Design by Availability

Das Recyclinghaus in Hannover

Bild 1 Das Recyclinghaus in Hannover
Quelle: Olaf Mahlstedt

Finalist Deutscher Nachhaltigkeitspreis Architektur 2021

Das Recyclinghaus ist ein experimentelles Wohnhaus, das aus gebrauchten, recycelten und recyclingfähigen Bauteilen in recyclinggerechter Bauweise erstellt wurde. Es handelt sich um einen Prototyp, der die Möglichkeiten und Potenziale verschiedenster Arten von Recycling im Reallabor austestet und einen kreislauforientierten und ressourcenschonenden Planungsansatz aufzeigt.

1 Hintergrund

Auf die Frage, ob die Prinzipien des Recyclinghauses auf das konventionelle Bauen übertragbar seien, antworten die Verfasser:innen gerne mit einer suggestiven Gegenfrage: Ist das konventionelle Bauen noch zukunftsfähig?

An der Endlichkeit der Ressourcen gibt es seit mehr als vier Jahrzehnten keinen Zweifel. Ebenso lange werden Lösungsvorschläge für die Probleme des Klimawandels auf nachfolgende Generationen verschoben. Und das, obwohl uns nur noch wenige Jahre zur Verfügung stehen, um die Erderwärmung in verträglichem Rahmen zu halten – es verbleiben noch 7,2 Jahre bis zum Überschreiten des 1,5-Grad-Ziels [1].

Auf das Konto des Bausektors gehen weltweit 50 % des Ressourcenverbrauchs, 50 % des Müllaufkommens, 40 % des Energieverbrauchs und 33 % des Wasserverbrauchs [2, 3].

Bestrebungen, die negativen Umweltauswirkungen des Bauens zu verringern, beschränkten sich in der jüngeren Vergangenheit v. a. auf die Reduzierung der Verbrauchsenergie von Gebäuden in deren Betrieb durch verschiedene Strategien der Effizienzsteigerungen bei Gebäudehülle und Haustechnik. Zugleich gehen diese oftmals mit Rebound-Effekten [4] einher, die die Erfolge der Effizienzsteigerungen egalisieren, bspw. durch höhere Komfortansprüche und eine Steigerung des Flächenbedarfs pro Kopf.

Auch wurden die Energie- und Ressourcenaufwendungen für die Gebäudeherstellung selbst in Berufspraxis, Forschung und Lehre bislang noch zu wenig in den Fokus gerückt, obwohl der Anteil der grauen Energie bei Neubauten in Bezug auf den Gesamtenergiebedarf mit ca. 40–60 % erheblich ist [5] und künftig weiter ansteigen wird. Hier liegt eine Stellschraube mit äußerst großer Wirksamkeit: CO2-Emissionen der Gebäudeherstellung fallen nicht erst in 30 Jahren, sondern sofort an – oder können eben auch sofort vermieden werden. Die Auswirkungen auf das Klima sind unmittelbar.

Neben den Herausforderungen, die der Klimawandel an das Planen und Bauen stellt, wird darüber hinaus zunehmend deutlich, dass auch eine Neupositionierung zum Umgang mit Rohstoffen und (zukünftigen) Rohstoffknappheiten dringend erforderlich ist. Die Transformation von Rohstoffen zu Müll (Orio Giarini, Club of Rome) muss beendet werden. Eine Rückbesinnung auf Lokalität bei der Materialgewinnung erscheint aufgrund immer häufiger zusammenbrechender Lieferketten geboten.

Natürlich braucht es eine generelle Reduktion von (Neu-)Bautätigkeit und Flächenversiegelung; hierbei müssen die Widersprüche zwischen dem Erfordernis der Neuschaffung von Wohnraum [6] und den damit einhergehenden, unmittelbar beim Bauen entstehenden negativen Umweltauswirkungen durch ganzheitliche Strategien wie u. a. Innenentwicklung, Nachverdichtung, Umnutzung oder CO2-Sequestrierung in Gebäuden aufgelöst werden.

In der Vielzahl der beschriebenen Herausforderungen und Lösungsansätze ist das Herstellen von geschlossenen Stoffkreisläufen bei der Gebäudeproduktion eine Strategie zur Verringerung des Ressourcen- und Energieverbrauchs. Hierzu zählen sowohl das Wiederverwenden und Recyceln von Gebäuden, Bauteilen und Baustoffen als auch der Einsatz von recyclingfähigen Produkten und eine recyclinggerechte Bauweise. Die Möglichkeiten und Grenzen wurden im experimentellen Pilotprojekt Recyclinghaus im Reallabor erprobt und dokumentiert.

