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2.9 Ökologie

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2.9.1 Kriterien des ökologischen Bauens

Ausgangslage

Die Auswirkungen des Klimawandels werden für uns alle immer deutlicher spürbar. Mittels technischen und gesetzgeberischen Massnahmen konnten in einigen Bereichen des Umweltschutzes zwar erhebliche Verbesserungen erzielt werden, aber es gibt auch noch viele ungelöste Probleme.

Eine steigende Anspruchshaltung führt auf dem Wohnungsmarkt zu einem weiterhin steigenden Flächenbedarf pro Kopf (vgl. Bild 2.9.1), einem zunehmenden «Materialrucksack» und einer aufwendigeren Technisierung im Gebäudebereich (z.B. Klimakälte). Heute ist völlig klar, dass der unverminderte Verbrauch unserer Ressourcen, die ungebremste Belastung von Luft, Wasser und Boden mit Schadstoffen und das Wachstum der Erdbevölkerung langfristig zu einer fundamentalen Bedrohung der gesamten Menschheit führen kann. Je früher wirksame Massnahmen ergriffen werden, umso einfacher können unvorhersehbare und irreparable Schäden in der Zukunft abgewendet werden.

In der Schweiz wird im Gebäudebereich knapp die Hälfte der gesamten Energie verbraucht. Und auch der überwiegende Teil der verbrauchten Materialien geht in den Bausektor. Deshalb ist der Gebäudebereich dazu prädestiniert, einen Beitrag zur Eindämmung des Energie- und Ressourcenverbrauchs zu leisten.

Gebäude sind komplizierte technische Gebilde, die den verschiedenartigsten Ansprüchen genügen müssen. So sind städtebauliche, architektonische, baurechtliche, normative, betriebliche, technische, ökonomische und noch viele weitere Aspekte zu berücksichtigen – eine gewaltige Herausforderung für alle Beteiligten. Zudem werden die Dinge nicht einfacher, sondern komplizierter, weil das Niveau der Ansprüche generell steigt. Das führt bei grösseren Bauvorhaben zur Aufteilung der Planungsaufgaben auf eine Vielzahl von Spezialisten, was wiederum eine intensivere Koordination erfordert.

Die Berücksichtigung der Nachhaltigkeit wird in diesem Kontext oft als unangenehm angesehen, weil sie den Handlungsspielraum noch weiter einengt. Aber gerade die Nachhaltigkeit kann die Architektur wieder in neue, zukunftsfähigere Bahnen lenken, weil sie eine gesamtheitliche Betrachtung erfordert und damit die Architekten in ihrer ursprünglichen Domäne, der Rolle des Generalisten, stärkt.

Entwicklung der Wohnfläche pro Kopf in der Schweiz. Es lässt sich ein ungebremstes Wachstum über die letzten 30 Jahre beobachten
Bild 2.9.1: Entwicklung der Wohnfläche pro Kopf in der Schweiz. Es lässt sich ein ungebremstes Wachstum über die letzten 30 Jahre beobachten (Quelle: Bundesamt für Statistik).

Beeinflussungsmöglichkeiten und Kostenentwicklung von Bauvorhaben in verschiedenen Phasen der Planung.
Bild 2.9.2: Beeinflussungsmöglichkeiten und Kostenentwicklung von Bauvorhaben in verschiedenen Phasen der Planung.

Nachhaltigkeit im Gebäude-Lebenszyklus

Ein Bauvorhaben beginnt nicht mit der Beauftragung der Planer, sondern bereits viel früher. Mit Gesetzen, Richtplänen und der Nutzungsplanung werden die wichtigsten Leitplanken für die Bebauung eines Grundstücks vorgegeben. In der Phase der strategischen Planung wird festgelegt, welche Bedürfnisse durch das Gebäude abgedeckt werden müssen: Je weniger gebaut werden muss, desto nachhaltiger. Erst anschliessend folgen Projektierung, Ausführungsplanung, Ausschreibung und Realisierung. Die weitverbreitete Ansicht, dass eine hohe Nachhaltigkeit mit der Materialisierung erzielt werden kann, ist deshalb falsch. Die Beeinflussungsmöglichkeiten auf die Nachhaltigkeit sind in den frühen Phasen der Planung viel grösser als in den später folgenden (vgl. Bild 2.9.2).

Definition der Nachhaltigkeit mittels des «Drei-Kreise-Modells». Nur bei gebührender Berücksichtigung der Bereiche Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt
Bild 2.9.3: Definition der Nachhaltigkeit mittels des «Drei-Kreise-Modells». Nur bei gebührender Berücksichtigung der Bereiche Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt (Schnittmenge) kann von Nachhaltigkeit gesprochen werden.

Nachhaltigkeit wird in der Regel mittels des drei Kreise-Modells definiert (vgl. Bild 2.9.3). Die Nachhaltigkeit erfordert die gleichmässige Berücksichtigung der ökologischen, der ökonomischen und der gesellschaftlichen Aspekte, also die Überlagerung der drei Themenfelder. In zeitlicher Hinsicht wird jeweils der ganze Lebenszyklus eines Gebäudes, Bauteils oder Materials betrachtet, das heisst über die Rohstoffgewinnung, die Verarbeitung/Erstellung, den Transport bis zu Rückbau und Entsorgung.

In der Wissenschaft werden die ökologischen Aspekte eines Produkts, eines Prozesses oder einer Organisation mit einer Ökobilanz abgebildet (englisch treffender Life Cycle Assessment [LCA] bezeichnet). Sie beinhaltet eine Definition der Ziele und des Untersuchungsrahmens, eine Sachbilanz (d.h. eine Bilanz der Ressourcenströme), eine Wirkungsabschätzung (auf Basis von Grundlagendaten wie z.B. Ecoinvent) und eine Auswertung (Wichtigkeit der Parameter sowie Konsistenz-, Vollständigkeits- und Sensitivitätsanalyse). Ökobilanzen sind auch Bestandteil von Gebäudelabels (z.B. MINERGIE-ECO, 2000-Watt-Areale, DGNB) oder Umweltdeklarationen von Bauprodukten (EPDs). Wichtig ist bei vergleichenden Ökobilanzen eine sinnvolle Bezugsgrösse. Nur wenn zwei Bauteile oder Bauteilschichten denselben Nutzen bringen, macht es Sinn, diese nach ökologischen Kriterien einander gegenüberzustellen.

Umwelt- und Kostenauswirkungen eines Bauvorhabens im Lebenszyklus
Bild 2.9.4: Umwelt- und Kostenauswirkungen eines Bauvorhabens im Lebenszyklus (qualitative Darstellung).

In der Vergangenheit sprach man jedoch weniger von Nachhaltigkeit als von Energieeffizienz, beispielsweise bei MINERGIE oder Passivhaus. Dabei berücksichtigte man schwergewichtig die Betriebsenergie, also nur einen kleinen Ausschnitt aus den Nachhaltigkeitsthemen und auch nur einen Teil im Lebenszyklus eines Gebäudes (vgl. Bild 2.9.4). Solange die Betriebsenergie den grössten Anteil an der Umweltbelastung ausmachte, stellte dies eine vernünftige Vereinfachung eines komplizierten Modells dar. Je mehr jedoch die Wärmeerzeugung auf erneuerbaren Energien beruht und die Gebäude wärmetechnisch so gut sind, dass sie fast keine Energie mehr für die Beheizung verbrauchen, desto eher ist eine umfassende Betrachtung notwendig. Deshalb besteht bei den aktuellen Nachhaltigkeitslabels im Gebäudebereich ein Trend hin zu einer Lebenszyklusbetrachtung der ökologischen (Ökobilanz) und der ökonomischen Aspekte (Lebenszykluskostenrechnung).

Ökologische Beurteilungsgrössen

In der Wirkungsabschätzung einer Ökobilanz wird die Auswirkung eines Ressourcenverbrauchs meist aus verschiedenen Perspektiven, mittels sogenannten Wirkungskategorien, beleuchtet.

Die Treibhausgasemissionen (THGE) bzw. das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential [GWP]) beschreiben den Beitrag einer Substanz zum Treibhauseffekt. Die Bewertung erfolgt im Vergleich mit Kohlendioxyd (CO2). So beträgt das Treibhausgasäquivalent von Methan 25, d.h. Methan besitzt ein um das 25-fache stärkeres Treibhauspotenzial als Kohlendioxyd.

Die graue Energie, auch nicht erneuerbare Primärenergie genannt, beinhaltet alle nicht erneuerbaren Primärenergieträger sowie die energetisch nutzbaren fossilen Rohstoffe eines bestimmten Systems. Erneuerbare Energieträger, erneuerbare Rohstoffe und Rezyklate sind nicht enthalten. Da sich die graue Energie eines Prozesses aus der verbrauchten Endenergie berechnen lässt, sind die Daten meist von guter Qualität. Bei MINERGIE-ECO erfolgt die ökologische Bewertung schwergewichtig mithilfe der grauen Energie.

Das Versauerungspotenzial (Acidification Potential) beschreibt den Versauerungseffekt, der hauptsächlich durch die Wechselwirkung von Stickoxid (NOx) und Schwefeldioxid (SO2) mit anderen Bestandteilen der Luft entsteht. Die sauren Luftbestandteile gelangen hauptsächlich über den Regen in den Boden und in die Gewässer, wo sie zu Artenschwund bei Flora und Fauna führen. Die Versauerung lässt sich durch die Einschränkung des Brennstoffverbrauchs und durch sauberere Verbrennungsprozesse reduzieren.

Mit dem Eutrophierungspotenzial wird die Anreicherung von Nährstoffen in einem Ökosystem bewertet. Konkret wird darunter die vom Menschen verursachte Erhöhung des Nährstoffangebots, besonders von Nitrat und Phosphat, in Gewässern und Böden verstanden. Ursache sind der Eintrag von Nährstoffen aus Abwässern, aus intensiv gedüngten landwirtschaftlichen Nutzflächen oder durch die Emission von Stickoxiden über die Luft in den Boden. Durch die Eutrophierung wird das Wachstum von gewissen Pflanzen (z.B. Algen) gefördert, was auf die Zusammensetzung der Ökosysteme starken Einfluss haben kann.

Umweltbelastungspunkte fassen eine Vielzahl von Umweltwirkungen über alle Phasen des Lebenszyklus zusammen
Bild 2.9.5: Umweltbelastungspunkte fassen eine Vielzahl von Umweltwirkungen über alle Phasen des Lebenszyklus zusammen (Quelle: BAFU).

Viele Wirkungskategorien verhalten sich gegenüber anderen ähnlich. So gibt es kaum Unterschiede einer Bewertung auf Basis der nicht erneuerbaren Primärenergie und einer Bewertung des Treibhauspotenzials. Deshalb lässt sich mit wenigen Wirkungskategorien bereits die Mehrheit der relevanten Umweltwirkungen abbilden.

Damit eine Ökobilanz zu einer nachvollziehbaren und korrekten Gesamtbewertung führen kann, müssen die einzelnen Wirkungskategorien mittels einer Bewertungs- und Gewichtungsmethode zusammengefasst werden. In der Schweiz haben dafür die Umweltbelastungspunkte UBP (auch Methode der ökologischen Knappheit genannt) Verbreitung gefunden (vgl. Bild 2.9.5). Dabei wird die aktuelle Umweltbelastung in der Schweiz mit der gesellschaftspolitisch als tolerierbar angesehenen Belastung verglichen. Andere verbreitete Methoden sind ecoindicator 99 oder CML aus den Niederlanden sowie MIPS aus Deutschland.

