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Erweiterung des OI3-Index um die Nutzungsdauer von Baustoffen und Bauteilen
Nachhaltig massiv, 3. Arbeitspaket

In der vorliegenden Arbeit wurde der Weg beschritten, auf Grund von statistischen Auswertungen, vertiefenden Analysen und übergeordneten Plausibilitätsüberlegungen zu belastbaren maximalen Nutzungsdauern zu kommen.

Materialökologie Ökobilanzen und Lebenszykluskosten Forschung

Zusammenfassung

Ziel des vorliegenden Subprojekts war eine aktualisierte und dokumentierte Zusammenstellung von Referenz-Nutzungsdauern für alle relevanten Baustoffe und Bauteile in den typischen Einbausituationen. Der Begriff technische Lebensdauer steht für die Lebensdauer eines Baustoffs bzw. Bauteils, die laut ISO 15686-1 als die Zeitspanne zwischen dem Einbau und dem Erreichen bzw. Überschreiten der Grenzanforderungen an die technischen Nutzungsvoraussetzungen definiert wird. Die technische Lebensdauer ist Ausgangspunkt für die Referenz-Nutzungsdauern, zusätzlich gehen in diese noch wirtschaftliche, aber auch soziokulturelle Erwägungen und Entwicklungen ein. Die maximale Nutzungsdauer eines Baustoffes, einer funktionalen Einheit, eines Bauteiles oder eines Gebäudes entspricht daher der technischen Lebensdauer. Zu beachten ist, dass das Ende der technischen Lebensdauer einer Bauteilschicht den Ausbau und die Zerstörung anderer Bauteilschichten bedingen kann, deren technische Lebensdauer noch nicht erreicht ist.

In der vorliegenden Arbeit wurde der Weg beschritten, auf Grund von statistischen Auswertungen, vertiefenden Analysen und übergeordneten Plausibilitätsüberlegungen zu belastbaren maximalen Nutzungsdauern zu kommen. Die sich aus der Nutzungsdauer ergebenden Instandhaltungszyklen innerhalb eines Betrachtungszeitraums sollen als Multiplikatoren in Ökobilanzen (z.B. OI3-Berechnung) Eingang finden. Dafür sind Nutzungsdauern „in der Breite“ notwendig, d.h. ein konsistentes Set über alle Baustoffe, Bauteile und Bauweisen hinweg, ansonsten sind die Kennwerte in der Gebäudebewertung nicht anwendbar. Da aus vorgelagerten (AP02 Lebensdauer), bzw. nebengelagerten (AP14 Katastrophen) Arbeitspakten keine Kennwerte vorgelegt wurden, mussten eigene „Tiefenbohrungen“ vorgenommen werden, um das über weites, schwankendes Terrain gespannte Nutzungsdauerset im festen Untergrund über Tiefenfundamente zu stabilisieren.

Die technische Lebensdauer ist der Ausgangspunkt zur Bestimmung der Nutzungsdauer von Baustoffen. Richtwerte sind in der Literatur in Katalogen zu finden, die für Baustoffe und Bauteile Nutzungsdauern angeben. Die Mehrheit der analysierten Kataloge trifft aber keine Aussagen, ob als Datenbasis Nutzungsdauern oder Lebensdauern herangezogen wurden, welche Einflussfaktoren berücksichtigt wurden usw.. Basis- und Detailrecherche bestätigen die Annahme, dass derzeit verfügbare Sammlungen von Nutzungsdauern entweder

  • ƒ•nur sehr wenige Baustoffe und Bauteilschichten enthalten (z.B. IP Bau, Alterungsverhalten von Bauteilen und Unterhaltkosten, 1994 und GFÖB 2004), die allerdings verhältnismäßig gut dokumentiert sind oder

  • ƒ• ein Gemisch von Kennzahlen unterschiedlicher Datengrundlagen und Methodiken darstellen – zudem ohne Berücksichtigung der Einbausituation (z.B. Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“, BM für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen 2004) oder

  • ƒ• qualitative, nicht transparente Angaben von Sachverständigen zusammenfassen (z.B. Nutzungsdauerkatalog, Landesverband Steiermark und Kärnten 2006 oder BTE 2008).

Der Vergleich der unterschiedlichen Quellen zeigt allerdings, dass in Teilbereichen eine gute Übereinstimmung gegeben ist. Allerdings divergieren die Zahlen teilweise auch sehr stark.