2 Projektziel: Wie viel Reuse und Recycling sind möglich?

Zielvorgabe des 2015 vom hannoverschen Bau- und Wohnungsunternehmen Gundlach ausgelobten Wettbewerbs war der Bau eines Hauses unter 100%igem Einsatz von Recyclingbaustoffen. Als Ergebnis sollte nicht ein temporäres Gebäude entstehen, sondern ein dauerhaftes Wohnhaus, auch effizient in Bezug auf die Verbrauchsenergie. Mit der Durcharbeitung des Konzepts wurden die anzuwendenden Recyclingstrategien genauer definiert und vertiefend als Projektziele vereinbart:

Mit höchster Priorität sollten gebrauchte Bauteile wiederverwendet werden. Diese sollten möglichst aus den eigenen Gebäudebeständen der Auftraggeberin stammen, auch mit der Überlegung, firmeneigene Stoffströme zukünftig kreislaufgerechter zu organisieren. In gestaffelter Prioritätenabfolge sollten weitere Gebrauchtmaterialien aus lokalen oder regionalen Materialquellen bezogen werden, um den Transportaufwand gering zu halten. Da­rüber hinaus sollten Materialien und Produkte zum Einsatz kommen, die recycelt sind, also bereits weiterverarbeitete, auf dem Baustoffmarkt verfügbare Recyclingprodukte.

Die eingesetzten Bauteile, Materialien und Produkte sollten recyclingfähig sein und recyclinggerecht verbaut werden. Das heißt, Materialien sollten einstofflich verwendet, auf Verbundwerkstoffe verzichtet und die Bauteile dekomponierbar, also möglichst schadensfrei lösbar gefügt werden. Schlussendlich sollte auch während des Bauprozesses im Sinne einer Zero-Waste-Baustelle im Hinblick auf Bauabfälle und Zwischenprodukte in Materialkreisläufen gedacht und gehandelt werden.

3 Entwurf

Das Recyclinghaus wurde auf dem letzten freien Restgrundstück der Expo-Siedlung am Kronsberg in Hannover errichtet. Die unter ökologischen Gesichtspunkten gebaute Siedlung entstand Ende der 1990er-Jahre im Zusammenhang mit der EXPO 2000. Damals wurde erstmals in Deutschland eine Wohnsiedlung mit über 70 ha Größe flächendeckend in Niedrigenergiehausbauweise errichtet. Insofern steht das Haus in der ökologischen Tradition des Standorts.

Das Wohnkonzept des Hauses sieht die Nutzung durch eine Familie oder Wohngemeinschaft vor. Das Gebäude verfügt über eine Wohnfläche von 156 m² zuzüglich eines Carports mit einer Nutzfläche von 20 m² und umfasst bei einer BGF (R) von 275 m² zwei Vollgeschosse und ein Staffelgeschoss mit großer Dachterrasse. Das Grundrisskonzept sieht fünf kleine Individualräume zugunsten größerer, gemeinschaftlich nutzbarer Flächen vor. Alle Türen und Fenster wurden ohne Stürze ausgebildet, sodass der Raum ununterbrochen zwischen innen und außen sowie zwischen den einzelnen Räumen „fließt“. So entsteht im Sinne einer architektonischen Suffizienz trotz kompakter Grundrissorganisation ein großzügiges Raumgefühl (Bild 2).

Bild 2 Grundrisse und Schnitte
Quelle: Cityförster

Das Recyclinghaus wurde als leimfreier Massivholzrohbau auf einer Gründung aus Recyclingbeton ausgeführt. Das Dach wurde als Warmdach mit einer Dämmung aus Schaumglasplatten ausgebildet. Die Fassaden wurden als vorgehängte hinterlüftete Fassaden mit verschiedenen Bekleidungen aus Gebrauchtmaterialien erstellt. Im Innenausbau und im Freiraum kamen ebenfalls fast ausschließlich gebrauchte Bauteile und Recyclingbaustoffe zum Einsatz.

Das Haus erreicht den lokal geforderten Klimaschutzstandard Kronsberg-Standard, der neben dem Ausschluss umweltschädlicher Baumaterialien einen energetischen Standard von mindestens KfW-Effizienzhaus 55 bedeutet. Haustechnisch wurde dies umgesetzt durch eine Beheizung mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe mit solarthermischer Unterstützung (Warmwasser) sowie einer kontrollierten Wohnungslüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG 96 %). Baulich wurde eine durchgehend gut gedämmte thermische Hülle ausgebildet (U-Werte opak 0,11–0,17 W/m²K, transparent Uw = 0,94–1,01 W/m²K), deren Fügung mithilfe von detaillierten Wärmebrückenberechnungen überprüft und optimiert wurde. Die gute Luftdichtheit des Gebäudes dokumentiert das Blower-Door-Messergebnis von n50 = 1,37 1/h. Besonders hervorzuheben ist, dass der Energiestandard trotz der umfassenden Verwendung von gebrauchten Bauteilen und Recyclingmaterialien erreicht werden konnte.

