Wände, Fenster, eine Tür und ein Dach ergeben ein einfaches Haus. So simpel konnte ein Haus mal sein. Im Jahre 2022 bestehen Gebäude im Punkte Kosten aus 30 % Technik. Der Gegenpol zum Technikwahn ist der LOWTECH Gedankenansatz in der Architektur.

Was ist LowTech? Wie ist die Low Tech Definition? Wer hat sich zum Thema LowTech Gebäude geäußert? Was bringt low tech? Diese und viele weitere Fragen zu Low Tech Häusern werden in diesem Text beantwortet!

Jonas Schmelz zum Thema LowTech

„Das Ziel heutiger und künftiger Architektengenerationen muss sein, mit größtmöglicher Schonung von Ressourcen eine höchstmögliche Qualität von Erzeugnissen zu erreichen. Damit wird für den Ressourcenverbrauch die Devise » less is more « […] nicht mehr alleine das technisch Machbare, sondern das tatsächlich notwendige bestimmen.“ [1] – Peter Steiger –

Einleitung

1.1 Problemstellung

Der Aspekt der Nachhaltigkeit, im Besonderen die Energie- und Ressourceneffizienz, gewinnt bei architektonischen, konstruktiven und energetischen Fragestellungen im Bauwesen stetig an Bedeutung. Daraus ergeben sich Herausforderungen, welche in der Regel mit Spitzentechnologie, also besonders innovativer Technik, gelöst werden sollen. Die Vorgehensweise kann als Hightech-Ansatz bezeichnet werden.

Für eine entsprechende Umsetzung sind qualitativ hochwertige Bauteile und Technikkomponenten erforderlich. Deren Herstellung und Betrieb sind mit einem hohen Energie- und Materialaufwand verbunden und folglich ressourcen- und kostenintensiv. Weiterhin steigt die Komplexität der Vorgänge, wodurch sie intransparenter und fehleranfälliger werden. Somit nehmen die Herausforderung und potenzielle Fehlerquellen für die am Bau und der Instandhaltung beteiligten Gewerke sowie für die Gebäudenutzer zu.

Die beschriebenen Herausforderungen können aktuell nicht durch erweiterten Einsatz von Spitzentechnologie behoben werden, weshalb Lösungen abseits des Hightech-Ansatzes herangezogen werden sollten.

Aufgabenstellung

Die Entwicklung nachhaltiger Gebäude wird in den vergangenen Jahren sehr stark durch

Technisierung und Automatisierung vorangetrieben. Oft werden technisch anspruchsvolle

Lösungen eingesetzt, um den Energieverbrauch zu minimieren. Das Potential von Lowtech Ansätzen bleibt überwiegend unberücksichtigt. In der vorliegenden Arbeit soll die Wissensbasis zu weniger komplex ausgerichteten Gebäudekonzepten aufgezeigt und weiterentwickelt werden.

Durch die Berücksichtigung von Lowtech – Ansätzen bezüglich Funktion, Material und System können in der frühen Planungsphase ökonomisch, ökologisch und sozial nachhaltige Lösungen für die Gebäudeplanung gefunden werden.

Zielstellung

Im Rahmen einer breiten Recherche werden unterschiedlichste Lowtech-Ansätze zusammengetragen und systematisch geordnet. Dabei wird der Fokus auf eine ressourcenschonende und technikminimierte Bauweise in Deutschland gelegt.

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Kataloges, der es Planern und Bauherren erleichtern soll, die Möglichkeiten und das Potential von Lowtech Lösungen zur Umsetzung nachhaltiger Gebäude abzuschätzen. An gewählten Beispielen wird der Katalog angewandt und das Potential der Maßnahmen mithilfe der Ökobilanzierung belegt. In diese Bewertung fließt die Betrachtung des gesamten Lebenszykluses ein.

Schwerpunkte der Bearbeitung

• Recherchieren von Lowtech-Ansätzen bezüglich Funktion, Material und System
• Zusammenfassung der unterschiedlichen Lowtech-Ansätze in Form eines Kataloges
• Ökobilanzierung für Baumaterialien und Baumodule bezogen auf Einheitsgrößen
• Ökobilanzierung am Beispielgebäude unter Berücksichtigung des Energieaufwandes für Herstellung, Transport, Betrieb, Wartung und Instandhaltung sowie Rückbau
• Vergleiche und Bewertungen der Ökobilanzierungen am Baumaterial, Baumodul und Beispielgebäude

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis IV

1 Einleitung 1

1.1 Problemstellung 1

1.2 Motivation 1

1.3 Forschungsfrage und Zielsetzung 2

1.4 Aufbau der Arbeit 2

2 Theoretische Betrachtung zu Lowtech im Bauwesen 3

2.1 Grundlegende Literatur und aktuelle Projekte 3

2.2 Was ist lowtech? 7

2.3 Systemgrenzen 15

2.4 Lowtech und Nutzerbedürfnisse 19

2.5 Lowtech und Nachhaltigkeit 20

2.6 Lowtech und Hightech 24

3 Katalog zu Lowtech-Ansätzen 26

3.1 Einteilung von Lowtech-Ansätzen 26

3.2 Aufbau des Katalogs 29

4 Methodik der Ökobilanzierung verschiedener Lowtech-Methoden 31

4.1 Verwendete Werkzeuge für die Ökobilanzierung 31

4.2 Randbedingungen der Ökobilanzierung 32

4.3 Beispielgebäude 34

4.4 Variierte Parameter 35

5 Auswertung der Ökobilanzierung verschiedener Lowtech-Methoden 41

5.1 Natürliche und wiederverwendete Materialien 41

5.2 Kreislauffähiges Bauen 47

5.3 Passive Strategien 48

5.4 Suffizienzstrategie 50

5.5 Vergleich verschiedener Ansätze 51

6 Fazit 54

Literatur 58

Anhang 61

1.2 Motivation

Eine hohe Energieeffizienz bei geringen Kosten, ein robuster und instandhaltungsarmer Gebäudebetrieb sowie eine einfache und verständliche Regulierung der technischen Gebäudeausrüstung sind Merkmale der Lowtech-Architektur. Hightech-Lösungen dominieren derzeit die Baubranche, weshalb Lowtech-Ansätze bei der Breite der Verantwortlichen gegenwärtig kaum präsent sind.

Lowtech hat sich in den letzten Jahren zu einem Nischenthema des innovativen Bauens entwickelt und wird mit einigen aktuellen Projekten in Verbindung gebracht. Ein populäres Beispiel ist das Bürogebäude 2226 von Baumschlager Eberle Architekten in Lustenau (Österreich), welches ohne Heizung, Kühlung und mechanische Lüftung ein angenehmes Raumklima schaffen soll [2]. Solche Beispiele sind jedoch nicht die Regel, was möglicherweise an einer geringen Popularität von Lowtech im Bauwesen, sicherlich aber auf eine fehlende theoretische Grundlage und mangelnde Erfahrung der Planer zurückzuführen ist.

Ritter [3] fand in seiner Vorstudie heraus, dass Architekten und Ingenieure zu dem Begriff „Lowtech“ teils sehr unterschiedliche Vorstellungen haben, da es momentan keine genaue Definition des Begriffes für das Bauwesen gibt. Die meisten befragten Akteure waren der Meinung, dass Lowtech-Anwendungen ein großes Potenzial für die nachhaltige Gestaltung des Gebäudesektors haben. Dieser Ansatz sollte deshalb genauer erforscht und ins Bewusstsein der Planer und Bauherren gerufen werden.

High Tech oder Low Tech Gebäude (green-energy-scout.de) kurzes Beispiel von Lowtech in der TGA

Einleitung

1.3 Forschungsfrage und Zielsetzung Lowtech

Es fehlt eine theoretische Grundlage zur Lowtech-Thematik im Bauwesen. Für fundierte Diskussionen und die Weiterentwicklung der Thematik ist diese Basis jedoch von großer Bedeutung. Der Gegenstand dieser Arbeit besteht in der Ausarbeitung dieser Grundlage. Dafür wird der Begriff Lowtech für das Bauwesen genauer untersucht, verschiedene Betrachtungsweisen erläutert, der aktuelle Stand aufgezeigt und die Relevanz für einen nachhaltigeren Gebäudebetrieb diskutiert.

Darauf aufbauend wird die Frage untersucht: „Wie können Lowtech-Maßnahmen im Lebenszyklus eines Gebäudes angewendet werden, um natürliche Ressourcen zu sparen?“. Nach einer breiten Literaturrecherche werden die gefundenen Maßnahmen zusammengetragen und in einem Katalog strukturiert aufgearbeitet. Durch die Ökobilanzierung einzelner Beispielmaßnahmen soll das Potenzial zur Schonung der natürlichen Ressourcen untersucht und durch Vergleiche mit „Standardanwendungen“ aufgezeigt werden. Somit soll eine Wissensbasis für den Bereich Lowtech im Bauwesen aufgebaut werden, um die Vielzahl der Möglichkeiten zur Technikreduzierung aufzuzeigen und die Planung von Lowtech-Architektur zu erleichtern.

1.4 Aufbau der Arbeit

In Kapitel 2 wird eine theoretische Grundlage für zukünftige Diskussionen erarbeitet. Im ersten Teil werden die relevante Literatur sowie aktuelle Projekte und Studien vorgestellt. Anschließend wird ein konkretes Bild von Lowtech im Bauwesen gezeichnet, indem dem Ansatz verschiedene Eigenschaften, Kriterien, Methoden und Anwendungsgebiete zugeordnet werden. In diesem Grundlagenkapitel wird ebenfalls die Notwendigkeit von Systemgrenzen und die Berücksichtigung von tatsächlichen Nutzerbedürfnissen diskutiert. Weiterhin beschäftigt es sich mit der Eingliederung von Lowtech in die Nachhaltigkeitsbetrachtung des Bauwesens. In diesem Rahmen werden Modelle aufgezeigt, eine Möglichkeit zur Integration von Lowtech vorgeschlagen und bereits vorhandene Berührungspunkte der Thematik mit dem Bewertungssystem nachhaltiges Bauen (BNB) aufgezeigt.

Der, im Rahmen dieser Arbeit angefertigte Katalog zur Technikminimierung im Bauwesen wird in Kapitel 3 vorgestellt. Dabei werden vor allem die Kategorisierung der Ansätze und der daraus abgeleitete Aufbau des Katalogs erläutert.

In Kapitel 4 wird die durchgeführte Ökobilanzierung beschrieben, indem auf die verwendeten Werkzeuge und Hilfsmittel eingegangen wird sowie die gewählten Randbedingungen und das Beispielgebäude vorgestellt werden. Weiterhin werden die variierten Parameter und die Bewertungskriterien erläutert. Die Ergebnisse der Ökobilanzierung werden anschließend in Kapitel 5 präsentiert. Zuerst werden die Potenziale der einzelnen Methoden am Beispielgebäude aufgezeigt und abschließend die Resultate aus der Kombination der vielversprechendsten Ansätze dargelegt und diskutiert.

Theoretische Betrachtung zu Lowtech im Bauwesen

2 Theoretische Betrachtung zu Lowtech im Bauwesen

„Die Qualität von Low Tech basierten Systemansätzen liegt vor allem in der vertieften Auseinandersetzung und Analyse mit dem Standort, den existenten Rahmenbedingungen, dem daraus entwickelten System und der richtigen Materialwahl.“ [4]

– Edeltraud Haselsteiner –

2.1 Grundlegende Literatur und aktuelle Projekte

2.1.1 „Low Tech – High Effect! Eine Übersicht über nachhaltige Low Tech Gebäude“

Die Studie „Low Tech – High Effect! Eine Übersicht über nachhaltige Low Tech Gebäude“ [4] wurde im Rahmen des Forschungs- und Technologieprogramms „Stadt der Zukunft“ vom österreichischen Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie unter der Projektleitung von Dr. Edeltraud Haselsteiner durchgeführt und 2016 veröffentlicht. Ziel der Studie war es, das vorhandene Wissen zu Lowtech an gebauten Projekten aufzuarbeiten und gegebenenfalls Potenziale zur Weiterentwicklung darzulegen. Hierfür wurden Ansätze von Lowtech-Gebäuden näher betrachtet und besonders innovativ erscheinende Projekte dokumentiert. Die Studie ist in einem Endbericht zusammengefasst und mit drei Anhängen zur ökonomischen und energetischen Bewertung von Lowtech-Ansätzen (Annex I), zu bionischen Potenzialen für Lowtech-Gebäude (Annex II) und zu Risiken, Chancen und Barrieren von Lowtech in der Haustechnik (Annex III) ergänzt.

Im ersten Abschnitt des Endberichts beschäftigt sich Haselsteiner mit der Definition und den Eigenschaften eines nachhaltigen Lowtech-Gebäudes. Sie geht dabei näher auf die Literatur von Daniels [5] und Ritter [3] ein. Im Anschluss diskutiert sie das Drei-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit aus Lowtech-Perspektive und erweitert dieses um die Dimension „Partizipation“ (siehe Abschnitt 2.5). Daraus leitet die Autorin Kriterien für nachhaltige Lowtech-Gebäude ab und sortiert diese in einer Lowtech-Matrix (siehe Anhang 1).

Nachdem Haselsteiner den Begriff „Nachhaltiges Lowtech-Gebäude“ und die zugehörigen Eigenschaften ausgearbeitet hat, wendet sie dies im zweiten Abschnitt auf gebaute Beispiele an. Dabei berücksichtigt die Autorin lediglich Gebäude mit innovativen Lowtech-Komponenten. Sie unterteilt die gesichteten Projekte in die Kategorien Funktion, Material und System. „Funktion“ bezieht Haselsteiner auf Gebäude, deren Lowtech-Innovation im Heiz-, Kühl-, Lüftungs- oder Belichtungskonzept zu finden ist. In die Kategorie „Material“ sortiert sie Projekte mit einem Fokus auf natürlich vorkommende Rohstoffe, Technikvermeidung durch Materialeigenschaften und ökonomischen Umgang mit Baustoffen ein. Im Abschnitt „System“ führt die Autorin Beispiele mit einem bemerkenswerten Suffizienzkonzept im Gesamtsystem auf.

Haselsteiner zieht folgende Schlussfolgerungen aus ihrer Studie:

• Lowtech-Ansätze können in vielen unterschiedlichen Ebenen entwickelt und umgesetzt werden.
• Lowtech-Ideen werden oft an kleinen Gebäuden erprobt, bevor sie anschließend in größeren Dimensionen umgesetzt werden.
• Die wesentliche Grundlage für ein nachhaltiges Lowtech-Gebäude wird bereits in der Planung gelegt.
• Das entwickelte Vier-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit und die daraus hergeleitete Nachhaltigkeitsmatrix ermöglicht eine detaillierte Betrachtung verschiedener Lowtech-Ansätze.

2.1.2 Studie „Nachhaltiges LowTech Gebäude“

Volker Ritter führte 2014 im Auftrag der Universität Liechtenstein die Studie „Nachhaltiges LowTech Gebäude“ [3] für die Internationale Bodenseekonferenz (IBK) durch. Dabei stand die Leitfrage „Wie viel Technik braucht das nachhaltige Haus“ im Mittelpunkt. Vierzehn Angestellte der Universität Liechtenstein und acht externe Experten reichten Kurzaufsätze zu dieser Thematik ein, welche von Volker Ritter analysiert wurden. Das Ziel der Studie war es die Varianz der Meinungen von Experten zu Technik und Nachhaltigkeit zu untersuchen. Die Autoren waren sich einig, dass ein gewisses Maß an Technik im Gebäudesektor notwendig ist, über die Menge kam kein Konsens zustande. Die diversen Ansichten machten folgendes deutlich:

• Die Grenzen zwischen Hightech und Lowtech sind nicht eindeutig definiert, was dazu führte, dass die Experten die Begriffe unterschiedlich interpretieren.
• Für eine fundierte Diskussion über den Technikeinsatz im Gebäude sind konkrete

Rahmenbedingungen unvermeidlich. (Systemgrenzen etc.)

• Das angegebene Maß an Technik hing mit der Schwerpunktsetzung in der Nachhaltigkeitsbetrachtung der Autoren zusammen.
• Neben funktionalen Aspekten wurden auch emotionale Argumente für das richtige Maß an Technik angeführt.

Die fließenden Grenzen zwischen Lowtech und Hightech erklärt Ritter unter anderem damit, dass neue Produkte vorerst als Hightech wahrgenommen werden. Nachdem sie sich auf dem Markt etablieret haben und in der Breite Anwendung finden, werden sie als Lowtech wahrgenommen. Ritter veranschaulicht dies am Beispiel der Zwei- und Dreischeibenverglasung, welche im letzten Jahrhundert als neue Technologie galten, heute aber als Lowtech-Produkte betrachtet werden. Die neuere Vakuumisolierungsverglasung löste sie als Hightech-Anwendung ab.

In seiner Studie schlägt Ritter Systemgrenzen in räumlicher und zeitlicher Dimension sowie bezogen auf Besitzverhältnisse vor. Räumliche Systemgrenzen definiert er nach dem physischen Abstand zum Gebäude und unterteilt sie in Gebäudeebene, Quartiersebene, Stadtebene und überregionale Ebene. Die zeitlichen Systemgrenzen orientiert er am Lebenszyklus des Gebäudes. Ritter unterscheidet drei Phasen: die Planungs- und Bauphase, die Betriebs- und Erneuerungsphase sowie die Rückbauphase. Diese grobe Einteilung verfeinert er in jeweils drei weitere Abschnitte. Systemgrenzen nach Besitz unterscheidet Ritter in privat und allgemein genutzte Technik.

Ritter fand weiterhin heraus, dass das Maß an propagierter Technik mit dem Blickwinkel auf nachhaltiges Bauen zusammenhängt. Autoren, die ihren Schwerpunkt auf kulturelle Nachhaltigkeit setzen, traten für weniger Technik ein als solche, die ökologische Nachhaltigkeit in

den Mittelpunkt stellten. In den Kurzaufsätzen wurde vermehrt der Wunsch nach Robustheit, einer einfachen Bedienung von Gebäudekomponenten und ähnlichem geäußert. Diese Eigenschaften wurden Gebäuden mit weniger Technik zugeschrieben, was objektiv betrachtet nicht immer der Fall sein muss und somit nicht als funktionale, sondern emotionale Argumentation gewertet wurde.

Eine wichtige Erkenntnis der Studie ist laut Richter, dass sowohl durch Hightech- wie auch durch Lowtech-Gebäude ein umweltfreundliches Leben bezüglich Primärenergie und Emissionsausstoß erreicht werden kann. Weiterhin macht er deutlich, dass nicht das Haus, sondern die Nutzer Technik benötigen und daher der Technikeinsatz von ihrem Anspruch abhängt.

Abschließend arbeitet Ritter Planungskriterien heraus, die es Anwendern erleichtern sollen eine reflektierte Sicht auf den Technikeinsatz zu erlangen. In dieser Ausarbeitung werden folgende vier Bereiche betrachtet:

• Nachhaltige Energieversorgung (kombinieren von aktiven und passiven Elementen)
• Nachhaltigkeit allgemein (Standort, Orientierung, Wohntypologie, Finanzierung,

Kompaktheit, hohe Ausnutzung, Nutzungsflexibilität)

• Bedarf bei Lowtech-Bauten (Ausstattung, Flächenbedarf pro Person, permanente Versorgung von Zonen, Qualität, (Aus-)Baustandards…)
• Lowtech speziell (Nutzerverhalten, Bauweise und Baustoffe, Gebäudetechnik, Untergeschoss, Fenster, Decken / Boden, Wärmebrücken / Anschlüsse, Details)

2.1.3 Projekt „Konzepte für klimaverträgliche, energieeffiziente „Low Tech“‐Gebäude im Bodenseeraum“

Aufbauend auf die Studie „Nachhaltiges LowTech Gebäude“ von Ritter, wurde das Projekt „Konzepte für klimaverträgliche, energieeffiziente „Low Tech“-Gebäude im Bodenseeraum“ im Dezember 2015 gestartet und soll bis November 2020 abgeschlossen sein. Die Projektführung hat das Energieinstitut Vorarlberg (AUT) inne, beteiligte Partner sind das Energie- und Umweltzentrum Allgäu (D), die Energieagentur Ravensburg (D), die Energieagentur St. Gallen (CHE) und die Universität Liechtenstein (LIE). Das Projektziel ist die langfristige und nachhaltige Senkung des Energieverbrauchs im Gebäudesektor durch die kritische Reflexion von Gebäudetechnikanwendungen. Weiterhin sollen Lowtech-Konzepte analysiert und weiterentwickelt werden. [6]

Als erster Schritt wurden Anforderungen an energieeffiziente Lowtech-Gebäude definiert (siehe Anhang 2). Auf dieser Grundlage konnten Gebäude im Bodenseeraum mit passendem Anforderungsprofil ausfindig gemacht und in einem Katalog gesammelt werden. Weiterhin erklärte sich jeder Projektpartner bereit, zwei Pilotgebäude in der näheren Umgebung zu begleiten und zu dokumentieren. Aus den gewonnenen Erkenntnissen sollen Richtlinien für energiesparende Lowtech-Gebäude im Bodenseeraum entwickelt und Interessierten zur Verfügung gestellt werden. [6]

Auf der Internetseite des Energieinstituts Vorarlberg [7] wurde im Rahmen des Projekts eine Wissensbasis zu Lowtech-Gebäuden ausgearbeitet. Unter anderem wird eine Definition für

Lowtech-Gebäude gegeben sowie zahlreiche Eigenschaften mit dem Begriff in Verbindung gebracht. Es wird erläutert, warum neben der Wahl der Gebäudetechnik ebenfalls die Gebäudehülle, die Konstruktion, die Materialien und die Behaglichkeitskriterien den Technikeinsatz eines Projekts stark beeinflussen. Weiterhin werden einige Lowtech-Komponenten für die Gebäudenutzung sowie die Bau- und Gebäudetechnik anhand von zehn Beispielgebäuden veranschaulicht. [8]

2.1.4 Bewertungskonzept für Lowtech nach Veit

Jürgen Veit erarbeitete im Auftrag des deutschen Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung ein Konzept zur Technologiebewertung im Bauwesen. Im Artikel „Wie viel besser ist einfach?“ [9], welcher 2017 von der Fachzeitschrift „GEB – Gebäudeenergieberater“ publiziert wurde, stellt er diese Ausarbeitung vor. Das Ziel des Projektes war es, ein Fundament für Diskussionen über Lowtech und Hightech zu geben sowie Bauentscheidungen, die auf ein Technikniveau verweisen, zielgerichtet prüfen zu können. Veit erarbeitete eine Methode technologische Unterschiede bewerten zu können, um eine fundierte Entscheidung zum Einsatz von Technik zu ermöglichen. [9]

Veit betont, dass Redundanz zu Nachhaltigkeitsbewertungen bewusst vermieden wurde, da sich Lowtech-Bewertungen ausschließlich mit dem Technologieniveau beschäftigen sollen. Er entschied sich beispielsweise dafür, die Energieeffizienz und Finanzierung von Techniken nicht zu berücksichtigen, da diese hinreichend in Bewertungssystemen wie DGNB, BNB und LEED betrachtet werden. Eine Einschätzung der technologischen Qualität hinsichtlich Robustheit, Komplexität und Transparenz ermöglichen die genannten Systeme seiner Meinung nach nicht. Diese Lücke versucht er zu schließen, um eine vollständige Planungsentscheidung zu ermöglichen. Veit erklärt weiterhin, dass durch die Klassifizierung von Technik als Hightech oder Lowtech noch keine Grundlage für die Bevorzugung darstellen sollte. Ökobilanzierungen, Lebenszykluskosten und energetische Bewertungen sind seiner Meinung nach sehr wichtig für den Variantenvergleich von verschiedener Technik, sie berücksichtigen jedoch nicht die mit Lowtech verbundenen Anliegen.

Allein das Entwicklungsniveau einer Anwendung kann laut Veit nicht ausreichen, um sie als Hightech oder Lowtech zu klassifizieren. Dies begründet er damit, dass nach einer Gewöhnungsphase in der Baubranche die Grenzen zwischen den beiden Ansätzen schnell verschwimmen können. Deshalb arbeitet er für seine Technologiebewertung die drei Hauptsäulen Transparenz, Resilienz und Innovation heraus und verfeinert diese mit weiteren Unterkategorien (siehe Tabelle 1). Zusätzlich legt Veit fünf Anwendungsgebiete fest, auf welche die drei Hauptsäulen bezogen werden sollen (siehe Tabelle 1). Den Einfluss der drei Aspekte auf die fünf Anwendungsgebiete stellt er in einem Punktesystem dar. Somit soll deren unterschiedliche Relevanz berücksichtigt und eine quantitative Bewertung ermöglicht werden (siehe Tabelle 1). Im Artikel „Lässt sich Einfach besser anwenden?“ [10] beschreibt Veit anhand zweier Beispiele die Anwendung der Tabelle.