IBO Nutzungsdauer 135 Methodisch unterscheiden sich die Quellen kaum, da fast sämtliche Daten auf praktische Erfahrungen und Beobachtungen von Sachverständigen beruhen, die ihr Fachwissen und ihre Erfahrungen („Gefühl“) darin ausdrücken. Die angegebenen Nutzungsdauern sind allerdings nicht transparent nachvollziehbar und daher auch nicht hinterfragbar und vertiefbar (Ausnahme IP Bau 1994). Daher musste auch für wesentliche funktionale Einheiten (i.e. Bauteilschichten, die gemeinsam eine oder mehrere technische Funktionen erfüllen, z.B. Wärmedämmsystem verputzt) detaillierte Untersuchungen angestellt werden, die sich wegen des knappen Projektumfangs auf wenige Gruppen beschränken mussten. Eine konsistente Struktur zu deren Erhebung bietet die Normenreihe ISO 15686 ff. Diese wurde in ein schlagkräftiges Raster operationalisiert und damit transparent und nachvollziehbar Lebensdauern und limitierende Einflüsse vor allem aus der Schadensliteratur abgeleitet. Insgesamt wurde zur Erstellung des Nutzungsdauerkataloges wie folgt vorgegangen:

  1. Auswahl von wesentlichen funktionalen Einheiten (i.e. Bauteilschichten und/oder Gebäudekomponenten, die bestimmte technische Funktionen zu erfüllen haben).

  2. Auswertung der bestehenden Nutzungsdauerkataloge und Literaturquellen nach einem sorgfältig entwickelten, transparenten Algorithmus. Die Lebensdauer sollte über der höchsten durchschnittlichen Nutzungsdauer in den Quellen liegen. In Plausibilitätstests wird die Konsistenz einzelner Quellen analysiert und bewertet. Die Quellen sind in ihrer Zielrichtung, den Autoren und ihrer Methodik zu hinterfragen:

  • ƒ•Sachverständige sind geprägt von den begutachteten Schäden, haben allerdings meist wenig Wissen, wie oft die begutachteten Schäden auftreten.

  • ƒ•Forschungsinstitutionen möchten möglichst einfach handhabbare Kennwerte erheben, eigene Erfahrungen bilden meist eine untergeordnete Rolle.

  • ƒ•Versicherungen bieten statistisches Wissen zu Bauweisen, die in vielen Teilen heute nicht mehr ausgeführt werden.

  • Wenn stärkere Abweichungen in den Nutzungsdauerkatalogen vorhanden sind bzw. keine Kongruenz zu erreichen ist, wurde eine detaillierte Untersuchung durchgeführt.

    3. Wenn stärkere Abweichungen in den Nutzungsdauerkatalogen vorhanden sind bzw. keine Kongruenz zu erreichen ist, wurde eine detaillierte Einzelerhebung durchgeführt, die folgenden Eigenschaften untersucht (in Anlehnung an ISO 15686 ff) :

  • ƒ• Intrinsische Alterung eines Materials: Unter welchen Bedingungen (physikalische, chemische, biologische, mechanische Randbedingungen) altert das Material auf welche Art (z.B. durch Weichmacheremission)? Ab welchem Zustand, durch welche Effekte ist mit einer Nichterfüllung der technischen Funktion zu rechnen?

  • ƒ•Natürliche Einflussfaktoren: Damit werden die Einflüsse zusammengefasst, die von außen (Klima), innen (Nutzer etc.) und Gebrauch resultieren. Diese müssen als Randbedingung für Planung, Ausführung und Instandhaltung akzeptiert werden. Natürliche Einflussfaktoren gemäß ISO 15686-8: Umwelteinflüsse, Innenklima, Gebrauch. Als Fragestellung ist insbesondere die Wechselwirkung von Einflussfaktoren zu den intrinsischen wie zu den technischen Randbedingungen gefragt.

  • ƒ•Technische Einflussfaktoren: Diese Einflussfaktoren sind bewusst durch Planer, Ausführende und Hausbetreuer steuerbar und sollten auf der Grundlage von natürlichen Einflussfaktoren und Wünschen/Anforderungen der NutzerInnen Baustoffe/Konstruktionen/Gebäude so ausgewählt werden, dass die Alterungseigenschaften der Baustoffe optimal den Funktionen (technisch, wirtschaftlich, ökologisch, kulturell) angepasst sind. Welche langfristige Wirkung haben die Einflussfaktoren auf das spezifische Material? Ist dieses geschützt (durch eine vorausschauende Planung beispielsweise)?

