Lebenszyklusorientierte Nachhaltigkeitsbewertung von Wohngebäuden im Spannungsfeld von Sanierung und Ersatzneubau
Aus Perspektive der nachhaltigen Entwicklung im Gebäudebestand ergibt sich die Fragestellung, ob ein in der Praxis aufgrund von wirtschaftlichen Aspekten typischerweise durchgeführter Abriss und Ersatzneubau gegenüber einer Bestandssanierung tatsächlich zu bevorzugen ist, um die Umweltwirkungen des Gebäudesektors zu reduzieren. Eine Nachhaltigkeitsbewertung beider Ansätze kann mittels Lebenszyklusbetrachtungen erfolgen. Auf Basis einer systematischen Literaturrecherche wird der Forschungsbedarf hinsichtlich einer kombinierten Betrachtung der ökologischen und ökonomischen Wirkungen von Maßnahmenkombinationen an der Gebäudehülle identifiziert. Dabei werden ökologische Baustoffe sowie unterschiedliche Energieversorgungskonzepte berücksichtigt. Die Nachhaltigkeitsbewertung fokussiert Ökobilanzen und Lebenszykluskostenbetrachtungen auf quantitativer Bewertungsebene. Die Ergebnisse werden mittels einer Ökoeffizienzbewertung ausgewertet. Zudem werden ausgewählte qualitative Aspekte beschrieben und ein Ansatz zur kombinierten Bewertung der qualitativen und quantitativen Ergebnisse vorgestellt. Aus rein ökologischer und ökonomischer Perspektive zeigt die Konzeptanwendung in Bezug auf Mehrfamilienhäuser der 1950er Jahre, dass eine Sanierung dem Ersatzneubau vorzuziehen ist, obwohl ein Neubau im Betrieb geringere Umweltwirkungen und Energiekosten (ohne weitere Nutzungs- und Instandhaltungskosten) verursachen würde. Die durch den Abriss und Neubau entstandenen Grauen Emissionen haben erheblichen Einfluss auf die Bilanz. Für die 300 betrachteten Varianten wird deutlich, dass die ökoeffizientesten Lösungen in Sanierungsansätzen liegen, welche den Einsatz einer Wärmepumpe vorsehen und einen Gebäudestandard von mindestens ‚Effizienzhaus 70‘ erreichen. Für Ersatzneubauten nach Hüllanforderungen des ‚Gebäudeenergiegesetz (GEG)‘ in massiver Bauweise mit Wärmepumpe liegt das ‚Global Warming Potential‘ (GWP) über 50 Jahre im Mittel 56% (165,3 t CO2-Äq.) über den entsprechenden Sanierungsvarianten, der Barwert ist durchschnittlich 82.636€ höher. Bei einem ‚Effizienzhaus 40‘ - Hüllstandard ist das GWP im Mittel über 50 Jahre sogar 85% (202,3 t CO2-Äq.) und der Barwert durchschnittlich 159.926€ höher. Die Identifikation signifikanter Einflussfaktoren im Lebenszyklus von Gebäuden zeigt, dass die Auswahl des Dämmmaterials einen vernachlässigbaren Einfluss aufweist, während die Wahl der Energieversorgung und die Qualität der thermischen Gebäudehülle von entscheidender Relevanz für die ökologische und ökonomische Qualität des Gebäudes sind. Darüber hinaus ist die Dekarbonisierung der Strom- und Wärmenetze von signifikanter Bedeutung für das GWP. Qualitative Aspekte wie die Rückbaubarkeit oder Umsetzbarkeit führen zu einer Verschiebung der Empfehlungen im Vergleich zu einer reinen Ökoeffizienzauswertung. Es wird deutlich, dass der Fokus der Bewertung entscheidend ist und dieser mithilfe des vorgestellten Ansatzes zur Entscheidungsfindung begründet festgelegt werden kann. Insgesamt liefert diese Dissertation eine Entscheidungsunterstützung für Wohnungsbaugesellschaften, Politik oder Kommunen, die sich mit der nachhaltigen Entwicklung des Wohngebäudebestands befassen. Sie zeigt auf, dass eine ganzheitliche Nachhaltigkeitsbewertung über den Gebäudelebenszyklus notwendig ist, um eine fundierte Entscheidung hinsichtlich Sanierung oder Ersatzneubau zu treffen. Das vorgestellte Konzept zur Nachhaltigkeitsbewertung bietet die Möglichkeit der Übertragbarkeit auf verschiedene Wohngebäudetypologien.
From the perspective of sustainable development in existing buildings, the question arises as to whether demolition and new construction, which is typically carried out in practice for economic reasons, is actually preferable to renovation in order to reduce the environmental impact of the building sector. Both options can be evaluated using holistic life cycle assessments. A systematic literature review is used to identify the need for research regarding a combined consideration of the ecological and economic impacts of combinations of measures on the building envelope. Ecological building materials and different energy supply concepts are considered. The sustainability assessment focuses on life cycle assessments and life cycle cost considerations at a quantitative assessment level. The results are evaluated by means of an eco-efficiency assessment. In addition, selected qualitative aspects are described and an approach for the combined evaluation of the qualitative and quantitative results is presented. From a purely ecological and economic perspective, the application of the concept to multi-family houses from the 1950s shows that renovation is preferable to the construction of a new building, although a new building would have a lower environmental impact and energy costs during operation (without further usage and maintenance costs). The embodied emissions caused by demolition and new construction have a considerable influence on the balance. For the 300 variants examined, it is clear that the most eco-efficient solutions lie in renovation approaches that incorporate the use of heat pumps and achieve a building standard of at least 'Efficiency House 70'. For replacement buildings in accordance with the ‘Building Energy Act (GEG)’ standard in solid construction and heat pumps, the 'Global Warming Potential' (GWP) over 50 years is on average 56% (165.3 t CO2-eq.) higher than the corresponding renovation variants, and the cash value is on average €82,636 higher. For an 'Efficiency House 40' envelope standard, the GWP is even 85% higher on average over 50 years (202.3 t CO2-eq.) and the cash value is on average €159,926 higher. The identification of significant influencing factors in the life cycle of buildings shows that the choice of insulation material has a negligible influence, while the choice of energy supply and the quality of the thermal building envelope are of decisive relevance for the ecological and economic quality of the building. In addition, the decarbonization of the electricity and heating grids is of significant importance for the GWP. Qualitative aspects such as the potential for deconstruction or feasibility lead to a shift in the recommendations compared to a pure eco-efficiency evaluation. It becomes clear that the focus of the evaluation is crucial and that this can be determined in a well-founded manner using the decision-making approach presented. Overall, this dissertation provides decision-making support for housing associations, politicians and local authorities who are concerned with the sustainable development of the housing stock. It shows that a holistic sustainability assessment over the building life cycle is necessary in order to make a well-founded decision regarding renovation or demolition and replacement construction. The presented concept for sustainability assessment offers the possibility of transferability to different residential building typologies.
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