Beeinflussungsmöglichkeiten der Umweltbelastung

Die durch die Bauteile eines Gebäudes verursachte Umweltbelastung wird in der Regel für Erstellung, Ersatz und Rückbau zusammen bewertet. Die Auswirkungen des Betriebsenergieverbrauchs werden meist separat ausgewiesen. Die Umweltbelastungen durch die Bauteile betragen typischerweise mehr als die Hälfte der Gesamtbelastung (vgl. Bild 2.9.6). Für eine sinnvolle Optimierung des Bauwerks bzw. eine Minimierung der gesamten Umweltbelastung gilt es, die Einflüsse der Bauteile und der Betriebsenergie zusammen zu beurteilen.

Graue Energie von Sanierungen
Bild 2.9.6: Graue Energie von Sanierungen (Primärenergie nicht erneuerbar, die Haustechnik hat den grössten Anteil) unterschiedlicher Objekte. Die gestrichelte Linie zeigt den Betriebsenergieverbrauch (Raumheizung) im Vergleich dazu. Mit Ausnahme eines Objekts, bei dem keine konsequente wärmetechnische Sanierung der Gebäudehülle möglich war, überwiegt die Umweltbelastung durch die Bauteile (Quelle: Graue Energie und Graue Treibhausgasemissionen von Instandsetzungen, Amt für Hochbauten Stadt Zürich).

Baukörper und Grundrisslayout

Kompakte Baukörper weisen, wegen ihrer kleineren Gebäudeoberfläche im Verhältnis zur Nutzfläche, eine geringere Umweltbelastung für Erstellung und Betrieb auf als weniger kompakte Bauten. Deshalb sollten wenn möglich mehrere kleinere Gebäude vermieden und statt dessen ein grosses, kompaktes Gebäude angestrebt werden (vgl. Bild 2.9.7). Durch Vor- und Rücksprünge in der Gebäudehülle nimmt nicht nur die Planungs- und Ausführungskomplexität zu; auch das Bauschadenrisiko wird höher und die zu verbauende Materialmenge führt zu grösserem Umwelteinfluss und höheren Baukosten (vgl. Bild 2.9.8).

Bei grossen Gebäuden ist allerdings eine natürliche Belichtung der Hauptnutzräume sicherzustellen, damit die Energie für die Beleuchtung tief gehalten werden kann (vgl. Kapitel 2.8 «Tageslicht»). Effizient organisierte Gebäude weisen ein besseres Verhältnis zwischen der gesamten Geschossfläche und der Hauptnutzfläche auf als Bauten mit weitläufigen Verkehrsflächen (lang gezogene Gebäude, Hochhäuser etc.). Zudem haben die kurzen Wege einen positiven Effekt auf die Betriebskosten.

Einpassung in die Topografie, Minimierung der Untergeschosse

Die Platzierung des Gebäudes in der Topografie bestimmt die Menge des Aushubs und von allfällig benötigten Baugrubensicherungen oder Spezialfundationen. Untergeschosse bestehen in der Regel aus Beton. Der zu transportierende Aushub und die grosse Masse der Baustoffe führen zu einer grossen Umweltbelastung. Bei der Planung ist deshalb schon in einer frühen Phase auf ein minimales Volumen der Untergeschosse zu achten. Beispielsweise könnte eine Anordnung von Parkplätzen im Freien (evtl. mit Carport, welcher zusätzliche Dachfläche für die Erzeugung von aktivsolaren Gewinnen generiert) oder in einem oberirdischen Parkhaus geprüft werden. Diese Massnahmen haben in der Regel auch einen positiven Effekt auf die Erstellungskosten.

Fensteranordnung und Verglasungsanteil

Ein Fenster verursacht gegenüber geschlossenen Aussenwandflächen rund die doppelte Umweltbelastung in der Erstellung. Zudem weisen auch 3-fach-verglaste Fenster rund den fünffachen Wärmeverlust einer gut gedämmten Wandkonstruktion auf (für Heizleistung relevant), sie führen aber bei unverschatteter Orientierung nach Süden, Westen und Osten, über die Heizperiode bilanziert, in der Regel zu Energiegewinn (für Heizwärmebedarf relevant). Bei Gebäuden mit hohem Glasanteil muss der sommerliche Wärmeschutz meist mit aufwendigen technischen Massnahmen gewährleistet werden; insbesondere bei Verwaltungsbauten kann kaum auf eine Kühlung verzichtet werden. Fenster sollten deshalb nur dort angeordnet werden, wo sie aus Gründen des Tageslichteinfalls und des Ausblicks benötigt werden. Der Glasanteil in der Fassade (ohne Fensterrahmen) sollte bei Bürogebäuden weniger als 40 % betragen, bei Wohnbauten weniger als 50 %. Reine Glasfassaden oder gar Doppelfassaden sind aus ökologischer und ökonomischer Sicht ungünstig und sollten vermieden werden.

Weil diese drei «Reiheneinfamilienhäuser » nicht aneinander gebaut sind
Bild 2.9.7: Weil diese drei «Reiheneinfamilienhäuser » nicht aneinander gebaut sind (vier Aussenwände statt zwei Gebäudetrennwände), resultiert eine wesentlich höhere Umweltbelastung für Erstellung und Betrieb.

Eine komplexe Baustruktur führt zwangsläufig auch zu einer grösseren Bauteilfläche und verursacht so eine grössere Umweltbelastung und höhere Erstellungs- und Betriebskosten.
Bild 2.9.8: Eine komplexe Baustruktur führt zwangsläufig auch zu einer grösseren Bauteilfläche und verursacht so eine grössere Umweltbelastung und höhere Erstellungs- und Betriebskosten.

Statisches Konzept

Mit einer einfachen Tragstruktur, einer geradlinigen Lastabtragung über alle Geschosse und vernünftigen Spannweiten (Wohnungsbau etwa 6 Meter, Büros und Schulen etwa 9 Meter) können die tragenden Elemente minimal dimensioniert und dadurch Material und Kosten gespart werden.

Haustechnikkonzept

Low-Tech anstreben, um Betriebskosten, Unterhalt und Erstellungsenergie zu minimieren. Kurze Erschliessungsdistanzen reduzieren den Aufwand für die Leitungsführung. Technikräume und vertikale Erschliessungsschächte sind deshalb im Grundriss optimal anzuordnen. Weil die Nutzungsdauer der Haustechnik wesentlich kürzer ist als diejenige des Rohbaus, soll darauf geachtet werden, dass haustechnische Installationen und Anlagen ohne Anpassungen am Rohbau ausgebaut und erneuert werden können (keine einbetonierten Leitungen, zugängliche Leitungsschächte, genügend grosse Haustechnikräume und Zugangstüren etc.).

Bauteilwahl

Wichtigster Grundsatz bei der Wahl von Bauteilen ist das Weglassen: Nur was nicht gebaut wird, verursacht auch keine Belastung. Beispielsweise kann bei Betondecken auf eine verputzte Untersicht verzichtet werden oder Lüftungsinstallationen im Korridor können ohne abgehängte Decke sichtbar geführt werden.

Konstruktionen sollten mit möglichst wenigen Schichten aufgebaut und die einzelnen Bauteile so knapp wie erforderlich dimensioniert werden. Beispielsweise macht es durchaus Sinn, Holz-Metall-Fenster dort einzusetzen, wo diese bewittert sind. An witterungsgeschützten Stellen können dagegen Holzfenster verwendet werden.

Schwere oder energieintensiv hergestellte Materialien (Metalle, Klinker, Backsteine, Beton) sind nur in geringen Mengen und nur dort zu verwenden, wo ihre spezifischen Eigenschaften voll zum Tragen kommen. Schwere Aussenwandkonstruktionen, wie z.B. Zweischalenmauerwerke oder Betonelement-Fassaden, weisen gegenüber leichten Konstruktionen, wie etwa bei Holzelementbauten, eine deutlich höhere Umweltbelastung auf. Ein gutes Instrument zur Bewertung der Umweltbelastung von Bauteilen ist der elektronische Bauteilkatalog (www.bauteilkatalog.ch).

Reparierbarkeit

Bei den meisten Konstruktionen weisen die Schichten unterschiedliche Nutzungsdauern auf. Besonders die äussersten und die innersten Schichten sind mechanischen oder klimatischen Belastungen ausgesetzt. Aber auch Fenster oder Haustechnikinstallationen weisen kürzere Nutzungszeiten auf als die Konstruktionen, in denen sie eingebaut sind. Deshalb ist darauf zu achten, dass ein Ausbau der Bauteile ohne Beschädigung der angrenzenden Konstruktionen möglich ist, um eine hohe Ressourcen- und Kosteneffizienz zu erzielen. Auch der Wartungs- und Sanierungsfähigkeit der Bauteile und Apparate ist Beachtung zu schenken. Lose Verlegung oder lösbare mechanische Befestigungen sind deshalb in den meisten Fällen vorteilhaft. Aber auch mit der Materialwahl kann die Sanierungsfreundlichkeit beeinflusst werden. Beispielsweise sind Mineralfarben sanierungsfreundlicher als Dispersionsfarben, da sie nicht abblättern und auch bei mehrmaligem Auftrag dampfdurchlässig bleiben.

Rückbaubarkeit und Wiederverwertung/Entsorgung

Das Ende der Nutzung eines Gebäudes liegt meist so weit in der Zukunft, dass nicht an dessen Rückbau- und Entsorgungsfähigkeit gedacht wird. Ein möglichst hoher Anteil an verwertbaren Stoffen ist anzustreben. Bei der Entsorgung ohne Verwertung sind Konstruktionen mit hohem Anteil an inerten (auf Inertstoffdeponien ablagerbaren) oder unschädlich vernichtbaren (in KVAs verbrennbaren) Stoffen zu bevorzugen.

Die Voraussetzung dazu sind Konstruktionen, welche einen geordneten Rückbau, ohne grossen Aufwand für Demontage oder Materialtrennung, ermöglichen. Verbundstoffe aus unterschiedlichen Materialien (wie z.B. mit Aluminiumblechen belegte Türblätter, Platten aus Aluminium-Kunststoff-Verbundmaterial, kunststoffgebundene Mineralstoffplatten für Küchenabdeckungen etc.) sollten deshalb nicht eingesetzt werden, falls deren Hersteller kein funktionierendes Recycling anbieten.

2.9.2 Gebäudelabels des nachhaltigen Bauens

Wozu braucht es Labels und Standards?

Mit Gebäudelabels können mehrere Ziele erreicht werden. Als Erstes muss ein Gebäude die Anforderungen des Labels erfüllen, und meist ist dies nur mit zusätzlichen Anstrengungen möglich. Folglich weist ein gelabeltes Gebäude meist eine höhere Qualität als ein nicht gelabeltes Pendant auf. Als Zweites umfasst ein hochwertiges Gebäudelabel eine Qualitätssicherung: bevor das Zertifikat oder Label ausgestellt wird, überprüft eine unabhängige Stelle die Einhaltung der Anforderungen. Das führt wiederum zu einer höheren Qualität des gelabelten Gebäudes in Planung und Umsetzung. Als Drittes ist ein Label ein Kommunikationsinstrument, das es erlaubt, die komplizierten Anforderungen auf einfache Weise zu kommunizieren. Für den Antragsteller besteht darin meist der grösste Anreiz, weil er damit seine Vorbildfunktion nach aussen zeigen kann. Auch kann die Wahrnehmung des Labels am Markt zu einem höheren Verkaufspreis, höheren Mieteinnahmen oder günstigeren Hypothekarzinssätzen führen, weil dem Label ein Wert beigemessen wird. Bei nicht gelabelten Gebäuden ist schwierig zu vermitteln, inwiefern sie sich von einem «normalen» Gebäude wirklich unterscheiden.

