Zur Energieeffizienz von Neubauten

Die Entscheidungsanalytik richtet ihr Augenmerk auf das Prinzip des „Abwartens und Lernens“, um unwiderrufliche Investitionen zu verzögern. Eine Studie untersucht die praktischen Anwendungsmöglichkeiten eines Ansatzes der „flexiblen Optio­nen“: Gemeint sind Baumaßnahmen, die zukünftige Änderungen an der Gebäudesubstanz zulassen, wenn immer neue technische Entwicklungen zur Verfügung stehen, um energetisch wirkungsvollere Nachrüstungen zu ermöglichen.

Das Prinzip wird am Beispiel von dauerhaften Vollziegelbauten in Flandern (Belgien) dargestellt. Die Studie hat zum Ziel, veranschaulichend Entwurfsmöglichkeiten aufzuzeigen, die eine zukünftige Energieeffizienz von Gebäuden sicherstellen. Eine dieser möglichen Flexibilitätsoptionen wird anhand eines informativen Experiments am Beispiel von Gebäudehüllen genauer ausgeführt.

Einführung in das Prinzip der „Flexiblen Optionen“

Verbruggen et al. [1] befürworten das Hinauszögern unwiderruflicher Investitionen in die Energieeffizienz von Gebäuden durch eine Anwendung des Prinzips des „Abwartens und Lernens“, d. h. sich generell die Möglichkeit offen zu halten, Entscheidungen zu einem späteren Zeitpunkt zu treffen. Um die Verzögerungsphase im Zusammenhang mit bestimmten Entscheidungen ebenfalls flexibel zu halten, müssen gewisse Optionen zur Auswahl stehen. In diesem Zusammenhang ist der Begriff Option definiert als die Möglichkeit, jedoch nicht die Verpflichtung, eine bestimmte Entscheidung in der Zukunft treffen zu können. Der Inhalt solcher Optionen wird von zukünftigen technischen Entwicklungen und deren Anwendbarkeit bestimmt. In anderen Worten, Optionen sind „bedingte Entscheidungen“. Unter diesem Gesichtspunkt können „flexible Optionen“ als die Summe aller Baumaßnahmen definiert werden, die zukünftige Änderungen an der Gebäudesubstanz zulassen, wenn immer relevante technische Innovationen praktisch verfügbar werden. Die Zurückstellung von Entscheidungen kann zwar zu Aufschiebungskosten führen, schafft jedoch dank der eingebauten Flexibilität die Möglichkeit, zukünftig anfallende Kosten drastisch zu minimieren.

a) „Flexible Optionen“ im Bau- und Konstruktionsbereich

Solche Flexibilitätsoptionen können zwar zu einem bestimmten Ausmaß bereits im Rahmen zeitfester architektonischer Konzepte enthalten sein, sind allerdings unter zwei wesentlichen Aspekten als eigenständig zu betrachten. Erstens, und im Hinblick auf das Ausmaß, sind zukünftige Interventionen subtil und auf einzelne Komponenten der jeweiligen Gebäude beschränkt und beeinflussen insofern das zugrunde liegende Gesamtkonzept nicht. Zweitens, und in Einklang mit Leupen et al. [2], unterscheidet sich der flexible Ansatz vom Standardansatz dadurch, dass im Fall des Letzteren alle Entscheidungen und die daraus resultierenden Investitionen während der Eröffnungsphase des Bauprojekts gemacht werden müssen. Flexibilität hierbei beschränkt sich auf gemachte Veränderungen selbst, und schließt nicht mit ein, ob Investitionen bereits in der Anfangsphase gemacht werden oder nicht.