4 Design by Availability

Das Entwerfen und Konstruieren vor dem Hintergrund begrenzter Verfügbarkeiten von Ressourcen, Rohstoffen und Baumaterialien stellt völlig andere Anforderungen an den Entwurfsprozess als an das herkömmliche Planen, bei dem die Annahme unbegrenzter Erhältlichkeit zu jedem Zeitpunkt vorherrscht. Hierfür braucht es neuartige Planungsmethoden, bei denen die begrenzte Verfügbarkeit von Baumaterialien integrativer Bestandteil des Entwurfsprozesses wird. So erfordert bspw. die Planung mit gebrauchten Bauteilen und ihren durch die Bestandssituationen der Rohstoffquellen aus Urban Mining oder Bauteilernte festgelegten Dimensionen und Mengen einen agilen, teilweise umgekehrten Planungsansatz, eine nichtlineare Durcharbeitung der Leistungsphasen, spezifische Detaillösungen und besondere rechtliche Rahmenbedingungen wie z. B. Nachweise der Materialeigenschaften, bauaufsichtliche Zulassungen etc.

Eine weitere Herausforderung ist die Materialbeschaffung geeigneter gebrauchter Bauteile, denn ein professioneller Gebrauchtbauteilmarkt ist bislang weitgehend nicht etabliert. Die Rahmen­bedingungen waren im Projekt Recyclinghaus günstig, da die Auftraggeberin Gundlach – ein lokales Bau- und Wohnungsunternehmen – selbst zu einem großen Teil die gebrauchten Bauteile aus eigenen Immobilienbeständen, Abriss- oder Umbauprojekten liefern konnte. Dieser Umstand war aus verschiedenen Gründen günstig. Zum einen gab es einen direkten Zugriff auf gebrauchte Baumaterialien mit Kenntnissen zur zeitlichen und quantitativen Verfügbarkeit. Zum anderen konnten aufgrund der vorliegenden Dokumentationen zu den eigenen Gebäudebeständen auch die Materialeigenschaften der Bauteile nachgewiesen werden (Bild 3).

Bild 3 Lageplan: lokale Bauteilernte von Gebrauchtmaterialien
Quelle: Cityförster

Die Datenlage zu den Bauteilen spielt eine wichtige Rolle. Erstens muss mit den gebrauchten Bauteilen geplant werden können. Hierfür ist es hilfreich, dass Dimensionen, Konstruktionszeichnungen, U-Werte etc. bekannt oder beschaffbar sind. Und zweitens müssen alle Bauteile zugelassen bzw. in ihren Produkteigenschaften nachweisbar sein, z. B. durch Übereinstimmungszeichen, Lieferscheine und Datenblätter.

Nachdem die grundlegenden Parameter der Planung wie Gründung aus RC-Beton, Massivholzrohbau oder vorgehängte hinterlüftete Fassade festgelegt und Materialquellen identifiziert waren, konnte die Feinplanung mit gebrauchten Bauteilen beginnen. Hierfür waren neue Entwurfsmethoden erforderlich. Der „Zufall“ der verfügbaren Baumaterialien mit ihren festgelegten Mengen und Abmessungen musste – ähnlich einem Puzzle – in dezidierte Planung übersetzt werden, wobei auch noch während des Bauprozesses unerwartete gestalterische und funktionale Nutzen entstanden. Ein Beispiel für eine zeitliche nichtlineare Verschiebung von Planungsleistungen ist die Elementplanung des Massivholzrohbaus im Zusammenspiel mit gebrauchten Bauteilen. Diese musste frühzeitig auf Grundlage der vorhandenen unveränderbaren Dimensionen der gebrauchten Fensterelemente und der Fassadenbekleidungen aus Gebrauchtmaterialien erfolgen.

Die Bauarbeiten wurden nach Abschluss der Genehmigungsplanung begonnen, als der erweiterte Rohbau (Rohbau, Fassaden, Dach) planerisch festgelegt war und Sicherheit bezüglich der Verfügbarkeit und Eignung der hierfür zu verwendenden Materialien bestand. Viele weitere Entwurfsentscheidungen, z. B. bezogen auf den Innenausbau (Bild 4) und die Freiraumgestaltung (Bild 5), wurden sukzessive während der Bauphase getroffen und mussten teilweise auch noch auf die sich im Zeitverlauf verändernde Abrufbarkeit von Baumaterialien reagieren. Das Gebäude wurde also während des Bauprozesses weiter entworfen. Eine Rolle spielte hierbei auch das Mengenspiel – also das Zuwenig und Zuviel an gebrauchten Materialien für den jeweiligen geplanten Einsatzzweck: Zu geringe Mengen von Materialien wurden kompensiert, indem an Fehlstellen andere verfügbare Materialien eingesetzt wurden. ­Waren größere Mengen von bestimmten Materialien verfügbar als benötigt, wurden entweder am Gebäude selbst zusätzliche, ursprünglich ungeplante Mehrwerte geschaffen, bspw. zusätzliche Einbauschränke und Möbel oder erweiterte Freiraumgestaltung mit mineralischen Bauresten, oder es wurden Einsatzzwecke in anderen Bauvorhaben für übriggebliebene Materialien gefunden.