Standards legen Anforderungen fest und liefern teilweise Hilfsmittel zu ihrer Anwendung. Anders als bei Labels gibt es aber weder eine Qualitätssicherung noch ein nennenswertes Marketing. Beispiel dafür sind die meisten Normen des SIA, in welchen zwar Anforderungen festgelegt und in einigen Fällen Hilfsmittel publiziert werden, aber deren Umsetzung in der Praxis alleinige Sache der Fachplanenden ist.

Weltweit gibt es eine Vielzahl von Gebäudelabels. In der Schweiz haben aber nur wenige eine Bedeutung im Markt. Unterscheiden lassen sich die Labels hinsichtlich ihrer Ausrichtung: während MINERGIE, als bedeutendster Vertreter der Schweizer Gebäudelabels, sich – gemeinsam mit DGNB Swiss und dem Standard Nachhaltiges Bauen Schweiz (SNBS) – vornehmlich am heimischen Markt ausrichtet, haben LEED, und DGNB den internationalen Markt im Fokus. Meist werden Gebäude mit nur einem Label versehen; eine Mehrfachzertifizierung kann aber dann Sinn machen, wenn damit zusätzliche Anspruchsgruppen erreicht werden können und der Aufwand dafür verhältnismässig ist.

MINERGIE

Das Label MINERGIE wurde im Jahr 1998 vom Verein MINERGIE der Öffentlichkeit präsentiert. MINERGIE ist ein freiwilliges Qualitätslabel für Neubauten sowie modernisierte Altbauten und umfasst alle Gebäudekategorien nach Norm SIA 380/1. Aus Marketingsicht wird der Komfort für die Nutzerschaft in den Vordergrund gestellt. Er wird schwergewichtig über einen systematischen Luftwechsel (meist mittels Komfortlüftungsanlage umgesetzt) und einen guten winterlichen (mittels gut gedämmter Gebäudehülle) sowie sommerlichen Wärmeschutz erreicht. Im Bereich Energieeffizienz kennt MINERGIE Anforderungen an den maximalen Heizwärmebedarf gemäss Norm SIA 380/1 (Primäranforderung) und an den maximalen, gewichteten Endenergieverbrauch für Wärme und Strom für Lüftung und diverse Technik. Weil die SIA-Norm nur den Nutzenergieverbrauch berechnet, gibt es für den MINERGIE-Nachweis ein Rechenformular, mit welchem die Effizienz der Gebäudetechnik und weitere Aspekte erfasst werden. Die Gewichtung der Energieträger erfolgt mit eigenen Faktoren, die von den «wissenschaftlichen» Faktoren (wie z.B. die KBOB-Liste) teilweise erheblich abweichen. Bei Nichtwohnbauten unterliegt der Energieverbrauch für die Beleuchtung zudem einer dritten Anforderung.

Die 2001 präsentierte Variante MINERGIE-P stellte eine Antwort auf den in Deutschland recht weitverbreiteten Passivhaus-Standard dar und entspricht diesem ungefähr. Für MINERGIE-P wurden gegenüber MINERGIE strengere Grenzwerte für die Primäranforderung sowie für den gewichteten Endenergieverbrauch festgelegt. Zudem wurden Anforderungen an die Luftdichtheit der Gebäudehülle und für Haushaltgeräte eingeführt.

Seit 2011 gibt es MINERGIE-A. Hier gilt dieselbe Primäranforderung wie bei MINERGIE, aber eine gegenüber MINERGIE-P nochmals verschärfte Anforderung an den gewichteten Endenergiebedarf. MINERGIE-A gibt es in Varianten für Gebäude mit Wärmepumpe sowie für Gebäude mit Biomasse-Feuerungen und ist nur für Wohnbauten anwendbar. Eine Übersicht zeigt Bild 2.9.9.

MINERGIE-ECO

Mit dem 2006 lancierten Zusatz ECO, der mit allen drei vorgängig erwähnten MINERGIE-Standards kombiniert werden kann, wurde MINERGIE um die Aspekte Gesundheit und Bauökologie erweitert (vgl. Bild 2.9.9).

Eines der erklärten Ziele bei der Entwicklung von MINERGIE-ECO war, möglichst viele bewährte und akzeptierte Methoden einzubinden. Mit Ausnahme des Bewertungsverfahrens wurden deshalb keine neuen Methoden entwickelt.

Bei der Bewertungsmethodik wird darauf geachtet, dass ein nach MINERGIE-ECO zertifiziertes Gebäude in keinem der Kriterien ungenügende Eigenschaften aufweist. Trotzdem ist ein gewisser Ausgleich zwischen den Kriterien innerhalb eines Bereichs möglich. Auch wird eine minimale Qualität mittels Ausschlusskriterien, also Anforderungen, welche zwingend zu berücksichtigen sind, gewährleistet (vgl. Bild 2.9.10).

Die Standards MINERGIE-ECO im Vergleich.
Bild 2.9.9: Die Standards MINERGIE-ECO im Vergleich.

Elemente des Bewertungssystems und geforderte Erfüllungsgrade
Bild 2.9.10:  Elemente des Bewertungssystems und geforderte Erfüllungsgrade (Ergebnisse und Grenzwerte graue Energie nur beispielhaft).

Das Verfahren basiert auf einem Vorgabenkatalog, einer Checkliste für die Umsetzung, einer Berechnung des Tageslicht-Erfüllungsgrads und einer Berechnung der grauen Energie. Bei den sogenannten Ausschlusskriterien wird eine lückenlose Einhaltung gefordert, um das Zertifikat erlangen zu können. Für die Erfüllung der übrigen Anforderungen werden Punkte vergeben. Der Zusammenzug der Teilergebnisse erfolgt mit einem Ampelsystem.

Die Zertifizierung nach MINERGIE-ECO erfolgt in regionalen und kantonalen Zertifizierungsstellen, welche meist bei den Energiefachstellen angesiedelt sind. MINERGIE ist eine eigentliche Erfolgsgeschichte. Bis Ende 2013 waren über 33’000 Gebäude nach den unterschiedlichen Labels zertifiziert. Eine ähnlich grosse Marktdurchdringung weist keines der übrigen Gebäudelabels auf.

LEED — Leadership in Energy & Environmental Design

Das durch den U.S. Green Building Council (USGBC) entwickelte und 1998 der Öffentlichkeit präsentierte Label LEED bezweckt die Planung und Erstellung von umwelt- und ressourcenschonenden Gebäuden. Der USGBC ist ein Verein mit ungefähr 20’000 Mitgliedern. Der USGBC hat verschiedene LEED-Systemvarianten publiziert, welche sich für fast alle Arten von Gebäuden und Quartieren anwenden lassen.

Seit seiner Einführung wurde LEED mehrmals überarbeitet. Die aktuell gültige Version 4 erschien 2013. Die LEED-Kriterien sind in die Bereiche Lage und Transport, Nachhaltiges Grundstück, Wassereffizienz, Energie und Atmosphäre, Material und Ressourcen, Innenraumkomfort, Innovation im Entwurf sowie Regionale Prioritäten gegliedert. Auch bei LEED gibt es Ausschlusskriterien (Prerequisites) und Kriterien (Credits), welche abhängig vom Grad ihrer Erfüllung Punkte generieren können. Die Summe der Punkte entspricht dem Schlussresultat und erlaubt die Einstufung in vier Zertifizierungsniveaus: Certified, Silver, Gold und Platinum.

Der Nachweis erfolgt mittels einer Vielzahl von Berechnungen, Formularen und weiteren Unterlagen, welche auf einer Online-Plattform verwaltet und eingereicht werden können. Die Qualitätssicherung erfolgt durch das Green Building Certification Institute (GBCI).

Insgesamt wurden bis Ende 2013 28’000 Projekte zertifiziert, davon 4’400 ausserhalb den USA und knapp 10 in der Schweiz.

DGNB — Deutsches Gütesiegel Nachhaltiges Bauen

Mit dem 2008 von der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen erstmals vorgestellten DGNB-System können Gebäude und Stadtquartiere, die gewissen Nachhaltigkeitskriterien entsprechen, ausgezeichnet werden. Das Nachhaltigkeitskonzept des DGNB-Systems ist weit gefasst und umfasst neben dem bekannten Dreisäulenmodell der Nachhaltigkeit (Ökologische Qualität, Ökonomische Qualität, Soziokulturelle und funktionale Qualität) auch die Themenfelder Technische Qualität, Prozessqualität und Standortqualität. Aktuell lassen sich 13 verschiedene Gebäudetypen und seit 2011 ganze Quartiere zertifizieren.

Die Bewertungen basieren auf einer Lebenszyklusbetrachtung des Gebäudes. Für die je nach Systemvariante ungefähr 50 Kriterien werden Bewertungspunkte vergeben, wenn festgelegte Schwellenwerte erreicht werden. Aus der Kombination der Bewertungspunkte mit der jeweiligen Gewichtung des Kriteriums errechnet sich der Erfüllungsgrad; für das Gesamtprojekt werden die Einzelergebnisse zusammengezogen. Die Standortqualität fliesst dabei nicht ein und wird separat ausgewiesen. Je nach erzieltem Erfüllungsgrad wird das DGNB-Zertifikat in Bronze, Silber oder Gold vergeben. Für einige der Kriterien und Themenfelder sind Mindesterfüllungsgrade festgelegt, die für eine erfolgreiche Zertifizierung erreicht werden müssen. Die Einreichung der Antragsdokumente zur Zertifizierung muss über einen von der DGNB zugelassenen Auditor erfolgen.

Die Schweizer Variante (DGNB Swiss) wurde durch die Schweizer Gesellschaft für nachhaltige Immobilienwirtschaft (SGNI) entwickelt. Sie strebt eine Übereinstimmung mit den SIA-Normen und Merkblättern sowie weiteren Schweizer Instrumenten des nachhaltigen Bauens an.

Bis Ende 2013 wurden weltweit 760 Gebäude nach DGNB zertifiziert, in der Schweiz sind es 7 Gebäude.

SIA-Effizienzpfad Energie

Der SIA-Effizienzpfad Energie (SIA-Merkblatt 2040) konkretisiert die Anwendung der 2000-Watt-Gesellschaft im Gebäudebereich. Er legt Richtwerte für den Primärenergieverbrauch sowie die CO2-Emissionen für Erstellung, Betrieb und Mobilität fest. Die Summe der Richtwerte bildet den Zielwert, der als Anforderung gilt. Der SIA-Effizienzpfad Energie ist Grundlage des Labels «2000-Watt-Areale» des Vereins Energiestadt sowie der Kriterien zu Primärenergie und Treibhausgasemissionen des Standards Nachhaltiges Bauen Schweiz (SNBS).

SNBS — Standard Nachhaltiges Bauen Schweiz

Das Bundesamt für Energie liess von 2011 bis 2012 den Standard Nachhaltiges Bauen Schweiz (SNBS) entwickeln. Damit wurde bezweckt, ein gemeinsames Verständnis des nachhaltigen Bauens in der Schweiz und eine Grundlage für eine umfassende Nachhaltigkeitsbeurteilung eines Gebäudes zu schaffen. Der SNBS orientiert sich an der bundesrätlichen Strategie zur nachhaltigen Entwicklung der Schweiz und berücksichtigt dazu bewährte, aber auch neue und innovative Instrumente, welche die schweizerische Planungs-, Bau- und Verwaltungskultur widerspiegeln. Er ermöglicht eine Beurteilung von Neu- und Bestandesbauten.