Tabelle 1: Bewertungsansatz für Lowtech-Anwendungen nach Veit [9]

Anwendungs- bereich Lowtech- Aspekte		Planung		Bauvor- gang	Nutzung und Betrieb	Punkte
Entwurf, Gebäudekonzept	Baukon- struktion, Baustoffe	Energie-effizienz, TGA
Transparenz	5	8	6	7	7	33
– Regionalität	1	3	1	1	1	7
– Komplexität	4	5	5	6	6	26
Resilienz	7	7	7	6	6	33
– Robustheit	7	7	7	6	6	33
Innovation	8	5	7	7	7	34
– Suffizienz	6	2	5	1	3	17
– Kompetenz	1	2	1	3	3	10
– Vertrauen	1	1	1	3	1	7
Punkte	20	20	20	20	20	100

2.2 Was ist lowtech – Low Tech Definition?

„Low Tech Architektur steht für intelligentes Design unter Berücksichtigung der lokalen Bedingungen. High Tech Gebäude hingegen funktionieren auf Basis intelligenter Gebäudetechnologie, mit einem Maximum an Automatisierung und dem Ziel maximaler Effizienz.“ [4]

– Edeltraud Haselsteiner –

Edeltraud Haselsteiner zum Thema Low Tech Architektur / Lowtech Architektur

2.2.1 Begriffserklärung

Derzeit existiert keine konkrete Definition von lowtech. Grundsätzlich ist es eine Konstruktionsphilosophie, die sich als Gegenpol zu hightech versteht. Neben dem Bauwesen spielt es in vielen anderen Bereichen wie zum Beispiel im Produktdesign, dem Maschinenbau und der Landwirtschaft eine bedeutende Rolle. [11]

Für eine fundierte Diskussion über Lowtech muss zunächst ein eindeutiges Verständnis des Begriffs „Technik“ erarbeitet werden. In der VDI 3780 [12] beschreibt der Terminus folgende drei Bereiche:

• die Menge der nutzenorientierten, künstlichen, gegenständlichen Gebilde (Artefakte oder Sachsysteme)
• die Menge menschlicher Handlungen und Einrichtungen, in denen Sachsysteme entstehen
• die Menge menschlicher Handlungen, in denen Sachsysteme verwendet werden

Ritter [3] empfiehlt für Lowtech-Betrachtungen die Beschränkung des Begriffs auf den ersten Teil, also auf Technik als Artefakt oder Sachsystem. Daraus ergibt sich für diese wissenschaftliche Arbeit folgende Definition:

Technik ist „die Menge der nutzenorientierten, künstlichen, gegenständlichen Gebilde (Artefakte oder Sachsysteme)“ [12].

Der Begriff wird dementsprechend als „Ding“ [3] betrachtet, welches eine Form hat, von

Menschenhand geschaffen ist und sich an einem speziellen Nutzen orientiert. Technik als „Mittel/Verfahren“ [3] oder „Fertigkeit/Geschick“ [3] wird nicht berücksichtigt.

Lowtech-Betrachtungen sollten in der Regel nicht nur die Gebäudetechnik während der Nutzungsphase einbeziehen, sondern die Systemgrenzen auf den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes ausweiten. Da eine Vielzahl an unterschiedlicher Technik in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden kann, erarbeitete Ritter [3] eine Zusammenfassung, wobei er die Einteilung nach Hauptfunktionen und betroffenen Elementen (siehe Tabelle 2) vorschlägt. Tabelle 2: Hauptfunktionen von Technik im Gebäude [3]

Technik ermög- licht	Umformen	Verknüpfen	Umwandeln	Umwandeln	Transportieren	Speichern
Technik betrifft dabei	Bauteile und Baustoffe	Bauteile und Baustoffe	Energieträger	Baustoffe	Gegenstände, Personen, Informationen	Energieträger
Technische Hilfsmittel sind dabei z.B.:	Werkzeuge zur Materialanpassung (Säge, Hammer)	Werkzeuge zur Materialverbindung (Na- gelpistole, Mörtel)	Gebäudetechnik (Heiz-/Kühlsysteme, Beleuchtung)	Maschinen zum Mischen (Beton, Mörtel)	Maschinen zum Transportieren (Aufzug, LKW, Internet)	Chem., elektr., therm. Speicher (Brennstoffe, Batterie, Erdreich)

Nachdem der Technikbegriff erörtert und die Breite der Anwendungen dargelegt wurde, wird nun eine Definition von Lowtech erarbeitet. Im Online-Duden ist der Begriff als Adjektiv und Substantiv aufgeführt und wie folgt beschrieben:

• Lowtech (adj.): „in technischer Hinsicht wenig entwickelt; auf Hochtechnologie verzichtend“ [13]
• Lowtech (sub.): „einfache, wenig entwickelte Technologie“ [14]

Die Definition des Adjektivs bezieht sich auf den Begriff „Hochtechnologie“. Dieser wird in Duden online als Synonym für Hightech [15] verwendet und folgendermaßen beschrieben:

• Hochtechnologie: „Technologie, die auf dem neuesten technischen Stand beruht und in besonderer Weise für Innovationen und hohe Produktivität in verschiedenen Wirtschaftsbranchen sorgt“ [16]

Diese Definitionen können lowtech, zumindest bezogen auf das Bauwesen, nicht gerecht werden. Der simple Verzicht auf Technik spiegelt den vielschichtigen und vielfältigen Ansatz nicht wieder. Des Weiteren kann die Intelligenz hinter einer Lowtech-Anwendung deutlich höher sein, als die der Hightech-Alternative, weshalb die Beschreibung als „wenig entwickelt“ ebenfalls nicht zutreffend ist.

Ritter [3] stellt dahingehend klar, dass die Zuordnung zu lowtech oder hightech nichts über den Stand des angewendeten Wissens aussagt, da intelligente Lösungen und Erkenntnisse aktueller Forschung ebenfalls im Lowtech-Bereich angewendet werden. Weiterhin erklärt er, dass nur im individuellen Kontext entschieden werden kann, welche Technik in einem Lowtech-Gebäude eingesetzt werden soll. Für eine solche Analyse müssen zwingend alle relevanten Elemente des Gebäudes und das Umfeld über den gesamten Lebenszyklus einbezogen werden. Der Versuch Technik an einer Stelle zu vermeiden, kann sonst zu mehr Technik in der Gesamtsumme führen. Die isolierte Betrachtung eines verwendeten Geräts ist demnach nicht zielführend, um dieses zu kategorisieren. Vielmehr muss das Gesamtkonzept im Rahmen der Systemgrenzen betrachtet werden, um beurteilen zu können, welche Maßnahmen zu dem Einsatz von weniger Technik beitragen. Ritter begreift lowtech in diesem Zusammenhang also nicht als Technikbewertung eines einzelnen Elements oder Geräts, sondern als Ansatz, um im Gesamtsystem möglichst wenig Technik zu verwenden.

Haselsteiner [4] sieht den Unterschied von Lowtech und Hightech im Gebäudebetrieb in unterschiedlichen Ansätzen zur Sicherstellung des Nutzerkomforts. Lowtech nutzt ihrer Meinung nach „intelligentes Design unter Berücksichtigung der lokalen Bedingungen“. Der entsprechende Hightech-Ansatz verwendet „intelligente Gebäudetechnologie, mit einem Maximum an Automatisierung“. Sie betrachtet dementsprechend die Zuordnung zu lowtech nicht direkt als Technikbewertung, sondern als Maßnahme, mit der die Verwendung von Technik vermindert oder gar vermieden werden kann. Haselsteiner bezieht sich in ihrer Lowtech-Betrachtung auf das Vier-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit, welches eine Erweiterung des geläufigeren Drei-Säulen-Modell darstellt. Zu den Säulen Ökologie, Ökonomie und Sozial bezieht sie Partizipation beziehungsweise Kultur mit ein (siehe Abschnitt 2.5). Anhand dieser Säulen beschreibt sie Nachhaltigkeitsdimensionen und Lowtech-Potenziale, welche in Tabelle 3 aufgeführt sind.

Tabelle 3: Nachhaltigkeitsdimensionen und Lowtech-Potenziale nach Haselsteiner [4]. Für eine ausführlichere Darstellung siehe Anhang 3.

Nachhaltigkeitsdimension	Lowtech-Potenzial
Ökologie	Klima, Standort, Herkunft
Ökonomie	Suffizienz, Reduktion, Dauer, Kreislauffähigkeit
Sozial	Standards, Bedürfnisanpassung, Toleranz, Diversität
Partizipation	Baukultur, Einfachheit, Eigenverantwortung

Veit [9] stellt sich ebenfalls die Frage, was unter Lowtech verstanden werden kann. Er zieht dafür die Definition von Wikipedia [17] heran, die den Begriff anhand verschiedener Eigenschaften beschreibt. Demnach ist lowtech, was die Bedingungen einfache Funktion, einfache Herstellung, einfache Bedienung, Robustheit, einfache Wartung und einfache Reparierbarkeit erfüllt. Veit erklärt, dass es möglich ist, lowtech aus verschiedenen Perspektiven zu betrachten, wobei je nach Blickwinkel dieselbe Technik Lowtech oder Hightech zugeordnet werden kann. Unterschiedliche Gesichtspunkte können sein:

• Empirisch gewachsene, regionaltypische Bauweisen
• Sparsamkeit zur Bedürfnisbefriedigung möglichst vieler Personen
• Ausdruck von Robustheit und Übersichtlichkeit fachlicher Zusammenhänge
• Bionische Konstruktionsprinzipien

Im Weiteren wird zur genaueren Betrachtung auf Lowtech-Eigenschaften, Lowtech-Prinzipien, Lowtech-Maßnahmen und Lowtech-Anwendungsgebiete eingegangen.

2.2.2 Lowtech-Eigenschaften

Eine konsequente Abgrenzung zu Hightech sowie eine allumfassende Definition von Lowtech ist momentan noch nicht gegeben. Deshalb nutzen die meisten Autoren zur Beschreibung des Begriffs Eigenschaften, die sie mit ihm in Verbindung bringen [4, 6, 9]. Laut Veit [11] wird Lowtech beispielsweise mit folgenden Eigenschaften in Verbindung gebracht:

• Einfache Herstellung: Gebäudeerstellung und Gebäudeausrüstungsproduktion

(keine komplizierten Abläufe bei Bauprozess)

• Einfache Funktion (Nachvollziehbar, dadurch hohe Nutzerakzeptanz)
• Einfache Anwendung / Bedienung (dadurch Einbeziehen des Nutzers)
• Transparenz der Planungsabläufe und Entscheidungszusammenhänge sowie der Ressourceninanspruchnahme, Stoffkreisläufe und Herstellungsprozesse
• Robustheit und Minimierung der Vulnerabilität
• Minimierung von Instandhaltungsaufwand
• Minimierung von Instandhaltungs- und Betriebskosten

Lowtech hat neben diesen Eigenschaften weitere positive Aspekte inhärent. Diese sind unter anderem laut Veit [11]:

• Ressourcenschonung (Material, Energie)
• kritische Bewertung technischer und kultureller Entwicklungen (Regelwerke, Produkte, Konzepte), trotzdem nicht innovationshemmend bzw. rückschrittlich
• Einbeziehung des Gebäudenutzers in den Betriebs- und Instandhaltungsprozess – Stärkung der regionalen Baukultur

Weiterhin stellen Lowtech-Lösungen sinnvolle Ansätze für weniger technisierte und fortschrittliche Regionen dar [11], dieser Aspekt ist jedoch kein Bestandteil dieser Arbeit.

2.2.3 Lowtech-Kriterien

Die beschriebenen Eigenschaften können in wenigen Kriterien zusammengefasst werden, was dabei helfen kann, mehr Klarheit im Diskurs zu schaffen. Veit macht sich dies bei der Ausarbeitung seines Bewertungskonzepts zunutze. Die von ihm ausgearbeiteten Kriterien sollen dabei helfen, aus verschiedenen Maßnahmen die mit dem größten Lowtech-Potenzial herauszufiltern. In einem Vergleich können somit verschiedenen Lösungen messbare Werte zugeordnet und somit die Entscheidung erleichtert werden [10]. Veit [9] fasst Lowtech-Prinzipien in drei Kriterien zusammen:

• Transparenz (Regionalität, Komplexität)
• Resilienz
• Innovation (Suffizienz, Kompetenz, Vertrauen)

Das Kriterium Transparenz lässt sich durch Überschaubarkeit, geringe Komplexität, wenige Schnittstellen und Regionalität genauer beschreiben. Es bezieht sich auf das Bauobjekt und einzelne Komponenten, aber auch auf die Planungs- und Herstellungsprozesse. Indem diese überschaubar und nachvollziehbar gestaltet werden, lassen sich Entscheidungen besser treffen, die Ausführung vereinfachen und mehr Selbsthilfe integrieren. Indem eine Verbindung zur regionalen Baukultur und somit zum Klima und den lokalen Ressourcen hergestellt wird, wird Verständnis und Transparenz für das Gebäude gefördert. [9]

Resilienz bedeutet die Forderung nach Robustheit, Widerstandsfähigkeit und Schadenstoleranz für das Gebäudekonzept, einzelne Bauteile und Arbeitsprozesse. Sie kann durch einfache und robuste Verfahren und Konstruktionen (zum Beispiel tradierte Anwendungen) und geeignete Materialwahl umgesetzt werden. Dieses Kriterium überschneidet sich mit den anderen beiden, da Transparenz für die Planung und Ausführung robuster Verfahren essenziell ist. Weiterhin kann die Rückbesinnung auf tradierte Erfahrungen Innovationshemmend wirken. [9]

Das Kriterium Innovation stellt das Verhältnis von Mensch und Technik in den Vordergrund. Es beleuchtet die Ansprüche, die an eine Anwendung gestellt werden und wie die Anwendung wahrgenommen wird. Der richtige Einsatz von Technik ist daher eng verbunden mit den Nutzerbedürfnissen (Suffizienz), dem Vertrauen und den Kompetenzen der beteiligten Akteure (Nutzer, Betreiber, Bauausführende, Planer, Investoren). Technik, die für die Bedürfnisbefriedigung der Baubeteiligten nicht notwendig ist, hat keinen Platz in einer guten Suffizienzstrategie und sollte daher nicht verwendet werden. Innovationen müssen stets Vertrauen erwecken, wenn sie in ein Vorhaben einbezogen werden sollen. Ist dies nicht der Fall, gestaltet sich die Anwendung in der Regel als schwierig. Die Kompetenzen der Baubeteiligten in der Planung, Errichtung und dem Gebäudebetrieb müssen berücksichtigt werden, da nur so eine fehlerfreie Planung, Erstellung, Installation und Bedienung möglich ist. Sind die Akteure nicht in der Lage die Innovation richtig anzuwenden, sollte vom Gebrauch abgesehen werden. [9]

2.2.4 Lowtech-Methoden

Der Fokus der Lowtech-Architektur liegt auf der Ressourceneffizienz, der Gebäudetechnik, den Nutzerbedürfnissen und der Baukonstruktion. Dies verlangt intelligente Planung, Ausführung und Betreibung und birgt ebenfalls das Potenzial einer hohen Wirtschaftlichkeit für die gesamte Lebensdauer [6]. Im folgenden werden Methoden beschrieben, die wesentlich für die Umsetzung von lowtech im Bauwesen sind [18]:

• Integrale Planung
• Berücksichtigung passiver Strategien
• Verwendung natürlicher und wiederverwerteter Baustoffe
• Anwendung von Suffizienzstrategien
• Bauen mit Systemkreisläufen
• Kreislauffähiges Bauen

Ein Gebäudekonzept muss unter anderem den Kriterien Ästhetik, Komfort, Energieverbrauch sowie Sicherheits- und Umweltbestimmungen genügen. Aufgrund dieser unterschiedlichen, sich beeinflussenden Bereiche ist eine holistische Betrachtung für die exakte Planung des Zusammenwirkens von Standort- und Klimabedingungen, Materialeigenschaften, physikalischen Wirkzusammenhängen und thermodynamischen Prozessen erforderlich. Durch integrale Planung sollen frühestmöglich alle relevanten Fachdisziplinen in die Planungsaufgaben einbezogen werden. Diese Forderung begründet sich darauf, dass vor allem die Entscheidungen in den ersten Entwurfsphasen einen großen Einfluss auf den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes haben. [18]

Passive Strategien spielen zur Vermeidung von aufwändiger und groß dimensionierter technischer Gebäudeausrüstung (TGA) eine wichtige Rolle. Sie ermöglichen einen robusten Gebäudebetrieb mit wenig Energieverbrauch und geringem Instandhaltungsaufwand. Dafür müssen das lokale Klima (Wind, Feuchtigkeit, Sonne, Temperatur) und die physikalischen Eigenschaften von Materialien sowie deren Wechselwirkungen mit der Umgebung berücksichtigt werden. Die vernakuläre Architektur der Region sowie Erkenntnisse der Bionik können sinnvolle Hinweise für die Anwendung der passiven Strategien geben. [18]

Die Verwendung von lokalen, natürlichen Rohstoffen und recycelten Materialen verringert den Energieaufwand durch kurze Transportwege und reduziert den Ressourcenverbrauch

Theoretische Betrachtung zu Lowtech im Bauwesen

durch die Wiederverwendung von Materialien. Weiterhin wird das Raumklima durch die natürlichen Materialien oft weniger belastet als durch Standardbaustoffe.

Während der Planung muss eine gute Suffizienzstrategie entwickelt werden. Unabhängig von den Regelwerken müssen die tatsächlichen Nutzerbedürfnisse berücksichtigt werden, um eine ressourcenschonende Behaglichkeitsstrategie zu entwickeln. In der Lowtech-Architektur bedeutet dies einen verständlichen, leicht zu regulierenden und auf den Nutzer abgestimmten Gebäudebetrieb sicherzustellen. Dadurch wird für die Nutzer im Gebäude ein besseres Wohlbefinden erzeugt, da sie das Raumklima nach ihren aktuellen und individuellen Wünschen beeinflussen können. [18]

Bauen mit Systemkreisläufen bedeutet die Ver- und Entsorgungskreisläufe des Gebäudes mit bereits vorhandenen zu koppeln. Es kann zum Beispiel im Gebäude viel TGA vermieden werden, wenn die Möglichkeit besteht das Gebäude an ein nahegelegenes Nah- oder Fernwärmenetz anzuschließen. Die Verbindung verschiedener Kreisläufe im Gebäude ist ebenfalls möglich, zum Beispiel in Form von Brauchwassernutzung oder Wärmerückgewinnung. [4]

Kreislauffähigen Bauen zielt auf einfache und technikminimierte Instandhaltung, Rückbau und Wiederverwertung ab. Eine intelligente Verarbeitung und Verbauung der Materialien und Ausbildung der Verbindungen ist besonders wichtig. Weiterhin sind bei der Planung für kreislauffähiges Bauen Standardisierung, Vorfertigung, Materialhomogenität und lösbare Verbindungen zu beachten. [4]

2.2.5 Lowtech-Anwendungsgebiete

Lowtech-Maßnahmen können in nahezu allen Bereichen des Bauwesens angewandt werden. Veit fasst diese wie folgt zusammen [9]:

• Gebäudekonzept/Entwurf
• Baukonstruktion und Baustoffe
• Energieeffizienz
• Bauvorgang
• Nutzung und Betrieb des Gebäudes

Das Gebäudekonzept wird bereits in der Entwurfs- und frühen Planungsphase festgelegt. Der Fokus auf eine gute Performance sollte die gestalterische Freiheit nicht einschränken. Durch eine geschickte Wahl der Zonierung, Ausrichtung und Kubatur kann beispielsweise auf viel technische Gebäudeausrüstung (TGA) verzichtet werden. [9]

Bei der Wahl der Baukonstruktion und der Baustoffe sollte ein Hauptfokus auf Einfachheit, Robustheit und Schadenstoleranz liegen. Beispiele dafür sind monolithische Wandaufbauten sowie die Umsetzung von einfachen Details. Um einen überschaubaren Bauablauf zu gewährleisten, Schnittstellen zu minimieren und Missverständnisse vorzubeugen, sollten möglichst wenig Gewerke einbezogen werden. Weiterhin sollten bereits im Entwurf eine gute Rückbaubarkeit (zum Beispiel durch lösbare Verbindungen) sowie eine hohe Recycelbarkeit der

Materialien angestrebt werden. [9]

Die Energieeffizienz ist, wie oben beschrieben, sehr vom Gebäudekonzept, jedoch auch von den Bedürfnissen der Betreiber und Nutzer und somit von einer guten Suffizienzstrategie abhängig. Je weniger Ansprüche beispielsweise an den thermischen Komfort gestellt werden oder umso mehr Bereitschaft zur Einflussnahme und Beteiligung besteht, desto leichter lässt sich der Einsatz von TGA minimieren. Weiterhin ist es wichtig, die Umwelteinflüsse zu berücksichtigen, um durch die Nutzung der klimatischen Bedingungen Technik und Energie einzusparen. [9]

Aufgrund der stetig steigenden Anzahl von Wahlmöglichkeiten und spezifischen Anwendungen wird der Bauvorgang immer komplexer und intransparenter. Es sind oft besondere Verarbeitungstechniken von Nöten, um einzelne Elemente in das Gesamtkonzept zu integrieren. Weiterhin steigt die Anzahl beteiligter Gewerke stetig, was zu vielen Schnittstellen und damit möglichen Problemen führt. Durch geschickte Wahl und Kombination verschiedener Komponenten, Beschränkung auf wenige Materialien sowie Verzicht auf unnötige, technisch aufwendige Umsetzungen kann der Bauvorgang einfacher und transparenter gestaltet und somit Fehler vermieden werden. [9]

Um eine gute Nutzung und einen zufriedenstellenden Betrieb des Lowtech-Gebäudes zu sichern, muss auf die Bedürfnisse und Kompetenzen der Betreiber und Nutzer eingegangen werden. Durch eine große Fehlertoleranz in der Steuerung sowie hohe Robustheit einzelner Komponenten sind wenige Instandhaltungsmaßnahmen notwendig. Somit kann ein reibungsloserer Betrieb gewährleistet werden. [9]

2.2.6 Psychologische Perspektive auf Lowtech

Laut Kołakowski [19] beschränken sich die meisten Lowtech-Betrachtungen auf die physischen Aspekte. Sie wirbt für eine zusätzliche psychologische Perspektive, in welcher auf die Motivation und Beweggründe der Akteure eingegangen wird. Dadurch sieht die Autorin die Möglichkeit, zielführender zwischen Lowtech und Hightech unterscheiden zu können. Als psychologisches Modell nutzt sie Erich Fromms Theorie zu den seelischen Grundbedürfnissen des Menschen.

Kołakowski sieht in Lowtech die Bestärkung zur Freiheit und die Hilfe bei der Suche nach der eigenen Identität (1. Grundbedürfnis). Dies geschieht, indem sich über Normen und Baustandards hinweggesetzt wird sowie die Identität des Bauplatzes reflektiert, dadurch lokale Bautraditionen einbezogen und die klimatischen Bedingungen berücksichtigt werden. Kreativität und Aktivität (2. Grundbedürfnis) wird bestärkt, da die Formgebung nicht durch eine festgelegte Ästhetik bestimmt ist und die Konstruktionsweise aufgrund einer hohen Fehlertoleranz eine Breite an Anwendungs- und Ausführungsmöglichkeiten zulässt. Weiterhin werden durch die einfache und transparente Anwendung Laien zur Teilnahme motiviert. Durch kollektive Baumaßnahmen wird das Bedürfnis nach Gemeinschaft mit Menschen und der Umgebung (3. Grundbedürfnis) gefördert. Die Verwendung natürlicher Materialien und das Einbeziehen der Umgebung kann die Nähe zur Natur fördern.