Bild 4 Innenausbau mit gebrauchten Messebaumaterialien
Quelle: Olaf Mahlstedt
Bild 5 Fassade und Freiraumgestaltung aus gebrauchten Bauteilen
Quelle: Olaf Mahlstedt

5 Fensterelemente

Am Beispiel der Fenster lässt sich veranschaulichen, welche Komplexität in der Planung mit gebrauchten Bauteilen steckt: Aus einem Umbauprojekt, das sich ebenfalls im Besitz der Auftraggeberin befand, konnten Fenster weiterverwendet werden, die aus dem Baujahr 2007 stammten und damit im Lebenszyklus erst zehn Jahre „von der Uhr“ gegangen waren. Gleichzeitig lagen zu diesen Fenstern alle erforderlichen Angaben und Dokumentationen vor: Lieferscheine, U-Wert-Protokolle, Werkplanung der Firma zum ersten Einbau etc. Problematisch war die Einschränkung des Baugebiets Hannover-Kronsberg, das in seinen Baurichtlinien die Verwendung von Aluminium als Baustoff verbietet. Für den Einsatz der gebrauchten Aluminiumfenster wurde eine Ausnahmegenehmigung erteilt, da die negativen Umweltauswirkungen eines gebrauchten Aluminiumfensters nicht mit der Herstellung neuer Fensterelemente aus Rohaluminium gleichzusetzen sind.

Wenn auch bei einem Bauteil aus dem Jahr 2007 ein relativ guter energetischer Standard zu erwarten ist, konnten mit den Bestandsprofilen die Anforderungen an die inzwischen gültige EnEV (2014) und den erhöhten Grenzwert im Baugebiet Hannover-Kronsberg (spezifischer Heizenergiebedarf < 55 kWh/(m²a) – entspricht in etwa KfW-55-Standard) nicht erfüllt werden. Die bestehenden Rahmenprofile konnten nach Rücksprache mit dem Hersteller durch den nachträglichen Einbau von Isolatoren ertüchtigt und verbessert werden, zusätzlich führte der Glastausch (Neueinbau von Dreifachverglasung mit geringem Scheibenzwischenraum) zu einem Gesamt-U-Wert von Uw = 0,94 W/(m²K).

Alternativ wurde untersucht, das Modell einer Klimazone und einer Kombination von zwei Fenstern mit Luftraum dazwischen (Prinzip Kastenfenster nach DIN EN ISO 10077-1 Tab. C1 bzw. DIN EN 637) zu realisieren, bei dem die Qualitäten von zwei Fenstern in mittlerer Qualität addiert werden und mithilfe eines Klimapuffers ein energetisch gutes Gesamtergebnis erzielt wird. Bei der Kombination unterschiedlicher einzelner Fensterschichten wären hier Gesamt-Uw-Werte von 1,23 bis 0,84 W/(m²K) zu erreichen gewesen.

Aufgrund begrenzter räumlicher Verhältnisse und Schwierigkeiten in der Detaillierung wurde die zuerst beschriebene Ertüchtigung der Fenster realisiert und die KastenfensterVariante verworfen. Neben dem guten U-Wert der ertüchtigten Fenster sprach auch die Verwendung der vorhandenen gebrauchten Raffstoreanlagen als Verschattung für alle Fenster für diese Umsetzung.

Mit dem Austausch der Verglasungen wurde zwar einerseits eine Entscheidung gegen den höheren Anteil an wiederverwendeten Bauteilen getroffen, andererseits aber die energetisch bessere Lösung umgesetzt, die über den Lebenszyklus einen geringeren Heizwärmebedarf und damit geringeren CO2-Fußabdruck im Betrieb des Gebäudes vorweisen kann. Zudem wurden die Glasscheiben, die aufgrund der U-Wert-Anforderungen nicht für das Recyclinghaus genutzt werden konnten, nicht entsorgt, sondern einer anderen Nutzung zugeführt. Sie wurden an das Kulturprojekt Platz-Projekt in Hannover-Linden weitergegeben, wo sie als Verglasungen eines Veranstaltungspavillons mit geringeren energetischen Anforderungen weitergenutzt werden konnten (OSCO – Veranstaltungspavillon auf dem Platz-Projekt www.openspace-hannover.de).

6 Tragwerk

Die für den Planungsprozess grundlegenden Ideen und konstruk­tiven Konzepte wurden bereits in der Wettbewerbsphase ent­wickelt. Die Zielsetzungen des Planungsteams gingen dahin, die ­Lösung innerhalb der Abfolge Produktrecycling – Baustoffrecycling – Recyclinggerechtigkeit mit neuen Bauteilen möglichst hochgradig zu entwickeln. Damit standen die Optionen des Einsatzes wiederverwendeter Bauteile auch für die Tragwerksplanung im Fokus.

