Nachhaltigkeitspass für Bauprodukte

Green Building auf dem Vormarsch

Angesichts des voranschreiten­den Klimawandels, der Verknap­pung endlicher Ressourcen und der weltweit rasant voranschrei­ten­den Urbanisierung wird die nachhaltige Planung und Er­rich­tung von Gebäuden immer wichtiger. Gebäude, die Nachhaltigkeitsaspekte in ihrer Kon­zep­tion, dem Bau und Betrieb berücksichtigen, werden auch als Green Buildings, als „Grüne Gebäude“ bezeichnet.

Nachhaltige Gebäude emittieren nicht nur weniger CO₂, sie sind auch günstiger zu betreiben und gewinnbringender zu veräußern. Neben den international etablierten Zertifizierungssystemen LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) des amerikanischen US Green Building Council, dem in Großbritannien entwickelten BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method), dem französischen HQE (Haute Qualité Environnementale) und dem 2008 etablierten Bewertungssystem der DGNB (Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen) gibt es zahlreiche weitere Initiativen auf nationaler und internationaler Ebene. Dabei haben BREEAM und LEED in den vergangenen Jahren global an Bedeutung gewonnen und sich zu einem in vielen Ländern anerkannten Standard mit nationalen Kapiteln (chapters) und landesspezifischen Versionen entwickelt. Insbesondere größere Bauprojekte internationaler Unternehmen streben zunehmend eine LEED-Zertifizierung, mitunter auch in Kombination mit einer nationalen Bewertung an. Der Aufschwung dieser freiwilligen Nachhaltigkeitsbewertungssysteme spiegelt sich in der gestiegenen Zahl zertifizierter Bauprojekte wider (Bild 1).

Der „Green Building“-Zertifizierung von Gebäuden wird zukünf­tig in der Bau- und Immobilienbranche einen immer höheren Stellen­wert eingeräumt. Für viele Architekten und Planer ist es bereits eine Selbstverständlichkeit, in ihren Ausschreibungen auch den Aspekt der Nachhaltigkeit zu berücksichtigen. Neben den technischen Eigenschaften und der Verarbeitungsfreundlichkeit spielen die ökologische Verträglichkeit sowie die energetische und ökonomische Leistungsfähigkeit der eingesetzten Baustoffe eine Rolle.

Nachhaltigkeit im
Baubereich

Die simple, aber inhaltsstarke Definition für Nachhaltigkeit: „Handle so, dass die Wirkung deiner Handlung verträglich ist mit der Permanenz menschlichen Lebens auf der Erde“ [1] ist eine komprimierte Form, sich dem Begriff „Nachhaltigkeit“ zu nähern. Nachhaltiges Bauen betrachtet integriert und ganzheitlich ökonomische, ökologische und soziale Auswirkungen der Bautätigkeit auf den Menschen und auf die Umwelt.

Verschiedene Teilaspekte lassen sich herausarbeiten: beginnend mit Betrachtungen zur Energieeinsparung (oder Energieeffizienz), zur Herkunft (Ressourcenbetrachtung) oder zur Wiederverwendung von Bauprodukten; Inhaltsstoffe können bewertet werden oder auch die Lage eines Gebäudes kann eine Rolle bei seiner Bewertung mit Blick auf die Nachhaltigkeit spielen.

Auf Gebäudeebene umfasst nachhaltiges Bauen mithin alle Lebenszyklusphasen: Planung, Herstellung, Betrieb, Rückbau. Gleiches gilt für die Produktebene.

Nachhaltiges Bauen setzt voraus, dass die Einzelkomponenten der Gebäude (also die eingesetzten Bauteile und Produkte) möglichst ebenfalls als „nachhaltig“ – als sowohl ökologisch verträglich als auch energetisch und ökonomisch effizient – bezeichnet werden können. Um sich nicht im Dschungel von Werbebotschaften und der Vielzahl unterschiedlicher Umweltzeichen zu verlieren, benötigen Planer eine größtmögliche Transparenz – unabhängige, standardisierte und unter Berücksichtigung aller Aspekte des Lebenszyklus erhobene Fakten.