2.3 Systemgrenzen

„Die Beurteilung, welchen Stellenwert ein bestimmtes Bauteil/eine Komponente bei einem nachhaltigen Gebäude in Bezug auf den technischen Aufwand hat, erfordert den Kontext

(räumlich und zeitlich in den Lebensphasen) und die gesamte Technologiekette, die damit verbunden ist, zu analysieren.“ [3]

• Volker Ritter –

Maßnahmen oder auch ganz Gebäude, die innerhalb einer Systemgrenze klar als Lowtech definiert werden, können nach der Erweiterung der Grenze schon Hightech sein. Zum Beispiel kann ein Gerät während des Gebäudebetriebs als technikarme Anwendung wahrgenommen werden, wird zusätzliche aber dessen Herstellung oder Instandhaltung berücksichtigt, fällt das Urteil eventuell anders aus. Es ist deshalb unter anderem abzuwägen, ob nur der Zeitraum der Errichtung, des Betrieb oder des Rückbaus des Gebäudes betrachtet werden soll oder bereits die Vorfertigung einzelner Bauelemente einzubeziehen ist. Weiterhin könnte die Gewinnung der verwendeten Rohstoffe oder gar die Herstellung der dafür notwendigen Geräte in Betracht gezogen werden.

In der Studie von Ritter [3] ergaben sich viele Differenzen, weil die Experten jeweils einen anderen Rahmen für die eigene Lowtech-Betrachtung setzten. Manche berücksichtigten nur die Technik während des Gebäudebetriebs, andere nur Geräte, welche der Bewohner direkt nutzt, wiederum andere bezogen sich auf die gesamten Anwendungen am und im Haus.

An diesen Beispielen wird klar, wie wichtig der Konsens über einen Betrachtungsrahmen, also Systemgrenzen ist, um eine sinnvolle Diskussion zum Thema Lowtech durchführen zu können. Folgende Dimensionen sollten laut Ritter [3] dabei berücksichtigt werden:

• räumlich
• zeitlich

Die räumlichen Grenzen können beispielsweise in Abhängigkeit zur Gebäudedistanz gezogen werden, die zeitlichen können sich an den Lebenszyklusphasen des Gebäudes orientieren. In der Praxis hat sich eine Kombination der beiden Dimensionen als sinnvoll erwiesen. In speziellen Fällen ist es hilfreich die Besitzverhältnisse als Systemgrenze festzulegen, um den tatsächlichen Einfluss des Planers auf die Wahl der verwendeten Technik einschätzen zu können. Es ist zu beachten, dass durch weitere Systemgrenzen mehr Informationen benötigt werden. Teilweise müssen dadurch Annahmen getroffen werden, was zu einer gewissen Unschärfe des Ergebnisses führen kann. [3]

Im folgenden Kapitel werden Ansätze für Systemgrenzen in räumlicher und zeitlicher Dimension sowie in Bezug auf die Besitzverhältnisse erklärt. Des Weiteren wird deren Relevanz für eine eindeutige Klassifizierung dargelegt. Anschließend werden sinnvolle Kombinationen erläutert und Anwendungsempfehlungen ausgesprochen.

Theoretische Betrachtung zu Lowtech im Bauwesen

2.3.1 Räumliche Dimension

Ritter [3] empfiehlt die räumliche Dimension in Abhängigkeit der horizontalen Entfernung zum Gebäude zu unterteilen. Er unterscheidet zwischen vier verschiedenen Ebenen (siehe Abbildung 1). Die kleinste Distanz zum Gebäude weist die Grundstücksebene auf. Hierfür wird die verwendete Technik im und am Haus betrachtet, wie zum Beispiel die Heiz- und Lüftungsanlage in der Nutzungsphase oder der Kran während der Gebäudeerrichtung. Als nächstes folgt die Quartiersebene. Beispiele für die dort verwendete Technik sind die Energieverteilung oder Zu- und Abwasser. Daran schließt sich die Gemeinde- / Stadtebene mit der Technik für die Energieversorgung oder Müllentsorgung an. Als größte Distanz zum Gebäude sind überregionale Elemente wie zum Beispiel die Gewinnung der Energieträger zu betrachten. [3]

Abbildung 1: Räumliche Distanz zum Gebäude [3]

2.3.2 Zeitliche Dimension

Bei der Gliederung der zeitlichen Dimension orientiert sich Ritter [3] an den Lebenszyklusphasen eines Gebäudes. Er unterscheidet somit zwischen Planungs- und Bauphase, Betriebs- und Erneuerungsphase sowie Rückbauphase (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2: Einteilung der Lebenszyklusphasen eines Gebäudes [3]

Die Planungs- und Bauphase unterteilt Ritter [3] erneut in:

• Prozesse der Planung
• Prozesse der Herstellung (Baustoffe, Komponenten)
• Prozesse des Baus (Aushub, Erstellen des Rohbaus, Gebäudeausbau).

Die Betriebs- und Erneuerungsphase untergliedert er in die folgenden drei Abschnitte:

• Prozesse des Gebäudebetriebs (Heizen, Kühlen und Lüften)
• Prozesse der Wartung (Gebäudekomponenten, verbauten Geräte)
• Sanierung (Gebäudekomponenten, verbauten Geräte)

Für die Rückbauphase nimmt Ritter [3] folgende Unterteilung vor:

• Rückbau der einzelnen Bauteile und verwendeten Technik-Komponenten
• Verwertung (Wiederverwendung, Recycling)

Die beschriebene Einteilung in drei Obergruppen mit anschließender Detailierung ist lediglich ein Vorschlag und kann nach Belieben in einer anderen Form vorgenommen werden.

2.3.3 Eigentumsverhältnisse

Für eine Lowtech-Betrachtung besteht nicht immer die Notwendigkeit die Eigentumsverhältnisse zu untersuchen. Auf die technische Klassifizierung einzelner Elemente hat diese Systemgrenze beispielsweise keine Auswirkung. Soll jedoch ein ganzes Gebäude oder ein Gebäudeabschnitt als lowtech eingestuft werden, ist es von Vorteil die Eigentumsverhältnisse einzubeziehen, da durch diese Systemgrenze der Einfluss des Planers auf die Wahl der Anwendung festgestellt werden kann. [3]

Ritter [3] erklärt dies am Beispiel von Miet- und Bürogebäuden, da dort Geräte wie zum Beispiel Waschmaschinen, Werkzeuge oder Kommunikationstechnik gemeinsam oder individuell genutzt werden können. Sie können einerseits dem Betreiben des Hauses oder der allgemeinen Nutzung der Bewohner dienen, andererseits aber auch persönlich in der eigenen Wohnung oder am Arbeitsplatz verwendet werden. Bei der Planung eines Lowtech-Gebäudes kann direkt Einfluss genommen werden, inwieweit Technik im allgemeinen Gebäudebetrieb zum Einsatz kommt, jedoch nur indirekt auf die Verwendung im privaten Bereich. Die Berücksichtigung der Eigentumsverhältnisse ist vor allem in der Gebäudebetriebs- und Erneuerungsphase sinnvoll. Der Gemeinschaft werden Anwendungen für den Gebäudebetrieb (Heizen, Kühlen, Lüften) sowie für die Wartung und Sanierung der Komponenten und Geräte angerechnet. Im privaten Bereich wird Technik meinst für folgende Aufgabenfelder genutzt (dies kann von Fall zu Fall variieren) [20]:

• Nahrungsmittel Kühlen (Kühlschrank, Gefrierschrank…)
• Nahrungsmittel zubereiten (Herd, Ofen, Mikrowelle…)
• Reinigung (Spülmaschine, Waschmaschine, Staubsauger…)
• Unterhaltung (Radio, Internet, Fernseher…)
• Pflege (elektr. Zahnbürste, Föhn…)
• Handwerk (Bohr-, Nähmaschine…)

2.3.4 Kombination der Systemgrenzen

Für Lowtech-Betrachtungen müssen meist räumliche und zeitliche Systemgrenzen definiert sein, die Kombination ist frei wählbar und unterliegt dem eigenen Ermessen. Beispielsweise kann für jeden Abschnitt der zeitlichen Dimension unabhängig eine gewünschte räumliche Ebene definiert werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Distanz zum Gebäude flexibler gewählt werden kann. Somit kann in einem Zeitabschnitt die Betrachtung detaillierter erfolgen, ohne in den anderen Zeitabschnitten zu mehr Annahmen gezwungen zu sein. In den folgenden Unterkapiteln werden Ansätze für die räumlichen Systemgrenzen in den verschiedenen Lebenszyklusphasen diskutiert und Empfehlungen gegeben.

2.3.4.1 Planungs- und Bauphase

In der Planungs- und Bauphase könnten nur die Elemente und Anwendungen erfasst werden, die direkt auf der Baustelle verwendet werden. Der Vorteil ist die verhältnismäßig einfache Erhebung. Dadurch wären nur die Technikkomponenten und Maschinen einzubeziehen, die von Baubeginn bis zur Fertigstellung des Gebäudes direkt am Grundstück verwendet werden.

Ist eine genauere Betrachtung gewünscht, können die räumlichen Systemgrenzen deutlich erweitert und folgende Prozesse mit einbezogen werden:

• Transport der Materialien
• Vorfertigungsprozesse verwendeter Bauteile
• Gewinnung der Rohstoffe
• die Herstellung der auf der Baustelle verwendeten Maschinen
• Technik für die Energieerzeugung mit der die Maschinen betrieben werden – Etc.

In diesem Lebenszyklusabschnitt ist ebenfalls die Technik für die Planung zu berücksichtigen. Werden die Grenzen bis auf das Planungsbüro erweitert, müssen die Software für die Planung und die Simulationen erhoben werden. Diese sind in der Regel abhängig von der neusten Technologie, da für ein energieeffizientes Gebäude mit Lowtech-Ansätzen ein großer Planungsaufwand notwendig ist.

Haselsteiner [4] beschäftigt sich ebenfalls mit den verschiedenen Möglichkeiten der Systemgrenzen. Sie entscheidet sich dafür, in ihrer Studie nur die Technik mit einzubeziehen, die direkt dem Herstellungsprozess der Baustoffe, dem Transport zur Baustelle und dem Errichten des Gebäudes zugeordnet werden kann.

2.3.4.2 Betriebs- und Erneuerungsphase

In der Betriebs- und Erneuerungsphase kann ebenfalls nur die Technik direkt am Haus berücksichtigt werden, die Betrachtung aber beispielsweise auf folgende Prozesse erweitert werden:

• Energieversorgung mit Strom und Wärme aus Nah- oder Fernwärmenetzen
• Nutzung gemeinsamer Anlagen im Quartier oder der Nachbarschaft – Etc.

Ein weiterer Ansatz ist es die verwendete Technik nur anteilig zu erheben, die gemeinsam mit anderen Verbrauchern genutzt wird. [4]

Haselsteiner [4] berücksichtigt in ihrer Studie nur die Technik, die im direkten Umfeld erfassbar und dem Gebäude beziehungsweise dem Grundstück eindeutig zugeordnet werden kann.

2.3.4.3 Rückbauphase

Die exakte Bewertung der Rückbauphase stellt eine Herausforderung dar. Die Betrachtung kann sich ausschließlich auf Annahmen stützen, da der Einsatz der erforderlichen Maßnahmen teilweise weit in der Zukunft liegt. Es ist schwer abzuschätzen, welche neuen Recyclingmethoden in den nächsten Jahren und Jahrzenten entwickelt werden. [3]

Eine verhältnismäßig genaue Erhebung ist laut Haselsteiner [4] bei der ausschließlichen Betrachtung der Maßnahmen am Grundstück möglich. Dies sind vor allem Maschinen auf der Baustelle sowie Transportmittel für Materialien und Personen. Der Ansatz kann erweitert werden, indem die einzelnen verbauten Materialien bezüglich ihrer Entsorgung und Wiederverwertung Abseits des Grundstücks betrachtet werden.

2.4 Lowtech und Nutzerbedürfnisse

„Es ist klar, dass ein Haus an sich keine Technik benötigt, sondern nur die Nutzer des Hauses. Damit wird deutlich, dass der Nutzeranspruch bestimmt, wie viel Technik in einem nachhaltigen Haus benötigt wird.“ [3]

– Volker Ritter –

Der Gebäudenutzer braucht das Gefühl, seine Umgebung steuern zu können [21] [22] [23]. Dieses Bedürfnis hat direkte Auswirkungen auf seine Toleranz zum Gebäudekonzept, auf sein Behaglichkeitsempfinden und auf seine Erwartungshaltung. Indirekt beeinflusst es den Energieverbrauch und die Lebensdauer des Gebäudes.

Die Möglichkeit der Einflussnahme auf die Lüftung, den Sonnenschutz, den Blendschutz, die Temperatur sowie das Tages- und Kunstlicht sind essentiell für das Behaglichkeitsempfinden des Nutzers [21]. Einerseits kann durch die eigene Kontrolle die Umgebung an die individuellen Bedürfnisse angepasst und der Komfort gesteigert werden [21]. Andererseits wird nur durch die Möglichkeit der Einflussnahme, die Akzeptanz des Gebäudekonzepts bereits erhöht [21]. Die Akzeptanz beeinflusst die Nutzerzufriedenheit und kann damit zu einem höheren Komfortgefühl und einer gesteigerten Leistungsfähigkeit führen [21]. Besonders interessant ist, dass bereits das Wissen um eine mögliche Einflussahme ebenfalls die Toleranz gegenüber Komfortabweichung erhöht [22] und direkt die Behaglichkeit des Nutzers steigert

[23].

In unterschiedlichen Studien [22] [24] konnte belegt werden, dass hochautomatisierte Gebäude bei dem Nutzer das Gefühl des Kontrollverlusts und damit Unbehagen hervorrufen können. In einem Hightech-Gebäude setzt der Nutzer, trotz geringer Eigeninitiative einen hohen Komfort voraus. Durch diese Erwartungshaltung entsteht eine geringere Toleranz gegenüber Schwankungen der Umgebungsbedingungen. [22]

Weiterhin konnte beobachtet werden, dass sich der Nutzer bei der Regelung und Steuerung sowie der Pflege und Wartung von Hightech-Komponenten oft überfordert fühlt [3]. Im Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) werden deshalb Handlungsempfehlung (Nutzerhandbuch etc.) gefordert, um dem Nutzer mehr Verständnis für die Regelung seiner Umgebung zu ermöglichen [21].

Durch Verhaltensänderungen der Nutzer kann bis zu 15 Prozent der Energiekosten während des Gebäudebetriebs eingespart werden [25]. Dementsprechend sollte die Gebäudetechnik auf die Bedürfnisse und Kompetenzen des Nutzers zugeschnitten sein. Technische Anlagen sollten deshalb einfach, verständlich, sicher und robust, also nach dem Lowtech-Prinzip, gestaltet werden. Die Nutzer des Gebäudes sollten möglichst durch Beteiligungsverfahren in die Planungsprozesse involviert werden, um die Transparenz und Akzeptanz für die Vorgänge im Gebäude zu erhöhen [26]. So kann Selbsthilfe gefördert und die Motivation der Nutzer gesteigert werden, einen ressourcenschonenden Gebäudebetrieb zu realisieren [21]. Ein Lowtech-Gebäudebetrieb, der auf den Nutzer zugeschnitten ist und ihn in die Prozesse einbindet, kann schließlich ein besseres Ergebnisse liefern, als eine Hightech-Regelung, die aus technischer Sicht effizienter erscheint [4].

Abschließend muss erwähnt werden, dass ein effizienter Lowtech-Gebäudebetrieb, verglichen zum aktuellen Standard, meist mit einem Mehraufwand für den Nutzer verbunden ist sowie höhere Kompetenzen von ihm verlangt [3]. Beispielsweise müssen manuell zu regulierende Verschattungselemente schon vor der Überhitzung des Raumes bedient werden, was eine gewisse Antizipation erfordert.

2.5 Lowtech und Nachhaltigkeit

„Grundsätzlich ist keine Technik per se gut oder schlecht, sondern es kann nur deren Einfluss auf die Nachhaltigkeitskriterien bei Gebäuden beurteilt werden.“ [3]

– Volker Ritter –

2.5.1 Allgemeine Nachhaltigkeitsbetrachtung im Bauwesen

Nachhaltiges Handeln bedeutet die aktuellen Bedürfnisse der Menschen zu erfüllen, ohne die Möglichkeit zur Bedürfnisbefriedigung nachfolgender Generationen zu gefährden. Konkret sollte eine intakte Umwelt hinterlassen und zukünftig gleiche Lebenschancen ermöglicht werden. Das Bauwesen ist ein Sektor, der in hohem Maße materielle und finanzielle Ressourcen verbraucht. Angesichts des Klimawandels und der Ressourcenverknappung ist nachhaltiges Handeln wichtiger denn je. Die gebaute Umwelt ist ein komplexes System, welches in unterschiedlichen Bereichen mit seiner Umgebung in Wechselwirkung steht. Sie sind Lebensraum und Arbeitsumfeld für Menschen und haben damit direkten Einfluss auf deren Wohlbefinden, Gesundheit und Zufriedenheit sowie auf die Qualität des Zusammenlebens. In ihrem gesamten Lebenszyklus verursachen Gebäude Stoff- und Energieströme, welche Auswirkungen auf die lokale und globale Umwelt haben. Aus wirtschaftlicher Perspektive besitzen Gebäude einen ökonomischen Wert und tragen zur Sicherung des Lebensstandards sowie zusätzlicher Wertschöpfung bei. [21]

Die Nachhaltigkeitsbetrachtung im Bauwesen bezieht sich auf die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit: Ökologie, Ökonomie und Soziales. Diese werden anhand des Drei-Säulen-Modells oder alternativ als Nachhaltigkeitsdreieck veranschaulicht. Beide Darstellungen sollen verdeutlichen, dass nur durch die gleichzeitige und gleichberech-

tigte Berücksichtigung aller drei Dimensionen

Nachhaltigkeit erreicht werden kann. Abbildung 3: Drei-Säulen-Modell

Die ökologische Dimension verfolgt das Ziel, die lokale und globale Umweltbelastung zu minimieren, um die natürlichen Ressourcen und das Ökosystem zu schützen. Dies kann beispielsweise durch optimalen Materialieneinsatz, geringe Flächeninanspruchnahme und Minimierung des Energie- und Wasserverbrauches umgesetzt werden. Weiterhin sollte die Biodiversität erhalten und gefördert werden. Es ist wichtig alle Energie- und Stoffströme über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes zu betrachtet sowie globale und lokale Umwelteinwirkungen zu berücksichtigen. [21]

Der ökonomische Nachhaltigkeitsaspekt soll helfen die Lebenszykluskosten zu reduzieren, die Wirtschaftlichkeit zu verbessern und die Wertstabilität zu ermöglichen. Dabei sind die Anschaffungs-, Errichtungs- und Baufolgekosten wichtige Parameter. Auch hier gilt, dass nur über den gesamten Lebenszyklus eine ökonomisch nachhaltige Entscheidung getroffen werden kann, da beispielsweise die Baufolgekosten die Errichtungskosten deutlich übersteigen können. [21]

Die soziale oder soziokulturelle Dimension berücksichtigt Aspekte, welche die soziale und kulturelle Identität sowie das Werteempfinden des Menschen beeinflussen. Sie stellt die Nutzerbedürfnisse, die Funktionalität sowie die Sicherung der Gestaltungsqualität in den Mittelpunkt der Betrachtung. Die Nutzerbedürfnisse beinhalten beispielsweise die Gesundheit, die Sicherheit, die Behaglichkeit, die Mobilität, Partizipation, kulturelle Vielfalt, etc. der Gebäudenutzer. Die Funktionalität bezieht sich auf die Eigenschaft eines Gebäudes, die Bedürfnisse der Nutzer bezüglich einer bestimmten Funktion im Gebäude zu befriedigen. Beispiele dafür sind infrastrukturelle Zugänglichkeit, Barrierefreiheit, Ver- und Entsorgungsprozesse, Innenraumgestaltung oder Raumzuordnung. Die Sicherung der Gestaltungsqualität soll auf die kulturelle und ästhetische Bedeutung eines Gebäudes und dessen Außenanlagen sowie die städtebauliche Einbindung aufmerksam machen. Dabei sollen momentane und zukünftige Werte berücksichtigt und widergespiegelt werden. [21]

Zusätzlich können die technische Qualität und die Prozessqualität als Querschnittsaspekte in die Betrachtung einbezogen werden. Sie fördern die Nachhaltigkeit eines Gebäudes, indem sie Einfluss auf die obig genannten drei Dimensionen nehmen. Deshalb werden sie, wie in Abbildung 4 dargestellt, nicht als weitere Säulen betrachtet, sondern als verbindende und stützende Elemente. Die technische Qualität bezieht sich auf die technischen Eigenschaften eines Gebäudes und dessen Anlagenteile. Im speziellen bedeutet dies die Berücksichtigung des Brand-, Schall-, Feuchte- und Wärme-

Abbildung 4: Drei-Säulen-Modell um technische Qualität und Prozessqualität erweitert

schutzes sowie der Bedienungs- und Instandhaltungsfreundlichkeit der technischen Gebäudeausrüstung, der Rückbaufähigkeit und der Widerstandsfähigkeit gegen Naturgefahren. Die Prozessqualität legt den Fokus auf nachhaltige Planung, Bauausführung und Vorbereitung der Betriebsführung. [21]

2.5.2 Nachhaltigkeitspotenziale von Lowtech

Laut Ritter [3] kann Lowtech ein wichtiger Baustein für nachhaltige Gebäuden sein sowie die Perspektive auf nachhaltiges Handeln nachdrücklich verändern. Er ist der Meinung, dass stets der nachhaltigsten Lösung der Vorzug gegeben werden sollte. Dabei müssen alle drei Dimensionen der Nachhaltigkeit über den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes betrachtet werden. Seiner Meinung nach stellt also eine hohe Nachhaltigkeit die Rechtfertigung einer Lowtech-Maßnahme dar und nicht die reine Technikvermeidung selbst. Gosztonyi [18] sieht ebenfalls in Lowtech die Chance für ein Umdenken in der aktuellen Nachhaltigkeitsdebatte, da es Impulse für neue Ansätze gibt.

Haselsteiner [4] beschäftigte sich ausführlich mit dem Zusammenhang von Lowtech und Nachhaltigkeit. Sie wandelte das Drei-Säulen-Modell zu einem Vier-Säulen-Modell ab, indem sie die soziokulturelle Dimension in Soziales und Partizipation / Kultur aufteilt. Das Hervorheben der partizipativen und kulturellen Aspekte ist nach ihrer Meinung für Lowtech-

Maßnahmen wichtig, da somit Eigenverantwortlich-

keit, Selbsttätigkeit und regionale Bautraditionen in Abbildung 5: Vier-Säulen-Modell den Fokus geraten.

In dieses Vier-Säulen-Modell ordnet Haselsteiner [4] anschließend unterschiedliche Lowtech Eigenschaften ein und erläutert die sich daraus ergebenden Potenziale für mehr Nachhaltigkeit im Bausektor. Im Folgenden werden ihre Ausarbeitungen zu den Säulen Ökologie, Ökonomie, Soziales und Partizipation / Kultur in Kürze erläutert. In Anhang 3 sind die von Haselsteiner erarbeiteten Lowtech-Potenziale mit den zugehörigen Maßnahmen ausführlicher aufgelistet.

Lowtech kann ökologische Nachhaltigkeit fördern, indem das Potenzial der Umgebung berücksichtigt und so eine ressourcenschonende Bauweise ermöglicht wird. Durch passive Strategien können das Klima und die mikroklimatischen Bedingungen genutzt werden, um den Energieverbrauch für Beheizung, Kühlung und Belichtung während des Gebäudebetriebs drastisch zu minimieren. Der verbleibende Energiebedarf sollte mit natürlichen, erneuerbaren und lokal verfügbaren Ressourcen gedeckt werden. Vorteilhaft ist die Abstimmung der Versorgungs- und Entsorgungskreisläufe des Gebäudes mit der umgebenden Bebauung. Weiterhin ist die Verwendung lokal vorhandener Materialien mit wenig grauer Energie und einer hohen Recycelbarkeit förderlich.