Der erste Vorentwurf zum Tragwerk des Recyclinghauses sah eine Stahlrahmenkonstruktion mit Decken- und Wandkonstruktionen in Holzbauweise vor. Anlass dazu gaben passende Stahlprofile, die in einem rückzubauenden Sportcenter sowie einer Industriehalle zur Verfügung standen. Die fehlende CE-Kennzeichnung sollte anhand von MPA-Versuchen mit einer schlanken Einzelfallzustimmung kompensiert werden. Per Sichtprüfung sortierte gebrauchte Holzprofile hätten als Deckenbalken gedient. Überlegungen zur Wirtschaftlichkeit und zur Zeitschiene beendeten den Plan. Die Gewinnung der Stahlprofile hätte in behutsamem Rückbau durch Stahlbauunternehmen erfolgen müssen und war in Relation zu den zeitlichen Zwängen des Abbruchvorhabens nicht sicher zu gewährleisten gewesen.

So wurde – wie auch ursprünglich im ersten Wettbewerbskonzept vorgesehen – der Entwurf einer Holzkonstruktion gewählt. Im Holzbau hat die Wiederverwendung von Bauteilen Tradition. Um eine hochwertige Kaskadennutzung zu ermöglichen, wurden möglichst leimfreie Holzprodukte eingesetzt. Zugleich ergab sich bei minimalem CO2-Fußabdruck und großem CO2-Sequestrierungspotenzial [7] eine robuste und langlebige Konstruktion. Wände, ­Decken und Dach wurden aus Massivholzelementen konstruiert, die über ihre Fügung neben dem vertikalen Lastabtrag auch die räumliche Aussteifung übernehmen und eine feine fertige Oberfläche für den Innenraum bieten. Für die Wände und Dachschrägen wurden aus kreuzweise über Buchenschrauben kraftschlüssig zusammengesetzten Brettlagen bestehende Nur-Holz-Elemente eingesetzt. Die horizontalen Decken- und Dachelemente wurden aus Brettstapelelementen hergestellt, die ebenfalls über lange Buchengewindestangen gefügt wurden (Bild 6). Nur für die großen und ­deckengleichen Öffnungen wurden Leimbinder als Überzüge verwendet. Die Gründung erfolgte mit unbewehrten Streifenfundamenten und einer freitragenden Stahlbetonsohlplatte aus Recyclingbeton über einer Dämmschicht aus Schaumglasschotter.

Bild 6 Leimfreier Massivholzrohbau
Quelle: Olaf Mahlstedt

Bei untergeordneten Tragwerksteilen wie der Treppe und der Fassade aus Profilglas war das Konstruieren mit gebrauchten Bauteilen hingegen sehr erfolgreich. Die Treppenstufen, Treppenpodeste und Absturzsicherungen bestehen aus wiederverwendeten Stahlprofilen. Das tragende Treppenauge wurde als haushohe Blockbohlenwand aus historischen Eichenbalken konstruiert (Bild 7). Die Eichenbalken in Längen zwischen 1,5 m und 2,5 m wurden auf einen einheitlichen Querschnitt gesägt, vertikal planmäßig stoßüberlappend geschichtet und miteinander zu einem robusten, dreigeschossigen Flächenbauteil verschraubt. Alte Zapflöcher waren mit einer ausreichenden Wandungsstärke zulässig und sind in die Wandebene gedreht nur noch über eventuell dazugehörige Holznagellöcher sichtbar. Die Eichenbalken wurden von einem Unternehmen bezogen, welches mit historischen Bauteilen handelt und sich – in der alten Tradition, Bauteile von Fachwerkhäusern wiederzuverwenden – auf Rückbau, Sortierung, Zertifizierung, Veredelung und Vermarktung von historischer Eiche spezialisiert hat. Dabei ist Holz ein besonders dankbarer Baustoff für den Tragwerksplaner, wenn es darum geht, Bauteile wiederzuverwenden. Bei Tragwerksteilen im Bestand wird im einfachsten Fall die Einordnung in Festigkeitsklassen per Sichtprüfung vorgenommen.

Bild 7 Wand aus historischen Eichenholzbalken, Treppenkon­struktion aus gebrauchten Stahlteilen
Quelle: Olaf Mahlstedt

7 Profilbauglasfassade

Im üblichen Bauablauf verantwortet der Planer die Planung, der Handwerker die fachgerechte Umsetzung und der Hersteller die Güte des verarbeiteten Produkts. Für die Wiederverwendung von Bauprodukten bestehen keine einheitlichen Regelungen im Rahmen der Bauordnung. Das fehlende CE-Kennzeichen kann aktuell über eine mehr oder weniger aufwendige Einzelfallzustimmung kompensiert werden. Die Entscheidung, ob eine Zustimmung im Einzelfall notwendig ist, liegt aufgrund der fehlenden Regelung in den meisten Fällen beim Tragwerksplaner und ggf. beim Prüfingenieur. Im Zweifel wird anhand möglicher Schadensfolgen und nach Rücksprache mit der Bauaufsichtsbehörde entschieden.