Der SNBS umfasst ein ähnlich breites Themenfeld wie das DGNB-System. Gegliedert in die drei bekannten Nachhaltigkeitsdimensionen (Umwelt, Wirtschaft, Gesellschaft) – im SNBS Bereiche genannt – werden in 12 Themen 25 Kriterien mit insgesamt 78 Indikatoren beschrieben. In allen Bereichen wurden bewährte Elemente übernommen. So stellen etwa das Schweizer Wohnungsbewertungs-System (WBS), MINERGIE-ECO, der SIA-Effizienzpfad Energie oder die IFMA-Lebenszykluskosten-Rechnung methodische Grundlagen des SNBS dar. Die Bewertung erfolgt für jeden Indikator mittels einer Skala, welche von 1 bis 6 reicht, wobei 4 als genügend gilt (Schweizer Schulnotensystem). Die Indikatoren und Kriterien besitzen alle dasselbe Gewicht. Die je Bereich zusammengezogenen Bewertungen werden anschliessend zum Gesamtresultat verrechnet.

Der SNBS wird durch das breit in Wirtschaft und öffentlicher Hand abgestützte Netzwerk Nachhaltiges Bauen Schweiz (NNBS) getragen. Da es sich um einen Standard handelt, gibt es noch keine Zertifizierungsorganisation und es werden keine Zertifikate ausgestellt.

Vergleich anhand der Kriterien der Empfehlung SIA 112/1

Die SIA-Empfehlung 112/1 «Nachhaltiges Bauen – Hochbau» listet die Kriterien des nachhaltigen Bauens umfassend auf und stellt in der Schweiz einen De-facto-Standard dar. Während der Entwicklung von MINERGIE-ECO und SNBS wurde darauf geachtet, dass die Kriterien
mit der Empfehlung SIA 112/1 abgestimmt sind. Damit ist es möglich, ein Bauvorhaben bezüglich Einhaltung der meisten Kriterien der SIA 112/1 objektiv und vergleichbar zu bewerten (vgl. Bild 2.9.11).

Abdeckung der Kriterien der SIA-Empfehlung 112/1 durch MINERGIE-ECO, LEED, DGNB und SNBS.
Bild 2.9.11: Abdeckung der Kriterien der SIA-Empfehlung 112/1 durch MINERGIE-ECO, LEED, DGNB und SNBS.

2.9.3 Wärmeschutz aus ökologischer Sicht

Mit jedem Zentimeter Wärmedämmung reduziert sich der Energieaufwand für die Beheizung eines Gebäudes. Jeder Zentimeter Wärmedämmung führt jedoch auch zu einer Erhöhung der grauen Energie und der Umweltbelastung. Abhängig von Wärmedämmstoff und Heizsystem/Energieträger sowie Betrachtungsweise gibt es eine klare Grenzdicke für die Wärmedämmung, ab welcher sich jeder weitere Zentimeter kontraproduktiv auswirkt.

Einfluss des Wärmedämmstoffes

Die Herstellung von Wärmedämmstoffen belastet die Umwelt und bedingt den Einsatz von grauer Energie. Die Unterschiede sind dabei je nach Art der Wärmedämmung sehr gross. Bild 2.9.12 zeigt die den nachfolgenden Betrachtungen zugrunde liegenden Kennwerte der Wärmedämmstoffe und der Heizsysteme/Energieträger. Bild 2.9.13 zeigt die Umwelteinflüsse bezogen auf einen gleichen Wärmedurchlasswiderstand von 5 m2·K/W (entspricht einem U-Wert von 0,2 W/m2·K). Extrudierte Polystyrolhartschaumplatten XPS belasten z.B. die Umwelt deutlich mehr als eingeblasene Cellulose. Wobei ein solcher Vergleich nur beschränkt sinnvoll ist, weil die Einsatzgebiete dieser Wärmedämmstoffe extrem unterschiedlich sind.

Basiskennwerte der Wärmedämmstoffe und der Heizsysteme/Energieträger für die Überlegungen zur maximal sinnvollen Wärmedämmung aus ökologischer Sicht.
Bild 2.9.12: Basiskennwerte der Wärmedämmstoffe und der Heizsysteme/Energieträger für die Überlegungen zur maximal sinnvollen Wärmedämmung aus ökologischer Sicht.

Einfluss von Heizsystem und Energieträger

Wenn – als Extrembetrachtung – die Energie grenzenlos verfügbar wäre, die Umwelt nicht beeinträchtigen (vgl. berücksichtigte Kennwerte in Bild 2.9.12) und zudem kostengünstig wäre, würde ein besserer Wärmeschutz, als zur Gewährleistung von Behaglichkeit und Bauschadenfreiheit erforderlich, keinen Sinn machen. Von dieser Randbedingung sind wir aber weit entfernt, und ein sehr guter Wärmeschutz ist durchaus sinnvoll. Die Unterschiede betreffend den aus ökologischer Sicht maximalen Wärmeschutz, abhängig von Energieträger und Heizsystem, sind aber sehr gross (vgl. Bilder 2.9.15 ff.). Bei Wärmepumpentechnik ist aber auch die Vorlauftemperatur mitentscheidend für die Effizienz der Wärmepumpe (Jahresarbeitszahl [JAZ]). Es ist somit davon auszugehen, dass für eine tiefe Vorlauftemperatur (< 30 °C) und eine dadurch effiziente Wärmepumpe ein Mindestwärmeschutz im Bereich von U = 0,2 W/m2K erforderlich ist.

Umweltbelastung
Bild 2.9.13: Umweltbelastung (UPB), Treibhauseffekt (CO2) und graue Energie (Primärenergie, kWh) von Wärmedämmstoffen, bezogen auf einen Wärmedurchlasswiderstand von 5 m2·K/W. Neben Schaumkunststoffplatten führt z.B. auch Kork zu eher grossen Einflüssen auf die Umwelt. Cellulose weist die geringsten Umwelteinflüsse auf, lässt sich aber nur beschränkt einsetzen. Für die Hochleistungswärmedämmstoffe VIP und Aerogel fehlen Angaben zu den Umweltbelastungspunkten (UBP).

Der erste Zentimeter Wärmedämmung ist der effizienteste

Bild 2.9.14 zeigt am Beispiel einer EPS-Dämmung die über 30 Jahre zu erwartende Einsparung an Heizenergie (Gasheizung). Mit dem ersten Zentimeter Wärmedämmung können im Mittelland etwa 6474 kWh pro m2 Bauteilfläche eingespart werden, der 10. Zentimeter bringt nur noch 114 kWh/m2 und der 20. Zentimeter noch 30 kWh/m2 Einsparung. Jeder Zentimeter Wärmedämmung ist mit dem Einsatz von grauer Energie verbunden, beim Beispiel in Bild 2.9.14 sind es 4,38 kWh pro cm EPS und 1 m2 Bauteilfläche. Bei Gasheizung führt aber erst der 53. Zentimeter EPS zu einem höheren Einsatz von grauer Energie als die damit verbundene Einsparung an Betriebsenergie, über 30 Jahre betrachtet.

Mit dem ersten Zentimeter Wärmedämmung können im Mittelland, über 30 Jahre Betriebszeit, etwa 6474 kWh
Bild 2.9.14: Mit dem ersten Zentimeter Wärmedämmung können im Mittelland, über 30 Jahre Betriebszeit, etwa 6474 kWh (Gasheizung) pro m2 Bauteilfläche eingespart werden. Der 10. Zentimeter bringt nur noch 114 kWh und der 20. Zentimerter noch 30 kWh Einsparung. Beim 53. cm EPS ist der Input an grauer Energie mit 4,38 kWh grösser als die zu erwartende Einsparung von 4,37 kWh. Somit liegt das Maximum an Wärmedämmung aus dieser Betrachtung bei 52 cm, was natürlich baukonstruktiv unsinnig ist. Dieselben Überlegungen gelten sinngemäss auch für die Umweltbelastung (UBP) und den Teibhauseffekt (CO2): Abhängig vom Wärmedämmstoff und Energieträger/Heizsystem gibt es aus ökologischer Sicht ein Maximum für den sinnvollen Einsatz von Wärmedämmung.

Dieselben Überlegungen gelten natürlich auch für die Umweltbelastung (UBP) und den Treibhauseffekt (CO2): Abhängig vom Wärmedämmstoff und vom Energieträger/Heizsystem gibt es aus ökologischer Sicht ein Maximum für den sinnvollen Einsatz von Wärmedämmung.

Die konstruktiven Randbedingungen bleiben unberücksichtigt

Mit dicker werdender Wärmedämmung verändern sich auch die konstruktiven Randbedingungen. Es wird z.B. ein grösserer Materialeinsatz erforderlich für die Befestigungen der Wärmedämmung, für Unterkonstruktionen, Brüstungsabdeckungen, Fensterbänke u.Ä. Weil die konstruktionsabhängigen Einflüsse bei diesen Betrachtungen nicht berücksichtigt werden, handelt es sich bei den aus ökologischer Sicht bestimmten Wärmedämmschichtdicken mit Sicherheit um Maximalwerte.

Maximal sinnvoller Wärmeschutz aus Sicht der Minimierung des Treibhauseffekts
Bild 2.9.15: Maximal sinnvoller Wärmeschutz aus Sicht der Minimierung des Treibhauseffekts (CO2), für verschiedene Heizsysteme/Energieträger, abhängig vom Wärmedämmstoff. Extrudierte Polystyrolhartschaumplatten sollten nur dann eingesetzt werden, wenn dies aus bautechnisch-bauphysikalischer Sicht zwingend erforderlich ist.

Maximaler Wärmeschutz unabhängig vom Bauprojekt

Bei dieser Betrachtung wird am Beispiel eines «fiktiven» Bauteils gegen das Aussenklima (z.B. Dach, Wand im Schweizer Mittelland) aufgezeigt, ab welchem Zentimeter Wärmedämmung die Primärenergie, die Umweltbelastung (UBP) und die Treibhausgasemission (CO2) grösser wird, als dass sie durch Reduktion der Transmissionswärmeverluste über 30 Jahre Betrieb reduziert werden kann. Konstruktiver Mehraufwand und der Einfluss von «Gratiswärme» (interne Lasten und passivsolare Gewinne) werden bei dieser Betrachtung nicht berücksichtigt.

Bild 2.9.15 zeigt den maximal sinnvollen Wärmeschutz (U-Wert) aus Sicht des wichtigen Kriteriums «Treibhausgase», abhängig von Wärmedämmstoff und Heizung/Energieträger. Wird z.B. der Heizwärmebedarf mit Gas oder Öl abgedeckt, macht bei opaken Bauteilen ein Wärmeschutz mit U-Wert von 0,1 W/m2·K durchaus Sinn. Wenn der Energieträger aus Holz besteht, ist es aber aus Sicht der Treibhausgase ungerechtfertigt, wenn der Wärmeschutz besser sein soll als z.B. U = 0,2 W/m2·K. Auch bei Wärmepumpen ist davon auszugehen, dass ein U-Wert um 0,2 W/m2·K durchaus sinnvoll ist, dass es aber kontraproduktiv ist, U-Werte von 0,1 W/m2·K anzustreben, nur um Labels wie «MINERGIE-P» oder «Passivhaus» zu erreichen. Bild 2.9.16 zeigt für die untersuchten Wärmedämmstoffe und die drei Ökokriterien den maximal sinnvollen Wärmeschutz bei Gas- und Holzschnitzelheizung.

Die Differenzen zwischen Gas- und Holzschnitzelheizung sind sehr gross. Nur das Kriterium «UBP» führt bei beiden Energieträgern zu einem maximal sinnvollen Wärmeschutz im Bereich von U = 0,1 W/m2·K.