Die ökonomische Nachhaltigkeit strebt eine robuste, suffiziente und kosteneffiziente Bauweise an. Aus der Lowtech-Perspektive kann das durch einfache und lokal verbreitete Bautechniken in der Materialherstellung, der Errichtung, dem Betrieb und dem Rückbau realisiert werden. Lowtech-Maßnahmen ermöglichen außerdem die Einbeziehung des Nutzers in Herstellungs-, Errichtungs- und Instandhaltungsprozesse. Dadurch können Kosten gespart und Kompetenz für die Instandhaltung und -setzung gewonnen werden. Durch robuste Komponenten können eine lange Lebens- und Nutzungsdauer, und somit Wertbeständigkeit erreicht werden. Das Gebäude soll an den aktuellen Bedarf angepasst sein, aber ebenfalls Flexibilität für Erweiterung, Rückbau und Nutzungsänderung ermöglichen, um eine lange Lebensdauer sicherzustellen.

Soziale Nachhaltigkeit betrachtet die Nutzerbedürfnisse und die Komfortstandards. In diesem Rahmen nutzen Lowtech-Ansätze vorherrschende Standortfaktoren, um die Tagesbelichtung sowie die thermische, hygienische und akustische Behaglichkeit zu optimieren. Lowtech hinterfragt Komfortstandards und passt sie an die tatsächlichen Bedürfnisse an. Die Gesundheit und die Behaglichkeit der Nutzer können direkt durch die Wahl der verwendeten Materialien beeinflusst werden. Natürliche Baustoffe verursachen in der Regel eine geringe Schadstoffbelastung der Innenluft und können die hygrischen und thermischen Raumkonditionen verbessern.

Die ausgegliederte Dimension der Partizipation / Kultur wird in Form von Eigenverantwortlichkeit, Einfachheit, Selbsttätigkeit und regionaler Bautradition durch Lowtech-Maßnahmen gefördert. Dies äußert sich durch eine einfache und transparente Konstruktion sowie Steuerung und Regelung, die es dem Nutzer ermöglicht, bei der Errichtung, dem Betrieb sowie der Wartung und Pflege selbst aktiv werden zu können. Durch Berücksichtigung der vernakulären Architektur wird die regionale Baukultur gestärkt.

2.5.3 Lowtech und Nachhaltigkeitszertifizierung

Die Berührungspunkte von Lowtech mit aktuellen Nachhaltigkeitszertifizierungen wird am Beispiel des Bewertungssystems nachhaltiges Bauen (BNB) diskutiert. Das Bundesbauministerium hat in Kooperation mit dem Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung und der Deutschen Gesellschaft für nachhaltiges Bauen e. V. einen Kriterienkatalog zur Bewertung der Nachhaltigkeit von Gebäuden erarbeitet [23]. Die aktuelle Version ist aus dem Jahr 2015. Das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) soll helfen die Planung von nachhaltigen Bauprojekten zu erleichtert sowie einen Vergleich zwischen den Gebäuden zu ermöglichen [21]. Es werden dabei der gesamte Lebenszyklus des Gebäudes sowie alle Nachhaltigkeitsdimensionen einbezogen [21].

Das BNB beinhaltet keine Forderung und Förderung für Lowtech-Ansätze, es führt jedoch auch kein Kriterium auf, das gewisse Lowtech-Maßnahmen direkt verhindert [11]. Dies liegt daran, dass das Bewertungsinstrument neutral gegenüber verschiedenen Technikansätzen sein muss [11]. Um Lowtech zu fördern, müssen daher Zielsetzungen für einzelne Projekte in der Ausschreibung explizit formuliert werden [11]. Es gibt jedoch einige Abschnitte des BNB, auf die durch Lowtech-Maßnahmen Einfluss genommen werden kann. Veit [27] erarbeitete einen Überblick zu diesen Abschnitten, möglichen Auswirkung und die dafür notwendigen Lowtech-Maßnahmen, welche in Anhang 4 zusammengefasst sind.

2.6 Lowtech und Hightech

„Technik ist dann nicht mehr die im Nachhinein in die Architektur eingebaute Hilfsmaschine, sondern wird zur Partnerdisziplin auf dem Weg zu einer intelligenten Lösung: Architektur macht eine Rückeroberung, sie integriert die High-Technologie in den Entwurf, um LowTech-Bauten entwickeln zu können. Ergebnis ist eine Architektur, die langfristig nachhaltig ist und die wir uns auch weltweit leisten können.“ [28]

– Christian Hönger, Roman Brunner –

Lowtech als Gegenpol zu Hightech zu bezeichnen oder den Begriff gar mit Technikvermeidung gleichzusetzen ist nach Meinung des Autors zu kurz gedacht. Der Wunsch nach weniger Technik mag unter anderem durch den Gedanken entstanden sein, dass der reine Fokus auf Hightech eine einseitige Entwicklung darstellt, die isoliert nicht zu den bestmöglichen Lösungen führen kann. Probleme, die sich aus Hightech-Maßnahmen ergeben, werden versucht mit weiterem Technikeinsatz zu lösen, wodurch sich eine fortschreitende Technisierung ergibt. Lowtech weckt in dieser Situation als eine Art Antithese zur vorherrschenden Konstruktionsphilosophie die Hoffnung, Probleme möglichst einfach und robust zu lösen. Technik wird in dieser Idee erst berücksichtigt, wenn passive Strategien an ihre Grenzen stoßen.

Prinzipiell gilt, dass mit steigenden Komfortansprüchen die Verwendung von maschineller Steuerung und damit von Hightech-Lösungen ebenfalls steigt. Durch eine Suffizienzstrategie kann geklärt werden, was dem Nutzer zugemutet werden und was er an Steuerung des Gebäudebetriebs übernehmen kann und möchte. Ist eine Toleranz für Schwankungen des Innenraumklimas vorhanden, können Regelwerke angepasst und reine Lowtech-Lösungen zur Erfüllung der Baustandards genutzt werden. [11]

Passive Entwurfsstrategien und eine geschickte Materialwahl können bei hohen Komfortansprüche den Energieverbrauch während des Gebäudebetriebs oft nicht ausreichend senken, um den Stand eines energieeffizienten Hauses nach heutigen Richtlinien zu erreichen. Wird daraufhin eine Optimierung der Baukonstruktion zum Beispiel durch bessere Dämmung oder höhere Luftdichtheit erreicht, kann dies die Abhängigkeit von Technik, zum Bespiel in Form von aktiven Lüftungs- oder Kühlsystemen, vergrößern. Passive Strategien können in diesem Szenario nur zu einem erfolgreichen Ergebnis führen, wenn sie mit leistungsstarker Technik komplettiert werden. Wiederum ist die Regelung eines Gebäudes ausschließlich mit Technik zwar möglich, aber ressourcenaufwändig, fehleranfällig und von ständiger Energiezufuhr abhängig. Durch eine optimale Kombination von passiven Gebäudekomponenten und aktiver Gebäudetechnik können die Vorteile beider Ansätze genutzt werden und Gebäudekonzepte nach aktuellen Standards mit minimalem Ressourcenaufwand entstehen. [18]

In der Lowtech-Planung sind Hightech-Werkzeuge für Design und Analyse sowie digitale Produktionsmethoden notwendig, um den Nutzeransprüchen gerecht werden zu können. In diesem Lebenszyklusabschnitt ist also eine Kombination der beiden Ansätze unausweichlich.

Katalog zu Lowtech

Katalog zu Lowtech-Ansätzen

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Katalog erstellt, der Möglichkeiten aufzeigt, durch die der Einsatz an notwendiger Technik im gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes auf ein Minimum beschränkt werden kann. Dafür wurde untersucht, welche konkreten technischen Maßnahmen mit den zusammengetragenen Ansätzen in Verbindung stehen.

Diese Materialsammlung soll als erster Schritt dienen, Lowtech-Anwendungen zu identifizieren. Auf die verbleibende notwendige technische Gebäudeausrüstung (z.B. Heizsystem) oder typische Lowtech-Eigenschaften (z.B. Robustheit, Transparenz) wurde aus Zeitgründen nicht eingegangen. Diese Betrachtungen sind jedoch notwendig, um das tatsächliche LowtechPotenzial aufzuzeigen. Der untersuchte konkrete Technikeinsatz der zusammengetragenen Maßnahmen ist lediglich die Grundlage.

3.1 Einteilung von Lowtech-Ansätzen

Lowtech kann in verschiedensten Bereichen des Bauwesens integriert werden. Die gewählte Einteilung der zahlreichen Lowtech-Ansätze orientiert sich an der, von Haselsteiner [4] vorgeschlagenen Gliederung. Die Bezeichnung der Kategorie „System“ wurde jedoch durch den Begriff „Konstruktion“ abgeändert. Die Maßnahmen im Katalog sind also folgenden Gruppen zugeordnet:

• Funktion
• Material
• Konstruktion

3.1.1 Funktion

Der Lowtech-Ansatz „Funktion“ zielt auf ein möglichst hohes Maß an Behaglichkeit durch die Erfüllung der Nutzerbedürfnisse in der Betriebs- und Erneuerungsphase des Gebäudes ab. Ein spezielles Augenmerk wird auf folgende Bereiche gelegt:

• Thermischer Komfort (Heizen, Kühlen, Lüften)
• Visueller Komfort (Beleuchtung, Verschattung)
• Innenraumhygiene (Schadstoffbelastung)

Auf weitere Behaglichkeitsfaktoren wie beispielsweise der akustische Komfort (Schallausbreitung, Schallabsorption) und die Sicherheit wurden nicht eingegangen.

Alle Maßnahmen verfolgen die Zielstellung einen einfachen, robusten, an die Nutzerbedürfnisse und -kompetenzen sowie die lokalen Bedingungen angepassten Gebäudebetrieb sicherzustellen. Dieser wird versucht durch ein minimales Maß an Technik und einen geringen Energieverbrauch realisiert zu werden. Die Herstellung, Installation und Instandhaltung der berücksichtigten Komponenten zeichnen sich durch Transparenz, einen geringen Ressourcenverbrauch und niedrige Kosten aus. Weiterhin sollen die Wartung, Reinigung und Reparatur von Laien durchführbar sein und sich isoliert, also ohne Erneuerung des Gesamtsystems, durchführen lassen. Die klimatischen Standortfaktoren und die städtebauliche Einbindung werden bereits in der konzeptionellen Phase berücksichtigt, um möglichst viele passive Strategien in den Gebäudebetrieb einzubeziehen.

Der Lowtech-Planer kann sich ebenfalls spezifische Baustoffeigenschaften zunutze machen, um die Verwendung von Technik im Gebäudebetrieb zu reduzieren. Durch den intelligenten Einsatz von Materialien kann er unter anderem die energetische Qualität eines Gebäudes und das Innenraumklima verbessern. Beispielsweise kann durch die Verwendung von Lehmputz die Raumluftfeuchte reguliert und die Schadstoffbelastung des Innenraums verringert werden. [4]

Im Katalog wurde der Fokus auf passive Strategien gelegt, durch welche das energetische Potenzial der Umgebung für den Gebäudebetrieb genutzt werden kann. Sie gelten als besonders robust, transparent und einfach, da sie nicht von einer aufwändigen technischen Regelung und Steuerung sowie künstlichen Energiequelle abhängen, sondern sich nachvollziehbaren physikalischen Prinzipien (Materialeigenschaften, Sonnenverlauf) bedienen.

3.1.2 Material

Der Lowtech-Ansatz „Material“ wirkt sich vor allem auf die Herstellungs- und Rückbauphase eines Gebäudes aus. Durch die Wahl der Baustoffe wird zudem die Errichtung, der Gebäudebetrieb und die Sanierung maßgeblich beeinflusst. Die Kategorie Material beinhaltet Baustoffe, die aus schonend gewonnenen Rohstoffen hergestellt wurden sowie möglichst wenig technische Verarbeitungsprozesse durchlaufen haben. Durch den geringen Technikeinsatz soll graue Energie eingespart und die Materialien wieder in den Stoffkreislauf integriert werden können. Folgende zwei Gruppen werden berücksichtigt:

• Naturbaustoffe
• Wiederverwertete Materialien

Als Naturbaustoffe werden in dieser Arbeit Baustoffe verstanden, die nach REACH-VO Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 [29] als Naturstoffe bezeichnet werden können. Folgende Bearbeitungsverfahren sind laut dieser Verordnung dafür zugelassen:

• mechanisch oder durch Gravitationskraft
• Auflösung in Wasser
• Flotation
• durch Extraktion mit Wasser
• Dampfdestillation
• Erhitzung zum Wasserentzug
• durch beliebige Mittel aus der Luft entnommen

Durch den geringen Verarbeitungsprozess besitzen Naturbaustoffe wenig graue Energie und können verhältnismäßig einfach recycelt werden. Typische Vertreter dieser Gruppe sind mineralische Baustoffe wie Lehm und Naturstein, pflanzliche Baustoffe wie Holz, Schilf, Flachs und Hanf oder Baustoffe tierischen Ursprungs wie Schafswolle.

Katalog zu Lowtech

Ein weiterer Vorteil der Naturbaustoffe liegt in dem geringen Schadstoffausstoß während des Einbau- und Rückbauprozesses sowie des Gebäudebetriebs [4]. Wurden die Naturbaustoffe mit Chemikalien behandelt, kann jedoch ein großes Gesundheitsrisiko in allen Lebenszyklusphasen bestehen.

Wiederverwertete Materialien sind eine Lowtech-Alternative zu Naturprodukten. Durch diese werden Ressourcen geschont, Abfall minimiert und die ökologische Bilanz eines Gebäudes positiv beeinflusst. Der Technikeinsatz ist oft sehr gering, da keine zusätzlichen Rohstoffe gewonnen und aufbereitet werden müssen.

Wiederverwertete Materialien können nach dem Grad des Technikeinsatzes für den Recyclingprozess wie folgt unterschieden werden [30]:

• Unveränderte Materialien
• Verdichtete Materialien
• Mechanisch bearbeitete Materialien
• Umgewandelte Materialien

Unveränderte und verdichtete Materialien werden in dieser Arbeit als komplette LowtechAnsätze deklariert. Mechanisch bearbeitete Materialien befinden sich je nach Art der Bearbeitung zwischen Lowtech und Hightech und werden deshalb von Fall zu Fall geprüft. Umgewandelte Materialien werden unter dem Einsatz von Hightech hergestellt und in der Lowtech-Architektur deshalb nicht berücksichtigt.

Ziegelsteine, Dachziegel, Pflastersteine, Holzpaletten, Plastikflaschen, Glasflaschen und Autoreifen zählen unter anderem zu Materialien, die unverändert als Baustoffe wiederverwendet werden können. Stroh, Papier oder Plastik lassen sich mithilfe von Pressen verdichten und anschließend hervorragend im Bauwesen einsetzen. Beispiele für mechanisch bearbeitete Materialien sind Dämmstoffe aus Kleidung (Jeansstoff), Bauplatten aus Flaschenkorken oder landwirtschaftlichen Abfallprodukte (Maiskolben, Nussschalen, Getreidespelze) sowie verschiedene Produkte aus Altpapier. [30]

Die Verwendung einiger natürlicher oder recycelter Baustoffe wird derzeit durch mangelnde Standardisierung, fehlende Erfahrung und Bauvorschriften eingeschränkt [4]. Außerdem ist der Einbau oft mit hohem Arbeits- und Zeitaufwand verbunden [4]. Bei Kleinbauten, vor allem im Bereich des Selbstbaus, ist der Einsatz dieser Materialien bereits verbreitet.

3.1.3 Konstruktion

Der Lowtech-Ansatz „Konstruktion“ bezieht sich meist auf eine spezielle Zielstellung für die Gebäudeerrichtung. Durch Konzepte zum einfachen oder effizienten Bauprozess wird der Bauherr befähigt sich durch Selbsthilfe zu beteiligen oder trotz geringer finanzieller oder zeitlicher Mittel ein Gebäude errichten zu lassen. Andere Ansätze bedienen sich einer geschickten Materialwahl, einer flexiblen Grundrissgestaltung oder lösbaren Verbindungen, um das Gebäude besonders langlebig und flexibel nutzbar oder gut rückbaubar zu machen. Da diese Kategorie sehr komplex ist, wurde sich auf Möglichkeiten zum Selbstbau beschränkt. Es werden also Ansätze aufgezeigt, die möglichst viel Selbsthilfe im Bauprozess zulassen und möglichst weniger technischer Mittel bedürfen.

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Folgende Ansätze können zur Erstellung einer Lowtech-Konstruktion berücksichtigt werden:

• Einfaches Bauen
• Effizientes Bauen
• Kreisläuffähiges Bauen

Für den Ansatz des einfachen Bauens muss ein Konzept mit einer verständlichen und leicht umzusetzenden Bauweise und einer simplen Detailausführung gefunden werden. Als Material wird häufig Holz, Lehm oder Stroh gewählt, da es sich leicht bearbeiten und einbauen lässt. Durch diesen Ansatz wird der Selbstbau gefördert, die Anzahl potentieller Fehlerquellen vermindert, robuste und leicht zu reparierende Verbindungen bevorzugt sowie vernakuläre Architektur-Ansätze in die Konstruktion einbezogen. [4]

Effizientes Bauen verfolgt Kosten-, Zeit-, Energie- und Materialeffizienz. Ein Ansatz, um dies zu erreichen, ist ein hoher Vorfertigungsgrad. Dieser ermöglicht Zeit, Energie und Kosten während der Errichtung einzusparen und außerdem eine höhere Ausführungsqualität aufgrund der konstanten klimatischen Bedingungen in der Fertigungshalle zu erzielen. Kosten-, Energie- und Materialeffizienz sind immer über den gesamten Lebenszyklus zu betrachten. Höhere Errichtungskosten können mit guter Planung zu geringeren Lebenszykluskosten führen. Robuste und qualitativ hochwertige Baustoffe können durch eine lange Lebensdauer trotz teurer und energieintensiver Herstellung kosten- und ressourceneffizient sein. [4]

Kreislauffähiges Bauen zielt auf einfache und technikminimierte Instandhaltung, Rückbau und Wiederverwertung ab. Eine intelligente Verarbeitung und Verbauung der Materialien sowie die Ausbildung der Verbindungen ist besonders wichtig. Weiterhin sind bei der Planung für kreislauffähiges Bauen Standardisierung, Vorfertigung, Materialhomogenität und lösbare Verbindungen zu beachten. [4]

3.2 Aufbau des Katalogs

Die Struktur des Katalogs orientiert sich an der, in Kapitel 3.1 beschriebenen Einteilung von Lowtech-Ansätzen in die drei Gruppen Funktion, Material und Konstruktion. Jedes Kapitel beginnt anfangs mit einer Darlegung des Zusammenhangs zwischen der Kategorie und Lowtech. Anschließend werden wichtige Grundlagen erläutert, bevor die ausgewählten Maßnahmen vorgestellt werden.

3.2.1 Kapitel: Funktion

Das Kapitel „Funktion“ setzt sich im Abschnitt „Grundlagen“ mit dem Klima in Deutschland und dem Sonnenverlauf auseinander. Als Hinführung zu den folgenden Maßnahmen wird die Einfühlmethode von Hönger und Brunner [28] dargelegt. Im darauffolgenden Abschnitt werden grundlegende Überlegungen bezüglich der Gebäudeumgebung, der Form und Gestalt des Baukörpers sowie der Gebäudehülle erläutert.

Der Hauptteil des Kapitels beschäftigt sich mit den Lowtech-Maßnahmen passives Beheizen, Verschattung, Belichtung mit Tageslicht, passives Kühlen und natürliche Lüftung. Der jeweilige Abschnitt einer jeden Maßnahme beginnt ebenfalls damit, die wichtigsten Grundlagen

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für das Verständnis der Funktionen zu erläutern. Anschließend werden Designhinweise gegeben, wodurch bereits Technik im Gebäudebetrieb eingespart werden kann, darauf folgt die Darlegung der eigentlichen Lowtech-Anwendungen.

3.2.2 Kapitel: Material

Im Kapitel „Material“ werden zu Beginn die berücksichtigten Gruppen „Natürliche Baustoffe“ und „Wiederverwertete Baustoffe“ näher erläutert. Anschließend werden einzelne Vertreter der Gruppen vorgestellt. Als Beispiele für natürliche Baustoffe werden Holz, Naturstein, Lehm, Flachs, Hanf, Schilf, Wiesengras, Seegras und Schafswolle betrachtet. Wiederverwertete Baustoffe werden durch Stroh, Zellulose, Ziegel, Reifen, Glasflaschen, Plastikflaschen und Paletten vertreten. Die erneute Verwendung von Baustoffen aus abgerissenen Gebäuden wie beispielsweise Stahlträger, Holzbalken, Ziegel oder Betonelemente werden nicht berücksichtigt.

Die Vorstellung der einzelnen Materialien unterliegt ebenfalls einer speziellen Struktur. Im ersten Abschnitt „Grundlagen“ werden allgemeine Informationen zu dem Baustoff, die Rohstoffeigenschaften sowie die Technikverwendung bei der Rohstoffgewinnung aufgeführt. Darauf folgt der Abschnitt „Lowtech-Baustoff“, in welchem die Möglichkeiten der Verarbeitung des Ausgangsmaterials in einem speziellen Baustoff beschrieben werden. Abschließend wird unter der Überschrift „Lowtech-Anwendungen“ konkrete Beispiele für die Verwendung des Materials im Bauwesen gegeben.

3.2.3 Kapitel: Konstruktion

Das Kapitel „Konstruktion“ führt spezielle Bauweisen auf, durch die der Lowtech-Gedanke in der Gebäudeerrichtung und im Rückbau berücksichtigt wird. In der Einleitung werden geeignete Materialien und Konstruktionsprinzipien erläutert sowie allgemeine Hinweise für die Planung eines Lowtech-Gebäudes beschrieben. Die Übergruppen, in welche die berücksichtigten Konstruktionsweisen zusammengefasst wurden, sind traditionelle Konstruktionen (Lehm, Stroh) und Experimentelle Konstruktionen (Palettenhäuser, Earthships, Stecksysteme). Bei der Vorstellung der konkreten Konstruktionsweisen wird mit einem Abschnitt „Grundlagen“ begonnen. Dieser enthält beispielsweise allgemeine Informationen zu den verwendeten Baustoffen und der Bauweise. Anschließend werden Besonderheiten sowie die notwendige Technik für die Errichtung und den Rückbau beschrieben.

Methodik der Ökobilanzierung verschiedener Lowtech-Methoden

„Nur über ein LCA lässt sich die sinnvolle Menge an Technik definieren.“ [20]

– Aus der Vorstudie Nachhaltige Lowtech-Gebäude von Volker Ritter –

Typische Lowtech-Eigenschaften wie Robustheit, Einfachheit und regionaler Bezug lassen bereits erahnen, dass sie die Nachhaltigkeitsdiskussion im Bauwesen bereichern können. Um diese Vermutung nachzuweisen und gegebenenfalls zwischen verschiedenen Varianten abwägen zu können, müssen quantitative Vergleichswerte geschaffen werden. Als Werkzeug dafür bietet sich die Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment – LCA) an. In dieser Arbeit wird aus Gründen der Komplexität nur die ökologische Dimension der Nachhaltigkeit durch die Ökobilanzierung untersucht. Auf die Betrachtung der ökonomischen Dimension durch die Lebenszykluskostenanalyse oder die soziokulturelle Dimension durch die Sozialbilanzen (Social Life Cycle Assessment) wird verzichtet. Um den Einfluss einzelner Parameter verschiedener Lowtech-Methoden auf die Ökobilanzierungswerte zu untersuchen, wurde eine Parameterstudie durchgeführt.

Die Ökobilanzierung ist ein Instrument, mit dem die Umweltwirkungen eines Systems quantitativ festgestellt werden können. Beispielsweise kann ein spezielles Produkt, ein Bauelement oder ein gesamtes Gebäude untersucht werden. Der Fokus liegt auf den Material- und Energieflüssen, die in das System hinein (Input) oder aus ihm hinaus (Output) fließen. Inputs sind beispielsweise Rohstoffe und Energiemengen, Outputs können verursachte Abfall- und Emissionsmengen sein. Die Bilanzierung kann für den gesamten Lebenszyklus, also für Herstellung, Transport, Einbau, Betrieb, Rückbau und Recycling/Materialbeseitigung, aber auch nur für einzelne Teilabschnitte durchgeführt werden. Die analysierten Umwelteinflüsse werden in Wirkungskategorien wie zum Beispiel abiotischer Ressourcenabbau, graue Energie oder Treibhauspotenzial eingeteilt. [31]

In den vergangenen Jahren hat sich die Ökobilanzierung zur Bewertung von Umwelteinflüssen in der Baubranche durchgesetzt und sich vor allem für die Materialauswahl als besonders nützlich erwiesen. Sie sollte so früh wie möglich für die Abwägung von Varianten eingesetzt werden, da vor allem in den ersten Planungsphasen die Umweltwirkungen des Bauvorhabens stark beeinflusst werden können. [31]

4.1 Verwendete Werkzeuge für die Ökobilanzierung

Für die Ökobilanzierung der Baustoffe wurden die Daten aus der Online-Datenbank ÖKOBAUDAT [32] verwendet und mithilfe von Microsoft Excel ausgewertet. Die Bewertung der Bauteile und der Gebäudekonstruktionen wurde mithilfe der Ökobilanzierungssoftware eLCA durchgeführt. Der Heizwärmebedarf der einzelnen Gebäudevariation wurde mit der Simulationssoftware Therakles ermittelt. Nachstehend sind diese drei Werkzeuge in Kürze beschrieben.