Die vorgehängte hinterlüftete Fassade mit einer Bekleidung aus Profilbauglas ist dafür ein Beispiel. Durch den Ausbau verliert Profilbauglas seinen Bestandsschutz und darf baurechtlich gesehen nur mit einer erneuten Zertifizierung eingebaut werden. Da es sich tragwerksplanerisch um ein untergeordnetes Bauteil handelt, welches zudem nur geringe Beanspruchungen aufweist, wurde ein ingenieurmäßiger Ansatz gewählt. Das Gussglaserzeugnis war zum Zeitpunkt seiner Herstellung ein geregeltes Bauprodukt nach Bauregelliste A Teil 1. Seit der Ausgabe 2003/2 ist Profilbauglas aus der Bauregelliste gestrichen, weil Untersuchungen Abweichungen der Festigkeit im Steg und in den Flanschen gezeigt haben. Es wird hinsichtlich seiner Geometrie weiterhin in einer Norm geregelt – aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ). Da Material und Geometrie sowie Herstellungsverfahren normiert und im Vergleich zu 1983 im Wesentlichen gleich geblieben sind, nur aufgrund neuer Erkenntnisse die physikalischen Eigenschaften in einer Zulassung neu bewertet wurden, wurde entschieden, das wiederzuverwendende Bauprodukt nach aktueller Zulassung zu bemessen.

Bild 8 Innenwände aus Abbruchziegeln
Quelle: Olaf Mahlstedt

8 Ökobilanz

Bild 9 Kronkorkenmosaik, gebrauchte Badobjekte
Quelle: Olaf Mahlstedt

Beim Recyclinghaus sollte durch die Verwendung möglichst vieler gebrauchter oder recycelter Bauteile ein Gebäude geschaffen werden, das möglichst wenig CO2-Emissionen erzeugt und dabei möglichst viel Energie bei der Herstellung des Gebäudes einspart. Um den Unterschied zur grauen Energie gegenüber einer konventionellen Bauweise festzustellen, ist eine Lebenszyklusbetrachtung im Sinne einer Ökobilanzrechnung aufzustellen (Life-Cycle-Analysis LCA nach DIN EN ISO 14040 Umweltmanagement – Ökobilanz). Unter Ökobilanz (LCA) wird die systematische Analyse der Ressourcenentnahme aus der Natur und der Umweltwirkung von Produkten während ihres gesamten Lebenszyklus (von der Wiege bis zur Bahre) verstanden. In solch einer LCA werden also neben Energieaufwand und materiellem Ressourcenverbrauch für die Erstellung auch die Emissionen bilanziert, die sich bei 50 Jahren Betrieb des Gebäudes für die Energieversorgung (Heizung, Warmwasser und Lüftung sowie Hilfsenergie) und die erforderlichen Erneuerungszyklen der einzelnen Komponenten (Bauteile wie technische Anlagen) ergeben. Es ist also neben der ressourcensparenden Errichtung des Gebäudes (Erstinvestition) im Sinne der Lebenszyklusbetrachtung genauso relevant, ein möglichst effizientes Gebäude (Energieverbrauch, Wahl des Energieträgers, Einsatz erneuerbarer Energien, Energieerzeugung) mit Bauteilen und Materialien, die möglichst robust sind und längst mögliche Erneuerungszyklen benötigen (über den normativen Betrachtungszeitraum von 50 Jahren), zu realisieren. Die Ökobilanz ist dann eine Aufsummierung der Umweltwirkung für die Herstellung aller Bauteile, die Instandhaltung aller Bauteile, den Betrieb des Gebäudes und die Entsorgung der Bauteile über 50 Jahre. Die Darstellung des Ergebnisses erfolgt in Sachbilanzwerten, die in Wirkungspotenziale umgerechnet und dann als CO2-Äquivalente angegeben werden. Sie bilden so das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential GWP, im Sprachgebrauch CO2-Fußabdruck) und weitere ökologische Wirkungskategorien ab, auf die hier nicht weiter eingegangen wird.

Im Rahmen der Ökobilanzrechnung im Projekt soll in einer vergleichenden Untersuchung die LCA des realisierten Gebäudes (Recyclinghaus) mit einem Gebäude gleicher Kubatur, gleicher energetischer Qualität, gleicher technischer Ausstattung und damit gleicher Emission über den Gebäudebetrieb gegenübergestellt werden. So können Erkenntnisse gewonnen werden, die sich ausschließlich auf den Erstellungsprozess und die verwendeten Materialien des Gebäudes beziehen und nicht durch den Gebäudebetrieb über 50 Jahre verzerrte Ergebnisse erzeugt werden. Ziel ist es, das Einsparpotenzial des kreislaufgerechten Bauens aufzuzeigen und die These zu validieren, dass Rezyklate und gebrauchte Bauteile eine positive Wirkung auf die Gesamtbilanz eines Gebäudes haben – und wie hoch diese ausfällt.