Maximal sinnvolle Wärmedämmschichtdicken bei Gasheizung
Bild 2.9.16: Maximal sinnvolle Wärmedämmschichtdicken bei Gasheizung (oben) bzw. Holzschnitzelheizung (unten), für verschiedene Wärmedämmstoffe, abhängig von den Optimierungszielen (Primärenergie, Treibhausgase oder Umweltbelastung). Bei der Gasheizung ist durchwegs ein Wärmeschutz im Bereich von U = 0,1 W/m2·K sinnvoll. Bei Holz als Energieträger führt nur das Kriterium Umweltbelastung (UBP) zu einem Wärmeschutz bis zu U = 0,1 W/m2·K. Aus Sicht von Treibhauseffekt und Primärenergie ist aber kaum ein besserer Wärmeschutz als U = 0,2 W/m2·K sinnvoll.

Maximaler Wärmeschutz am Beispiel von vier Referenzprojekten

Am Beispiel eines Doppeleinfamilienhauses, zweier Mehrfamilienhäuser und eines Verwaltungsbaus wird untersucht, ab welchem Wärmeschutz der nächste Zentimeter Wärmedämmung zu höheren Umweltbelastungen führt. Bild 2.9.17 gibt einen Überblick über die vier Referenzobjekte, bei denen folgende Randbedingungen berücksichtigt sind:

  • Berechnung des Heizwärmebedarfs nach Norm SIA 380/1, womit auch die Energiegewinne (interne Lasten und Sonnenenergie) berücksichtigt sind.
Am Beispiel dieser vier konkreten Referenzprojekte an Mittellandstandorten wird die Grenze für den aus ökologischer Sicht maximalen Wärmeschutz ausgelotet. Für die Fenster/Gläser werden einheitliche Kennwerte verwendet. Die Ausrichtung und Beschattung der Projekte wird so berücksichtigt, wie sie objektspezifisch vorhanden sind.
Bild 2.9.17: Am Beispiel dieser vier konkreten Referenzprojekte an Mittellandstandorten wird die Grenze für den aus ökologischer Sicht maximalen Wärmeschutz ausgelotet. Für die Fenster/Gläser werden einheitliche Kennwerte verwendet. Die Ausrichtung und Beschattung der Projekte wird so berücksichtigt, wie sie objektspezifisch vorhanden sind.

  • Effektive thermische Gebäudehülle, jedoch mit analogen Fenster-/Glaskennwerten für alle Referenzprojekte:
    • Rahmen mit Uf = 1,3 W/m2·K
    • 3-fach-IV mit Ug = 0,7 W/m2·K, Ψg = 0,05 W/m·K und g = 50 %
  • Objektspezifische Klima- und Beschattungskennwerte.
  • Die opaken Bauteile sind in einer Bauteilfläche mit flächengewichtetem b-Wert berücksichtigt, womit die Effizienz des Wärmeschutzes bauteilunabhängig beurteilt werden kann.
  • Der konstruktive Mehraufwand bei immer dicker werdender Wärmedämmung wird auch bei dieser Betrachtung nicht berücksichtigt.

Bild 2.9.18 fasst die zahlreichen rechnerisch ermittelten Kennwerte zusammen und lässt folgende Schlüsse zu:

  • Bis zu einer Dicke der Wärmedämmung von 20 cm lässt sich der Heizwärmebedarf erkennbar reduzieren. Bei dickerer Wärmedämmung ist die Einsparung nur noch minimal; für den effektiven Heizwärmeverbrauch wird aus Erfahrung das Nutzerverhalten dominant.
  • Bei Gas- und Ölheizung bzw. fossilen Energieträgern macht der «Best-Standard» (MINERGIE-P oder Passivhaus) durchaus Sinn und kann auch aus ökologischen Überlegungen problemlos gefordert werden.
Reduktion des Heizwärmebedafs bei vier Referenzgebäuden
Bild 2.9.18: Reduktion des Heizwärmebedafs bei vier Referenzgebäuden (vgl. Bild 2.9.17), durch dickere Wärmedämmung bei den opaken Bauteilen und aus ökologischer Sicht maximal sinnvolle Wärmedämmschichtdicken, abhängig vom Wärmedämmstoff. Der Verlauf des Heizwärmebedarfs zeigt, dass bis zu einem U-Wert von etwa 0,2 W/m2·K mit jedem Zentimeter Wärmedämmstoff respektable Einsparungen erzielt werden können, dass es danach aber immer aufwendiger wird, den Heizwärmebedarf weiter zu senken:
– Mit den ersten 10 cm Wärmedämmung lässt sich der Heizwärmebedarf je nach Objekt um 162 bis 521 kWh/m2 reduzieren oder um 87 bis 91 % gegenüber der Variante mit ungedämmten opaken Bauteilen.
– Mit den nächsten 10 cm kann der Heizwärmebedarf noch um 5,8 bis 20,4 kWh/m2 reduziert werden oder um 25 bis 37 % gegenüber den mit 10 cm gedämmten opaken Bauteilen.
– Zwischen 20 und 30 cm beträgt die Einsparung nur noch 1,9 bis 6,9 kWh/m2 und zwischen 30 und 40 cm Wärmedämmung nur noch 1,0 bis 3,4 kWh/m2.

  • Abgesehen vom Kriterium UBP lässt die Holzheizung aus ökologischen Überlegungen maximal einen Wärmeschutz nach aktueller MuKEn 2008 zu.
  • Bei Wärmepumpen mit JAZ = 5,0 und Strom gemäss CH-Verbrauchermix führen die Kriterien Primärenergie und UBP zu einem optimalen Wärmeschutz im Bereich von MINERGIE bis MINERGIE-P.
  • Das wichtige Kriterium CO2 lässt bei Holzheizung und Wärmepumpentechnik kaum einen besseren Wärmeschutz als U = 0,2 W/m2K zu; wegen der CO2-Belastung durch die meisten Wärmedämmstoffe ist jeder weitere Zentimeter an Wärmedämmung kontraproduktiv.

Zusammenfassung der Erkenntnisse

Der mit dem Grenzwert Qh,li definierte Mindeststandard MuKEn ist bei allen Gebäuden, Wärmedämmstoffen und Energieträgern aus ökologischer Sicht nicht infrage gestellt. Auch der um 10 % reduzierte Heizwärmebedarf für die Primäranforderung MINERGIE kann aus ökologischer Sicht vertreten werden. Standards wie «MINERGIE-P» und «Passivhaus» sind aber unter ökologischen Gesichtspunkten nur dann sinnvoll, wenn der Heizwärmebedarf mit fossilen Energieträgern abgedeckt wird. Insbesondere bei effizienten Wärmepumpen macht es kaum Sinn, die Wärmedämmung viel dicker zu wählen, als für den gesetzlichen Wärmeschutz erforderlich.

2.9.4 Baustoffe und Baukonstruktion aus ökologischer Sicht

Bauen belastet die Umwelt, was aber nicht problematisch sein muss, wenn der Nutzen dies entsprechend rechtfertigt. Bei gleichem Nutzen gilt es jedoch, diejenige Lösung zu wählen, welche den vielfältigen Kriterien, darunter auch der Ökologie, am optimalsten entspricht. Ecoinvent (Ökologische Baustoffliste) und KBOB – eco-bau – IBP listen Baustoffe mit ihren ökologischen Kennwerten. Diese dienen als Basis für die ökologische Beurteilung einer Konstruktionsschicht oder von ganzen Bauteilen bzw. des Bauwerks.

Beurteilung von Baustoffen und Bauteilen

Primär muss ein Baustoff oder ein Bauteil den vorgesehenen Nutzen dauerhaft und mit möglichst geringem Erneuerungsaufwand erfüllen. Erst wenn die Baustoff- oder Baukonstruktionsvarianten denselben Nutzen bringen, seien es statische, schalltechnische oder wärmetechnische Qualitäten, macht es Sinn, einen ökologischen Vergleich anzustellen.

Die Beispiele in den Bildern 2.9.19 bis 2.9.23 für das Fenster und die hinsichtlich den Schallschutz relevanten Trennwände verdeutlichen die Auseinandersetzung mit den Kriterien Ökologie und Bauqualität.

Fensterwahl aus ökologischer Sicht

Unabhängig von Überlegungen zum Unterhalt und Erneuerungsbedarf weist das Holzfenster die kleinsten Umwelteinflüsse auf (vgl. Bild 2.9.19). Je nach Exposition des Gebäudes bzw. der Fenster können aber andere Rahmenmaterialien auch aus ökologischer Betrachtung durchaus sinnvoll sein. Bei den Gläsern lässt sich der «ökologische Mehraufwand» beim Wechsel von 2-fach- auf 3-fach-Isolierglas, wegen der besseren Wärmedämmwerte und der höheren Behaglichkeit (Oberflächentemperatur, Kaltluftabfall), problemlos rechtfertigen.

Wahl von Trennwänden aus schalltechnischer und ökologischer Sicht

Die Anforderung an das Schalldämmvermögen von Trennwänden kann sehr different sein (vgl. auch Kapitel 2.6 «Schallschutz, Lärmschutz und Raumakustik») und sie hängt von vielfältigen Faktoren ab:

  • Wände innerhalb einer Nutzungseinheit oder zwischen differenten Nutzern.
  • Grad der Störung und Lärmempfindlichkeit in den an eine Wand angrenzenden Räumen.
  • Mindestanforderungen oder erhöhte Anforderungen.

Abgesehen vom Schallschutz wirkt auch die Statik bestimmend auf die Materialisierung der Trennwand. Ein Handlungsspielraum ergibt sich bei Massivbauweise oft nur zwischen Backstein- oder Kalksandsteinwänden, weil statisch erforderliche Betonwände kaum anders zu materialisieren sind. Bei erhöhten Anforderungen an den Schallschutz und die Tragfähigkeit sind Betonwände meist unverzichtbar und deren Ökokennwerte sind, bezogen auf die erreichbaren Qualitäten, kaum schlechter als bei den Mauerwerken (vgl. Bilder 2.9.20 und 2.9.21).

Schallschutz und Ökologie bei einschaligen Wänden

Ökologische Beurteilung von Fensterrahmen und Verglasung beim zweiflügligen Referenzfenster. Für die Wahl des Fensters aus ökologischer Sicht ist primär der Fensterrahmen zu beachten. Die Ökodifferenzen bei den Gläsern fallen, bezogen auf das ganze Fenster, kaum ins Gewicht. Und sie lassen sich durch die entsprechenden Qualitätsverbesserungen problemlos begründen.
Bild 2.9.19: Ökologische Beurteilung von Fensterrahmen und Verglasung beim zweiflügligen Referenzfenster. Für die Wahl des Fensters aus ökologischer Sicht ist primär der Fensterrahmen zu beachten. Die Ökodifferenzen bei den Gläsern fallen, bezogen auf das ganze Fenster, kaum ins Gewicht. Und sie lassen sich durch die entsprechenden Qualitätsverbesserungen problemlos begründen.

Abhängig von der flächenbezogenen Masse resultiert ein bewertetes Bauschalldämmmass R’w, wobei die Zunahme der Schalldämmung bei hohen Flächengewichten verflacht (vgl. Bild 2.9.20). Mit nur einschaligen Wänden lässt sich in der Praxis kaum eine viel höhere Schalldämmung als 60 dB erzielen. Wenn die Effizienz als Verhältnis zwischen erreichbarem Schalldämmvermögen und der resultierenden Umweltbelastung (UBP), dem Treibhauseffekt (CO2) und dem Primärenergieaufwand (graue Energie) betrachtet wird, zeigt sich ein eindeutiges Bild (vgl. Bild 2.9.21):

  • Kalksandsteinwände sind betreffend alle drei «Ökokriterien» sehr effizient, um eine Schalldämmung im Bereich zwischen 45 bis 55 dB zu erreichen.
  • Mit Betonwänden kann eine Schalldämmung von bis zu etwa 60 dB erreicht werden, und dies bei kleinem Primärenergieeinsatz, jedoch eher hoher Umweltbelastung (UBP).
  • Bei Backsteinwänden ist der Primärenergieaufwand und der Treibhauseffekt, im Verhältnis zur erzielbaren Schalldämmung von 40 bis 54 dB, eher gross.
Flächenbezogene Massen von Mauerwerken und Stahlbetonwänden bei verschiedenen Wanddicken und damit erreichbare Schalldämmung bei «bauüblichen» Nebenwegübertragungen.
Bild 2.9.20: Flächenbezogene Massen von Mauerwerken und Stahlbetonwänden bei verschiedenen Wanddicken und damit erreichbare Schalldämmung bei «bauüblichen» Nebenwegübertragungen.

