Projekt 33520/02

Mehraufwand für innovative Ansätze zum Klima- und ressourcenschonendem Bauen bei der Umweltstation der Stadt Würzburg (KlimResBau)

Projektträger

Stadt Würzburg Die Stadtreiniger
Äußere Aumühlstr. 5
97076 Würzburg
Telefon: 0931/374471

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bei der 2017 begonnenen Bauausführung sollte im Rahmen dieses Projekts die erforderlichen Zusatz-aufwendungen gefördert werden, die die Umweltstation zu einem klima- und ressourcenschonendem Leuchtturmprojekt aufwerten. Dabei handelt es sich um Maßnahmen, die weit über den gesetzlichen Min-destrahmen (EnEV etc.) hinausgehen. Konkret handelt es sich hierbei um den Einsatz von Recyclingbe-ton mit der Verwendung von Öko-Zement, eine verbesserte Dämmung der Gebäudehülle sowie der Ein-satz eines Eisspeichers für Heiz- und Kühlzwecke. Weiterer Projektbestandteil sind LC-Analysen, die auf die vergleichenden Untersuchungen auf dem DBU-Projekt InnUmWue (Phase 1) aufbauen sowie die Auf-arbeitung und Darstellung der Projektergebnisse sowohl für ein breites Publikum in der Umweltstation als auch für Fachpublikum auf Tagungen. Ergänzend wird ein Monitoring zur Betriebsoptimierung und zur Visualisierung energetischer Daten durchgeführt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn Vorbereitung der Herstellung von RC-Beton für den Einsatz als Konstruktionsbeton war es erforder-lich, geeignete RC-Baustofflieferanten und Transportbetonhersteller im Raum Würzburg zu akquirieren und zu kontaktieren. Hintergrund war, im Vorfeld der Baumaßnahme, die Unternehmen gezielt fachlich zu beraten und bei den bautechnischen und umweltverträglichen Untersuchungen zu unterstützen. Dies um-fasste u.a. Vorortaufnahmen von den jeweiligen Baustoff-Recyclingprozessen und der notwendigen in-vestiven Maßnahmen bis hin zu Qualitätskontrollen der Herstellung von Recyclinggesteinskörnungen be-stimmter Korngrößen. Eine adäquate Unterstützung haben Transportbetonproduzenten erfahren. Baube-gleitend sind die Ergebnisse zum Einsatz und der Verarbeitung von RC-Beton aus bau- und umwelttech-nischer, technologischer, logistischer und aus ökologischer Sicht bewertet worden. Die LCA Analyse wurde nach Leistungspositionen der einzelnen Leistungsverzeichnisse mit dem Programm LEGEP durchgeführt. Hier konnten auch EPDs (Produktdeklarationen) berücksichtigt werden. Das Monitoring wurde mit Wärmemengenzählern und Temperaturfühlern an allen relevanten Positionen ausgestattet. Zu-dem wurden zusätzliche Stromzähler für die Wärmepumpe und die notwendigen Pumpen installiert. Die Eisspeichersteuerung und die Steuerung der Wärmepumpe wurden zusätzlich ausgelesen.