„Life Cycle Assessment“ liefert verlässliche Umweltdaten

Bauprodukte in ihrer Komplexität und Nachhaltigkeitswirkung zu bewerten, erfordert eine Lebenszyklusbetrachtung (Ökobilanzierung). Nur mittels einer Lebenszyklusanalyse (LCA, Life Cycle Assessment) können alle Einzelaspekte berücksichtigt werden, die kumuliert oder sequentiell betrachtet eine relative Bewertung des Produktes zulassen. Grundlage für eine LCA ist die ISO 14044, die gemeinsam mit der ISO 14040 den Standard für eine ISO-konforme, allgemein akzeptierte Ökobilanzierung darstellt.

Nach der Internationalen Organisation für Normung (ISO) besteht eine Ökobilanz aus den grundlegenden Elementen Sachbilanz, Wirkungsbilanz und Auswertung (Bild 2), die den prinzipiellen Ablauf der Bilanzierung abbilden. Die drei weiteren Punkte – Zieldefinition, kritische Prüfung und Bericht – sind explizite Forderungen der DIN ISO 14040 und dienen der Nachvollziehbarkeit und Vergleichbarkeit der Ergebnisse von Ökobilanzen.

Ein LCA ist im Prinzip nichts anderes als die Bilanzierung und Bewertung der sich bei der Herstellung eines Produktes ergebenden Stoffflüsse und Umweltauswirkungen im Verlauf des Einsatzes und seiner Entsorgung. Ergebnisse einer LCA sind Datensätze, die die verschiedenen Umwelt(aus)wirkungen beschreiben, wie z. B. globale Erwärmung, Ozonabbau, Versauerung usw.

Die Daten einer Ökobilanz werden nach speziellen Regeln aufgenommen, um dann in Form von Umweltproduktdeklarationen, auch EPD (Environmental Product Declarations) genannt, strukturiert und validiert zur Verfügung gestellt zu werden.

In der europäischen Norm EN 15804 werden die Regeln für Typ III Umweltdeklarationen beschrieben, die als Basis für Umweltproduktdeklarationen in Europa verwendet werden sollen (Tabelle 1).

Das Erstellen von EPD gemäß EN 15804 ist eine durchgängige Methode, um Kernumweltaussagen zu Bauprodukten zu treffen, die dann wiederum genutzt werden können, um das Bauwerk als Ganzes zu bewerten.

Mit den Festlegungen in der EN 15804 wird gewährleis­tet, dass vergleichbare ökobilanzier­te Informationen zur Umwelt­wirkung vorgelegt werden; prinzipiell unabhängig vom Ort der Herstellung oder Verwendung des Bauprodukts. Diese Informationen können z. B. Energieeinsatz, Ressourcenverbrauch oder den Recyclinganteil betreffen. Aussagen zu Umweltauswirkungen wie Überdüngung, Treibhauseffekt oder Smogbildung sowie zu toxischen Wirkungen auf Mensch und Umwelt ergeben sich aus der zugrundeliegenden Ökobilanz und können ebenfalls beschrieben werden.

Die mit einer EPD gelieferten Ergebnisse bieten ein hohes Niveau an Transparenz und Datensicherheit. Die EPDs stellen somit für die Bewertung von Gebäuden eine optimale Basis dar.

Berücksichtigung von Systemgrenzen und Nutzungsphasen

EPDs selbst enthalten keine vergleichenden Aussagen. Dies ist im Hinblick auf abweichende Einsatzsituationen selbst gleicher oder ähnlicher Produkte auch durchaus sinnvoll.

Eine akzeptable und auch bilanzierbar nachvollziehbare vergleichende Bewertung von Bauprodukten kann nur unter Berücksichtigung der vollen Nutzungsphase (am Einsatzort, also üblicherweise im Gebäude) durchgeführt werden. Und selbst dies nur unter Einbeziehung der Einflüsse aus den Randbedingungen der jeweiligen Situation (Bauprozess, Entsorgung etc.) sowie der Einflüsse der „Systemgrenzen“.