Die Ökobilanzrechnung eines konventionellen Gebäudes ist nach den genormten Vorgaben vergleichsweise leicht erstellt. Die Rechenrandbedingungen für neue Bauteile und Materialien sind definiert, die Datengrundlage für die Berechnung i. d. R. für die meisten verfügbaren Neubauprodukte vorhanden (www.oekobaudat.de und andere Datenquellen). Größere Schwierigkeiten bereitet die Abbildung wiederverwendeter Bauteile: während man bei neuen Produkten (eingeschlossen recycelte Produkte) auf komplette Datensätze zurückgreifen kann, sind bei gebrauchten Bauteilen i. d. R. keine Kennwerte vorhanden. Setzt man hierfür einen Vergleichswert als Neubauteil an, ist die Wirkung zu hoch angesetzt, weil der Prozess der Herstellung mit all den damit verbundenen Einzelprozessen doppelt gezählt würde – dieser Prozess fällt nicht an. Ignoriert man jedoch wiederverwendete Bauteile in der Ökobilanz, fällt die Berechnung zu gut aus, weil Ausbau, Reinigung, ggf. Aufbereitung, Transporte und Wiedereinbau nicht berücksichtigt werden. Bei der Interpretation der Datenbasis auf Grundlage von Neubauteilen als Vergleich zu gebrauchten Bauteilen ist daher ein gewisses Fehlerpotenzial gegeben, das in iterativen Annäherungen eingegrenzt werden muss. Diese Bewertung ist derzeit in Arbeit, die Ergebnisse liegen noch nicht vor.

Bild 10 Detailschnitt
Quelle: Cityförster

9 Ausblick

In vielen Fachartikeln und Veröffentlichungen wird davon gesprochen, dass unsere Gebäude als Rohstofflager für das Bauwesen zu betrachten sind. Das kreislaufgerechte Bauen wird als alternativlos angesehen, wenn wir die Auswirkungen auf Umwelt und Klima auf das erforderliche Maß beschränken wollen. Beim Recyclinghaus Hannover wurde gezeigt, dass Bauen unter Einbeziehung von gebrauchten Bauteilen, recycelten Materialien und recyclinggerechter Bauweise heute schon – im Reallabor – umsetzbar ist. Für eine Übertragbarkeit auf die Baubranche allgemein sind noch einige Lenkungsschritte erforderlich, um wirtschaftlich und organisatorisch im Planungs- und Bauprozess verankert zu werden und konkurrenzfähig gegenüber dem konventionellen Bauprozess zu sein.

Für ein unkompliziertes kreislaufgerechtes Bauen ist eine transparente und komfortable Verfügbarkeit von gebrauchten Elementen und Materialien erforderlich. Used-material muss wie Neuprodukte auf dem Baustoffmarkt verfügbar sein, mit allen erforderlichen Bauteilinformationen. Hierfür ist ein zentraler und leicht zugänglicher Material-/Bauteilkatalog sinnvoll, in dem verfügbare Produkte katalogisiert und abrufbar sind. Damit dieser Katalog gepflegt werden kann, ist es erforderlich, alle Informationen zu den Produkten vor dem Abriss/Rückbau vorzulegen – idealerweise bei Errichtung eines Gebäudes in Form einer Gebäudeakte. Werden ein oder mehrere Elemente zurückgebaut, würde auf die entsprechenden Datenblätter und Informationen aus der Gebäudeakte zurückgegriffen und die Bauteile in einem Zentralregister als „verfügbar“ gemeldet werden. Abriss und Rückbau sollten zwingend daran gekoppelt werden – also nicht nur angezeigt, sondern genehmigt –, unter der Vorgabe, Bauteile zur Wiederverwendung freizugeben. Wenn der Abriss am Ende entsprechend dem tatsächlichen Umweltschaden kostenmäßig beziffert würde, stiege auch das Interesse der Eigentümer, Bauteile selbst wiederzuverwenden oder zur Wiederverwendung an Dritte zu verkaufen. Mit einer entsprechenden Rücknahmeverpflichtung der Industrie und hohen Kosten einer finalen Deponierung könnte so auch die Recyclingquote bei Bauprodukten erhöht werden.

Zur Verfügbarkeit der Produkte ist auch dringend erforderlich, die Zulassungsmodalitäten für gebrauchte Baustoffe zu überdenken. Beim Bauen im Bestand ist es alltägliche Praxis, dass die Planenden die vorgefundene Bausubstanz begutachten und in ihrer Tauglichkeit für die weitere Planung und Berechnung bewerten. Bei der Wiederverwendung von gebrauchten Bauteilen sind entsprechende bauaufsichtliche Zulassungen erforderlich, die für eine Vielzahl von diesen Bauteilen nicht vorgelegt werden können. Für die Baupraxis ist es nicht zumutbar, bei jedem derartigen Produkt Einzelfallzustimmungen mit der ministerialen Behörde abzustimmen. Hier ist eine Überarbeitung der Normung und Verordnungen dringend erforderlich, um das Bauen mit gebrauchten Bauteilen in der Breite zu ermöglichen.