4.1.1 ÖKOBAUDAT

ÖKOBAUDAT ist eine Onlineplattform die vom Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat bereitgestellt wird. Sie dient als Datengrundlage für die Ökobilanzierung von Gebäuden. Es werden Energieverbrauch, Ressourceninanspruchnahme und Umweltwirkungen wie beispielsweise das globale Erwärmungspotenzial oder das Versauerungspotenzial für Wasser und Boden betrachtet. In der Datenbank befinden sich mittlerweile über 1200 Datensätze für Bauprodukte. Diese sind nach den Angaben der DIN EN 15804 erstellt und entweder generisch oder firmen- und verbandsspezifisch. ÖKOBAUDAT greift auf die beiden Hintergrunddatenbanken GaBi und ecoinvent zurück. Die aktuelle, in dieser Arbeit verwendete Version ist am 27.11.2017 das letzte Mal überarbeitet worden. [32]

4.1.2 eLCA

Die online-basierte Ökobilanzierungssoftware eLCA wurde 2012 vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung entwickelt. Sie ist direkt mit ÖKOBAUDAT verknüpft. Die Software beinhaltet einen Bauteileditor und eine grafische Oberfläche, womit einzelne Bauteile, aber auch ganze Gebäude modelliert und bilanziert werden können. Die Umwelteinwirkungen können über den gesamten Lebenszyklus betrachtet werden. Bei der Auswertung berücksichtigt eLCA die Abschnitte Herstellung, Gebäudebetrieb, Entsorgung und Rückgewinnung. Die Umwelteinwirkungen durch den Transport können in einem separaten Transportrechner abgeschätzt werden. [21]

4.1.3 Therakles

Das Simulationsprogramm Therakles wurde 2009 im Rahmen des Forschungsprojekts EnOB MONITOR des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie am Institut Bauklimatik der TU Dresden entwickelt und seitdem stetig optimiert und erweitert. Die Software wird zur dynamischen Berechnung thermischer und hygrischer Vorgänge in Räumen und Gebäuden eingesetzt. Typische Anwendungsgebiete sind der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes, die Berechnung der Heiz- und Kühllast, die hygrothermische Analyse des Raumklimas oder die Bewertung des Feuchtepufferverhaltens von Räumen. Die Software verwendet numerische Lösungsansätze, welche auf der Krylow-Unterraummethode und dem Newton-Verfahren beruhen. [33]

4.2 Randbedingungen der Ökobilanzierung

Die Lebensdauer des Gebäudes wird auf 50 Jahre festgesetzt. Die Erneuerung aller Bauteile mit einer kürzeren Nutzungsdauer ist zu berücksichtigen. Anhand der vier aufeinander folgenden Lebensphasen eines Gebäudes (siehe Abbildung 6) werden die angesetzten Randbedingen der durchgeführten Ökobilanzierung nun erläutert. Diese vier Phasen sind:

• Herstellungsphase
• Errichtungsphase
• Nutzungsphase
• Entsorgungsphase

Abbildung 6: Einteilung des Gebäudelebenszyklus in einzelne Module nach DIN 15978 [34]

Die Herstellungsphase beinhaltet die Rohstoffgewinnung (A1), den Transport zum Werk (A2) und die Produktion (A3). Es werden nur die Bauteile der thermischen Gebäudehülle sowie die Geschossdecken bilanziert. Innenwände, Treppen, technische Anlagen sowie Leitungen und Rohre werden vernachlässigt. Die Bauteilflächen werden nach den Vorgaben des vereinfachten Verfahrens des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB) [35] berechnet. In Tabelle 4 sind die bilanzierten Bauteile mit den zugehörigen Bezugsflächen zusammengefasst.

Tabelle 4: Bezugsflächen der bilanzierten Bauteile nach dem vereinfachten Verfahren des BNB [35].

Bauteile	Maß
Außenwände	Außenmaße der Bauteile
Dach	Außenmaße der Bauteile
Geschossdecke	Bruttogrundfläche des jeweiligen Geschosses
Bodenplatte	Außenmaße der Bauteile
Fundament	Keine Angaben in vereinfachtem Verfahren

Die Zunahme der Gebäudeaußenflächen durch veränderliche Bauteildicken wird nicht berücksichtigt. Für alle Konstruktionsarten werden somit die gleichen Flächen angesetzt. Die Errichtungsphase mit dem Transport zur Baustelle (A4) sowie die Gebäudeerrichtung und der Einbau (A5) werden vernachlässigt, da diese nur mangelhaft mit Daten in der ÖKOBAUDAT versehen sind. Durch die Einbeziehung dieser Phasen würde sich somit eine punktuelle Berücksichtigung ergeben, die das Ergebnis verzerren würde.

In der Nutzungsphase werden die Module Austausch (B4) und Energieverbrauch im Betrieb (B6) berücksichtigt. Wartungsprozesse oder Reinigungen werden vernachlässigt. Die Nutzungsdauer der einzelnen Bauteilkomponenten wird nach den Vorgaben des BNB [36] bestimmt. Die Betrachtung des Energieverbrauchs im Betrieb beschränkt sich auf den Heizwärmebedarf. Die Kühllast wird durch den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108 indirekt berücksichtigt. Die Heizlastberechnung wie auch der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes werden mit Therakles durchgeführt. Die angesetzten Randbedingungen der Simulation können in Anhang 6 eingesehen werden.

Die Entsorgungsphase bezieht die Module Abfallbehandlung (C3) und Beseitigung (C4) in die Bilanzierung ein. Die Deponierung oder Verwertung der Bauteile nach deren Lebensende werden aus dem Lebenszyklus ausgegliedert und in der Lowtech-Methode kreislauffähiges Bauen (Recyclingpotenzial) untersucht. Dieser ist in der Ökobilanzierung nicht enthalten, wird aber in der Lowtech-Methode Kreislauffähiges Bauen berücksichtigt.

4.3 Beispielgebäude

Die Parameterstudie bezieht sich auf freistehende Einfamilienhäuser. Um möglichst repräsentative Ergebnisse zu generieren, ist die Geometrie des Beispielgebäudes für die Parameterstudie dem Modellgebäude Einfamilienhaus (klein) von Swen Klauß [37] nachempfunden (siehe Abbildung 7 und Abbildung 8). Als Bauweise wurde der Holzskelettbau gewählt. Der Schichtenaufbau der einzelnen Bauteile ist in Anhang 5 dargestellt.

Abbildung 7: Nord-Ost Ansicht des Beispielgebäudes.

4.4 Variierte Parameter

Um das Potenzial der Lowtech-Methoden zu untersuchen (siehe Abschnitt 2.2.4), wurde eine Parameterstudie durchgeführt. Die Methoden „Integrale Planung“ und „Bauen im Systemkreislauf“ wurden nicht berücksichtigt, da deren Einfluss nur sehr schwer zu generalisieren und quantitativ messbar ist. Folgende Lowtech-Methoden wurden in der Parameterstudie untersucht:

• Natürliche und wiederverwertete Baustoffe
• Kreislauffähiges Bauen
• Passive Strategien
• Suffizienzstrategien

4.4.1 Natürliche und wiederverwertete Materialien

Natürliche und wiederverwertete Materialien können mit verhältnismäßig geringem Aufwand gewonnen und zu Baustoffen umgewandelt werden. Durch die Verwendung dieser Methode kann somit Energie in der Herstellungsphase (A1 – A3) der Baustoffe eingespart werden. Die Untersuchung verläuft auf zwei verschiedenen Ebenen. Zuerst werden einzelne Baustoffe am Beispiel der Dämmmaterialien betrachtet. Anschließend wird das gesamte Beispielgebäude in unterschiedlichen Ausführungen bilanziert.

4.4.1.1 Dämmmaterialien

Die Spanne der Bilanzierungsergebnisse verschiedener Baustoffe lässt sich sehr gut am Beispiel der Dämmmaterialien aufzeigen, da der Herstellungsaufwand der einzelnen Produkte sehr unterschiedlich ist. Die Baustoffe werde nach der notwendigen Technik im Herstellungsprozess folgendermaßen aufgeteilt:

• Gering: kaum Technik in der Herstellungsphase notwendig, kaum verarbeitete Naturbaustoffe
• Mittel: mittlerer Technikaufwand in der Herstellungsphase notwendig, es handelt sich um etwas stärker verarbeitete Naturbaustoffe
• Hoch: die verwendeten Rohstoffe können nur mit hohem Technikeinsatz gewonnen werden oder der Baustoff ist stark verarbeitet

In Tabelle 5 ist die Zuordnung der ausgewählten Wärmedämmungen in die drei Gruppen dargestellt.

Tabelle 5: Unterteilung der ausgewählten Wärmedämmungen nach dem Technikaufwand in der Herstellungsphase (A 1-3)

Gering	Mittel	Hoch
Baustroh Holzfaser/Holzspäne Zellulosefaser-EinblasDämmstoff	Holzfaserdämmplatte (Nassverfahren) Zellulosefaserplatte Flachsvlies Hanfvlies	Holzfaserdämmplatte (Trockenverfahren) Holzwolle-Leichtbauplatte Steinwolle EPS-Hartschaum Vakuum-System

4.4.1.2 Gebäude

Die Auswirkungen verschiedener Materialien in den Außenwänden, dem Dach, der Geschossdecke, den Fenstern und dem Fundament mit Bodenaufbau werden in der Parameterstudie untersucht. Für diese Untersuchung werden drei Ausführungen des Beispielgebäudes gewählt. Diese sind in folgende Kategorien unterteilt:

• Gering: Das Gebäude besteht aus Baustoffen, die mit geringem Technikeinsatz gewonnen und hergestellt werden.
• Mittel: Das Gebäude besteht aus Baustoffen, die mit mittlerem Technikeinsatz gewonnen und hergestellt werden konnten.
• Hoch: Das Gebäude besteht aus Baustoffen, die mit hohem Technikeinsatz gewonnen und/oder hergestellt werden.

Die Ausführungen unterscheiden sich also hauptsächlich in dem Maß der Technikanwendung während der Materialgewinnung und -aufbereitung. Die verwendete Technik für die Errichtung und den Rückbau des Gebäudes wird nicht berücksichtigt.

Damit die Konstruktionen vergleichbar sind, besitzen alle Bauteilvarianten den gleichen U-Wert wie das jeweilige Referenzbauteil des Beispielgebäudes. Die einzige Ausnahme stellt die Außenwand aus Stroh dar. Ein zweigeschossiges Gebäude aus lastabtragenden Strohballen muss aus statischen Gründen laut B. Krick [38] eine Wanddicke von mindestens 90 cm aufweisen. Der U-Wert dieser Wand ist mit U = 0,057 W/(m² K) deutlich besser als der des Referenzbauteils (U = 0,24 W/(m² K)). Da die Berechnung einer Strohaußenwand mit U = 0,24 W/(m² K) nicht realistisch ist, wurde sie mit der vollen Dicke von 90 cm und dem niedrigeren U-Wert angesetzt.

Die unterschiedlichen Ausführungen der Bauteile sind in Tabelle 6 aufgeführt. Der konkrete Schichtenaufbau ist in Anhang 5 dargestellt.

Tabelle 6: Grundsätzlicher Aufbau der unterschiedlichen Bauteile

	Gering	Mittel	Hoch
Außenwand	Strohballenbau (lastabtragend)	Holzskelettbauweise	Stahlbetonbauweise
Dach	Sparrendach, Stroh als Dämmmaterial	Sparrendach, Hanfvlies als Dämmmaterial	Sparrendach, Steinwolle als Dämmmaterial
Geschossdecke	Holzbalkendecke	Massivholzdecke	Stahlbetondecke
Platten- fundament	Stahlbeton, Holzboden auf Staffel	Stahlbeton, Trockenestrich und Distanzboden	Stahlbeton, Zementfließestrich
Fenster	Holzrahmen	Aluminiumrahmen	Kunststoffrahmen

4.4.2 Kreislauffähiges Bauen

Die Methode kreislauffähiges Bauen soll ermöglichen, die verbauten Materialien nach der Lebensendphase des Gebäudes möglichst ressourceneffizient weiter zu nutzen. Dies kann in Form von stofflicher oder thermischer Verwertung geschehen. Zur Untersuchung dieser Lowtech-Methode wurde das Recyclingpotential (Modul D) der betrachteten Materialien in eLCA ermittelt und mit den Werten der Ökobilanzierung verrechnet. In Tabelle 7 sind Varianten des Beispielgebäudes aufgeführt, die bei der Untersuchung des Einsparpotenzials durch kreislauffähiges Bauen berücksichtigt wurden.

Methodik der Ökobilanzierung verschiedener Lowtech

Tabelle 7: Grundlegende Konstruktionen der sechs verschiedenen Ausführungen des Beispielgebäudes.

Hauptmaterial	Variation der Bauteile
Stroh	Außenwand als Lasttragende Strohbauweise (U=0,057 W/(m²·K)) Geschossdecke als leichte Holzdecke (U=0,20 W/(m²·K)) Sparrendach mit Strohdämmung (U=0,20 W/(m²·K)) Holzfenster mit Zweischeibenverglasung (U = 1,3 W/(m²·K))
Lehm	Außenwand aus Stampflehm (U=0,24 W/(m²·K)) Geschossdecke als leichte Holzdecke (U=0,20 W/(m²·K)) Sparrendach mit Strohdämmung (U=0,20 W/(m²·K)) Holzfenster mit Zweischeibenverglasung (U = 1,3 W/(m²·K))
Holz (Skelett)	Außenwand in Holzskelettbauweise (U=0,24 W/(m²·K)) Geschossdecke als leichte Holzdecke (U=0,20 W/(m²·K)) Sparrendach mit Hanfvliesdämmung (U=0,20 W/(m²·K)) Holzfenster mit Zweischeibenverglasung (U = 1,3 W/(m²·K))
Holz (massiv)	Außenwand aus Brettsperrholz (U=0,24 W/(m²·K)) Geschossdecke aus Brettsperrholz (U=0,20 W/(m²·K)) Sparrendach mit Hanfvliesdämmung (U=0,20 W/(m²·K)) Holzfenster mit Zweischeibenverglasung (U = 1,3 W/(m²·K))
Hochziegel	Außenwand aus Hochlochziegeln (U=0,24 W/(m²·K)) Geschossdecke als leichte Holzdecke (U=0,20 W/(m²·K)) Sparrendach mit Steinwolldämmung (U=0,20 W/(m²·K)) PVC-U-Fenster mit Zweischeibenverglasung (U = 1,3 W/(m²·K))
Stahlbeton	Außenwand aus Stahlbeton (U=0,24 W/(m²·K)) Geschossdecke aus Stahlbeton (U=0,20 W/(m²·K)) Sparrendach mit Steinwolldämmung (U=0,20 W/(m²·K)) Aluminiumfenster mit Zweischeibenverglasung (U = 1,3 W/(m²·K))

4.4.3 Passive Strategien

Passive Strategien beziehen die lokalen Bedingungen und speziellen Materialeigenschaften in das Energiekonzept des Gebäudes ein. Die Untersuchung dieser Lowtech-Methode soll deren Potenzial zur Reduzierung des Heizwärmebedarfs während des Gebäudebetriebs aufzeigen. In Tabelle 8 sind die Varianten der Parameter aufgeführt.

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Tabelle 8: Variation der Parameter zur Untersuchung des Potenzials von passiven Strategien zur Senkung der Heizlast eines Gebäudes.

Parameter	Varianten	Bemerkungen zu den Varianten
Bauweise	Leichte Bauweise Mittlere Bauweise Schwere Bauweise	Holzskelettbau Mauerwerksbau Stahlbetonbau
Dämmung	Wärmedämmung, durchschnittlich Wärmedämmung, gut Wärmedämmung, sehr gut	U-Werte: 0,20 – 0,35 W/(m²·K) U-Werte: 0,15 – 0,30 W/(m²·K) U-Werte: 0,10 – 0,25 W/(m²·K)
Qualität der Fensterverglasung	Verglasung, schlecht Verglasung, durchschnittlich Verglasung, gut	Einscheibenverglasung Zweischeibenverglasung Dreischeibenverglasung
Fenstergröße	Verglasung der Südseite: 40 % Verglasung der Südseite: 70 % Verglasung der Südseite: 100 %	Verglaste Fläche: 11,58 m² Verglaste Fläche: 20,5 m² Verglaste Fläche: 28,875 m²

4.4.4 Suffizienzstrategien

Durch die Berücksichtigung von Suffizienzstrategien soll das Gebäudekonzept auf die tatsächlichen Nutzerbedürfnisse zugeschnitten werden und somit möglichst ressourceneffizient sein. Um das Potenzial der Methode zu untersuchen, wurde die Nettogrundfläche (NGF) und die thermische Komfortzone variiert. Tabelle 9 fasst die Parameter und ihre Varianten zusammen.

Tabelle 9: Untersuchte Parameter für die Lowtech-Methode Suffizienzstrategie.

Parameter	Varianten	Bemerkungen zu Varianten
Bebaute Fläche	Fläche sehr klein Fläche klein Fläche mittel Fläche groß Fläche sehr groß	Nettogrundfläche = 100 m² Nettogrundfläche = 150 m² Nettogrundfläche = 200 m² Nettogrundfläche = 250 m² Nettogrundfläche = 300 m²
Komfortzone	Kleine Komfortzone Mittlere Komfortzone Große Komfortzone	Temperatur: 20 – 23°C Temperatur: 18 – 25°C Temperatur: 16 – 27°C

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4.4.5 Bewertungsparameter

In der Online-Datenbank ÖKOBAUDAT wird unterschieden zwischen Parametern zur Beschreibung des Ressourceneinsatzes und Parametern zur Beschreibung der Umweltwirkungen. Ersteres berücksichtigt beispielsweise den Verbrauch von erneuerbarer und nicht erneuerbarer Primärenergie sowie den Einsatz von Sekundärstoffen. Letzteres beinhaltet unter anderem das globale Erwärmungspotenzial, das Versauerungspotenzial von Boden und Wasser sowie das Bildungspotenzial für troposphärisches Ozon. Als Bewertungsparameter wird ein Indikator aus jeder Gruppe gewählt. Der Ressourceneinsatz wird durch die nicht erneuerbare Primärenergie als Energieträger (PENRT) und die Umwelteinwirkungen durch das globale Erwärmungspotential (Global Warming Potential, GWP) repräsentiert.

Primärenergie ist die Energie, welche in nicht verarbeiteten, natürlichen Energiequellen vorhanden ist. Man unterscheidet zwischen erneuerbaren und nicht erneuerbaren Energiequellen. Vertreter der ersten Gruppe sind Biomasse, Sonnenstrahlung, Erdwärme, Wasser- und Windkraft; zur zweiten Gruppe gehören Steinkohle, Braunkohle, Erdöl, Erdgas und Uran. Die Bundesregierung hat sich die Senkung des Primärenergiebedarf zum Ziel gesetzt. Sie will außerdem den Anteil der Primärenergie aus erneuerbaren Quellen erhöhen. PENRT fasst den gesamten Primärenergiebedarf aus nicht erneuerbaren Quellen zusammen, der zur Herstellung eines Produkts notwendig ist [39]. [23]

Das globale Erwärmungspotenzial beschreibt den Beitrag eines Stoffes zur Erhöhung des Treibhauseffekts und damit zur Erwärmung bodennaher Luftschichten. Zur besseren Vergleichbarkeit wird es relativ zum Treibhauspotenzial von Kohlenstoffdioxid (CO₂) [kg CO₂-Äquivalent] angegeben. Die Bundesregierung hat sich das Ziel gesetzt, den Ausstoß an Treibhausgasen bis 2020 um 40 Prozent verglichen mit den Werten von 1990 zu senken.

[23]

Beide Bewertungsparameter sind mit Zielsetzungen der Bundesregierung verbunden, demzufolge wichtige Faktoren für die Bewertung der ökologischen Nachhaltigkeit im Gebäudesektor und deshalb aussagekräftige Repräsentanten ihrer Gruppe. Diese Arbeit stellt sich die Frage nach dem Einsparpotenzial natürlicher Ressourcen durch Lowtech, deshalb liegt der Fokus auf dem Indikator PENRT. Das GWP wird nur bei der Materialwahl und dem Recyclingpotenzial von Baustoffen zusätzlich betrachtet, um aufzuzeigen, dass trotz guter PENRTWerte die Umweltwirkungen deutlich schlechter ausfallen können.

Auswertung der Ökobilanzierung verschiedener Lowtech-Methoden

In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der durchgeführten Parameterstudie vorgestellt und diskutiert. In den Abschnitten 5.1 – 5.4 erfolgt eine Untersuchung der vier Lowtech-Methoden: Verwendung von natürlichen und wiederverwerteten Materialien, kreislauffähiges Bauen, passive Strategien und Suffizienzstrategien auf ihr Einsparpotenzial an nicht erneuerbarer Primärenergie (PENRT). In Abschnitt 5.1 und 5.2 beschränkt sich die energetische Betrachtung auf die graue Energie der Konstruktion. Die Heizlast wird erst ab Abschnitt 5.3 berücksichtigt. Abschließend werden in Abschnitt 5.5 die vielversprechendsten Methoden verglichen und in Kombination am Beispielgebäude angewendet.

5.1 Natürliche und wiederverwendete Materialien

In diesem Abschnitt wird die Auswirkung unterschiedlicher Baumaterialien auf die Ökobilanz eines Gebäudes beleuchtet. Der Fokus liegt hierbei auf dem technischen Aufwand in der Herstellungsphase (A 1-3) der Baustoffe. Es wird also untersucht, ob ein geringer Technikeinsatz in der Materialgewinnung, -aufbereitung und -verarbeitung einen positiven Einfluss auf die Ökobilanz eines Gebäudes hat. Dabei werden neben der Herstellungsphase ebenfalls der Austausch (B4) sowie die Abfallbehandlung (C3) und Beseitigung (C4) betrachtet.

5.1.1 Bilanzierung nach Baustoffen am Beispiel verschiedener Dämmmaterialien

In Abbildung 9 sind die Ergebnisse der Ökobilanzierung verschiedener Dämmmaterialien anhand der Indikatoren PENRT und GWP dargestellt. Die Baustoffe sind auf ihre Wärmeleitfähigkeit normiert, damit sie vergleichbar sind. Jede betrachtete Dämmstoffeinheit besitzt also den gleichen Wärmedurchlasswiderstand.

Es muss beachtet werden, dass in Abbildung 9 die Ökobilanzierung nur für die Herstellungsphase (A1 – A3) und nicht für den gesamten Lebenszyklus durchgeführt wurde. Aufgrund mangelnder Informationen in der Datenbank ÖKOBAUDAT konnten die weiteren Phasen des Lebenszyklus nicht ausreichend genau betrachtet werden.

Alle aufgeführten Lowtech-Baustoffe (aus Gruppe gering oder mittel) unterliegen einem sehr geringen Verarbeitungsprozess und sind kaum oder gar nicht mit weiteren Produkten versetzt. Es ist somit zu erwarten, dass sich unter Einbeziehung aller Lebensphasen noch größere Differenzen für die Indikationswerte der verschiedenen Dämmmaterialien ergeben. Die Unterteilung der Dämmmaterialien nach dem Maß an verwendeter Technik in die drei Gruppen „gering“, „mittel“ und „hoch“ ist in Tabelle 5 auf Seite 36 dargestellt.

