R01 · Maschinenraum vergleichende Ökobilanzierung
Für die Untersuchungen auf bauwen.de verwenden wir ein eigenes Vergleichsmodell für die Ökobilanz von Wohngebäuden.
Ausgangspunkt sind in Bauteileditor.de aufgebaute und mit ÖKOBAUDAT-Datensätzen hinterlegte Gebäudevarianten. Die dort erzeugten Bilanzdaten wurden für unsere Untersuchungen weiterverarbeitet und um eigene Berechnungen nach den QNG-Rechenregeln und -Konventionen ergänzt.
Als Untersuchungsmodell dient zunächst ein Einfamilienhaus. Das ist keine Aussage darüber, welche Gebäudetypologie wir für erstrebenswert halten. Wir nutzen das EFH als kleinen, vergleichsweise einfachen und noch gut überschaubaren Rechenkörper, an dem sich die Auswirkungen unterschiedlicher Konstruktionen und Berechnungsweisen transparent untersuchen lassen.
Verglichen werden unterschiedliche Gebäudevarianten und Haustechnikvarianten. Maßgeblich ist jeweils das funktionale Äquivalent.
Beim Vergleich unterschiedlicher Bauweisen bleiben Gebäudegeometrie, Nutzfläche und energetische Qualität der Gebäudehülle gleich. Die entsprechenden Bauteile der verschiedenen Konstruktionen sind auf nahezu identische U-Werte abgestimmt. Verändert wird die untersuchte Bauweise.
Beim Vergleich unterschiedlicher Haustechnikvarianten bleibt dagegen die Gebäudevariante einschließlich ihrer Hülle unverändert. Verändert wird nur die technische Lösung. Die daraus resultierenden Endenergiebedarfe können sich entsprechend unterscheiden.
Kerndaten des Untersuchungsgebäudes
| Merkmal | Setzung |
|---|---|
| Gebäudetyp | zweigeschossiges Einfamilienhaus; Untersuchungsmodell, kein typologisches Leitbild |
| Energiestandard | Effizienzhaus 40 |
| Nettoraumfläche (NRF) | 167,19 m² |
| Bruttogrundfläche (BGF) | 214,28 m² |
| GEG-Bezugsfläche A_N | 222,26 m² |
| Bruttorauminhalt (BRI) | 694,55 m³ |
| Grundabmessungen | 12,12 × 8,84 m |
| Traufhöhe | 5,45 m |
| Bodenplatte / GEG-Hüllfläche | 95,02 m² |
| U-Wert Außenwand | ca. 0,15 W/(m²K) |
| U-Wert Dach | ca. 0,15 W/(m²K) |
| U-Wert Fenster / Außentür | ca. 0,90 W/(m²K) |
| U-Wert Bodenplatte | ca. 0,22 W/(m²K) |
| Betrachtungszeitraum LCA | 50 Jahre |
Mengengerüst der Hülle
Der Master führt die Mengen auf Bauteil- und Schichtebene. Für die öffentliche Kurzfassung werden die geometrischen Bauteilmengen deshalb nicht durch Addition einzelner Materialzeilen gebildet. Eindeutig hinterlegt sind unter anderem:
- KG 320 Gründung: Bodenplatte / GEG-Hüllfläche 95,02 m²; im LCA-Aufbau werden einzelne Gründungsbestandteile separat geführt.
- KG 330 Außenwände: opake Außenwandfläche 190,74 m²; Fenster und Türen werden separat bilanziert.
- KG 360 Dächer: energetische Dachfläche 104,68 m² (2 × 52,34 m²).
- KG 340 Innenwände und KG 350 Decken sind im Master bauteil- und schichtweise hinterlegt; der zusammengefasste öffentliche Mengenschlüssel wird mit der vollständigen Gebäudedokumentation ergänzt.
Untersuchte Haustechnikpfade
- Wärmepumpe + 6,75 kWp Photovoltaik + 6,75 kWh Batterie + Lüftung mit Wärmerückgewinnung.
- Stromdirektheizung + 6,75 kWp Photovoltaik + 6,75 kWh Batterie + Lüftung mit Wärmerückgewinnung.
- Pellet/Biomasse + Solarthermie + Lüftung mit Wärmerückgewinnung, ohne Photovoltaik.
Für den Wärmepumpenpfad sind im Master 2.942 kWh/a Anlagenstrom hinterlegt; zusätzlich werden nach der verwendeten QNG-Konvention 3.343,8 kWh/a Nutzerstrom angesetzt. Für den Stromdirektpfad beträgt der hinterlegte Anlagenstrom 5.530 kWh/a. Beim Biomassepfad sind 4.440 kWh/a Pellets und 1.012 kWh/a Anlagenstrom hinterlegt.
Photovoltaik und QNG-Zurechnung
Die PV-Anlage des Wärmepumpenpfads hat 6,75 kWp; im Master entspricht dies 40,91 m² PV-Fläche bei der verwendeten Leistungsdichte. Für diesen Zweig ist ein Eigenverbrauchs-/Zurechnungsanteil von 39,8 % hinterlegt. Dieser Anteil wird in der verwendeten QNG-Rechenlogik auch für die Zurechnung der grauen Herstellungswirkungen der PV zum Gebäude verwendet. Für den Stromdirektpfad wird wegen des anderen Strombedarfs ein eigener PV-/Eigenverbrauchszweig geführt; im Master ist hierfür ein Anteil von 48,6 % hinterlegt.