Resultierende Umweltbelastung
Bild 2.9.21: Resultierende Umweltbelastung (UBP), Treibhauseffekt (CO2) und Primärenergieaufwand (graue Energie) für Backstein- und Kalksandsteinmauerwerke sowie Stahlbetonwände, abhängig von der Wanddicke bzw. der flächenbezogenen Masse. Kalksandsteinwände führen, im Vergleich zur erzielbaren Schalldämmung, zu den geringsten Umweltbeeinträchtigungen. Bei Backsteinwänden ist der Primärenergieaufwand im Vergleich zur erzielbaren Schalldämmung viel grösser als bei Kalksandstein- oder Betonwänden.

Durch die zweischalige Ausbildung von Trennwänden im «Masse-Feder-Masse-System» kann der Schallschutz gegenüber einer gleich schweren, einschaligen Trennwand verbessert werden. Für eine Schalldämmung von über 60 dB müssen aber auch die flankierenden Bauteile getrennt ausgeführt werden, die Geschossdecke darf z.B. nicht «durchlaufend» ausgeführt werden. Beim Vergleich der Schalldämmung mit den Einflüssen auf die Umwelt schneiden zweischalige Konstruktionen mit Kalksandsteinen am optimalsten ab. Für eine Schalldämmung von 70 dB oder mehr sind aber Betonwände
Bild 2.9.22: Durch die zweischalige Ausbildung von Trennwänden im «Masse-Feder-Masse-System» kann der Schallschutz gegenüber einer gleich schweren, einschaligen Trennwand verbessert werden. Für eine Schalldämmung von über 60 dB müssen aber auch die flankierenden Bauteile getrennt ausgeführt werden, die Geschossdecke darf z.B. nicht «durchlaufend» ausgeführt werden. Beim Vergleich der Schalldämmung mit den Einflüssen auf die Umwelt schneiden zweischalige Konstruktionen mit Kalksandsteinen am optimalsten ab. Für eine Schalldämmung von 70 dB oder mehr sind aber Betonwände (mindestens eine Schale) und grosse Schalenabstände erforderlich.

Schallschutz und Ökologie bei zweischaligen Wänden

Für eine Schalldämmung von über 60 dB sind in der Regel Wandkonstruktionen im «Masse-Feder-Masse-System» erforderlich (vgl. Bild 2.9.22). Erhöhte Nebenwegübertragungen sind zu vermeiden, die Decken dürfen z.B. die beiden Wandschalen nicht miteinander verbinden, sie dürfen nicht durchlaufend ausgeführt werden.

Zweischalige Mauerwerke aus Backsteinen und Kombinationen aus Kalksandstein- und Betonschalen führen zu Umwelteinflüssen, die in etwa mit der erreichbaren Schalldämmung übereinstimmen. Mit Zweischalenwänden aus Kalksandsteinen kann, im Vergleich zur Umweltbelastung, eine bessere Schalldämmung erreicht werden als bei den anderen beiden Materialisierungen.

Schallschutz und Ökologie bei Metallständerwänden (Leichtbauwände)

Bild 2.9.23 zeigt drei Konstruktionsvarianten, mit denen am Bau eine Schalldämmung von etwa 46 bis 57 dB erreicht werden kann. Es stehen zudem Metallständerwände mit speziell schweren Beplankungen zur Verfügung, mit denen ein noch höherer Schallschutz gewährleistet werden kann.

Im Verhältnis zu den erreichbaren Schalldämmwerten sind die Einflüsse auf die Umwelt geringer als bei den ein- und zweischaligen Massivbauwänden.

Mit den drei beurteilten Metallständerwänden können, bei üblicher Beplankung aus Gipskartonplatten, im Labor gemessen, Schalldämmwerte erreicht werden von 52 bis 60 dB. Am Bau gemessen können mit denselben Wänden etwa 46 bis 57 dB Schalldämmung erreicht werden, dies bei üblichen Nebenwegübertragungen. Metallständerwände mit speziell schweren Beplankungen können noch höhere Schalldämmwerte erreichen. Bei Metallständerwänden sind die Einflüsse auf die Umwelt, bei gleichem Schalldämmvermögen, kleiner, im Vergleich zu den Massivbauwänden.
Bild 2.9.23: Mit den drei beurteilten Metallständerwänden können, bei üblicher Beplankung aus Gipskartonplatten, im Labor gemessen, Schalldämmwerte erreicht werden von 52 bis 60 dB. Am Bau gemessen können mit denselben Wänden etwa 46 bis 57 dB Schalldämmung erreicht werden, dies bei üblichen Nebenwegübertragungen. Metallständerwände mit speziell schweren Beplankungen können noch höhere Schalldämmwerte erreichen. Bei Metallständerwänden sind die Einflüsse auf die Umwelt, bei gleichem Schalldämmvermögen, kleiner, im Vergleich zu den Massivbauwänden.

2.9.5 Baukonstruktion aus gesundheitlicher Sicht

Ausgangslage

Die gesundheitlichen Eigenschaften der Gebäude haben einen grossen Einfluss auf die Menschen, weil sich ein überwiegender Teil der Schweizer Bevölkerung die meiste Zeit des Lebens in Innenräumen aufhält. Bei einem schlechten Innenraumklima fühlen wir uns unwohl, ohne Energie oder sogar krank; man spricht in diesem Zusammenhang vom «Sick Building Syndrome». Ein gutes Innenraumklima hingegen fördert die Gesundheit und führt zu hohem Leistungsvermögen.

Trotzdem werden diese Aspekte bei der Planung und dem Bau von Gebäuden kaum genügend berücksichtigt. Ein Grund dafür dürfte sein, dass die Vermeidung von gesundheitlichen Risiken nicht nur ein umfangreiches Fachwissen, sondern auch eine lückenlose Umsetzung von der Planung über die Ausschreibung bis hin zur Aus-führung erfordert.

Die wichtigen Entscheidungen, die über die gesundheitliche Qualität des Gebäudes bestimmen, werden bereits in einer frühen Phase der Planung gefällt. Beispielsweise ist der Lärmschutz in wesentlichen Teilen eine Frage des Gebäudekonzepts, da die Platzierung der Baute auf dem Grundstück und die Anordnung der lärmempfindlichen Räume im Gebäude dafür zentral sind. Auch sind die Tageslichtsituation, die thermische Behaglichkeit und der systematische Luftaustausch eng mit konzeptionellen Fragen verknüpft; sie müssen von Planungsbeginn an berücksichtigt werden.

Thermische Behaglichkeit

Die thermische Behaglichkeit im Gebäude hängt in hohem Mass von der Wärmedämmung der Gebäudehülle ab. Je besser sie ist, umso höher ist die Temperatur der Bauteiloberflächen im Winter. Damit können auch Bereiche nahe der Aussenhülle ohne Komforteinbusse genutzt und die Raumtemperatur ohne Komforteinbusse gesenkt werden. Besonders bei hohen oder grossflächigen Fenstern besteht zudem die Gefahr von Kaltluftströmungen und ebenfalls als unangenehm werden grosse Temperaturunterschiede der Oberflächen (Strahlungsasymmetrie) empfunden (vgl. Kapitel 2.1.1 «Thermische Behaglichkeit»).

Übersicht über die gesundheitlichen Aspekte.
Bild 2.9.24: Übersicht über die gesundheitlichen Aspekte.

Gesundheitliche Auswirkungen im Lebenszyklus von Gebäuden.
Bild 2.9.25: Gesundheitliche Auswirkungen im Lebenszyklus von Gebäuden.

Systematischer Luftwechsel

Der Mensch belastet die Raumluft mit verbrauchter Atemluft und seinen Ausdünstungen. Damit gelangen Kohlendioxid (CO2), Wasserdampf sowie verschiedene flüchtige organische Verbindungen (VOC wie Aceton, Methanol, Ethanol) in die Raumluft, von denen einige unangenehm riechen. Durch die Stoffwechselaktivität wird auch Wärme an die Umgebungsluft abgegeben. Bei ungenügender Frischluftzufuhr können sich CO2 und VOC akkumulieren; gleichzeitig steigen die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt der Raumluft. In diversen Studien wurde nachgewiesen, dass eine hohe CO2-Konzentration in der Raumluft zu einer Reduktion von geistiger Leistungsfähigkeit und Arbeitsleistung führt. Deshalb hat ein ausreichender Luftwechsel (konsequente Fensterlüftung, Lüftungsanlage) aus gesundheitlicher Sicht grosse Bedeutung. Damit können die Stoffwechselprodukte sowie allfällig vorhandene Schadstoffe aus Baumaterialien wie Formaldehyd, Lösemittel usw. (siehe nachfolgende Abschnitte) abgeführt und so die Raumluftqualität massgeblich positiv beeinflusst werden.

Bei Neubauten muss gemäss SIA-Norm 180:2014 ein Konzept für einen ausreichenden Luftwechsel ausgearbeitet werden. Für Wohnbauten wurden im Merkblatt SIA 2023 «Lüftung in Wohnbauten» verschiedene Lösungsmöglichkeiten mit ihren Vor- und Nachteilen dargelegt. In dichten Gebäuden stösst die konventionelle Fensterlüftung schnell an Grenzen, weil die Nutzenden sehr häufig über die Fenster lüften müssten und dies oft nicht praktikabel ist (lärmbelastete Standorte, Abwesenheiten, hohe Belegung wie z.B. in Klassenzimmern). In solchen Fällen sollten mechanische Systeme für die Lüftung eingesetzt werden. Sie sorgen permanent für die nötige Frischluft und erlauben, die Luftwärmeverluste im Winter zu reduzieren. Je nach System kann die Zuluft gefiltert und von Pollen oder Feinstaub weitgehend befreit werden. Trotz der Vorteile sind Wohnbauten mit Lüftungsanlagen, ausser bei Minergie-Gebäuden, eher selten anzutreffen. Und bei bestehenden Bauten stellen sie sogar die Ausnahme dar.

Raumlufttechnische Anlagen können unter Umständen selbst zu einer Quelle für Raumluftbelastungen werden. In Befeuchtungs- und Kühlanlagen sind Schmutz und Wasser verfügbar, sodass gute Bedingungen für das Wachsen von Keimen herrschen. Zu grobe oder schlecht sitzende Filter führen zur raschen Verschmutzung der Anlage oder dienen sogar selbst als Substrat für Schimmel und Bakterien. Auch Verschmutzungen von Luftkanälen (Ölreste aus der Produktion, Staub auf der Baustelle, Schmutzablagerungen im Betrieb, Biofilme durch Kondensation) können die Raumluft belasten. Hinzu können Funktionsmängel wie zu tiefer oder zu hoher Luftwechsel sowie nicht abgestimmte Zu- und Abluftraten kommen. Wenn beispielsweise mehr Luft abgesaugt als zugeführt wird, kann hygienisch schlechte Luft aus dem Gebäude angesogen werden – z.B. aus einer Tiefgarage. In der SWKI-Richtlinie VA104-01 werden die Massnahmen, welche zu einer hygienisch einwandfreien Anlage führen, aufgeführt.