Ergebnisse der Ökobilanzierungen verschiedener Dämmstoffe

PENRT pro Fläche [kWh/m²]

Abbildung 9: Ergebnisse der Ökobilanzierung über die Herstellungsphase (A1 – A3) verschiedener Dämmmaterialien mit den Indikatoren PENRT (Totale nicht erneuerbare Primärenergie) und GWP (Globales Erwärmungspotential).

In Abbildung 9 fällt auf, dass die ersten drei Baustoffe sehr wenig PENRT zur Herstellung benötigen und gleichzeitig einen hohen negativen GWP-Wert aufweisen. Das liegt daran, dass alle drei Vertreter der Gruppe wiederverwertete Abfallprodukte sind und deshalb keine Energie für die Rohstoffgewinnung verbraucht wird. Weiterhin sind sie kaum verarbeitet und können mit geringem technischen und energetischen Aufwand in das Gebäude eingebracht werden, wodurch sich ebenfalls der Energieverbrauch senkt. Baustroh ist beispielsweise ein Abfallprodukt der Landwirtschaft, kann nach der Ernte verpresst und nach kurzer Trocknungsphase eingebaut werden [40]. Der hohe negative GWP-Wert der Baustoffe ergibt sich dadurch, dass Stroh, Holz und Zellulose während ihrer Anbauphase CO₂ binden und über ihre Nutzungsdauer hinweg speichern.

Zellulosefaserplatten und Holzfaserdämmplatten können ebenfalls aus Abfallprodukten gefertigt werden; jedoch sind für ihre Herstellung mehr Arbeitsschritte und ein höherer Technikaufwand notwendig. Dies spiegelt sich in den Ergebnissen der jeweiligen Ökobilanzierung wieder. Beide Platten können im Nassverfahren hergestellt werden. Dafür sind hohe Temperaturen, Druck und Wasserdampf erforderlich, wodurch der höhere Energieaufwand zur Herstellung erklärt werden kann. Im Gegensatz zur Herstellung mittels Trockenverfahren dient beim Nassverfahren das im Holz enthaltene Lignin als Klebstoff (siehe Katalog). Flachs- und Hanfvlies zählt ebenfalls zu den natürlichen Lowtech-Baustoffen, es handelt sich dabei aber nicht um wiederverwertete Materialien. Die Pflanzen müssen extra angebaut und geerntet werden, wodurch der Energie- und Arbeitsaufwand sowie die Treibhausbilanz erheblich steigen.

Steinwolle ist ein Vertreter der Baustoffe, die aufgrund des hohen Technikeinsatzes bei den Gewinnungs- und Herstellungsprozessen nicht mehr zu den Lowtech-Produkten gezählt werden können. Es fällt jedoch auf, dass der PENRT-Wert bei diesem Dämmstoff geringer ist, als bei den Dämmplatten und Vliesen der mittleren Gruppe.

In diesem Vergleich kann die Tendenz zu einem geringeren Verbrauch nicht erneuerbarer Primärenergie (PENRT) von Lowtech-Dämmstoffen erkannt werden. Am Beispiel von Steinwolle wird jedoch ersichtlich, dass auch Baustoffe, die mit hohem Technikeinsatz produziert werden, über einen geringen PENRT-Bedarf in der Herstellungsphase verfügen können.

5.1.2 Bilanzierung nach Bauteilen

In diesem Abschnitt wird untersucht, wie sich das PENRT und das GWP der Ökobilanzierung des Beispielgebäudes auf die einzelnen Bauteile aufteilt. Darüber hinaus wird der Einfluss des Technikaufwandes für die Baustoffherstellung auf die Ökobilanz des Gebäudes betrachtet. Technikarm hergestellte Baustoffe besitzen meist weniger graue Energie, müssen teilweise jedoch häufiger ausgetauscht werden. Je nach Anzahl der Bauteilerneuerungen muss die Energie für die Herstellung dieser Baustoffe schließlich mehrfach angerechnet werden. Somit können lowtech-verarbeitete Baustoffe über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes schlechtere PENRT- und GWP-Werte aufweisen, als vergleichbare Standard- oder HightechProdukte.

In Abbildung 10 ist deutlich zu erkennen, dass der Bedarf an nicht erneuerbarer Primärenergie (PENRT) und das globale Erwärmungspotential (GWP) der verschiedenen Bauteilvarianten sehr unterschiedlich ausfallen kann. Eine genaue Abwägung des Materialeinsatzes kann dementsprechend ein hohes Einsparpotenzial an Energie und Treibhausgasen bewirken. Die beiden Indikatoren zeigen ähnliche Tendenzen bei den einzelnen Bauteilen. Lediglich bei der technikintensiven Variante des Daches und der Geschossdecke können erwähnenswerte Unterschiede des Verhältnisses von PENRT- zu GWP-Wert ausgemacht werden.

Die Differenz zwischen den Außenwandausführungen ist besonders groß. Die Variante aus Beton benötigt mehr als doppelt so viel PENRT wie die Konstruktion aus Holz und mehr als sechsmal so viel wie ihr Pendant aus Stroh. Die GWP-Bilanz fällt für die Variante aus Holz besser aus. Sie nähert sich an den Wert der Strohkonstruktion an und setzt sich deutlich von dem dreimal höheren GWP der Betonaußenwand ab. Folglich lohnt es besonders, die Wahl des Baumaterials der Außenwand zu bedenken, da hier das größte Einsparpotential vorhanden ist.

Ökobilanzierungsergebnisse aufgeschlüsselt nach Bauteilen

Abbildung 10: Die Abbildung zeigt die Aufschlüsselung der Ökobilanzierung nach den Hauptbauteilen. Die Varianten sind nach dem Maß des Technikeinsatzes in geringer Technikeinsatz (gering), mittlerer Technikeinsatz (mittel) und hoher Technikeinsatz (hoch) unterteilt. Die Ökobilanzierung beinhaltet die Lebenszyklusphasen Herstellung (A 1-3), Instandhaltung (inkl. A 1-3, C 3-4) und Entsorgung (C 3-4).

Die Dachkonstruktionen sind alle als Sparrendach ausgeführt und unterscheiden sich lediglich durch das Dämmmaterial. Die technikarme Variante ist mit Stroh, die mittlere mit Hanf und die technikintensive mit Steinwolle gedämmt. Die Bauteile sind jeweils auf einen U-Wert von U = 0,20 W/(m² K) bemessen. Beispielsweise ist für KfW 55 oder KfW 40 Häuser in der Regel ein höherer Dämmstandard notwendig, weshalb sich dort die Wahl des Dämmmaterials noch deutlich stärker auf die Ökobilanz des Gebäudes auswirkt. Das Sparrendach mit Strohdämmung weist anhand der beiden Indikatoren die ökologisch beste Variante auf. Während die Ausführung mit Hanfvlies einen höheren PENRT-Bedarf besitzt als ihr Pendant mit Steinwolle, verursacht sie jedoch ein geringes GWP.

Die Geschossdecken sind als Holzbalkendecke (gering), Brettsperrholzdecke (mittel) und Stahlbetondecke (hoch) konstruiert. Sie weisen ein ähnliches Verhältnis des PENRT- und GWP-Wertes zueinander auf wie die Dachvarianten. Diese Bauteile unterscheiden sich jedoch nicht primär anhand der unterschiedlichen Dämmmaterialien, sondern durch die Ausführung der tragenden Konstruktion. Das Tragsystem der Brettsperrholzdecke (1,94 kWh/(m² a)) verbraucht in seinem Lebenszyklus dreimal so viel PENRT wie das der Stahlbetondecke (0,62 kWh/(m² a)) und fast sechsmal so viel wie das der Holzbalkendecke (0,33 kWh/(m² a)). Betrachtet man das GWP, schneidet die Variante mit dem mittleren Technikeinsatz vergleichsweise besser ab. Sie nähert sich wieder dem Wert der technikarmen Ausführung an und setzt sich von der technikintensiven Stahlbetondecke ab.

Das Fundament aller drei Varianten besteht aus Stahlbeton, da sich Naturbaustoffe nur bedingt als Fundament oder Perimeterdämmung eignen [41]. Das mögliche Einsparpotenzial durch den Einsatz von Lowtech-Baustoffen ist deshalb gering. Die beiden technikärmeren Varianten weisen ähnliche PENRT- und GWP-Werte auf und sind leicht besser als die technikintensivere Ausführung.

Die Fensterrahmen unterscheiden sich, verglichen mit den anderen Bauteilgruppen, nur geringfügig bezüglich des PENRT-Aufwands. Der Unterschied zwischen den verschiedenen GWP-Werten ist jedoch höher. Laut Anlage 1 des Bewertungssystems des BNB [36] haben Fensterrahmen und -flügel aus Aluminium (technikintensive Variante) eine durchschnittliche Nutzungsdauer von 50 Jahren. Für Fensterrahmen und -flügel aus Kunststoff oder behandeltem Nadelholz kann eine Nutzungsdauer von 40 Jahren angesetzt werden [36]. Bei der Lebensdauer eines Gebäudes von 50 Jahren muss dementsprechend der Aluminiumflügel und -rahmen im Gegensatz zu den beiden anderen Ausführungen nicht ausgetauscht werden. Die Herstellung der Holz- (177,33 MJ/m; 6,95 kg CO₂-Äqu/m) und Kunststoffkomponenten (311,9 MJ/m; 17,21 kg CO₂-Äqu/m) verbraucht weniger PENRT und verursacht weniger GWP als die der Aluminiumkomponenten (345,3 MJ/m; 26,02 kg CO₂-Äqu/m) [32]. Sie müssen aber aufgrund der kürzeren Nutzungsdauer einmal ausgetauscht werden, wodurch sich ihre Umweltbilanz-Bilanz deutlich erhöht. Bei längerer Nutzungszeit des Gebäudes als 50 Jahre, fällt der Einfluss der Lowtech-Materialien folglich wieder stärker ins Gewicht.

Der Einfluss der Bauteilgruppen Außenwand, Dach, Geschossdecke und Fundament auf die Ökobilanzierung befindet sich in einer ähnlichen Größenordnung. Die Materialwahl kann einen großen Unterschied bewirken, wie es das Beispiel der Außenwand zeigt. Die Wahlmöglichkeiten und damit das Einsparpotenzial sind jedoch vom Bauteil und dessen Funktion abhängig und dementsprechend teils sehr eingeschränkt.

Für weniger verarbeitete Baustoffe werden tendenziell bessere Ergebnisse erzielt. Die Lowtech-Variante besitzt, abgesehen von den Fenstern, stets die niedrigsten PENRT- und GWPWerte. Hier konnte die robustere Variante aus Aluminium einen geringfügig kleineren PENRT-Wert erreichen als die Holzfenstervariante.

5.1.3 Lebenszyklusphasen

In diesem Abschnitt werden die einzelnen Lebenszyklusphasen der drei Ausführungen aus Abschnitt 5.1.2 hinsichtlich des PENRT-Bedarfs und GWPs genauer betrachtet. Die Betrachtung berücksichtigt nur die Herstellung, die Instandhaltung und die Entsorgung (zur genaueren Erläuterung siehe Abschnitt 4.2). Die Ergebnisse der Ökobilanzierungen sind in Abbildung 11 dargestellt.

In der Herstellungsphase weist die Ausführung mit geringem Technikeinsatz den niedrigsten und die mit hohem Technikeinsatz den größten PENRT-Verbrauch auf. Alle drei Gebäudetypen verbrauchen bereits in dieser ersten Phase besonders viel PENRT. Interessant ist, dass in diesem Lebenszyklusabschnitt das Stroh- und das Holzgebäude negative GWP-Werte aufweisen. Diese Materialien binden in ihrer Wachstumsphase CO₂ und speichern es. Das GWP der Betonkonstruktion ist in der Herstellungsphase deutlich höher als im restlichen Lebenszyklus.

Die Entsorgungsphase hat im Vergleich zu den beiden anderen Abschnitten einen sehr geringen PENRT-Verbrauch. Das GWP des Stroh- und Holzgebäudes ist im Vergleich zum Betongebäude sehr hoch, da in der Entsorgungsphase von einer thermischen Verwertung der beiden natürlichen Materialien ausgegangen wird. Dadurch wird das vorher gespeicherte CO₂ wieder freigesetzt.

In der Instandhaltungsphase wird der Austausch der Bauteile betrachtet, deren Nutzungsdauer geringer als die des Gebäudes ist. Bei allen drei Gebäudetypen müssen in den relevanten Bauteilen jeweils Baustoffe erneuert werden. Beispielsweise ist ein Austausch der Wärmedämmung in Außenwänden und Dach bei den Ausführungen erforderlich. In den Gebäuden mit technisch gering und mittel verarbeiteten Materialien müssen die Rahmen und Flügel der Fenster ersetzt werden. Beim Gebäude der Gruppe „hoch“ ist dies nicht notwendig, da die dort verbauten Aluminiumfenster eine längere Nutzungsdauer haben als die aus Holz (gering) und Kunststoff (mittel).

In der Gesamtbetrachtung hat das Gebäude der Gruppe „gering“ die besten und das Gebäude der Gruppe „hoch“ die schlechtesten PENRT- und GWP-Werte. Anhand dieser Beispielbetrachtung scheint sich die Verwendung von kaum verarbeiteten Materialien positiv auf die Ökobilanz eines Gebäudes auszuwirken.

Ökobilanzergebnisse aufgeschlüsselt nach Lebenszyklusphasen

Abbildung 11: Die Abbildung zeigt die Aufschlüsselung der Ökobilanzierung von drei Konstruktionsvarianten nach den Lebenszyklusphasen. Die Varianten sind anhand der notwendigen Technik in geringer Technikeinsatz (gering), mittlerer Technikeinsatz (mittel) und hoher Technikeinsatz (hoch) unterteilt.

Die betrachteten Lebenszyklusphasen sind Herstellung (A 1-3), Instandhaltung (B2) und Entsorgung

(C 3-4). Der Ressourceneinsatz wird über den Indikationswert totale nicht erneuerbare Primärenergie (PENRT), die Umweltwirkung über das globales Erwärmungspotenzial (GWP) charakterisiert.

5.2 Kreislauffähiges Bauen

Abbildung 12 veranschaulicht den Bedarf an nicht erneuerbarer Primärenergie (PENRT) und das globale Erwärmungspotenzial (GWP) von sechs verschiedenen Ausführungen des Beispielgebäudes sowie deren Recyclingpotenzial. In Tabelle 7 auf Seite 38 sind die unterschiedlichen Ausführungen beschrieben. Die Gebäude unterscheiden sich im Verarbeitungsgrad ihrer Baustoffe und können folgendermaßen unterteilt werden:

• Stroh, Lehm: Gebäude die aus gering verarbeiteten und technisch wenig aufwändigen Baustoffen bestehen
• Holz (Skelett, Massiv): Gebäude, die aus etwas stärker verarbeiteten und technisch aufwändigeren Baustoffen bestehen
• Ziegel, Beton: Gebäude, die aus stark verarbeiteten und technisch aufwändigen Baustoffen bestehen

Ökobilanzierung unterschiedlicher Gebäudetypen

Abbildung 12: Berücksichtigung des Recyclingpotenzials bei der Ökobilanzierung von sechs verschiedenen Konstruktionsvarianten des Beispielgebäudes.

Im ersten Abschnitt des Diagramms in Abbildung 12 ist der Ressourceneinsatz, in Form des

PENRT und die Umweltwirkungen in Form des GWP der Lebenszyklusabschnitte Herstellung (A 1-3), Instandhaltung (B2) und Entsorgung (C 3-4) dargestellt. Die Konstruktionen aus gering verarbeiteten Baustoffen schneiden bei der Ökobilanzierung am besten, und die aus stark verarbeiteten Baustoffen am schlechtesten ab. Der GWP-Wert der Stroh-, Lehm- und Holzgebäude liegt relativ nah beieinander. Das Betongebäude hat die deutlich schlechteste Treibhausbilanz.

Darüber hinaus vergleicht Abbildung 12 das Recyclingpotenzial (Modul D) der verschiedenen Gebäudeausführungen. Die PENRT- und GWP-Werte der einzelnen Gebäude stehen nahezu im gleichen Verhältnis zueinander. Das Gebäude aus Massivholz besitzt bei beiden Indikatoren das höchste Recyclingpotenzial, gefolgt vom Strohgebäude. Die Konstruktion aus Beton weist erneut die schlechtesten Werte auf.

Im dritten Teil des Diagramms in Abbildung 12 ist das Recyclingpotenzial mit den Werten der Ökobilanzierung verrechnet. Das Strohgebäude schneidet in dieser Gesamtbewertung erneut am besten und das Betongebäude am schlechtesten ab. Ersteres kann seinen PENRTWert von 16,7 kWh/(m a) auf 6,04 kWh/(m a) und sein GWP 4,07 kg CO2-Äq/(m2 a) auf 1,88 kg CO2-Äq/(m2 a) senken. Letzteres verbessert seinen PENRT-Verbrauch lediglich von 24,92 kWh/(m a) auf 21,39 kWh/(m a) und sein GWP von 6,93 kg CO2-Äq/(m2 a) auf 6,18 kg CO2-Äq/(m2 a). Die größte Auswirkung durch das Einbeziehen des Recyclingpotenzials in die Ökobilanz ergibt sich beim Holzgebäude in Massivbauweise. Der Verbrauch an nicht erneuerbarer Primarenergie kann bei diesem Beispiel um 13,59 kWh/(m a) und das globale Treibhauspotenzial um 2,53 kg CO2-Äq/(m2 a) gesenkt werden.

5.3 Passive Strategien

Passive Strategien bedienen sich der lokalen Bedingungen und Materialeigenschaften, um den Energieverbrauch zu senken und den Komfort zu erhöhen. In dieser Parameterstudie beschränken sich die verwendeten Strategien auf die Gebäudehülle und das Material des Tragwerks.

Das Potenzial der Anwendungen wurde repräsentativ durch den Heizwärmebedarf gemessen. Im Rahmen der Simulation wurde stets der sommerliche Wärmeschutz der verschiedenen Varianten berücksichtigt. Außer bei der Vergrößerung der Fensterfläche (FA_70, FA_100) wurde der sommerliche Wärmeschutz eingehalten, wodurch eine Kühllastberechnung für die restlichen Varianten vernachlässigt werden konnte. Die Tageslichtversorgung und die daraus resultierende Energieersparnis konnte im Rahmen dieser Arbeit nicht berücksichtigt werden. Die graue Energie der Konstruktionen beinhaltet die Lebenszyklusphasen Herstellung (A 1-3), Instandhaltung (B 6) und Entsorgung (C 3-4).

Die Bauweise wurde zwischen leicht (Referenz), mittel (BW_m) und schwer (BW_s) variiert. Weiterhin wurde der Dämmstandard auf gut (D_+) und sehr gut (D_++) erhöht. Die Zweischeibenverglasung des Fensters wurde zu einer Einscheiben- und einer Dreischeibenverglasung (V_1S, V_3S) verändert. Zusätzlich wurde die Fensterfläche der Südfassade von 40 Prozent auf 70 (FA_70) und 100 Prozent (FA_100) erhöht. Die Ergebnisse der einzelnen Simulationen und des Nachweises des sommerlichen Wärmeschutzes sind im Anhang 7 aufgeführt. Die variierten Parameter dieser Studie sind in Tabelle 8 auf Seite 39 beschrieben. Die Randbedingungen der Simulation sind in Anhang 6 zusammengefasst.

In dieser Parameterstudie wird nur der Verbrauch an nicht erneuerbarer Primärenergie (PENRT) berücksichtigt. Die Betrachtung des GWP entfällt, da nur der reine Heizwärmebedarf der verschiedenen Ausführung berechnet wurde. Ohne die Bestimmung des Heizsystems und des Energieträgers kann das GWP nicht ermittelt werden. Die Betrachtung der reinen Heizlast führt zu neutralen Ergebnissen, da der Einfluss des Heizsystems nicht berücksichtigt werden muss.

Gebäude mit unterschiedlichen passiven Strategien

Energie pro Fläche und Jahr PENRT Heizwärmebedarf Sommerlicher Wärmeschutz nicht erfüllt Abbildung 13: Darstellung des berechneten Heizwärmebedarfs und der grauen Energie für Gebäude mit unterschiedlichen passiven Strategien.

In Abbildung 13 sind die Ergebnisse aus der Parameterstudie „passive Strategien“ dargestellt. Auf der linken Seite befinden sich die Werte des Referenzgebäudes. Dabei fällt bereits auf, dass die Heizlast mehr als doppelt so groß ist wie die PENRT. Die Veränderung der Bauweisen und der Einsatz von Einscheibenverglasungen konnten die Gesamtenergie nicht reduzieren. Beide Varianten der erhöhten Wärmedämmung wie auch die Dreischeibenverglasung bewirken eine Verbesserung der Gesamtbilanz. Der niedrigste Wert kann durch die sehr gute Wärmedämmung (D_++) erreicht werden. Die Vergrößerung der Fensterflächen führte jeweils zur Überschreitung der zulässigen Übertemperaturgradstunden des sommerlichen Wärmeschutznachweises. Diese Varianten müssten entweder ein technisches Kühlsystem verwenden oder durch weitere passive Strategien die Überhitzung des Gebäudeinneren reduzieren. Letzteres wurde durch weitere Simulationen untersucht. In Abbildung 14 sind die Ergebnisse dieser Studie dargestellt.

Vergrößerte Südfassade mit weiteren passiven Strategien

Abbildung 14: Darstellung des Energieaufwandes für die Kombination aus vergrößerter Fensterfläche und weiteren passiven Strategien. Der zusätzliche Einsatz von PENRT für die Umsetzung der zusätzlichen Anwendungen wurde ebenfalls berücksichtigt.

Durch die Veränderung der Konstruktion in mittlere (_BWm) und schwere Bauweise (_BWs) konnte der sommerliche Wärmeschutz für die geringere Fenstervergrößerung eingehalten werden. Bei der vollständig verglasten Südseite kann der Nachweis nur mit der schweren Bauweise erfüllt werden. Durch die Verwendung eines äußeren Verschattungssystems aus Jalousien (_VS) und eine Dreischeibenverglasung mit niedrigem g-Wert (_VG) konnte der Nachweis ebenfalls für die 70-Prozent-verglaste Südseite eingehalten werden. Bei der vollverglasten Variante war der Einsatz der Dreischeibenverglasung nicht ausreichend, um die Überhitzung zu verhindern.

Der geringste Energieaufwand konnte durch die Kombination aus 70-Prozen-verglaster Südseite und Dreischeibenverglasung (61,15 kWh/(m² a)) erreicht werden. Dieser Wert ist jedoch immer noch höher als der Energieaufwand der Variante mit sehr guter Dämmung (60,73 kWh/(m² a)).

5.4 Suffizienzstrategie

Die Lowtech-Methode Suffizienzstrategie zielt auf Ressourcenschonung durch die Berücksichtigung tatsächlicher Nutzerbedürfnisse ab. Für diese Parameterstudie wurde die Nettogrundfläche in fünf Abstufungen von sehr groß (300 m²) bis sehr klein (100 m²) variiert und die graue Energie sowie der Heizwärmebedarf unter Berücksichtigung des sommerlichen Wärmeschutzes berechnet. Weiterhin wurde die Komfortzone von 20 – 23°C auf 18 – 25°C und 16 – 28°C erweitert. Die Ergebnisse der Untersuchung sind in Abbildung 15 und Abbildung 16 dargestellt.

Energieverbrauch verschiedener Nettogrundflächen

PENRT Heizwärmebedarf

Abbildung 15: Darstellung der Bilanzierungsergebnisse zur Veränderung des Energiebedarfs bei der Variation der Nettogrundfläche.

Abbildung 15 zeigt, wie stark die Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der Größe des Gebäudes ist. Der PENRT-Wert an grauer Energie ist bei der größten Variante mehr als doppelt so hoch wie bei der kleinsten Ausführung, die Heizwärmelast verdreifacht sich sogar beinahe. Das Verhältnis zwischen grauer Energie und Heizwärmebedarf ändert sich dementsprechend mit der Größenänderung. Dies ist vor allem auf das bessere Hüllfläche/Volumen-Verhältnis von größeren Gebäuden zurückzuführen, wodurch auf das Volumen bezogen weniger Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Verglichen mit dem Referenzgebäude (NGF_200) kann durch die Halbierung der Nettogrundfläche der Energieaufwand bezüglich grauer Energie und Heizlast nahezu halbiert werden. Ob diese Referenzstrategie mit den tatsächlichen Bedürfnissen der Nutzer in Einklang gebracht werden kann, ist jedoch in den meisten Fällen zu bezweifeln.