Ergebnisse und Diskussion

Mit dem erstmalig wissenschaftlich begleiteten Einsatz von RC-Beton wurde im Freistaat Bayern ein Grundstein für eine hochwertige Verwertung von mineralischen Abfällen im öffentlichen Hochbau gelegt. Wird nur die CO2-equvialente Bilanz des Betons betrachtet, bewegt sich der Beton mit rezyklierten Ge-steinskörnungen im ähnlichen Bereich wie Beton aus natürlichen Sand und Kies. Die wissenschaftlichen Untersuchungen zeigten dabei eine Abhängigkeit von den Lieferketten der Ressourcen (Sande bzw. Kie-se) für den Beton. Jedoch wird oftmals vergessen, dass der Einsatz von RC-Gesteinskörnungen einen Ressourcenschutz und die Schonung von Deponieraum fördert. Rechnerisch kann davon ausgegangen werden, dass die Umweltstation eine eingesparte Landschaftsfläche von 140 - 320 m², je nach Abbau-verfahren der natürlichen Ressourcen, verhindert hat. Zudem werden auch die knappen Verfüll- und De-poniekapazitäten der Regionen geschont. Durch die erstmalige Herstellung der rezyklierten Gesteinskör-nung (RC-GK) und den o.a. höheren Prüfungsumfang / Prüfungskosten sind die Kosten über den von Produktionen aus natürlichen Rohstoffen. Eine Verpflichtung, RC-Beton aus Umweltschutzgründen zu bevorzugen und nicht nur einmalig abzurufen, könnte die Preise reduzieren und gleichzeitig unsere natür-lichen Sand- und Kiesvorkommen schonen, die Eingriffe in den Naturhaushalt / Landschaft verringern sowie kaum noch verfügbare Deponiekapazitäten sparen.
Die Umweltstation besitzt mit passivhausähnlicher Gebäudehülle, Wärmepumpe, Eisspeicher und PV-Anlage eine hervorragende Umweltbilanz mit dem Höchstergebnis von 100 % nach DGNB 2015 (NBV15 und Ökobaudat 2016). Beide Kategorien (ENV1.1 und ENV2.1) sind mit der höchsten Auszeichnung Pla-tin (= 80 % Erfüllungsgrad) bewertet. Auch ohne die große PV-Anlage erreicht dieses Gebäude in der Ökobilanz – emissionsbedingte Umwelteinwirkungen (ENV1.1) mit 97,4 % die höchste Kategorie. Durch den geringeren Anteil der regenerativen Energien ist die Einzelbewertung Ökobilanz – Ressourcenver-brauch mit 74,2 % in Gold einzuordnen. Der Gesamterfüllungsgrad Ökobilanz mit 87,7 % ist wiederum die höchste Auszeichnung Platin (= 80 % Erfüllungsgrad). Der Recyclingbeton konnte durch die nicht vorhandene Produktdeklaration (EPD) nur als Normalbeton berücksichtigt werden. Durch die software-bedingten Einschränkungen und die sehr detaillierte Eingabe nach Leistungsverzeichnispositionen konn-te nur ein Teil der Instandhaltung und des Austausches von Bauteilen bzgl. der Lebensdauer durch das Programm berücksichtigt werden. Dies wird aber das Endergebnis nur geringfügig verschlechtern. LE-GEP wird durch die Anregung des ZAE Bayern im nächsten Update die Möglichkeit besitzen, eine voll-ständige Eingabe der individuellen Instandhaltungszyklen nach eigenen hinzugefügten Leistungspositio-nen auszuführen. Werden die emissionsbedingten Umwelteinwirkungen und der Ressourceneinsatz (Pri-märenergie) in allen Phasen verglichen, zeigte sich zwischen der Vorplanung und der Ausführungspla-nungsuntersuchung in fast allen ökologischen Faktoren (Ausnahme Ozonschichtabbaupotenzial ein nur sehr geringer Unterschied in den Zahlenwerten. Der Vergleich der emissionsbedingten Umwelteinwirkung zwischen der Planung und den detaillierten Leistungspositionen für die Herstellungsphase A1-A3 ist mit max. 19 % überschaubar. Jedoch weicht das Ozonbildungspotenzial mit ca. 60 % und das Ozonschich-tabbaupotenzial mit dem mehr als neunfachen Wert ab. Im Detail sind die Absolutwerte der Herstel-lungsphase (A1-A3) in der detaillierten Berechnung nach Leistungsverzeichnispositionen in vielen ökolo-gischen Faktoren gegenüber der LCA Berechnung der Vorplanung etwas höher. Das Monitoring des Eis-speichers konnte wegen des durch Insolvenz verzögerten Bauablauf nur eingerichtet aber nicht mehr durchgeführt werden.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Umweltstation der Stadt Würzburg wurde in zahlreichen wissenschaftlichen Vortragen des ZAE Bay-ern als Projektbeispiel erwähnt um die Bekanntheit dieses Projektes mit RC-Beton und Eisspeichersys-tem zu steigern. Das Abstract „R. Kastner, M. Reim, Y. Yu, S. Weismann, Comparative analysis of life-cycle assessment tools (LCA) wurde auf der 12th International Conference on Solar Energy for Buildings and Industry (Eurosun 2018), Rapperswil, Switzerland, 10.-13.09.2018“ veröffentlicht. Seit der Eröffnung der neuen Umweltstation der Stadt Würzburg im Mai wurden über 10.000 Besucher mit den Bildungsan-geboten zur nachhaltige Entwicklung, erreicht. Die Technologie des Eisspeichers wurde mit Postern und einer interaktiven Präsentation in der Umweltstation den Gästen anschaulich erklärt.


Fazit

Das Leuchtturmprojekt aus RC-Beton und Eisspeicher wurde erfolgreich fertiggestellt. Die Umweltstation hat eine große Strahlkraft über die Grenzen von Würzburg hinaus. Durch die Besucher Vorort zeigte sich ein sehr großes Interesse an den neuen Technologien. Im Bereich LCA muss die Anzahl der Datensätze im Bereich der Phase C und D deutlich erhöht werden, um das Recyclingpotenzial der Materialien noch genauer abbilden zu können. Wenn möglich sollte dies aber nicht, wie oft praktiziert, mit ungenauen Pauschalen realisiert werden. Hier sind zukünftig genaue wissenschaftliche Untersuchungen notwendig. Zudem ist eine EPD (Produktdeklaration) für den Recyclingbeton notwendig. Nach einer Aufnahme in die Ökobaudat kann er zukünftig für die ökologische Gebäudebewertung berücksichtigt werden.