Bei der Sanierung von Altbauten stellen sich gegenüber Neubauten zusätzliche Probleme. Durch den Fenster- und Türersatz entsteht eine starke Reduktion des unkontrollierten Luftwechsels, was sich im Winter über eine höhere Luftfeuchtigkeit an kalten Oberflächen buchstäblich niederschlägt. Der damit einhergehende Schimmelbefall lässt sich über eine Dämmung der betroffenen Bauteile oder die Sicherstellung eines genügenden Luftwechsels vermeiden. Der begrenzte Platz erschwert aber oft die Installation einer Lüftungsanlage.

Häufig besteht die Vorstellung, man könne eine gute Raumluftqualität alleine durch den Einsatz von diffusionsoffenen Baumaterialien («atmende» Gebäudehülle) herbeiführen. Zwar können Feuchtespitzen in der Raumluft durch offenporige, sorptionsfähige Materialien wie etwa Lehm abgeschwächt werden, indem Feuchtigkeit aus der Raumluft aufgenommen und verzögert wieder in den Raum abgegeben wird. Zum Luftaustausch oder zur Abfuhr von Feuchtigkeit, Stoffwechselprodukten und Schadstoffen nach draussen trägt aber ein sorptionsfähiges Material nicht bei.

Tageslicht

Der Mensch hat sich über Jahrtausende an die Lichtverhältnisse im Freien angepasst. Wir nutzen Tageslicht für unsere zeitliche und räumliche Orientierung, und der Hormonhaushalt richtet sich am zeitlichen Verlauf und der Menge des Lichts aus. Licht beeinflusst unsere Gesundheit: Erhalten wir zu wenig davon, können Mangelerscheinungen oder Depressionen auftreten (vgl. Kapitel 2.8 «Tageslicht»). Da wir uns die meiste Zeit unseres Lebens in Gebäuden aufhalten, ist die Tageslichtsituation für die Gebäudebenutzenden ein wichtiger Aspekt. Deshalb soll eine ausreichende natürliche Belichtung aller Hauptnutzungsräume bereits frühzeitig im Projektverlauf berücksichtigt werden. Massgebliche Einflussfaktoren sind die Glasfläche, die Anordnung des Fensters im Raum, die Raumproportionen, die Verschattung durch Gebäude bzw. Gebäudeteile (Vordächer, Balkone etc.), Pflanzen oder den Horizont, die Farbe der Raumoberflächen, die Verglasungseigenschaften sowie der Sonnenschutztyp.

Biologische Raumluftbelastungen

In der Raumluft kommen auch biologische Verunreinigungen vor, welche nach heutigem Wissensstand insgesamt ein ähnlich grosses Gesundheitsrisiko wie chemische Schadstoffe darstellen können. Besonders relevant sind dabei Allergene von Hausstaubmilben, Haustieren (Katze, Hund etc.) und Schimmelpilzen (vgl. Bild 2.9.26). Aber auch nicht allergen wirkende biologische Bestandteile wie Schimmelsporen, Bakterien oder Stoffwechselprodukte können die Gesundheit belasten.

Damit Milben und Mikroorganismen wachsen können, ist genügend Feuchtigkeit notwendig. Mit einer wärmebrückenfreien, gut gedämmten und luftdichten Konstruktion der Gebäudehülle sowie einer aus hygienischer Sicht korrekt geplanten und ausgeführten Lüftungsanlage kann das Risiko einer übermässigen Belastung der Innenraumluft mit Mikroorganismen oder Sporen stark eingedämmt werden.

Legionellen sind Bakterien, welche natürlicherweise im Wasser vorkommen. Sie vermehren sich besonders stark in stehendem Leitungswasser bei Temperaturen zwi-schen 25 °C und 45 °C. Legionellen können zu einer Lungenentzündung führen, wenn sie eingeatmet werden. Eine Gefahr besteht dort, wo Leitungswasser versprüht wird, also bei Auslaufarmaturen, Duschbrausen, Luftbefeuchtern, Nassrückkühlern etc. Um die Vermehrung von Legionellen zu begrenzen, soll der Warmwasserspeicher (Boiler) täglich auf 60 °C erhitzt werden. Das Warmwasser im Leitungssystem sollte in den Hauptsträngen 55 °C und an den Auslaufarmaturen 50 °C erreichen. Die genauen Anforderungen sind in der SIA-Norm 385/1 beschrieben.

Formaldehyd

Formaldehyd ist bei Zimmertemperatur ein farbloses Gas. Es ist ein wichtiger organischer Grundstoff der chemischen Industrie und wird dank seiner Reaktivität vor allem als Bestandteil von Kunstharzen sowie als Biozid zum Abtöten von Keimen eingesetzt (vgl. Bild 2.9.27).

Formaldehyd kommt auch in der Natur vor, zum Beispiel als Zwischenprodukt des menschlichen Stoffwechsels oder als Bestandteil von Holz. Es bewirkt bei erhöhten Konzentrationen in der Raumluft eine Reizung der Augen und Atemwege, wobei die Empfindlichkeit stark personenabhängig ist. Formaldehyd ist auch als «krebserregend für den Menschen» eingestuft. Diese Wirkung tritt allerdings erst bei sehr hohen Konzentrationen auf, wie sie in Innenräumen kaum je auftreten.

Schimmelbefall bei Wärmebrücke. Dauerhaft kann ein Schimmelbewuchs nur auf konstruktivem Weg
Bild 2.9.26: Schimmelbefall bei Wärmebrücke. Dauerhaft kann ein Schimmelbewuchs nur auf konstruktivem Weg (Vermeidung von Wärmebrücken), das Eliminieren von übermässigen Feuchtequellen und durch einen ausreichenden Luftwechsel verhindert werden.

Quellen von Formaldehyd in der Innenraumluft
Bild 2.9.27: Quellen von Formaldehyd in der Innenraumluft (Quelle: Bundesamt für Gesundheit).

Das Bundesamt für Gesundheit (BAG) hat für Formaldehyd in der Raumluft einen Richtwert von 0,1 ppm (125 µg/m3) empfohlen. Er stimmt ungefähr mit dem von der WHO postulierten Richtwert überein. Damit können chronische Gesundheitsrisiken vermieden werden.

Bei den Baustoffen wurde in den letzten Jahrzehnten eine wesentliche Reduktion der Formaldehydemissionen erreicht. Da aber gleichzeitig auch die Luftdichtigkeit der Gebäudehülle verbessert und damit bei Gebäuden ohne Lüftungsanlage der Luftwechsel reduziert wurde, sind Formaldehyd-Immissionen nach wie vor eine relevantes Gesundheitsthema.

Alle in Europa gehandelten Holzwerkstoffe müssen die E1-Kriterien bezüglich Formaldehydemissionen erfüllen, und die meisten Produkte unterschreiten diese deutlich. Damit kann jedoch keinesfalls eine ausreichend tiefe Formaldehydkonzentration in der Raumluft garantiert werden, weil sie weder die Menge der verbauten Holzwerkstoffe noch den Luftwechsel im Raum berücksichtigen.

Am grössten ist das Risiko von hoher Formaldehydbelastung der Raumluft bei Verleimungen mit Harnstoff-Formaldehyd-Harz (UF). Es ist in der Herstellung kostengünstig und lässt sich einfach verarbeiten. Mit Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harz (MUF) oder Phenol-Formaldehyd-Harz (PF, PRF) gebundene Produkte verursachen in der Regel gegenüber UF-Harzen deutlich geringere Formaldehydemissionen, weil sie chemisch stabilere Bindungen mit Formaldehyd eingehen. Bindemittel wie zum Beispiel Polyurethan (PUR), Isocyanat (PMDI) oder Weissleim (PVAc) enthalten kein Formaldehyd und setzen deshalb auch keines frei. Allerdings gibt auch naturbelassenes Holz Formaldehyd ab. Diese Emissionen sind aber sehr niedrig und verursachen nur unwesentliche Raumluftbelastungen.

Bild 2.9.28: Verleimte Holzprodukte und ihre Anwendbarkeit in Innenräumen.

Der Verein eco-bau hat zusammen mit Lignum Produkte- und Anwendungsempfehlungen für den Einsatz von Holzwerkstoffen im Innenraum erarbeitet. Die empfohlenen Produkte sind auf der Lignum-Liste der für den Innenraum geeigneten Holzwerkstoffe aufgeführt. Deren Anzahl nimmt stetig zu und umfasst so unterschiedliche Produkte wie Spanplatten, OSB, MDF, Massivholz, Sperrholz, Deckensysteme, Parkett oder Laminat.

Auch kunststoffgebundene Akustikputzsysteme können Formaldehyd emittieren, das aus den Topfkonservierungsmitteln stammt. Anders als Anstriche besitzen Akustikputze funktionsbedingt sehr grosse Oberflächen (1 Quadratmeter Akustikputz hat bis zu 100 Quadratmeter Oberfläche) und eine um ein Vielfaches grössere Schichtdicke. Das kann zu starken, lang andauernden Formaldehydemissionen in die Raumluft führen. Beim Einsatz von kunststoffgebundenen Akustikputzen sollte der Hersteller deshalb schriftlich bestätigen, dass das ganze System kein Formaldehyd in die Raumluft abgibt.

Dämmstoffe aus Mineralfasern werden normalerweise mit Kunstharzen gebunden, welche Formaldehyd abgeben. Seit kurzer Zeit haben einige wenige Hersteller das Bindemittel ausgewechselt, sodass ihre Produkte kein Formaldehyd mehr abgeben.

Lösemittel

In vielen Baustoffen und Bauchemikalien sind organische Lösemittel (flüchtige organische Verbindungen, engl. Volatile Organic Compounds [VOC]) enthalten. Sie verbessern die Verarbeitbarkeit der Produkte und machen sie gleichzeitig länger lagerfähig. Während Verarbeitung und Aushärtung verflüchtigen sich die VOC und gehen in die Raumluft über, wo sie gesundheitliche Probleme verursachen können. Auch gelangen die VOC in die Aussenluft und tragen dort zum bodennahen Ozon und zum Sommersmog bei. Deshalb sollten lösemittelverdünnbare Produkte vermieden werden.

Bezüglich VOC gibt es keine Richtwerte für die Allgemeinbevölkerung. Die Vorschriften für die Arbeitsplatzgrenzwerte (MAK), die zur Vermeidung von Berufskrankheiten bei gesunden Erwachsenen dienen, können nicht für eine Beurteilung hinzugezogen werden. Bei MINERGIE-ECO oder dem GI-Label wird die Einhaltung eines maximalen Summenwerts (TVOC) von 1000 µg/m3 gefordert.

Bauchemikalien bestehen in den meisten Fällen aus vier bis fünf funktionalen Bestandteilen. Füllstoffe geben dem Produkt Substanz, Pigmente die Farbe, Bindemittel halten das Produkt zusammen und Lösemittel machen die Masse verarbeitungsfähig. Eine effiziente und einfache Massnahme, Lösemittel-Emissionen bzw. die VOC-Konzentration in der Innenraumluft zu verringern, besteht darin, wasserverdünnbare Produkte einzusetzen. Für fast alle Anwendungen sind sie heute ohne Weiteres verfügbar. Nach wie vor werden aber ohne ausdrückliche Bestellung viele Stoffe mit organischen Lösemitteln verbaut, weil sie sich entweder schneller oder aber leichter verarbeiten lassen. Da organische Lösemittel wesentlich mehr als Wasser kosten, sind wasserverdünnbare Produkte in der Regel nicht teurer.