b) Finanzielle Grundlagen für die „Flexiblen Optionen“

Um eine möglichst breite Basis für die letztendliche Implementierung der „flexiblen Optionen“ zu schaffen, müssen bestimmte finanzielle Bedingungen bereits während der Planungsphase des Projekts erfüllt werden. Zunächst einmal sollte sichergestellt werden, dass die Kosten für die Schaffung der Flexibilitätsoptionen selbst während der Planungsphase nicht gleich der oder größer als die für die spätere Implementierung der Optionen benötigten finanziellen Mittel sind. Im Gegenteil, flexible Optionen sollten zu einer Gesamtkostenreduktion führen oder zumindest nur einen Bruchteil der Kosten einer konventionellen Konstruktion darstellen. Weiterhin sollten die Gesamtkosten der flexiblen Optionen in der Projekteröffnungsphase bzw. bei Auftragsvergabe wesentlich geringer ausfallen als der Betrag, der zum Umbaus des Gebäudes anfallen würde, wenn keine Flexibilitätsoptionen vorliegen. Drittens ist der Handlungsspielraum im Hinblick auf, weil lange Investitionen zurückgestellt werden können, zeitabhängig. Zum Beispiele könnten zurückgestellte Investition nur zu einem gewissen Ausmaß die Kosten bereits investierter Beträge abdecken oder der Zeitrahmen zur vollen Ausschöpfung der anvisierten Erträge der zurückgestellten und anderweitig investierten finanziellen Instrumente könnte sich als zu kurz erweisen. Diese Sachverhalte werden jedoch letztendlich von der aktuellen Phase, in dem sich das Bauprojekt befindet, bestimmt.

c) Vorteile flexibler Optionen

Die Vorteile von „flexiblen Optionen“ ergeben sich prinzipiell durch die a-priori-Reduktion aller Hindernisse, die einem zukünftigen Gebäudeumbau im Wege stehen.

Sozial: Weil sich anfallende Umbauarbeiten durch das Vorhan­densein flexibler Optionen relativ unkompliziert gestalten und lokal beschränkt sind, werden die Auswirkungen auf das Gesamtgebäude selbst sowie dessen Bewohner/Nutzer drastisch reduziert.

Ästhetisch: Das ursprüngliche Erscheinungsbild und die Identität des Gebäudes bleiben voll erhalten. Der architektonische Wert des Gebäudes verändert sich nicht.

Umwelt: Abgesehen von den direkten Vorteilen der Gebäude­aktualisierung sind die Umbauarbeiten wesentlich ökofreundlicher. Durch die Vermeidung von großflächigen Abbruch- und Räumungsarbeiten entsteht praktisch kein Bauschutt und die Menge an neuem Baumaterial ist minimal.

Materiell: Obwohl die Implementierung flexibler Optionen ein bestimmtes Ausmaß an Vorabinvestitionen benötigen kann, wird dieser Aufwand auf lange Sicht mehr als nur wettgemacht (z. B. in Form von geringeren Umbaukosten oder in der resultierenden Erhöhung des Marktwertes des Gebäudes).

„Flexible Optionen“ am Beispiel von Vollziegelgebäuden in Flandern

a) Architektonischer Kontext

Die Vollziegelbauweise ist charakteristisch für Flandern, speziell auf dem Gebiet des privaten Wohnungsmarktes. Wand-, Boden- und Flachdachkomponenten der Gebäude sind dabei spezifisch. Die Außenwände der Vollziegelbauten bestehen aus Schichten: innere Ziegelwand, Wärmeisolationsschicht, enger Hohlraum, die Außenfassade ebenfalls in Ziegel, meistens in ornamentartiger Anordnung. Das Fundament bilden Betonplatten und eine unterlegte Feuchtigkeitsisolationsschicht, die direkt auf dem Erdboden ausgelegt wird. Die Oberfläche bilden eine Schicht zur Ausnivellierung, Feuchtigkeitsschutz, Wärmedämmung, sowie Estrich als Basis für einen Fliesenbelag. Als lasttragende Komponenten des Flachdaches werden Hohlbetonplatten verwendet, auf denen mittels Misch­zement eine leichte Abschrägung geschaffen wird, die mit einer Feuchtigkeitsbarriere, einer Isolierung und letztendlich der wasserabweisenden Dachstruktur bedeckt werden. Die Deckenoberfläche auf der Innenseite besteht aus Gipsverputz, der ebenfalls als Dunstbarriere und Zugluftschutz dient.