EPDs gemäß EN 15804 beschreiben die „Nachhaltigkeitsleistung“ eines Produktes bezogen auf 17 Lebenszyklusmodule: Die Herstellungsphase besteht z. B. aus drei Modulen: Rohstoffbereitstellung (A1), Transport (A2) und Herstellung (A3). EPDs, die nur diese drei Module berücksichtigen, werden auch als „von der Wiege bis zum Werkstor“ (cradle to gate)-Deklarationen bezeichnet. Die Umweltinformationen einer EPD, die alle Phasen des Lebenszyklus umfassen („von der Wiege bis zur Bahre“), müssen in die Informationsmodulgruppen A1 - 3, A4 - A5, B1 - B5, B6 - B7, C1 - C4 und Modul D unterteilt werden. Pflicht für die Übereinstimmung mit der EN 15804 ist jedoch nur die Deklaration der Module der Herstellungsphase, A1 - A3. Die Deklaration von Modulen für die anderen Phasen des Lebenszyklus ist freiwillig (Bild 4).

Als „Systemgrenze“ wird in der Ökobilanzierung die Grenze zwischen dem spezifisch „betrachteten System“ (Technosphäre) und der umgebenden Umwelt (Ressourcen-, Emissionsgrenze) bezeichnet.

Umweltproduktdeklarationen für technische Isolierungen

Umweltproduktdeklarationen für technische Isolierungen setzen die Festlegung von Produktkategorieregeln (PCR, Product Category Rules) voraus. Zurzeit wird auf europäischer Normungsebene (CEN/TC 88, Wärmedämmstoffe und wärmedämmende Produkte/ Thermal insulating materials and products) an einer Norm für PCR gearbeitet, diese liegt aber zunächst nur im Entwurf vor [2]. Bis zu ihrer Einführung kann das Grundlagendokument (PCR) eines Programmhalters, wie z. B. des Instituts Bauen und Umwelt e.V. (IBU), Verwendung finden. Der Programmhalter stellt darüber hinaus auch sicher, dass die wesentlichen Schritte zur Erstellung einer EPD in Übereinstimmung mit den ISO-Normen erfolgen. Das Institut Bauen und Umwelt e.V. ist derzeit in Deutschland der einzige EPD-Programmhalter, der über das entsprechende Know-how verfügt und konsequent nach international abgestimmten Vorgaben zertifiziert. In Bild 3 sind der Informationsfluss und die Zusammenhänge zwischen Produktkategorieregeln, LCA und EPD dargestellt. Für Dämmstoffe aus Schaumkunststoffen wie FEF (Flexible Elastomeric Foams) hat das IBU bezogen auf die Produktkategorieregeln Kalkulationsmethoden und Anforderungen festgelegt [3].

Erstmals EPDs für Elastomerdämmstoffe

Als erster Hersteller elastomerer Dämmstoffe (FEFs) hat Armacell eine umfassende Ökobilanz erstellt und die Nachhaltigkeit seiner Hauptprodukte einer unabhängigen Bewertung unterzogen. Da eine Life-Cycle-Analyse nur ganz spezifische Informationen für die Erzeugnisse eines einzelnen Herstellers liefern kann, sind die Ergebnisse nicht auf die Produkte anderer FEF-Hersteller übertragbar. Abweichungen bei den eingesetzten Rohstoffen oder im Herstellungsverfahren, aber auch die sehr unterschiedlichen „Manufacturing Footprints“ (Produktionspräsenz) der Anbieter haben einen wesentlichen Einfluss auf die Daten. Die Systematik der Ökobilanzierung und der Umweltproduktdeklaration erfordert zwangsläufig, die Aussagen auf konkrete Produkte bzw. den Hersteller zu begrenzen.

Bereits im März 2014 startete Armacell das komplexe Projekt: Auf der Grundlage der EN 15804 und der ISO 14025 und gemäß der Vorgaben des IBU wurden alle Stoffströme von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung an den vier europäischen Standorten Münster, Begur, Oldham und Sroda Slaska ermittelt. Unterstützt wurde Armacell bei der Analyse mehrerer Tausend Datensätze von PE International (jetzt „thinkstep“). Die Ergebnisse wurden für die Produkte „Armaflex Ultima“, „AF/Armaflex“, „AF/Armaflex Class O“, „NH/Armaflex“, „HT/Armaflex“ und „SH/Armaflex“ aufbereitet. Auf dieser Datenbasis konnten Umweltproduktdeklarationen für diese Produkte erstellt werden. Diese EPD beinhalten Angaben zum Lebenszyklus der jeweiligen Produkte, Ökobilanzkennwerte sowie Prüfergebnisse für eine Detailbewertung.

