastenden
Für eine
Betrachtung,
waren.
Zeitpunkt der Erstellung des
differenten
Ergebnissen führen.
Auswirkungen in der Gesamtwirkungsbilanz im vorliegenden
die
waren
und
energieintensiven
Forschungskontext nicht mehr von entscheidender Relevanz, da die Effekte Betrieb schon nach kurzer Zeit diese
Es konnte des
aus
dem
übersteigen.
demzufolge aufgezeigt werden, dass auf der Basis des gewählten Modells
integrierten Lebenszyklus, keine der vorgehaltenen Materialien
der bilanzierten Elemente, der angenommenen
Untersuchungen
zu
entscheidenden
Veränderungen in
der
aus
Menge
der Gesamtbilanz
Mustergebäude führen konnte. Ziel einer ersten Stufe der
war es
deshalb, die für die Gesamtbilanz relevanten Anteile
zu
identifizieren.
Anpassung des Lebenszyklusmodell In allen untersuchten
wurde
Gebäudezusammenhängen
ersichtlich, dass in beson¬
derem Maß der Anteil der Effekte durch den Betrieb als
vorgehaltenen Lebenszyklusmodell angesehen werden gleichbleibender Verhältnisse
Vorketten und
von
lien sowie die Betriebseffekte konnte
Verbesserung
nur
von
maßgebliche
musste. Unter der Annahme
Lebenszykluseffekten der Materia¬ einem beschränkten Potential der
der Gesamtbilanz des Gebäudes durch Differenzen
wählten Materialien ausgegangen werden. Dieses Potential durch eine starke
hänge
im
untersucht
Lebenszyklusmodell durch
(z.B.
Verschiebungen
verschiebende Anteile aufwiesen. dann
in den ausge¬
vergrößert
sich
jedoch
der Betriebsanteile. Es wurden darum Zusammen¬
Herabsetzung
herausragende Dynamik
Größe im
Entsprechend
Passivhausstandard),
im
vorgehaltenen
musste im
die
eine
Modell für sich
gesamten System die
folgende Beschreibungsschärfe, insbesondere für die prospektiven Anteile
überprüft werden. Von herausragendem Interesse
war es
deshalb nicht
nur
absolute
Werte in der
Wirkungsbilanz den einzelnen Varianten zuzuordnen, sondern darüber
hinaus eine
vollständige Einordnung in die Planungsabläufe und Entscheidungs¬
strukturen sowie die
Abschlussbericht
Dynamik des Lebenszyklusmodells vornehmen
Bauforschung
und Technik
zu
können.
Seite
73
Förderkennzeichen: 19W0028E
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Anteil materialspezifischer
Wirkungsbilanzen
Summe
integrierten Lebenszyklus bezogen
auf das Referenzprojekt
120%
100%
80%
60%
40%
20%
kg
kg
kg S02-
CFC11-
Äq
C02-
Äq
kg P-Äq kg Sb-Äq
Pt
MJ
MJ
kg
Ethen-Äq
Äq
Auswertung zeigt auf Ebene fast aller Wirkungskategorien verbesserte Werte für die alternative Holzkonstruktion. Die größenordnungsmäßige Einordnung dagegen in den Gesamtlebenszyklus ist bereits schon aufgezeigt worden. Damit relativieren sich in den meisten Fällen diese Ergebnisse in sofern wieder, als das Festlegungen bzgl. der Einflussnahme auf die Wirkungsbilanzen im Lebenszyklus nur vereinzelt in direkten Zusammenhang Abbildung
31
:
Die
mit dem verwendeten Material stehen.
Integration des Betriebskostenmodell Betriebskosten stellen im Lebenszyklusmodell den vanter Effekte dar. auf die
Dynamik
Veränderungen in dieser Größenordnung wirken sich maßgeblich
des
Lebenszyklusmodells
auf die Gebäude beschränken sich die Gebäude
zum
aktuellen
zugrundliegende
Anteil aller umweltrele¬
größten
Modell
Stand.
aus.
In den investionsorientierten Sichten
Angaben auf die Wärmeanforderungen der
Das den
Untersuchungen
integriert dagegen nicht
und Unterhalt, sondern darüber hinaus alle
von
nur
die
im
Forschungsprojekt
Aufwendungen
Wartung
und
für Betrieb
Instandsetzung ab¬
grenzbaren Energie- und Stoffflüsse sowie den zuordbaren Kosten. Grundlage dafür sind
zum
einen die
Personen- bzw.
triebsmodell
bauphysikalischen
flächenspezifische
unterliegt
damit einer
Werte als
Verbrauche.
Materialeigenschaften aber auch Die Summe aller Anteile im Be¬
Dynamik, die sich nicht immer an die Auswahl
von
Materialien und Konstruktionen im Planungsprozess anlehnt.
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
Seite 74
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Der
vergleichsweise große
Unterschied
variablen Wahl der Materialien
Lebenszyklus
bereits auf
Anteil
nur
Förderkennzeichen: 19W0028E
bezüglich sich
verringert
der Effekte der
Bilanzierung in der
bezogen auf den hier angenommen
noch sehr kleine Anteile.
Konstruktionssysteme
für zwei Varianten in den
Wirkungsbilanz
am
Bewertungskategorien
der
integr. Lebenszyklus
120%
100%
äj
60%
-
80%
20%
-
40%
kgC02-Äq
kg CFC11- kg
kg P-Äq
S02-Äq
kg Sb-Äq
kg Ethen-
MJ
MJ
Pt
Äq
Äq
ISumme int. LC «Holz DReferenz
Abbildung
32: Aneile der
Konstruktionssysteme
Abschlussbericht Bauforschung und Technik
an
Gesamtlebenszyklusanalyse
Seite 75
Individuelle Massenfertigung intelligenter Häuser
Anteile
Förderkennzeichen: 19W0028E
materialspezifische
Bauteile an der Gesamtökobilanz
Anteile Außenwandkonstruktion a
^