  •  Schadensbilder: In welcher Form treten Schadensbilder an den untersuchten Baustoffen, Bauteilschichten, Konstruktionen und Gebäuden auf? Ist eine Instandsetzung möglich bzw. unter welchen Bedingungen ist ein Ersatz notwendig?

  • ƒ• Langzeiterfahrungen: Existieren Langzeiterfahrungen zu Baustoffen, Konstruktionen, Komponenten?

  • Annahmen zur Lebensdauer auf Basis der Langzeiterfahrungen: Hierbei wird versucht, aus der Analyse quantitative Kennwerte für die Lebensdauer von Baustoffen und Konstruktionen abzuleiten. In vielen Fällen können allerdings nur Mindest-Lebensdauern oder qualitative Zusammenhänge zwischen unterschiedliche Baustoffe und Einbaukonditionen.

4. In einer möglichst breit abgestützten Zusammenschau werden die einzelnen Informationen zu einer maximalen Nutzungsdauer (i.e. gute Planungs-, Ausführungs- und Instandhaltungsqualität) kondensiert.

5. Die resultierenden Nutzungsdauern werden teilweise in Abhängigkeit von natürlichen und technischen Einflussfaktoren mit Abschlägen oder Zuschlägen bewertet

6. Für eine bessere praktische Handhabbarkeit wird eine Einteilung in Nutzungsdauerklassen im Abstand von 10 Jahren durchgeführt.

7. Diese werden allen Baustoffe bzw. Anwendungen, die derzeit in der BauBook-Datenbank gelistet sind, zugeordnet.

Aus den durchgeführten Untersuchungen auf der Grundlage der bestehenden Nutzungsdauerkataloge und den detaillierten Analysen der Langzeiterfahrungen können die folgenden wesentlichen Nutzungsdauerklassen zusammengefasst werden:

  • ƒ• Statische Tragsystem überdauern mindestens 100 Jahre, wenn eine gute Planungs-, Ausführungs- und Instandhaltungsqualität gegeben ist. Letztere nimmt Rücksicht sowohl auf die natürlichen Einflussfaktoren wie Klima und Innenraumkonditionen, aber auch auf die aktuellen wie zukünftigen Anforderungen der Nutzer. Ohne Qualitätssicherung ist mit Abschlägen zu rechnen.

  • ƒ• Der Ausbau innen, Dämmstoffe sowie alle äußeren Schichten, die nicht direkt bewittert sind, müssen nach ca. 50 Jahren erneuert werden. Dies reflektiert in den vielen Fällen weniger die technische Lebensdauer als den Wunsch nach Veränderung 2 Generationen nach den Erstbewohnern. Qualitätssicherungsmaßnahmen wie spezielle Produktwahl können zur Erhöhung wie auch bei Nichtberücksichtigung zu Abschlägen in der Nutzungsdauer führen

  • Die vom Klima stark belasteten Außenschichten (Dacheindeckung, Abdichtungen, Außenputze, vorgehängte Fassaden) werden je nach Lage, Konstruktion und Materialqualität zwischen 25 und 50 Jahren genutzt und müssen danach ersetzt werden.

  • Stark genutzte Baustoffe im Innenbereich wie Bodenbeläge werden je nach Nutzung und Abnutzung/Instandhaltungsqualität bewertet. Damit ergeben sich Nutzungsdauern zwischen 10 und 50 Jahren.

Zu- und Abschläge wurden für einige funktionale Einheiten vorgeschlagen. Die Angabe von Zu- und Abschlägen ermöglicht auch eine direkte Übersetzung von guter Planung und Ausführung vermittels Qualitätssicherung in entsprechend höhere Nutzungsdauern von Baustoffen und Bauteilen. Es scheint allerdings sinnvoller, je nach Vorhandensein von Qualitätssicherungssystemen in Planung und Ausführung (und z.T. auch in der Instandhaltung) von Gebäuden Abschläge anzuwenden.

Projektteam

 

 

Forschungszeitraum

Februar 2008 – Dezember 2009

Fördergeber

Gefördert durch das BMVIT im Programm Energie der Zukunft, des Fachverbands der Stein- und Keramischen Industrie und der WKÖ

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