Als „Funktionale Einheit“ (die produktspezifische Größe, auf die die Umweltwirkungen bezogen werden) ist 1 m³ gewählt worden. In Ergänzung dazu ist die Wärmeleitfähigkeit der jeweiligen Produkte herangezogen worden.

Der Systematik der DIN 15804 folgend, haben die in Bild 5 dargestellten Module Berücksichtigung gefunden.

Die untersuchten Produkte sind langlebige Produkte. Ergebnisse zeigen, dass bei korrekter Installation und Verwendung als Referenznutzungsdauer (= Reference Service Life, RSL) durchaus 50 Jahre und mehr angesetzt werden können. Die RSL ist praktisch nur eingeschränkt durch die Lebensdauer der Anlage oder des Gebäudes. Die Dämmleistung wird über die gesamte Lebensdauer kaum beeinflusst. Die Dämmwirkung kann allenfalls durch unsachgemäße Handhabung während der Verarbeitung oder der Bauphase beeinträchtigt werden.

Mit Hilfe der GaBi-Software von PE International wurde ein Modell erstellt, mit dem die komplexen Stoffströme analysiert und ausgewertet wurden. Die Berücksichtigung der Herstellung gleicher Dämmstoffe in unterschiedlichen Produktionsstätten wurde durch eine „vertikale Durchschnittsbildung“ sichergestellt.

Die berücksichtigten Umweltindikatoren entsprechen den Vorgaben der EN 15804. Die EN 15804 listet 24 Umweltindikatoren (Parameter zur Beschreibung der Umweltwirkungen), die potentiell eine Rolle spielen und damit Teil einer EPD werden können. Sieben dieser Umweltindikatoren beziehen sich auf Umweltaspekte (z. B. globale Erderwärmung, Ozonabbau, Eutrophierung etc.); zehn Umweltindikatoren auf den Ressourceneinsatz (z. B. erneuerbare Primärenergie, Sekundärstoffe, Süßwasserressourcen etc.); drei Indikatoren werden für Abfall und Deponierung definiert und weitere vier Indikatoren gibt es für Output-Stoffflüsse, welche die Material-Stoffmengen beschreiben, die die definierten Systemgrenzen der EPD für ein spezifisches Produkt verlassen und für andere Produkte genutzt werden (z. B. durch Weiterverwendung oder Recycling). Die verwendeten Parameter zur Beschreibung des Ressourceneinsatzes können Tabelle 2 entnommen werden.

Für die Herstellung von 1 kg „Armaflex“-Dämmstoff beträgt der durchschnittliche Primärenergieverbrauch 80 MJ (Bild 6). Stellt man diesen Energieeinsatz der Energieeinsparung während der „Einsatzzeit“ (in-use phase) gegenüber, ergibt  sich in der Energiebilanz, dass der Dämmstoff (bei einer Nutzungsdauer von 20 Jahren in Kälte- und Klima-Installationen und 30 Jahren in Heizungapplikationen) 140 Mal mehr Energie einspart, als zu seiner Herstellung benötigt wird. Ein ähnliches Verhältnis ergibt sich bei der Betrachtung der CO₂-Emissionen: Während seines Einsatzes verhindert Armaflex den Ausstoß von 150 Mal mehr Treibhausgas-Emissionen als während seiner Herstellung emittiert werden (Bild 7).

Kalkulationen zur tatsächlichen Energieersparnis durch „Armaflex“-Dämmstoffe für unterschiedliche Gebäude- und Anlagetypen sind bereits vor einigen Jahren durchgeführt worden [8]. Grundlegend für diese Berechnungen war eine wissenschaftliche Studie, die die Firma Armacell in Kooperation mit dem Zentrum für Umweltgerechtes Bauen der Universität Kassel hat durchführen lassen [9].

Armacell stellt Umweltproduktdeklarationen für FEF-Dämmstoffe zur Verfügung, die

a) eine verbindliche, allgemeingültige Basis haben,

b) von Experten in Kooperation mit Armacell erstellt wurden und

c) von unabhängiger Seite verifiziert sind.

Damit liefert das Unternehmen Architekten, Planern und ausschreibenden Stellen verlässliche Informationen für die Planung nachhaltiger Bauprojekte (Bild 8).