Energieverbrauch bei veränderter thermischen Komfortzone

Abbildung 16: Darstellung des Energieverbrauchs bei veränderter thermischer Komfortzone.

Durch die zweite Suffizienzstrategie, Erweiterung der thermischen Komfortzone, kann ebenfalls eine Verbesserung der Heizlast erreicht werden. Es überrascht kaum, dass die Abminderung der minimalen Innenraumtemperatur von 20°C auf 18°C die Heizlast verringert. Die Erhöhung der Komfortzone auf 25°C wirkt sich aber ebenfalls positiv aus, weil erst ab 25°C eine erhöhte Fensterlüftung zur Kühlung des Innenraumes genutzt wird. Somit verringern sich die energetischen Lüftungsverluste. Durch die Erweiterung der Komfortzone von 16°C – 27°C kann nochmals die Heizlast gesenkt werden. Vor allem in Wohngebäuden erscheint die Erweiterung der Komfortzone zumindest auf 18°C – 25°C sinnvoll.

5.5 Vergleich verschiedener Ansätze

In diesem Abschnitt werden verschiedene Lowtech-Methoden verglichen und anschließend kombiniert, um das volle Potenzial von Lowtech einschätzen zu können. Dabei werden stets nur die effizientesten Vertreter der im Vorhinein durchgeführten Parameterstudien berücksichtigt (siehe Abschnitte 5.1 – 5.4).

Als Gebäudetyp wurden die lasttragende Strohballenbauweise (NM_Stroh) und die Holzskelettbauweise (NM_HoSk) ausgewählt. Das Strohgebäude konnte in Abschnitt 5.1 die besten Ergebnisse erzielen und erwies sich somit als energieeffizienteste Lowtech-Konstruktion. Da lasttragende Strohballenbauten und Tragkonstruktionen aus Stampflehm in Deutschland momentan nur mit Sonderbaugenehmigung errichtet werden dürfen, erscheint es sinnvoll, ebenfalls eine bereits erprobtere Bauweise wie den Holzskelettbau zu betrachten.

Die passive Strategie „Verbesserung der Wärmedämmung“ (PS_++), die Dreischeibenverglasung (PS_DV) sowie die Kombination aus Dreischeibenverglasung und der zu 70 Prozent verglasten Südfassade schnitten bei der Untersuchung der passiven Strategien besonders gut ab und werden deshalb ebenfalls verglichen und anschließend kombiniert. Als Vertreter der Suffizienzmethode wurde die Erweiterung der thermischen Komfortzone auf 18 – 25°C gewählt, weil diese Strategie realitätsnäher erscheint. Das kreislauffähige Bauen wurde ebenfalls in Form des Recyclingpotenzials berücksichtigt. Im Vergleich der Methoden wird es mit der Ökobilanzierung des Stroh- und Holzgebäudes (RP_Stroh, RP_Holz) verrechnet. Diese Verrechnung steht momentan in der Kritik und wird für projektspezifische Ökobilanzierungen nicht empfohlen [42]. Deshalb wurden die Ergebnisse einmal mit und einmal ohne Recyclingpotenzial dargestellt.

Vergleich des Einsparpotenzials der Lowtech-MethodenAbbildung 17: Vergleich des Einsparpotenzials verschiedener Lowtech-Methoden.

In Abbildung 17 sind die Lowtech-Methoden dargestellt, die sich als die effizientesten Vertreter ihrer Gruppe erwiesen haben. Als Referenzgebäude wurde das Beispielgebäude in Skelettbauweise herangezogen. Die positiven Werte stellen die Energieeinsparungen mittels verwendeter Methode am Beispielgebäude dar. Die negativen Werte ergeben sich durch den zusätzlichen Materialaufwand, welcher für die Umsetzung einiger Methoden erforderlich war.

Die höchste Einsparung nicht erneuerbarer Primärenergie (PENRT) wird mithilfe der Methode des kreislauffähigen Bauens (RP_HoSk) eingespart werden. Die Verbesserung der Wärmedämmung (PS_++) zeigt sich für die Reduzierung des Heizwärmebedarf besonders effizient. Das beste Gesamtergebnis kann durch die Verkleinerung der Nettogrundfläche von 200 m² auf 150 m² (NGF_150) erzielt werden.

Vergleich von Standard-Gebäuden mit Lowtech-Gebäud

en

Energie pro Fläche und Jahr [kWh/(m²∗a)] 80 Standardbau (Mauerziegel) Standardbau ( )

Holzskelett Lowtechbau (Holzskelett) Lowtechbau mit Rec.Potenzial Lowtechbau (Strohballen)

Lowtechbau mit Rec.Potenzial (Holzskelett) (Strohballen) PENRT Heizlast

Abbildung 18: Darstellung der Ergebnisse der Simulation mit kombinierten Lowtech-Methoden.

In Abbildung 18 sind die Ergebnisse der Ökobilanzierungen von zwei Standard-Gebäuden und zwei Lowtech-Gebäuden dargestellt. Es wird deutlich, dass durch die Kombination verschiedener Lowtech-Methoden vor allem die Heizlast gesenkt werden kann. Bei diesen Beispielen wird sie sogar mehr als halbiert. Dies geht jedoch zu Lasten einer energieintensiveren Gebäudeerrichtung. Ohne die Berücksichtigung des Recyclingpotenzials verbraucht der Lowtech Holzskelettbau die meiste PENRT. Der Lowtech-Strohballenbau und der Standard-Mauerziegelbau zeigen ähnliche PENRT-Werte.

Eine Kombination aller berücksichtigter Lowtech-Methoden kann die betrachtete Gesamtenergie aus PENRT der Materialien und Heizlast von 72,63 kWh/(m² a) auf 32,72 kWh/(m² a) senken und somit halbieren. Lowtech verspricht demzufolge ein enormes Einsparpotenzial über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes.

Fazit

Diese Arbeit behandelt das Thema „Lowtech“ und untersucht speziell dessen Potential für die Ressourcenschonung im Bauwesen. Dabei steht die Frage im Mittelpunkt, wie Lowtech Maßnahmen im Lebenszyklus eines Gebäudes eingesetzt werden können, um natürliche Ressourcen zu sparen. Diese Frage wird anhand verschiedener Erkenntnisse der Arbeit im Folgenden diskutiert und in vier Handlungsempfehlungen zusammengefasst.

Begriffseinordnung

Bei der Einarbeitung in das Thema wurde deutlich, dass Lowtech bisher in der Nachhaltigkeitsbewegung des Bauwesens kaum Beachtung findet. Dies beruht unter anderem auf der fehlenden wissenschaftlichen Basis, mangelnder Erfahrung der Akteure und einer gewissen Unschärfe des Begriffs. Es stellt sich heraus, dass es keine einheitliche Definition von Lowtech gibt und deshalb sehr unterschiedliche Vorstellung mit dem Begriff in Verbindung gebracht werden. Um die Frage zu klären, wie Lowtech zielführend für die Schonung natürlicher Ressourcen eingesetzt werden kann, muss deshalb vorerst Klarheit darüber geschaffen werden, was unter dem Begriff zu verstehen ist. Es wurde herausgefunden, dass die Thematik deutlich größer ist, als die reine Vermeidung oder Reduzierung von technischer Gebäudeausrüstung (TGA). Sie kann auf den gesamten Lebenszyklus eines Gebäues bezogen werden und ebenfalls Technik für die Baustoffgewinnung oder die Gebäudeerrichtung beinhalten.

Begriffsdefinition

Lowtech lässt sich am besten durch seine Eigenschaften beschreiben. Diese sind: einfache und nachvollziehbare Funktion und Anwendung, hohe Transparenz und Robustheit sowie minimaler Instandhaltungsaufwand. Um diese Eigenschaften umzusetzen, werden Methoden wie integrale Planung, Verwendung passiver Strategien, Berücksichtigung natürlicher und wiederverwerteter Materialien, Suffizienzstrategien, Bauen in Systemkreisläufen und kreislauffähiges Bauen verwendet. Weiterhin kann Lowtech in fast allen Bereichen des Bauwesens angewendet werden. Hohes Einsparpotenzial kann durch die Integration der Maßnahmen in den Entwurf bzw. das Gebäudekonzept, die Baukonstruktion und die Baustoffe, das Energiekonzept, den Bauvorgang sowie die Nutzung und den Betrieb des Gebäudes erreicht werden. (siehe Abschnitt 2.2)

Das System, in welches Lowtech integriert werden soll, muss in seiner Gesamtheit begriffen werden, da durch isolierte Betrachtungen zwar in einem Bereich Technik eingespart werden kann, es in der Summe möglicherweise jedoch zu einem höheren Technikaufwand führt. Die Entscheidung für oder gegen eine Maßnahme kann demzufolge auch nur im konkreten Kontext getroffen werden und ist nicht zu verallgemeinern. Lowtech sollte folglich auch nicht als die Technikbewertung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Maßnahme verstanden werden, sondern als Bestreben nach möglichst geringem Technikeinsatz im Gesamtsystem. Im Bauwesen ist dies in der Regel das Gebäude oder auch das Quartier.

Systemgrenzen in der Lowtech-Betrachtung

Da Lowtech sehr breit betrachtet werden kann, muss ein sinnvoller Rahmen für die Untersuchung des Systems gefunden werden. Diese Systemgrenzen beschreiben den relevanten zeitlichen Abschnitt und die räumliche Ausdehnung des Betrachtungsrahmens (siehe Absatz 2.3). Es wird empfohlen, den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes zu berücksichtigen, da isolierte Betrachtungen oft zu falschen Ergebnissen und in der Summe eventuell zu einem höheren Technikeinsatz führen können. Für die Planungs- und Bauphase ist es zielführend, die Technik zu berücksichtigen, welche für die Herstellung der Baustoffe, deren Transport zur Baustelle und direkt zur Gebäudeerrichtung genutzt wird. In der Betriebs- und Erneuerungsphase empfiehlt es sich, nur die Technik im direkten Umfeld zu erfassen, die dem Gebäude eindeutig zugeordnet werden kann. Die Betrachtung der Rückbauphase ist besonders kompliziert, da die meisten Maßnahmen erst nach vielen Jahren durchgeführt werden müssen und ungewiss ist, welche Rückbau- und Recyclingmöglichkeiten zur Verfügung stehen. Prinzipiell sollte beachtet werden, dass bei zu engen Systemgrenzen ein sehr eingeschränktes und eventuell falsches Bild entstehen kann. Wird der Rahmen jedoch zu weit gefasst, müssen viele Annahmen getroffen werden, die das Ergebnis verzerren können.

Auch klare Systemgrenzen können selten die eindeutige Zuordnung einer Anwendung zu

Lowtech oder Hightech bewirken, da die Grenzen der beiden Felder oft fließend sind. Eine Lowtech-Bewertung ist zudem deutlich komplexer, als die reine Berücksichtigung des Entwicklungsniveaus einer Anwendung. Veit entwickelte hierfür ein Konzept, welches den Einfluss der Lowtech-Kriterien Transparenz, Resilienz und Innovation auf Anwendungsfelder im Bauwesen bezieht (siehe Absatz 2.1.4). Diese einzelnen Kriterien können durch ein Punktesystem einen objektiven Vergleich verschiedener Anwendungen ermöglichen.

Lowtech und Nachhaltigkeit

Veit sieht in seinem Konzept eine sinnvolle Ergänzung zu Nachhaltigkeitszertifizierungen, da diese Lowtech-Eigenschaften meist kaum berücksichtigen. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Klassifizierung als „Lowtech“ noch kein Argument für den Vorzug einer Anwendung ist. Lowtech ist nicht zwingend nachhaltig, obwohl es viel Potenzial dafür birgt. Das Bewertungssystem von Veit kann also dabei helfen, die Maßnahme mit dem größten Lowtech-Potenzial zu finden, sollte aber nur ergänzend zu der Nachhaltigkeitsbewertung sein. Um beispielsweise die ökologische Nachhaltigkeit zu untersuchen, sollte zusätzlich stets eine Ökobilanzierung durchgeführt werden.

Weiterhin kann Lowtech als Chance zur Erweiterung der Nachhaltigkeitsbetrachtung im Bauwesen gesehen werden. Es beinhaltet Anregungen und Herangehensweisen, die zur Reflexion des Nachhaltigkeitsverständnisses und der aktuellen Maßnahmen führen können. In diesem Sinne modifiziert Haselsteiner das klassische Dreisäulen-Modell der Nachhaltigkeit in ein Viersäulen-Modell, indem sie die Säule „soziokulturelle Nachhaltigkeit“ in „Soziales“ und „Partizipation/Kultur“ aufteilt (siehe Abschnitt 2.5.2). Dadurch soll auf das große Potenzial von Lowtech hingewiesen werden, den Fokus zurück auf den Menschen und seine Umgebung zu legen. Es ist der Mensch sowie dessen Komfortbedürfnis und Fähigkeiten, welche den Einsatz von Technik im Lebenszyklus eines Gebäudes schlussendlich bedingen.

Lowtech und Nutzerkomfort

In Studien zu Nutzerbedürfnissen (siehe Absatz 2.4) konnte mehrfach nachgewiesen werden, dass der Wunsch besteht, die eigene Umgebung beeinflussen zu können. Ist dies zu einem ausreichenden Maße erfüllt, wird dadurch nicht nur direkt das Wohlbefinden gesteigert, sondern auch die Toleranz für Komfortabweichungen erhöht. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass der Nutzer einen hohen Einfluss auf den Energieverbrauch während des Gebäudebetriebs hat. Ein gutes Verständnis beim Nutzer für die Regulierung des Systems sowie eine hohe Motivation sind Schlüsselelemente für Energieeffizienz in der Nutzungsphase. Durch Transparenz und Einfachheit, also Grundpfeiler von Lowtech, kann der Nutzer besser in den Gebäudebetrieb integriert und somit natürliche Ressourcen geschont werden.

Lowtech und Hightech

Auch wenn Lowtech als Gegenpol zu Hightech verstanden werden kann, ist es doch deutlich mehr als die reine Vermeidung von Technik und propagiert auch keinen „notech“ Gebäudelebenszyklus. Vielmehr lassen sich die beiden Ansätze sehr gut kombinieren. Lowtech-Anwendungen können die Basis für den nachhaltigen Lebenszyklus eines Gebäudes verkörpern, welcher durch Hightech-Anwendungen dort sinnvoll ergänzt wird, wo Lowtech an seine Grenzen stößt. Das größte Einsparpotenzial natürlicher Ressourcen kann Lowtech also meist nur an der Seite von Hightech erreichen.

Ergebnisse der Parameterstudie

Durch die Parameterstudie konnte zudem gezeigt werden, dass sich durch Lowtech-Anwendungen der Verbrauch an Primärenergie aus nicht erneuerbaren Quellen (PENRT) und das globale Erwärmungspotenzial von Baumaßnahmen senken lassen. Suffizienzstrategien zeigten das größte Einsparpotenzial, gefolgt von der Verwendung von Lowtech-Materialien und dem kreislauffähigen Bauen. Passive Strategien schnitten am schlechtesten ab, sind sicherlich aber eine sinnvolle und gute Ergänzung zu den anderen Methoden. Durch die Kombination er unterschiedlichen Lowtech-Methoden konnte der Gesamtenergieaufwand (PENRT + Heizlast) um mehr als die Hälfte gesenkt und das hohe Einsparpotenzial von Lowtech aufgezeigt werden. (siehe Kapitel 5.5)

Handlungsempfehlungen

Aus den Erkenntnissen dieser Arbeit lassen sich vier Handlungsempfehlung für den Umgang mit Lowtech zur Schonung natürlicher Ressourcen ableiten:

• Alle beteiligten Akteure müssen ein ausreichendes Verständnis für Lowtech haben, um Missverständnisse in der Kommunikation vorzubeugen.
• Die Festlegung der Systemgrenzen ist von großer Bedeutung. Es muss ein guter Mittelweg gefunden werden, indem ein möglichst umfassender Betrachtungsrahmen aufgespannt wird, jedoch möglichst wenige Annahmen getroffen werden müssen.
• Lowtech allein ist noch kein Garant für größtmögliche Ressourcenschonung. Um die nachhaltigste Lösung zu finden, sollten Instrumente wie die Ökobilanzierung genutzt werden.
• Lowtech schließt eine Kombination mit Hightech nicht aus. Oft sind beide Ansätze gemeinsam notwendig, um die nachhaltigste Lösung zu finden.

Lowtech kann also als eine Art selbstkritische Reflexion des Bauwesens verstanden werden, welche versucht, durch neue Ansätze und Gedanken das Nachhaltigkeitsverständnis zu erweitern und den Menschen wieder in den Mittelpunkt der Betrachtung zu rücken. Wie im Eingangszitat erwähnt, sollte nicht die Umsetzung des technisch Machbaren die Maxima sein, sondern der Einsatz des tatsächlich Notwendigen. Die aufkommende Popularität des Begriffs „Suffizienz“ und damit die Erweiterung der Effizienzidee sind erste Boten einer vielversprechenden Entwicklung, die unter anderem in der Lowtech-Bewegung ihren Ausdruck findet. Peter Steiger [1] schreibt dazu: „Aus Sicht der ökologischen Nachhaltigkeit müsste der Begriff »Wachstum« durch Wörter wie Rückzug, Verzicht, Entschleunigung, Vermeidung oder Rückbildung ersetzt werden, um ein adäquates ökologisches Ziel zu formulieren.“

Literatur

1. M. Hegger, V. Auch-Schwelk, M. Fuchs, and T. Rosenkranz, Baustoff Atlas,

1. Aufl ed. Basel [u.a.]: Birkhäuser, 2012, pp. Online-Ressource (280 S.).

1. J. Schoof. (2014, 07.01.2019). Haus ohne Heizung: Bürogebäude von Baumschlager Eberle in Lustenau. Available: https://www.detail.de/artikel/haus-ohne-heizung-buerogebaeude-vonbaumschlager-eberle-in-lustenau-11703/
2. V. Ritter, „Vorstudie – Nachhaltiges LowTech Gebäude,“ 2014.
3. E. Haselsteiner, „Low Tech – High Effect! Eine Übersicht über nachhaltige Low Tech Gebäude,“ Nachhaltig Wirtschaften2016.
4. K. Daniels, Low-Tech, Light-Tech, High-Tech : bauen in der

Informationsgesellschaft. Basel [u.a.]: Birkhäuser, 1998, pp. 238 S, Ill., graph. Darst., 4 Kt.

1. R. Mair, „Low Tech Gebäude – Konzepte für klimaverträgliche, energieeffiziente „Low Tech“‐Gebäude im Bodenseeraum,“ presented at the IBK Klimaschutzkongress, Dübendorf, 2016.
2. (01.02.2019). Energieinsitut Vorarlberg. Available:

https://www.energieinstitut.at/unternehmen/bauen-und-sanieren-fuerprofis/low-tech-gebaeude/

1. S. Erber and T. Roßkopf. (2018, 09.01.2019). Lowtech-Gebäude. Available:

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Anhang

Anhang 1 Lowtech-Matrix nach Haselsteiner ………………………………………………………….. 62

Anhang 2 Anforderungsraster für Lowtech-Gebäude (Interreg-Projekt) ……………………… 66

Anhang 3 Nachhaltigkeitsdimensionen und Lowtech-Potenziale ……………………………….. 69

Anhang 4 Einfluss von Lowtech-Maßnahmen auf Teilkriterien der BNB ……………………… 70

Anhang 5 Schichtenaufbau des Beispielgebäudes und der Varianten …………………………. 71

Anhang 6 Randbedingungen der Simulation mit Therakles ……………………………………….. 75

Anhang 7 Simulationsergebnisse und sommerlicher Wärmeschutznachweis ………………. 76

Anhang 1 Lowtech-Matrix nach Haselsteiner [4]

A- Standort und Klima

Klimatische / topografische / geographische / ökologische Lage und Standort

Nutzung standortspezifischer Gegebenheiten und mikroklimatischer Bedingungen zur ressourcenschonenden Bauweise

• Nutzung topografische, geographische und (mikro)klimatische Faktoren (Vegetations- und Wasserflächen, Luftströmung, Vegetation, Gelände, Bodenoberfläche etc.)
• Nutzung geologische Faktoren (Bodenbeschaffenheit etc.)
• Nutzung ökologischer Faktoren und bestehender Infrastruktur (bauliche Dichte, Anbindung und Nutzung bestehender Infrastruktur, Vermeidung von Infrastrukturkosten etc.) – Sonstige

B – Wirtschaft und technische Qualität

Emissionen & Baustellenabwicklung

Vermeidung von Emissionen bei der Errichtung

• Minimierung/Vermeidung von Aushub, Veränderung der Topographie und der vorhandenen Vegetation (z.B. technischer Aufwand für Keller und Untergeschosse) etc.
• Maßnahmen zur Minimierung zusätzlicher Versiegelung
• Baufahrzeuge und -geräte und Transport: kurze regionale Transportwege, Baustellenlogistik zur Verringerung oder Vermeidung von Emissionen oder technischem Mehraufwandes etc. – Sonstige

Kosten: Errichtungs- /Investitions- /Betriebs- und Lebenszykluskosten

Kostenoptimierung im Vergleich zur konventionellen Bauweise

• Investitions- /Errichtungskosten (Investitions-, Baukosten gesamt, Baukonstruktion je m²; Baukosten Technische Anlage je m², etc.)
• Betriebs- und Wartungskosten (monatl./jährlich)
• Lebenszykluskosten
• Sonstige

Baustandard/Baudetails

Qualitätssichernde Maßnahmen zur Verlängerung der Lebens- und Nutzungsdauer ohne technischen

Mehraufwand (z. B. Robustheit)

• Hochwertiger ökologischer/ökonomischer Baustandard: z. B. Detaillierung Feuchteschutz, UVStrahlung etc.; Einplanen von „Altern“ und „Pflege“ der Oberflächen etc.
• Einfache Bautechniken und -konstruktionen: Vermeidung technisch aufwendiger Baudetails, geringe Komplexität bei Wand-, Decken- und Bodenaufbauten, Möglichkeiten zum Selbstbau und Vorfertigung, Einsatz passiver/konstruktiver Gebäudekomponenten (z.B. konstruktive Verschattung) etc.
• Herstellung und Wartung der Baukonstruktion und Bauteile ohne „Hightech“ Einsatz – Sonstige

Größe und Ausstattung

Nutzungsoptimierte, ressourcenschonende Größe und Ausstattung (Fläche, Raumvolumen, Innenausbau, Haustechnik, Geräte)

• Ökonomische/bedarfs- u. nutzungsangepasste Fläche/Raumhöhe/Ausstattungsgrad (z.B. permanente/temporäre Versorgung) etc.
• Nutzungsoptimierte Ausstattung: Mehrfachnutzung/Nutzer- /Nutzungsdurchmischung etc.
• Haustechnik: integriert aufeinander abgestimmtes (einfaches und robustes) Gebäudekonzept, Standardkomponenten und -geräten, einfacher Austausch und Wartung einzelner Komponenten ohne zusätzlichem „Fachpersonal“, geringe Komplexität der Gebäudetechnik, Leitungsführung/Einbau ohne bautechnischen Aufwand (z.B. offene Leitungsführung) etc. – Sonstige

Nutzungsneutralität/Nachrüstung/Erweiterbarkeit/Rückbau

Bedarfsangepasster Nutzungskomfort mit maximaler Flexibilität hinsichtlich Nutzungsänderung, Erweiterung und Rückbau, Optimierung der Lebens- /Nutzungsdauer und Möglichkeiten zur ressourcenschonenden/einfachen Nutzungsveränderung ohne hohen technischen Aufwand

• Nutzungsänderung und Adaptierung durch einfache (nicht)bauliche Maßnahmen
• Erweiterung und Nachrüstung eingeplant und mit geringem technischen Aufwand zu bewerkstelligen
• Rückbau eingeplant und Möglichkeiten dafür vorgesehen
• Sonstige

C – Energie und Versorgung

Energieeffizienz/Energiebedarf: (Primärenergie- /Heizwärmebedarf)

Optimierte Konstruktion und Baustandard zur effizienten Nutzung von Energie, energieeffiziente Bauweise, geringer Technikeinsatz und geringer Rohstoffverbrauch, Minimierung ‹graue Energie› und Vermeidung von CO2-Emissionen

• Optimierte energetische Kenndaten (Planung + Betrieb)
• Heizwärmebedarf [kWh/m2a]
• Gebäudeheizlast [W/m2]
• Primärenergiekennzahl [kWh/m2a]
• Nutzung vorhandener natürlichen Material- und Rohstoffeigenschaften zur (Wärme-) Speicherung, Klimatisierung etc.
• Natürliche Beschattung, Klimatisierung, Lüftung etc. durch vorhandene Umweltressourcen – Sonstige

Energieaufbringung/Energieversorgung

Minimierung von Technikeinsatz und Ressourcenverbrauch für den Betrieb (Heizung, Kühlung und Lüftung) durch Nutzung lokal vorhandener Energie (Umwelt-)potenziale; Energieversorgung basierend auf natürlichen, erneuerbaren und lokal verfügbaren Ressourcen, Baustrukturen die klimatisch vorhandene Potenziale zur Heizung, Kühlung und Lüftung nutzen

• Energiepotenziale passiv: solaren Einstrahlung, innere Wärmequellen etc.
• Energiepotenziale aktiv: Sonne, Erdreich, Grundwasser, Wind, etc.
• Energiepotenziale Temperatur: Jahreszeiten-/Tag-Nachtrhythmus (Erwärmung-Kühlung) Systemkreisläufe Gebäude/Standort: Versorgung – Entsorgung

Bildung/Nutzung möglicher Versorgungs- und Entsorgungskreisläufe im Gebäude, mit der umgebenden Bebauung und dem Standort

• Wärme: Abwärme – Heizung/Kühlung, Kraft- Wärme-Kopplung etc.
• Recycling/Upcycling: Abfall – Rohstoff (z. B. vorhandene Bausubstanz/ -materialien)
• Wasser: Regen- /Abwasser – Brauchwasser
• Sonstige

Orientierung/Gestalt/Gebäudeform/Fassade

Optimierte, kompakte, mikroklima- und standortangepasste Form und Gebäudeoberfläche

• Orientierung/Mikroklimaanpassung der Form/Oberfläche/Fassaden (Anteil Verglasung, Speichermasse etc.)
• Kompaktheit: Minimierung des Flächenverbrauchs, optimiertes A/V-Verhältnis – Grundriss: Zonierung der Grundrisse (Klima- /Temperaturzonen) etc. – Sonstige

D- Gesundheut und Komfort (Material, Innenraumklima, Bedienung)

Innenraumklima und Gesundheit

Nutzung von Klima- /Standortfaktoren zur natürlichen Belichtung und für die thermische-, hygienische- und akustische Behaglichkeit; gesundes Innenraumklima und natürliches Tageslicht etc.