Bild 11 Das Recyclinghaus Hannover zeigt, wie Stoffkreisläufe beim Bauen geschlossen werden können
Quelle: Olaf Mahlstedt

10 Alles ist wertvoll

Das Recyclinghaus Hannover zeigt anhand vielfältiger, praktisch umgesetzter Beispiele auf, wie mit Rohstoffen und deren begrenzter Verfügbarkeit planerisch umgegangen werden kann und wie Stoffkreisläufe beim Bauen geschlossen werden können. Zukünftig sollte bei der energetischen Betrachtung nicht mehr alleinig der Energieverbrauch von Gebäuden im Betrieb berücksichtigt werden, sondern der gesamte Gebäudelebenszyklus einschließlich der Gebäudeherstellung. Sämtliche Umweltfolgekosten müssen preislich abgebildet und Bestandteil der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung werden. Das kreislaufgerechte Konstruieren mit neuen Baumaterialien ist hierbei verhältnismäßig einfach umsetzbar. Allerdings trägt es seine Früchte erst in ferner Zukunft, und – so gut die ­Absichten auch sind – die Lösung der Probleme von Rohstoffknappheit und Klimawandel wird wieder den nachfolgenden Genera­tionen übertragen. Das Bauen mit jetzt – in der Gegenwart – verfügbaren gebrauchten Bauteilen muss flächenübergreifend in die Umsetzung gehen. Es bedarf eines Paradigmenwechsels, einer Rückbesinnung auf die Achtung und Wertschätzung von Vorhandenem. Wenn wir begreifen, dass alles wertvoll ist, können wir unsere Gebäudebestände als nutzbare Ressource von gigantischem Ausmaß verstehen.


Beteiligte Parteien

  • Auftraggeberin: Gundlach GmbH & Co. KG – Wohnungsunternehmen
  • Architektur: CITYFÖRSTER architecture + urbanism PartGmbB
  • Tragwerksplanung: Drewes + Speth
  • EnEV/Bauphysik: H2A – v. Heeren Habibi
  • Haustechnik: TGW GmbH
  • Vermessung: ahb Vermessung
  • Baugrund: Dr.-Ing. Meihorst und Partner
  • Qualitätssicherung: IFB – Institut für Bauforschung
  • Erdarbeiten: Tessmer & Sohn Straßenbaugesellschaft mbH
  • Beton und Maurerarbeiten: Gundlach GmbH & Co. KG – ­Bauunternehmen
  • Recyclingbeton: GP Papenburg Betonwerke GmbH
  • Massivholzelemente: Rombach Bauholz + Abbund GmbH
  • Wiederverwendetes Holz: Thomas Knapp Historische Baustoffe GmbH, Deensen
  • Zimmermann: Dach & Fachwerk – G. Schneider & J. Depenbrock GbR
  • Fassaden- und Metallbau: Adolf Schwonberg GmbH & Co. KG
  • Trockenbau: Kühne Bauten – Mark Kühne
  • Tischler: Tischlerei Hass
  • Elektroinstallationen: Elektro Rieger
  • HLS: Jung & Söhne
  • Bauteilernte: Molle – Thorsten Moldenhauer
  • Galabau: G. Dobbert GmbH

Literatur

  1. Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (2022) So schnell tickt die CO2-Uhr [online]. Berlin. www.mcc-berlin.net/forschung/co2-budget [Zugriff am: 27. Apr. 2022]
  2. Europäische Kommission (2014) Mitteilung der Kommission an das Europäische Parlament, den Rat, den Europäischen Wirtschafts- und Sozialausschuss und den Ausschuss der Regionen zum effizienten Ressourceneinsatz im Gebäudesektor [online]. Brüssel.
    https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:52014DC0445&from=DE [Zugriff am: 13. Okt. 2020]
  3. Hillebrandt, A.; Riegler-Floors, P.; Rosen, A.; Seggewies, J.-K. (2018) Recycling Atlas. München: Detail.
  4. Umweltbundesamt (2019) Rebound-Effekte [online]. Berlin. http://www.umweltbundesamt.de/themen/abfall-ressourcen/oekonomische-rechtliche-aspekte-der/rebound-effekte
    [Zugriff am: 27. Apr. 2022]
  5. Mahler, B.; Idler, S.; Gantner, J. (2019) Graue Energie im Ordnungsrecht/Förderung [online]. www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/forschung/programme/zb/Auftragsforschung/5EnergieKlimaBauen/2017/graue-energie/Endbericht
    [Zugriff am: 27. Apr. 2022]
  6. Die Bundesregierung (2022) Mehr bezahlbare und klimagerechte Wohnungen schaffen [online]. Berlin. https://www.bundesregierung.de/breg-de/suche/wohnungsbau-bundesregierung-2006224 [Zugriff am: 17. Apr. 2022]
  7. Cityförster (2021) Carbon Based Design – Research on the environmental impact of housing. Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO).

Autorin und Autoren

Dipl. -Ing. Architekt Nils Nolting, nils@cityfoerster.net
Cityförster architecture + urbanism PartGmbB

Prof. Dr.-Ing. Martin Speth, martin.speth@drewes-speth.de
M. Eng. Liam Winckler, liam.winckler@drewes-speth.de
DREWES + SPETH Beratende Ingenieure im Bauwesen Partnerschaftsgesellschaft mbB

Dipl.-Ing. Architektin Stefanie von Heeren, mail@h2a-hannover.de
H2A – v. Heeren Habibi Architekten PartGmbB


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