b) Identifizierung von Bereichen mit „Flexiblen Optionen“

Traditionelle Vollziegelbauten bilden eine Werkstoffverbundschale, die neben Trägerfunk­tion ebenfalls Wärmedämmung, Feuchtigkeitsabweisung, Sicherheit, Installationen, Erschei­nungs­bild und Innenwandge­stal­tung übernimmt. Die ver­wen­deten Materialen und ihre Zu­sam­mensetzung bilden dabei eine dauerhafte physische und funktionelle Einheit. Aufgrund dieses Konstruktionsprinzips fallen Vollziegelbauten nicht in die von Brand [3] und Leupen [4] bevorzugte Klasse von Gebäuden, die aus einzelnen Schichten zusammengesetzt sind, in denen jede einzelne Schicht eine spezielle Funktion übernimmt und insofern aus dem dafür geeigneten Material besteht. Da jedes Material eine individuelle Haltbarkeit besitzt, hat ebenfalls jede der Schichten eine individuell begrenzte Haltbarkeit, welche periodisch der Reparaturen oder Erneuerungen bedarf. Da Vollziegelschalen solide Gebäudekomponenten darstellen (z. B. Wände, Böden etc.), erweist sich das erforder­liche Umarbeiten einzelner „Schichten“ als kompliziert und folglich kostenintensiv [5], das Konstruktionsprinzip per se wirkt hier als Gesamthindernis für finanziell tragbare Umbauarbeiten. Insofern müssen „flexible Optionen“ von Anfang an einen integralen Teil der strukturellen Zusammensetzung der Gebäude­schale darstellen.

b) Übersicht hypothetischer „Flexibler Optionen“

Die Energieeffizienz eines Gebäudes hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die Faktoren fallen in drei so genannte Unwiderruflichkeitsklassen: „ausgeschlossen“ (unwiderruflich), „rigide“ (teilweise unwiderruflich) sowie „adaptierbar/ergänzbar“ (widerruflich) [1], [6]. Bezugnehmend auf Janssens et al. [5] werden Wand- und Bodenhohlräume, zwei essentielle Faktoren, die die Energieeffizienz eines Gebäudes bestimmen, als „ausgeschlossen“ bzw. „rigide“ klassifiziert: „Der Kostenfaktor in Bezug auf die Anpassung oder Neuschaffung dieser Faktoren nach Bauab­schluss ist signifikant höher als bei Implementierung derselben während der Bauphase. Zusätzlich erhöhen sich ebenfalls die Gebäudeerhaltungskosten über die Gesamtnutzungszeit.“ Am Beispiel der eben geschilderten Faktoren werden „flexible Optionen“ aufgeführt:

Die im Rahmen dieses Artikels vorgestellten „flexiblen Optionen“ sind nur zur Veranschaulichung gedacht und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

c) Praktische Veranschaulichung einer „flexiblen Option“ für Gebäudewände

Um das Potential des neuen Konzepts weiter zu demonstrieren, wird anhand eines hypothetischen Beispiels zum Thema Hohlraumisolierung eine „flexible Option“ genauer erläutert. Der Hohlraum in der Gebäudeaußenwand wird bereits bei Projektbeginn übergroß veranschlagt und kann somit später, sofern erforderlich, mit Dämmmaterial gefüllt werden.

Die vorgestellte Option stellt architektonisch und finanziell einen für Flandern charakteristischen Fall dar und verwendet aus Veranschaulichungsgründen bewusst den gleichen Ansatz wie Janssens et al. [5]. Die gewählte „flexible Option“ wird in ein Standard-Energieeffizienz-Konzept (gemäß derzeit geltender gesetzlicher Minimalbestimmungen) integriert. Als Maßstab für das Ausmaß zukünftig erforderlicher Umbaumaßnahmen wird die EU-Direktive 2010/31/EU (EPBD) [7] herangezogen.

d) Architektonische und finanzielle Bewertung

Die Praktikabilitätsuntersuchung unter architektonischen und finanziellen Gesichtspunkten erweist sich aufgrund folgender Punkte als vielversprechend: technische Durchführbarkeit, niedrige Zusatzkosten bei Pro­jekt­initiierung, geringe Imple­men­tierungskosten sowie eine hohe passive Kostenprojektion für Energieeffizienzmaßnahmen des Projektansatzes insgesamt.