Auf den technischen Merkblättern oder Etiketten von Anstrichstoffen, Imprägnierungen und Versiegelungen gibt es meistens genügend Hinweise dazu, ob es sich um ein wasserverdünnbares Produkt handelt:

  • Produktname: z.B. Hydro, Aqua etc.
  • Produktbeschreibung: Dispersion, Dispersionslack, Emulsion, Wassersiegel
  • Eigenschaften: wasserverdünnbar, wv, wassergelöst, wasserbasiert, wässrig
  • Verdünnung/Gerätereinigung: Wasser

Wasserverdünnbare Produkte sind frostempfindlich, und ihre Trocknungs- bzw. Aushärtezeit kann länger als bei lösemittelverdünnbaren Produkten sein. Die längeren Trocknungs- bzw. Aushärtezeiten sollten deshalb im Terminprogramm berücksichtigt werden (z.B. bei lösemittelfreien Holzbodenölen).

Biozide

Biozide dienen dazu, auf chemischem oder biologischem Weg Organismen abzutöten, abzuschrecken oder unschädlich zu machen, um eine Beeinträchtigung des behandelten Bauteils zu vermeiden. Biozide werden heute in vielen Bauprodukten eingesetzt (vgl. Bild 2.9.29). Um ihre Wirkung entfalten zu können, müssen Biozide in der Regel von den potenziellen Schädlingen aufgenommen werden. Das heisst aber gleichzeitig, dass sie auch auf andere Organismen wirken können. Wenn Biozide von ihrem ursprünglich vorgesehenen Einsatzort, zum Beispiel durch Ausschwemmung, in den Boden oder in Gewässer gelangen, können sie die dort lebenden Organismen schädigen. Im Extremfall können unsachgemäss eingesetzte Biozide auch beim Menschen gesundheitliche Beeinträchtigungen verursachen. Deshalb sollte der Einsatz von Bioziden im Innenraum aus gesundheitlichen und im Aussenbereich aus ökologischen Gründen vermieden werden.

Mögliche Anwendungsbereiche von Bioziden im Gebäudebereich
Bild 2.9.29: Mögliche Anwendungsbereiche von Bioziden im Gebäudebereich (Quelle: «Biozidhaus»).

Wasserverdünnbare Produkte mit rein organischen Bindemitteln (z.B. Dispersionsfarben, Silikonharzfarben, Kunststoffputze, Silikonharzputze) enthalten in der Regel Biozide. Diese sogenannten Topfkonservierungsmittel sorgen dafür, dass die Produkte in den Gebinden länger haltbar bleiben. Sie werden in sehr geringen Konzentrationen (typischerweise 0,01 Massen-% Wirkstoffkonzentration) eingesetzt und können aus gesundheitlicher Sicht toleriert werden. Es gibt aber auch wasserverdünnbare Anstrichstoffe und Putze, die keine Topfkonservierungsmittel benötigen. So sind zum Beispiel Silikatfarben, Organosilikatfarben oder Kalkfarben stark alkalisch, was einem mikrobiellen Befall vorbeugt. Gleich verhält es sich mit Silikatputzen oder mit minera-lisch gebundenen Putzen (Zement, Kalk, Gips), die als Sackware angeliefert und erst auf der Baustelle angesetzt werden.

Biozide werden ebenfalls in Anti-Schimmelfarben in Innenräumen oder in Fassadenfarben bzw. Fassadenputzen zur Verhinderung von Algen- oder Pilzbewuchs (Algizide, Fungizide) verwendet. Bei diesem Einsatz als Filmkonservierung sind die Biozide 10- bis 100-mal höher konzentriert als bei der Topfkonservierung. Biozide gewährleisten bei diesen Anwendungen keinen langfristigen Schutz, weil sie durch die Bewitterung ausgewaschen werden.

Schadstoffhaltige Bauteile

In Gebäuden aus den Jahren 1935 bis 1980 sind sehr häufig Baustoffe mit Schadstoffen wie Asbest, PCB oder PCP zu finden. Oft kamen solche Baustoffe auch bei Sanie-rungsarbeiten, welche im erwähnten Zeitraum stattfanden, in das Gebäude. Diese Stoffe können eine erhebliche Gesundheitsgefährdung für die Bewohner darstellen. Auch schwermetallhaltige Baustoffe (Bleifolien etc.) wurden häufig angewendet. Vor Bauarbeiten an bestehenden Gebäuden ist deshalb durch eine ausgewiesene Fachperson zu untersuchen, ob schadstoffhaltige Materialien vorhanden sind. Bei positivem Befund ist ein Sanierungskonzept zu erstellen. Für die Entfernung schadstoffhaltiger Bauteile können unter Umständen sehr hohe Kosten (z.B. bei Asbestsanierungen) und eine sehr lange Sanierungsdauer entstehen.

Asbesthaltige Materialien haben je nach Anteil, Bindung und Asbestsorte ein unterschiedliches Faserfreisetzungspotenzial. Asbestfasern werden in erster Linie bei mechanischer Beschädigung bzw. unsachgemässem Umgang mit dem Material freigesetzt. Schwach gebundenes Material kann jedoch bereits bei normaler Nutzung Fasern freisetzen. Um gesundheitliche Gefahren durch Beschädigung asbesthaltiger Materialien, z.B. bei Reparaturarbeiten, zu vermeiden, sollten asbesthaltige Materialien in dauernd oder häufig genutzten Räumen vorsorglich entfernt werden. Die Sanierung hat durch entsprechend geschulte Fachleute zu erfolgen.

Aus PCB-haltigen Fugendichtungsmassen (Baujahr oder Erneuerung zwischen 1955 und 1975) und Anstrichen (Chlorkautschukfarbe) kann PCB gasförmig entweichen. Stehen PCB-haltige Materialien direkt oder indirekt im Kontakt zum Innenraum, so können sie die Raumluft belasten und sollten fachgerecht entfernt werden. Kühl- und Isolierflüssigkeiten in Grosskondensatoren und Transformatoren können ebenfalls PCB enthalten und sollten bei positivem Befund entfernt werden.

In Holzbauten oder Bauten mit Holzbekleidungen können bis in die 80er-Jahre chemische Holzschutzmittel, insbesondere Pentachlorphenol (PCP) und Lindan, angewandt worden sein. Ab 1972 durften Holzschutzmittel mit Lindan in der Schweiz nicht mehr abgegeben, aber behandeltes Holz bis 1989 importiert werden. PCP ist seit 1978 in CH-Holzschutzmitteln nicht mehr enthalten, der Import von PCP-haltigen Holzschutzmitteln war aber bis 1988 erlaubt. Zur Vorsorge soll behandeltes, grossflächig verbautes Holz (sehr starke/starke Quellen) entfernt und als Sonderabfall entsorgt werden. Beim Bearbeiten der Oberflächen sind geeignete Schutzmassnahmen zu ergreifen, damit keine Kontamination des Raums mit belasteten Stäuben erfolgt.

Radon

Radon ist ein farb- und geruchloses Gas, das aus dem Untergrund aufsteigt und durch den natürlichen Zerfall von Uran entsteht. Radon und seine Zerfallsprodukte geraten beim Einatmen in die Lunge und schädigen das Gewebe. In der Schweiz ist Radon nach dem Rauchen die wichtigste Ursache für Lungenkrebs und führt jährlich zu etwa 200 bis 300 Todesfällen.

Radon kann auf vielfältigen Wegen in bewohnte Räume gelangen.
Bild 2.9.30: Radon kann auf vielfältigen Wegen in bewohnte Räume gelangen.

Je durchlässiger der Untergrund, desto eher kann Radon bis zur Erdoberfläche aufsteigen. Eine hohe Durchlässigkeit besteht bei porigem, zerklüftetem oder kiesigem Untergrund, während dicke Tonschichten kaum durchdrungen werden. Deshalb sind die lokalen Unterschiede sehr ausgeprägt. Hohe Radonkonzentrationen kommen hauptsächlich in den Alpen und im Jura vor, aber auch im Mittelland bestehen vereinzelt hoch belastete Gebiete.

Radon gelangt durch Kellerböden aus Erde oder Kies, feinste Risse oder Fugen in Böden und Wänden sowie Durchführungen von Kabeln und Rohren ins Haus (vgl. Bild 2.9.30). Der sogenannte «Kamineffekt» (warme Luft, die vor allem während der Heizperiode im Haus aufsteigt) bewirkt im Keller und den untersten Stockwerken einen kleinen Unterdruck, der das Radon «ansaugt». Diese Sogwirkung kann durch Ventilatoren oder Cheminées verstärkt werden. Aber auch die Lüftungsanlage kann das Eindringen von Radon begünstigen, etwa durch einen ungenügenden Abgleich der Luftmengen von Zu- und Abluft (Unterdruck), eine ungünstige Platzierung der Aussenluftfassung in Bodennähe oder undichte Erdregister.

Seit 1994 ist in der Schweiz die Strahlenschutzverordnung (StSV) in Kraft, der Vollzug liegt bei den Kantonen. Für Wohn- und Aufenthaltsräume gilt ein Grenzwert von 1000 Bq/m3, für Arbeitsräume sind es 3000 Bq/m3. Wenn der Grenzwert überschritten wird, besteht eine Sanierungspflicht. Für Neubauten und sanierte Gebäude muss der Richtwert von 400 Bq/m3 eingehalten werden. Über 15’000 Menschen in der Schweiz bewohnen Gebäude, in denen der Grenzwert überschritten ist, und über 100’000 Menschen sind in ihren Wohnungen einer Radonbelastung ausgesetzt, die über dem Richtwert liegt.

Eine Prognose über die Radongaskonzentration bei Neubauten ist kaum möglich. Schutzmassnahmen bei Neubauten sind aber viel billiger als nachträgliche Sanierungen. Bei einem Neubau muss mithilfe der aktuellen Radonkarte (www.ch-radon.ch) die Belastung des Grundstücks abgeklärt werden. Falls dieses in einem Gebiet mit mittlerer oder hoher Radonbelastung liegt, müssen in Abstimmung mit der zuständigen kantonalen Fachstelle vorsorgliche Massnahmen getroffen werden. Nach der Fertigstellung des Gebäudes sollte eine Kontrollmessung durchgeführt werden.

Mögliche Sanierungsmassnahmen bestehen in der Abdichtung von Undichtheiten in der Gebäudehülle, der Abfuhr von Bodenluft mittels Rohren und Ventilatoren, dem Abgleich der Zu- und Abluftmengen von Lüftungsanlagen, der Abdichtung zwischen Untergeschossen und Wohn- bzw. Arbeitsgeschossen oder der Belüftung von Untergeschossen bzw. Hohlräumen unter den Wohn- und Arbeitsflächen.

Lärmschutz

Vor allem in stark lärmbelasteten Gebieten ist ein ausreichender Lärmschutz für die Behaglichkeit der Gebäudebenutzenden von grosser Wichtigkeit. Mittels Distanz zur Lärmquelle, Lärmschutzwänden oder Lärmschutzwällen sowie einer Abwendung der lärmempfindlichen Räume von der Schallquelle kann der Lärmpegel selbst bei offenem Fenster reduziert werden. Aber auch die Konstruktion der Gebäudehülle hat einen wesentlichen Einfluss auf den Schallschutz. Die entsprechenden Bestimmungen der Lärmschutzverordnung (LSV) sowie der Norm SIA 181:2006 sind einzuhalten. Auch der Lärm von Quellen innerhalb des Gebäudes ist zu berücksichtigen. Neben den Emissionen aus anderen Nutzungseinheiten (Luft- und Trittschall) oder von haustechnischen Anlagen kann auch innerhalb der Nutzungseinheiten entstehender Lärm zu Belästigungen führen. In der Norm SIA 181:2006 sind die entsprechenden Anforderungen bzw. Empfehlungen beschrieben. Für vertieftere Informationen vgl. Kapitel 2.6 «Schallschutz, Lärmschutz und Raumakustik».


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2018-11-02T09:02:14+00:00
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