Damit wird die PV nicht pauschal vollständig dem Gebäude zugerechnet: Eigenverbrauch und Export werden getrennt behandelt, und die Herstellungswirkungen werden entsprechend der angewandten Konvention anteilig berücksichtigt.
Wo die 38,33 Tonnen bleiben
Der Abstand der beiden funktional äquivalenten Varianten beträgt in A1–A3 83,24 t CO₂e. Im statischen 50-Jahres-Gesamtergebnis verbleiben 44,91 t CO₂e. Der größte Teil dieser Verringerung lässt sich einem einzigen Block zuordnen: C3+C4.
| Bilanzblock | Holz–Stroh | Massiv | Wirkung auf den Variantenabstand |
|---|---|---|---|
| A1–A3 | −5,24 t | +78,00 t | 83,24 t |
| Instandhaltung / Ersatz | 28,95 t | 30,53 t | +1,58 t |
| B6 statisch | 75,09 t | 75,09 t | 0,00 t |
| C3+C4 | 49,10 t | 9,18 t | −39,91 t |
| Gesamt | 147,89 t | 192,80 t | 44,91 t |
83,24 + 1,58 − 39,91 = 44,91 t CO₂e.
Der heutige A1–A3-Abstand wird also vor allem durch das modellierte Lebensende der biogenen Variante verkleinert. B6 verändert den Abstand in dieser Versuchsanordnung nicht.
Rechen- und Datenstand
Die energetische Gebäudeberechnung erfolgte für das ungekühlte Wohngebäude nach DIN V 4108-6:2003-06 einschließlich Berichtigung 1:2004-03 in Verbindung mit DIN V 4701-10:2003-08. Dieses Verfahren war nach § 20 Abs. 2 GEG für entsprechende Wohngebäude bis zum 31. Dezember 2023 zulässig. [Q09]
Die Ökobilanz basiert auf ÖKOBAUDAT 2020-II vom 03.04.2020 und damit auf Datensätzen der Generation DIN EN 15804+A1. [Q10][Q11] Die Gebäudebilanz folgt der Lebenszykluslogik der DIN EN 15978 und den für die Untersuchung verwendeten QNG-Bilanzierungsregeln mit einem Betrachtungszeitraum von 50 Jahren. [Q04][Q12]
Die verwendeten ÖKOBAUDAT-Datensätze entsprechen nicht exakt den QNG-Rechenwerten, die für einen offiziellen QNG-Nachweis zu verwenden sind. Sie sind umfangreicher, können aber hinsichtlich der hier verwendeten Werte als weitgehend gleichwertig und in den maßgeblichen Werten identisch angesehen werden. Die QNG-Rechenwerte 2023 beruhen ihrerseits auf Materialdatensätzen aus der ÖKOBAUDAT nach DIN EN 15804+A1 und ergänzen diese für die QNG-Nachweisführung. [Q13]
Die Untersuchung ist eine eigene Vergleichsrechnung. Sie beansprucht nicht, selbst ein einzureichender QNG-Nachweis zu sein.
Varianten und Weiterentwicklung
Das Modell enthält derzeit unter anderem Varianten in Holzbauweise mit Stroh-, Zellulose- und Mineralwolldämmung sowie massive Bauweisen mit unterschiedlichen Wandaufbauten. Hinzu kommen die beschriebenen Haustechnikpfade. Die auf bauwen.de mit [R01] gekennzeichneten Werte stammen aus diesem Rechenmodell.
Die vollständige Gebäudebeschreibung, sämtliche Varianten und Rechenergebnisse sowie die detaillierte Dokumentation der verwendeten Datensätze, Annahmen, QNG-Konventionen und eigenen Berechnungsschritte werden hier schrittweise ergänzt.
Das Modell soll nicht beim Einfamilienhaus stehen bleiben. In weiteren Gebäudetypologien wollen wir prüfen, welche der hier gefundenen Zusammenhänge sich bestätigen, wie sich ihre Größenordnung verändert – und wo sich die Ergebnisse nicht übertragen lassen.
Nächste Ausbaustufen
- Übertragung der Vergleichsrechnung auf größere Wohngebäude und weitere Gebäudetypologien als unterschiedliche Mengentypologien.
- Zusätzlicher Rechenstand mit aktuellen ÖKOBAUDAT-Datensätzen nach DIN EN 15804+A2. A1- und A2-Datensätze werden dabei nicht vermischt, sondern als getrennte Rechenstände behandelt. [Q14]
- Differenziertere Untersuchung des biogenen Kohlenstoffs und insbesondere des mit A2 separat ausgewiesenen GWP-biogenic.
- Transparente Gegenüberstellung unterschiedlicher Rechenkonventionen und zeitlicher Bewertungsmethoden.
Der bisherige A1-Datenstand bleibt dabei bewusst erhalten. Er bildet die Datengeneration ab, mit der die ursprüngliche Vergleichsrechnung und die daran anschließenden Untersuchungen entstanden sind.