Fazit

Die vorliegende Untersuchung stellt eine Gegenposition zu den bisher vorherrschenden Ansätzen des „Jetzt oder nie“, erläutert in Verbruggen [1], [6], bzw. des „Heute bauen, morgen aktualisieren“, beschrieben von Georgiadou et al. [8], dar. Die Ausweitung des Prinzips des „Abwartens und Lernens“, vorgestellt in [1] bzw.  [6], durch die Einbeziehung des neu entwickelten Konzepts „flexibler Optionen“, bildet für am Bau Beteiligte und Investoren den Anreiz, zukunftssichere Bauplanungsstrategien in Betracht zu ziehen. Anhand der Praktikabilitätsstudie zur Energieeffizienz am Beispiel von Vollziegelbauten in Flandern wird deutlich, dass das neu eingeführte Konzept sowohl in theoretischer als auch in praktischer Hinsicht eine geeignete Maßnahme zur Reduzierung unwiderruflicher, finanzieller Entscheidungen darstellt. Die „strategische Frühaufklärung“ in Bezug auf zukünftige Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz bietet eine fast gleichrangige Alternative zu Vorabinvestitionen in die technisch ausgereiftesten Lösungen im Rahmen des „Jetzt oder nie“-Ansatzes [6]. Solange eine Verbesserung der Energieeffizienz nicht zwingend vorgeschrieben wird, stellt die Implementierung von „flexiblen Optionen“ eine gute Übergangsstrategie dar. Aufgrund seiner generellen inhärenten Charakteristiken zeigt sich das Konzept der „flexiblen Optionen“ als neue, zielgerechte Strategie im Rahmen der zukunftssicheren Planung von Gebäuden, die heutzutage bereits direkt und indirekt von mehr als nur einer Seite erwartet bzw. vorgeschrieben wird [1], [5], [6], [8], [9]. Durch eine genauere Untersuchung ihrer Anwendungsbreite, -möglichkeiten und -vorteile können solche „flexiblen Optionen“ den konzeptionellen Rahmen zukunftssicherer Gebäudeplanung als Teil des Bestrebens zur Nutzung regenerierbarer Systeme bereichern.

Das 8. Energy Forum findet am 5. und 6. November 2013 in Brixen, Italien, statt. Die Konferenzdokumentation zum 7. Energy Forum, auf dem dieser Beitrag als Vortrag gehalten wurde, kann unter www.energy-forum.com bestellt werden.

Literatur

[1] A. Verbruggen, M. Al Marchohi, B. Janssens, „The anatomy of inves­ting in energy efficient buildings”, Energy and Buildings 43 , Issue 04 (2011), 905 – 914, ISSN 0378-7788 [2] B. Leupen, R. Heijne, J. Van Zwol, „Time-based Architecture”, 010 Publishers, Rotterdam, 2005 [3] S. Brand, „How buildings learn“, Penguin, New York, 1994, pp. 13 [4] B. Leupen, „Frame and generic space“, 010 Publishers, Rotterdam, 2006 [5] B. Janssens, A. Verbruggen, „Architectural and financial evaluation of upgrading the energy performance of recent massive brick houses“, Energy and Buildings (unter Begutachtung: MS-Nr. ENB-D-12-00285) [6] A. Verbruggen, „Financial appraisal of efficiency investments: why the good may be the worst enemy of the best“, Energy Efficiency 05, issue 01 (2012), ISSN 1570-646X [7] EU, Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings, Official Journal of the European Union, 18.6.2010 L153/13–35 [8] M.C. Georgiadou, T. Hacking, P. Guthrie P, „A conceptual framework for future-proofing the energy performance of buildings“, Energy Policy (2012, im Druck) [9] M.C. Georgiadou, T. Hacking, „Future-Proofed Design for sustainable Urban Settlements: Integrating Futures Thinking into the Energy Performance of Housing Developments“, Sustainable Cities and Regions (2011), World Renewable Energy Congress 2011 – Sweden