Veranlassung
Für umweltverträgliches und nachhaltiges Bauen ist die Kenntnis der Freisetzung von (Schad-)Stoffen über den gesamten Lebenszyklus der Bauwerke von besonderer Bedeutung. Bisher ist allerdings nicht ausreichend bekannt, welche Substanzen beim Einbau, Rückbau und während der Nutzung der Bauwerke freigesetzt werden und inwieweit diese Stoffe die Qualität von Wasser, Boden oder Luft negativ beeinflussen. Zur Untersuchung der Umweltverträglichkeit werden deshalb in diesem Vorhaben systematische Auslaugversuche mit verschiedenen Bauprodukten durchgeführt. Die freigesetzten Stoffe werden durch eine Kombination von chemischen und biologischen Analysen detektiert, identifiziert und hinsichtlich ihrer ökotoxikologischen Effekte untersucht. Auf der Basis dieser Ergebnisse werden unter Berücksichtigung von Expositionsszenarien zudem praxisfähige Prüf- und Bewertungsverfahren für Bauprodukte entwickelt.
Ziele
- Analyse und ökotoxikologische Bewertung stofflicher Emissionen aus Materialien wie Beton, Geokunststoffe, Elastomere und Korrosionsschutzanwendungen im Stahlbau in Wasser und Boden
- Untersuchung des Einflusses verschiedener Witterungseinflüsse auf die Bildung von Transformationsprodukten und die Stofffreisetzung
- Aufstellen von Freisetzungsszenarien für Stoffe aus Bauprodukten
- Entwicklung von Konzepten für die Bewertung der Umweltverträglichkeit von Bauprodukten
- Aufbau einer Rechercheplattform für die Auswahl umweltfreundlicher Baustoffe/Baumaterialien
Für die Errichtung von Verkehrsbauwerken wie z.B. Brücken, Schleusentore, Ufersicherungen oder Offshore-Windenergieanlagen werden verschiedenste Baustoffe verwendet. Dabei handelt es sich meist um komplexe, teils reaktive Formulierungen mit Zusatzmitteln und Prozesschemikalien. Für alle Verkehrsträger (Straße, Schiene und Wasserstraße) gilt, dass viele Substanzen beim Bau, Ausbau, Betrieb und Rückbau in die Umwelt gelangen können. Die genaue chemische Zusammensetzung der Baustoffe ist allerdings oftmals nicht bekannt. Durch Verwitterungsprozesse (UV, Regen) können zudem auch unbekannte Transformationsprodukte gebildet und freigesetzt werden.
Das Schwerpunktthema 204 des BMDV-Expertennetzwerks entwickelt Konzepte zur Untersuchung und Bewertung der Umweltverträglichkeit von Baustoffen hinsichtlich der Freisetzung von Substanzen und deren ökotoxikologischer Relevanz.
Bis zu 40 Prozent aller Treibhausgasemissionen (THG) sind dem Handlungsfeld 'Errichtung, Erhalt und Betrieb von Gebäuden' zuzuordnen. Diese als Beitrag zur Begrenzung der globalen Erwärmung zu mindern ist Ziel von Projekten der Internationalen Energie-agentur (IEA). Wurden im Vorläuferprojekt IEA EBC Annex 72 unter deutscher Mitwirkung die Grundlagen für die Bewertung der THG-Emissionen im Lebenszyklus von Gebäuden erarbeitet wird mit dem IEA EBC Annex 89 das Ziel verfolgt, umsetzungsorientierte Strategien und Instrumente für den Klimaschutz im Bau- und Gebäudebereich zu entwickeln und einzuführen. Forschungsthemen und die dabei in Deutschland verfolgten Ansätze sind (1) Zeit- und Stufenpläne für die sektorübergreifende Minderung von THG-Emissionen im Handlungsfeld, die in Deutschland die Umstellung auf THG-Emissionen als Ziel- und Nachweisgröße befördern und verbleibende THG-Budgets definieren; (2) praxistaugliche, zielführende und rechtssichere Anforderungen und Nachweisverfahren, die national eine Basis für die Einführung einer ökobilanziellen Bewertung im Ordnungsrecht liefern können; (3) spezifische Instrumente zur Ermittlung und Beeinflussung von THG-Emissionen, die in Deutschland nicht nur die Planung von Gebäuden unterstützen sondern sämtliche Entscheidungsprozesse durchdringen sowie (4) Ansätze zur Überwindung von Hemmnissen und Stärkung der Handlungsbereitschaft bei ausgewählten Akteursgruppen, darunter Immobilien- und Finanzwirtschaft. Hier sind national Umfragen und Workshops geplant, mit dem Ziel, die in (3) entwickelten Instrumente zur Anwendung zu bringen. Im engen Austausch mit dem nationalen Spiegelprojekt LezBAU (FKZ 03EN1074A, C, D) sollen als deutscher Beitrag zu (2) und (3) u.a. Hilfsmittel erarbeitet werden, die einen niedrigschwelligen Einstieg in die Thematik der ökobilanziellen Bewertung (z.B. Bauteilkataloge) erlauben. Ein Ziel ist die Stärkung der nationalen und internationalen Zusammenarbeit beim Klimaschutz im Bau- und Gebäudebereich.