EPDs erlauben keine unmittelbaren Vergleiche

Eine Bewertung der Umweltleistung von Bauprodukten kann nur vor dem Hintergrund des Gebäudekonzeptes und der Gebäudenutzung erfolgen (Bild 8).

Für eine ökologische Bewertung ist es stets notwendig, die betreffenden Materialien im Zusammenhang z. B. mit dem Bauteil oder der gesamten Konstruktion zu bewerten. Maßgebend sind die Planung und Gestaltung des Gebäudes, die bau- und anlagentechnische Konzeption sowie die erreichte Ausführungsqualität.

Ein direkter Vergleich selbst gleicher oder ähnlicher Produkte macht daher wenig Sinn. Derartige Vergleiche führen hinsichtlich der Relevanz für die Nachhaltigkeit zu nicht nachvollziehbaren und daher irrelevanten Resultaten.

Es ist nur im Einzelfall möglich zu entscheiden, ob es aus ökologischer Sicht angebrachter ist das Bauprodukt A dem Bauprodukt B vorzuziehen. Für eine Einteilung oder Systematisierung von Baustoffen ergibt sich aus Ökobilanzen bzw. EPDs kein praktikabler Ansatz.

So mögen Schafwolle-Dämmstoffe vielleicht ökologisch vorteilhafter als FEFs erscheinen, würden sie aber zur Dämmung von kälte-und klimatechnischen Anlageteilen eingesetzt, kann ihr Beitrag kaum als nachhaltig bezeichnet werden, da sie nach kurzer Zeit komplett durchfeuchten würde und damit ersetzt werden müsste. Da Materialien in unterschiedlichen Anwendungen im Gebäude eingesetzt werden, können aus EPDs keine allgemeingültigen Handlungsempfehlungen abgeleitet werden.

Bauprodukte sind nicht „gut“ oder „schlecht“. Ihre Performance sowohl aus technischer, ästhetischer oder auch ökologischer Sicht ist immer im Gesamtsystem zu betrachten.

Der bestimmungsgemäße Einsatz von Bauprodukten im Gebäude, ihre Leistungsfähigkeit, Verarbeitbarkeit und das Langzeitverhalten sind für die Planung, Errichtung und Wartung nachhaltiger Gebäude entscheidend.

Literatur

[1] Hans Jonas: Das Prinzip Verantwortung. Versuch einer Ethik für die technologische Zivilisation, , Frankfurt/M. 1979 [2] prEN 16783, Thermal insulation products — Product category rules (PCR) for factory made and in-situ formed products for preparing environmental product declarations [3] Requirements of the product category rules of Institut Bauen und Umwelt e.V.: Part A: Calculation Rules for the Life Cycle Assessment and Requirements on the Background Report, version 1.2, 2013 /IBU 2013 PART A/. Part B: Requirements on the EPD for Insulating materials made of foam plastics, Institut Bauen und Umwelt e.V., version 1.5, 2013 /IBU 2013 PART B/ [4] BREEAM UK New Construction non-domestic buildings technical manual 2014; Reference: SD5076 – Issue: 1.0; Date: 21/05/2014, www.breeam.org [5] LEED v4: www.usgbc.org/credits  (8/2014) [6] DGNB: Version 2012 (Upgrade 31.07.2013) der DGNB Kriterien: www.dgnb-system.de/de/system/zertifizierungssystem/ [7] HQE „Référentiel pour la qualité environnementale des Bâtiments” (NF 380, version 20/04/2015) [8] Jarek Chmielarski: Energieeinsparpotenziale durch Optimierung der Rohrleitungsdämmung von Heizungsanlagen in Bestandsgebäuden. In: Heizungsjournal 9/2008 Chmielarski, Jarek: Energieeinsparpotenziale durch optimale Rohrleitungsdämmung. Ein europäischer Vergleich. In: Heizungsjournal 12/2009 Chmielarski, Jarek: Ein höheres Dämmniveau rentiert sich. Klima- und Kühlanlagen. In: TGA Fachplaner 10/2011, S. 38 - 42 [9] Dipl.-Ing. Jürgen Laudenbach, Dipl.-Ing. Thomas Koch: CO₂-Einsparpotential durch Rohrleitungsdämmung, Zentrum für Umweltbewusstes Bauen e.V. (Uni Kassel) 2003