Das Projekt Nachhaltigkeitszertifizierung von Stadtquartieren wird betreut von Prof. Dickhaut und von seiner Wissenschaftlichen Mitarbeiterin Anke Jurleit in Kooperation mit der Deutschen Gesellschaft für nachhaltiges Bauen (DGNB) seit April 2010 bearbeitet.
Die Bundesregierung macht seit vielen Jahren Nachhaltigkeit zu einem Grundprinzip ihrer Politik und möchte im Bereich des nachhaltigen Bauens eine Vorbildrolle einnehmen. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, wie das BNB weiterentwickelt werden kann, um die von der Bundesregierung beschlossenen Klimaschutzziele stärker zu adressieren. In diesem Forschungsvorhaben sollen neue Aspekte und Schwerpunkte im Rahmen der Nachhaltigkeitsbewertung im Bauwesen identifiziert, bewertet und hinsichtlich der Berücksichtigung in der Bewertungssystematik des BNB betrachtet werden.
Ausgangslage:
Maßnahmen des Klimaschutzes im Bauwesen orientieren in der Regel auf die Emissionsreduzierung klimaschädlicher Gase, die zum einen durch die Herstellung von Bauprodukten und zum anderen durch die Energieerzeugung für die Konditionierung der Gebäude entstehen. Diese Emissionen werden im BNB mit Hilfe einer Ökobilanz ermittelt und durch Flächenbezug vergleichbar gemacht und bewertet. Damit werden optimierende Maßnahmen durch die Wahl der Bauweise, der Bauprodukte, des Energieeffizienz- und Komfortniveaus in der Bewertung berücksichtigt.
Darüber hinaus gibt es ungenutzte Potenziale wie z. B. die Reduzierung des absoluten Flächenverbrauchs und des Kühlbedarfs durch Dach- und Fassadenbegrünung sowie die Einbeziehung der technischen Ausstattung des Nutzers und der Nutzung von Ökostrom in eine Gesamtbetrachtung.
Neben der Erweiterung des Betrachtungshorizonts soll auch die Effektivität von Planungsentscheidungen für einen erhöhten Klimaschutz verbessert werden. Dazu bedarf es mehr Transparenz bei der Darstellung der Wirkungszusammenhänge und der Auswirkungen von Bauherren-Entscheidungen vor allem in frühen Planungsphasen.
Ziel:
Die BNB-Anforderungen zur Erreichung eines höheren Klimaschutz-Standards sollen wirkungsbezogen geschärft und erweitert werden. Zusätzlich zur Ökobilanzierung des Gebäudes sollen Anforderungen zu den Themen 'Suffizienz', 'Ressourcenschonung', 'Recycling', 'Innovationen' und weiteren Aspekten ergänzt werden.
Die Auswirkungen von Planungslösungen auf den Klimaschutz sollen transparenter gemacht werden. Die Bauherren und Planer müssen die Klimaauswirkungen ihrer Vorschläge und Entscheidungen erkennen und steuern können.
EQWIN-P soll das Preis-Leistungs-Verhältnis von energieeffizienten Gebäuden verbessern, indem der Automatisierungsgrad der Verarbeitung von Gebäudehülldaten erhöht wird. Das Problem heutzutage ist zum einen, dass Gebäudehülldaten zwar innerhalb einer Softwareanwendung verarbeitet werden, aber zwischen verschiedenen Anwendungen in der Regel nicht kompatibel sind und manuell oder in gebrochenen digitalen Ketten übertragen werden müssen. Dies umfasst zahlreiche proprietäre Formate, die in Teilen auch nur in bestimmten Wissenskontexten interpretierbar sind. Des Weiteren erhalten viele hochkomplexe Messdaten erst durch Algorithmen einen planerischen Mehrwert, so dass es dringend erforderlich ist, relevante Methoden zur Bewertung von Gebäudehüllen dem breiten Markt möglichst einheitlich bereit zu stellen. Fraunhofer konzipiert und implementiert in EQWIN-P gemeinsam mit den Partnern eine Plattform, so dass am Ende des Projektes unter anderem hygrothermische Daten und 'Methoden als Service' für optische Daten online nutzbar sind. Fraunhofer entwickelt dafür auch Demonstratoren für praktische Anwendungsszenarien, z.B. zu Energieberatung, sommerlichem Wärmeschutz, Tageslichtnutzung, Hygrothermik. Fraunhofer stimmt die Arbeiten international über Beteiligung inkl. Leitung eines IEA-Projektes ab. Statt vielen manuellen Schritten können Planende durch das Vorhaben zukünftig einfacher und umfassender aktuelle und hochwertige Gebäudehülldaten nutzen. Anstelle ihre Produktdaten in vielen verschiedenen Formaten anzubieten und die Inhalte kostenintensiv aktuell zu halten, können Komponenten- und Softwarehersteller eine einheitliche Form des Datenaustauschs für zahlreiche Daten und Methodenbibliotheken verwenden, die von verschiedenen Anwendungen genutzt werden. Dies ermöglicht bessere Produktdifferenzierungen am Markt. Energieeffiziente, nachhaltige Gebäude können damit effizienter und preiswerter als bislang geplant werden.