• Behaglichkeit: Thermische-, hygienische- und akustische Behaglichkeit
• Tageslicht: Natürliche Belichtung, Tageslichtnutzung, Nutzung schwankender Lichtintensität etc.
• Luftfeuchtigkeit: Natürliche Luftfeuchte (z. B. behagliches Raumklima) – Sonstige

Bedienung/Steuerung/Regelung

Einfache, material- und ressourcenschonende Steuerung und Regelung; Steuerung/Regelung mittels vorhandener Ressourcen und Vermeidung von „Technik“

• Einfache, intuitive Bedienung und Handhabung (Benutzerfreundlich)
• Steuerung und Regelung mit geringem Technikeinsatz (Material- und Ressourcenschonend)
• (Automatisierte) Steuerung und Regelung durch Umweltfaktoren (z. B. Wind, Temperaturschwankungen, Lichtintensität, Luftfeuchte …)
• Sonstige

E – Ressourceneffizienz (Regionalität, Rückbau & Entsorgung, Rezyklierbarkeit, etc.)

Rohstoffe & Materialien

Nutzung lokal vorhandener, ökologischer und erneuerbarer Baustoffe, Materialien und Ressourcen, mit einem minimalen Verbrauch an ‹grauer Energie› und einem Maximum an Recyclingfähigkeit; robuste Materialien die einfach gepflegt und saniert werden können

• Lokal vorhandene nachwachsende Rohstoffe und Materialien, Recyclingmaterial, etc.
• Auswahl und Einsatz der Baustoffe und Materialien nach Materialeigenschaften (z. B. speicherfähige Materialien, einfache Rezyklierbarkeit etc.) und Dauerhaftigkeit
• Emissionsarme Bau- und Werkstoffe: Minimierung ‹graue Energie› und Vermeidung von CO2Emissionen, minimierter technischer Aufwand im Herstellungsprozess etc. – Sonstige

Materialvielfalt/-ökonomie

Materialökonomie, reduzierte Komplexität in der Materialauswahl und Suffizienz

• Reduzierte Materialvielfalt, Materialhomogenität
• Minimierung an Materialaufwand und -einsatz, Suffizienz
• Verwendung von Alt- /Recyclingmaterial
• Sonstige

Konstruktion und Verbindungen

Baukonstruktionen und Verbindungen die einen einfachen Austausch einzelner Baukomponenten und die getrennte Verwertung, Rückbau und Recycling/Upcycling von Materialien ermöglichen

• Baukomponenten und Materialien getrennt ausbaufähige
• Verbindungsdetails zwischen Baustoffen und Materialien trennbar
• Materialdokumentation (BIM)
• Sonstige

Anhang 2 Anforderungsraster für Lowtech-Gebäude (Interreg-Projekt)

Tabelle 10: Im Rahmen des Interreg-Projektes ausgearbeitetes allgemeines Anforderungsraster für Lowtech-Gebäude[6]

Anforderung	Grenzwerte
Energieverbrauch	HWB < 30 kWh/(m²EBFa) nach PHPP PEB < 140 kWh/(m²EBFa) nach PHPP CO2 < 30 kg/(m²EBFa) nach PHPP Low Tech Gebäude sollen keinen erhöhten Technikaufwand für Energieerzeugung, -verteilung und -speicherung auslagern. Beachtung des jahreszeitlichen Energiebedarfs: keine zu starken Schwankungen und Winterspitzen.
Behaglichkeit	Übertemperaturhäufigkeit (> 27°C) ≤ 3% nach PHPP (je nach Gebäudetyp)
Ressourcenverbrauch	OI3-Index ≤ 500 BG0 Entsorgungsfaktor ≤ 1,5
Energieerzeugung	Mittlere Performance: 30 kWh/(m²überbauta), sehr gute Performance: 60 kWh/(m²überbauta), keine Verpflichtung
Mobilität	Erreichbarkeit von öffentlichen Einrichtungen und Anbindung an öffentlichen Verkehr (Umkreis 500m, siehe klimaaktiv Bewertung)

Tabelle 11: Im Rahmen des Interreg-Projektes ausgearbeitetes spezifisches Anforderungsraster für Lowtech-Gebäude[6]

Anforderung	Lowtech Gedanke	Baukonstruktion	Haustechnik	Kriterium
Thermischer Kom- fort	Größere Toleranz: Vorschlag 20 bis 28°C statt 22 bis 26°C (je nach Gebäudenutzung unterschiedlich)	Speichermasse mit viel Oberfläche zur Ausgleichung von Temperaturschwankungen; Gute Verwertung solarer Gewinne und innerer Lasten, Schutz vor Überhitzung durch bewegliche oder feste Elemente an Fassade und Dach, Geeigneter Fensterflächenanteil, Geringe Wärmeverluste durch sehr gute thermische Hülle und 3-ScheibenVerglasung mit hohem Energiedurchlassgrad;	Technik als Ergänzung zur Gebäudehülle zur Versorgung mit Wärme, Schatten und Kühle, Verzicht auf Raumkühlung, wenn Bauaufgabe es zulässt;	Relative Luftfeuchtigkeit 30 – 70%, Oberflächentemperatur gleich Raumtemperatur, Raumtemperatur 20° statt Raumlufttemperatur
Raumluftqualität	Bei kontrollierter Be- und Entlüftungsanlage mit WRG: fixierte Volumenströme, auf tat-	Verwendung umweltfreundlicher, gesundheitlich unbedenklicher Baustoffe; Nachhaltige	Einsatz geeigneter Lüftungssysteme je nach Bauaufgabe; Verzicht auf Befeuchtung, wenn bei Bauaufgabe möglich	Definierte Luftwechselrate je nach Gebäudetyp; CO2-Gehalt ≤ 1.500 ppm; Formaldehyd ≤ 0,04 – 0,1 ppm; VOC ≤

	sächliche Nutzung ausgelegt (kein Regelungsaufwand, keine Überdimensionierung); Kaskadenlüftung; Hybridlüftung; Abluftanlage mit Nachströmungsöffnungen; Thermische Effekte nutzen	Ausschreibung und Chemikalienmanagement; Aufnahme und Wiederabgabe von Feuchtigkeit aus der Raumluft	(bevorzugt Feuchterückgewinnung durch Rotationswärmetauscher)	300 – 1.000 μg/m³; (6 Wochen nach Fertigstellung) Luftdichtheit n50 ≤ 0,6 – 1; relative Luftfeuchtigkeit 30 – 70%
Beleuchtung	Kunstlichtvermeidung	Tageslichtoptimierte Fassaden und Grundrissplanung (Raumhöhen)	Nutzung von LED-Lampen; Manuelle Bedienung, wenn möglich, ansonsten nur einfache Regelungen	Optimierte Tageslichtnutzung nach DIN 50341; Mittlere Leuchtmitteleffizienz 65 lm/W; Installierte Beleuchtungsleistung in Abhängigkeit der Nennbeleuchtungsstärke begrenzen
Nutzung	Mehrfachnutzung und Flexibilität für Nut- zungsschwankungen ermöglichen, Gebäudetechnik soll einfach und intuitiv bedienbar sein;	Klare Struktur, einfache Erschließung; nutzungsneutrale Raumzu- schnitte, suffizientes Raumprogramm, Außenbezüge bieten;	Auslegung auf Minimum statt auf Maximum, Mut zur Normabweichung, Strategien zur Bewältigung von Extremsituationen, komplexe Vorgänge in Einzelmodule zerlegen;	Umsetzungsgrad durch kommissionelle Beurteilung bestimmen;
Betrachtung nach Lebenszyk- lus	Ziele frühzeitig setzen, ausführliche Planungsphase, Lebenszykluskosten beachten; Recyclingfähigkeit erhalten, Reduktion der „grauen Energie“, der eingesetzten Baustoffe und Komponenten; Minimierung des Verbrauchs von Energie und Ressourcen	Qualität des regionalen Handwerks nutzen (regionale Wertschöpfung); Trennbarkeit von Baustoffen (einfache Verbindungen, Stecken statt Kleben); ökologische und ökonomische Optimierung der Material- und Konstruktionswahl	Einsatz von energieeffizienten Haustechnikkomponenten	Wirtschaftlichkeitsbetrachtung mit Annuitäten über Lebensdauer des Gebäudes mit Berücksichtigung von Instandsetzung, Wartung und Energiepreissteigerungen; Verhältnis Kosten Haustechnik zu Baukonstruktion maximal 25% (Verhältnis der Kostengruppe 3 zu 2+4 (nach ÖNORM B 1801-1) bzw. 300 zu 400 (nach DIN 276))
Dauerhaf- tigkeit	Resilienz und Ressourcenschonung (Bezug zu OI3- Index), Würdevolles Altern, Denken in Erneuerungsphasen, Modulare Bauweise;	Steigerung der Dampfdiffusion von innen nach außen; Konstruktiver Wetterschutz; Berücksichtigung der gegebenen Dauerhaftigkeit von Baumaterialien ohne zusätzlichen Einsatz von chemischen Zusätzen	Trennung Struktur und Haustechnik, Kurze, zugängliche Leitungswege in speziellen Installationsbereichen, Jede Komponente muss für sich alleine funktionieren, Systeme parallel gesteuert; Wartung und Reparatur soll einfach und modular möglich sein, Gut erweiterbare Infrastruktur, Ersatzteilgarantie von Herstellern	Nutzungsdauer von Bauteilen

für eingesetzte Materialien und Komponenten verlangen;

Anhang 3 Nachhaltigkeitsdimensionen und Lowtech-Potenziale [4]

Ökologie	Lowtech-Potenziale: Klima/Standort/Herkunft
Klimafaktoren	Baustrukturen die klimatisch vorhandene Potenziale zur Heizung, Kühlung, Lüftung, Belichtung, Wasserversorgung, Steuerung und Regelung etc. nutzen
Standortfaktoren	Nutzung standortspezifischer Eigenschaften und mikroklimatischer Bedingungen: Gelände, Bodenoberfläche, Bepflanzung, Vegetation, Horizontüberhöhung, Luftströmung etc.
Form & Design	Low Tech optimierte Form, passive Design Strategien etc.
Energieversorgung	Energieversorgung basierend auf natürlichen, erneuerbaren und lokal verfügbaren Ressourcen
Systemkreisläufe	Standort-, Versorgungs- und Entsorgungskreisläufe im Gebäude und mit der umgebenden Bebauung nützen
Material und Ressourcen	Nutzung lokal vorhandener Materialien und natürlicher Ressourcen, mit einem minimalen Verbrauch an ‹grauer Energie›, einem Maximum an Recyclingfähigkeit, ökonomischer Materialeinsatz etc.
Ökonomie	Lowtech-Potenziale: Suffizienz/Reduktion/Dauer (Kreislauffähigkeit)
Herstellung/Errichtung/Betrieb/Rückbau	Nutzung einfacher und lokal vorhandener Bautechniken und -konstruktionen, Vermeidung von Technik bei Herstellung, Errichtung, Betrieb und Rückbau etc.
Nutzung	Bedarfsangepasster Nutzungskomfort mit maximaler Flexibilität hinsichtlich Erweiterung, Rückbau und Nutzungsänderung etc.
Lebenszyklus/Lebenszeitraum/Nutzungszyklen	Qualitätsmaßnahmen zur Verlängerung der Lebens- oder Nutzungsdauer
Sozial	Lowtech-Potenziale: Standards/Bedürfnisanpassung (Toleranz)/Diversität
Behaglichkeit	Thermische-, hygienische- und akustische Behaglichkeit
Gesundheit	Baubiologisch unbedenkliche Baustoffe und Materialien, Tageslicht etc.
Ver- und Entsorgung	Sicherstellung der ausreichenden Ver- und Entsorgung
Gefährdungspoten- zial	(Verteilungs-) Gerechtigkeit und Vermeidung von: Nahrungsmittelkonkurrenz, Beeinträchtigung der Biodiversität und Landnutzung, etc.
Partizipation	Lowtech-Potenziale: Baukultur/Einfachheit/Eigenverantwortung
Baukonstruktion/System	Selbstbau, einfache (selbst) zu wartende Baukonstruktionen und Systeme etc.
Steuerung und Regelung	Intuitive Bedienung und Handhabung, Steuerung und Regelung mittels „Umweltressourcen“ etc.
Baukomponenten	Standardkomponenten zum einfachen Austausch, einfache (ohne technische Hilfsmittel mögliche) Wartung und Pflege etc.
Baukultur	Einbeziehung/Berücksichtigung von Erfahrungen aus der regionalen/historischen Bautradition etc.

Anhang 4 Einfluss von Lowtech-Maßnahmen auf Teilkriterien der BNB [27]

Teilkriterien der BNB	Lowtech-Maßnahmen / Bemerkung
Positive Auswirkungen auf die Nachhaltigkeitsbewertung
1.1.1 – 1.2.1; 1.2.1 Ökobilanzierung	Reduzierung TGA, Vereinfachung der Konstruktion
2.1.1 Lebenszykluskosten	Verringerung Ersatzinvestitionen, Reduzierung TGA
4.1.3 Reinigungs- und Instandhaltungsfreundlichkeit	Vereinfachung der Konstruktion
4.1.4 Rückbau, Trennung und Verwertung	Vereinfachung der Konstruktion, Robustheit, höhere Schadenstoleranz
5.1.3 Komplexität und Optimierung der Planung	Hoher Bedarf zur Konzeption und Simulation zur Minimierung der TGA
Keine negativen Auswirkungen auf Bewertung
3.1.6 Einflussnahmemöglichkeiten durch Nutzer	Zuordnung hängt von Definition ab: Ist Pflicht zur Einflussnahme eine Einflussnahmemöglichkeit?
Eventuell negative Auswirkung auf Bewertung
3.1.1 Thermischer Komfort	Kriterium wird von Definition der maschinellen Kühlung geprägt
3.1.4 Akustischer Komfort	Nachhallzeit beschreibt nicht vollständig die akustische Qualität im Bürobau
Diskussionsvorschläge für Anpassungen oder neue Teilkriterien
1.1.7 Nachhaltige Materialgewinnung / Biodiversität	Berücksichtigung des Zusammenhangs zwischen Holzauswahl und baulichem Holzschutz
4.1.6 Bedien- und Instandhaltungsfreundlichkeit der TGA	Mitwirkung der Nutzer an Konditionierung der Räume
5.2.3 Systematische Inbetriebnahme	Einbeziehung der Nutzer

Anhang 5 Schichtenaufbau des Beispielgebäudes und der Varianten

Holzständer-Außenwand (Referenzbauteil), orientiert an [43]

Außen

1. 30 mm Stülpschalung
2. 50 mm Luftschicht (90 %) mit Lattung (10 %)
3. 16 mm MDF-Platte
4. 120 mm Ständer (9,6 %) mit Hanfvliesdämmung (90,4 %)
5. 15 mm OSB-Platte
6. 40 mm Hanfvlies (82 %) mit Lattung (18 %)
7. 12,5 mm Gipskartonplatte
8. 12,5 mm Gipskartonplatte

Innen

Brettsperrholz-Außenwand, orientiert an [39]

Außen

1. 30 mm Stülpschalung
2. 50 mm Luftschicht (90 %) mit Lattung (10 %)
3. 24 mm Nutzholz
4. 40 mm Hanfvlies (94 %) mit Lattung (6 %)
5. 85 mm Hanfvlies (98 %) mit OSB-Platte (2 %)
6. 40 mm Hanfvlies (94 %) mit Lattung (6 %)
7. 120 mm Brettsperrholzplatte

Innen

Strohballen-Außenwand, orientiert an [40]

Außen

1. 20 mm Lehmputz
2. 900 mm Baustroh
3. 50 mm Lehmbau

Innen

Hochlochziegel-Außenwand, orientiert an [39]

Außen

1. 120 mm Vormauerschalung
2. 50 mm Luftschicht
3. 10 mm Lehmputz
4. 77 mm Hanfvlies
5. 250 mm Hochlochziegel
6. 15 mm Lehmputz

Innen

Stahlbeton-Außenwand, orientiert an [39]

Außen

1. 120 mm Vormauerschalung
2. 50 mm Luftschicht
3. 10 mm Lehmputz
4. 155 mm Hanfvlies
5. 180 mm Stahlbeton (C25/30)
6. 15 mm Lehmputz

Innen

Stampflehm-Außenwand, orientiert an [44]

Außen

1. 450 mm Stampflehmwand
2. 10 mm Lehmputz
3. 150 mm Baustroh
4. 30 mm Lehmputz

Innen

Holzbalken-Geschossdecke (Referenzbauteil), orientiert an [39]

1. 10 mm Massivparkett
2. 50 mm Zement- und Zementfließestrich
3. 30 mm Glaswolle
4. 50 mm Splittschüttung
5. 24 mm Nutzholz
6. 220 mm Holzbalken (14 %) mit 140 mm Luftschicht, stehend (54 %) und 80 mm Hanfvlies (31 %)
7. 24 mm Nutzholz

1. 60 mm Hanfvlies
2. 12,5 mm Gipsfaserplatte
3. 12,5 mm Gipsfaserplatte

Brettsperrholz-Geschossdecke, orientiert an [39]

Stahlbeton-Geschossdecke, orientiert an [39]

8. 12,5 mm Gipsfaserplatte

1. 10 mm Massivparkett
2. 50 mm Zement- und Zementfließestrich
3. 30 mm Glaswolle
4. 50 mm Splittschüttung
5. 160 mm Brettsperrholz
6. 95 mm Hanfvlies
7. 12,5 mm Gipsfaserplatte

1. 8 mm Steinzeugfliesen
2. 60 mm Zement- und Zementfließestrich
3. 200 mm Steinwolle
4. 160 mm Stahlbeton (C25/30)

Sparrendach, orientiert an [39]

Außen

1. 25 mm Tonziegel
2. 30 mm Luftschicht (85 %) mit Lattung (15 %)
3. 50 mm Luftschicht (90 %) mit Lattung (10 %)
4. 20 mm Holzfaserdämmplatte
5. 40 mm Hanfvlies (90 %) mit Lattung (10 %)

140 mm Hanfvlies (90 %) mit Lattung (10 %)

6.

1. 18 mm OSB-Platte
2. + 9. 2 x 12,5 mm Gipsfaserplatte

Plattenfundament (Nassestrich), orientiert an [39]

Innen

1. 10 mm Massivparkett
2. 50 mm Zement- und Zementfließestrich
3. 20 mm Holzfaserdämmplatte
4. 200 mm Stahleton (C30/37)
5. 155 mm Schaumglas
6. 10 mm Bitumendichtbahn
7. 50 mm Magerbeton
8. 150 mm Schüttung aus Sand, Kies, Splitt

Außen

Plattenfundament (Holzfußboden auf Staffel), orientiert an [39]

Innen

1. 20 mm Konstruktionsvollholz
2. 50 mm Hanfvlies (80 %) Lattung (20 %)
3. 20 mm Holzfaserdämmplatte
4. 200 mm Stahleton (C30/37)
5. 70 mm Schaumglas
6. 10 mm Bitumendichtbahn
7. 50 mm Magerbeton
8. 150 mm Schüttung aus Sand, Kies, Splitt

Außen

Plattenfundament (Distanzfußboden), orientiert an [39]

Innen

1. 10 mm Massivparkett
2. 22 mm Spanplatte
3. 50 mm Hanfvlies
4. 200 mm Stahleton (C30/37)
5. 70 mm Schaumglas
6. 10 mm Bitumendichtbahn
7. 50 mm Magerbeton
8. 150 mm Schüttung aus Sand, Kies, Splitt

Außen

Anhang 6 Randbedingungen der Simulation mit Therakles

Standort und Klima	Als Gebäudestandort wurde Weimar gewählt. Weimar liegt, nach der Einteilung Deutschlands in 15 TRY-Klimaregionen, in Region 9 mit der Repräsentanzstation Chemnitz. -> Datensatz: TRY2011/DE-09-TRY-2010
Nettogrundfläche	197,4 m²
Lichte Raumhöhe	2,4 m
Zusätzliche thermische Speichermasse	Leichte Bauweise: 2300 kg mit c = 1133 J/(kg K)
Konstruktion	Berücksichtigt nur thermische Gebäudehülle (siehe Beispielgebäude) Innenwände über zusätzliche Thermische Speichermasse berücksichtigt
Ausrichtung	Wand mit größtem Glasanteil nach Süden (180°) ausgerichtet
Heizung	Typ: Heizung mit Thermostat Maximale Heizleistung: 2,5 108 W (Einstellung unrealistisch hoch gewählt, um vollständige Heizlast ermitteln zu können) Solltemperatur: Tageszyklusgeregelt (Wochentag/Wochenende) Wochentag: 0:00 – 6:00 -> 16°C; 6:00 – 9:00 -> 20°C; 9:00 – 18:00 -> 14°C; 18:00 – 23:00 -> 20°C; 23:00 – 24:00 -> 16°C Wochenende: 0:00 – 8:00 -> 16°C; 8:00 – 24:00 -> 20°C
Kühlung	Keine Kühlung
Mechanische Lüftung	Keine Mechanische Lüftung
Freie Lüftung	Typ: Abhängig von Nutzungszeit – max. für erhöhten Luftwechsel: 5,0 1/h Grundluftwechsel Tag und Nacht: 0,5 1/h Erhöhter Tag- und Nachtluftwechsel ab min. Raumtemperatur T = 23°C Zeitplan Außenluftwechselrate: Tageszyklus (Wochentag/ Wochenende)
Innere Wärmequellen (Ausstattung)	Flächenbezogene Wärmelastpauschale = 1,5 W/m²
Innere Wärmequellen (Personen (P))	Personenbezogene Wärmeabgabe = 80 W/P Zeitplan für Belegung – Typ: Tageszyklus (Wochenende/Wochentag) Wochentag: 0:00 – 7:00 -> 4P; 7:00 – 9:00 -> 2P; 8:00 – 18:00 -> 0P; 18:00 – 24:00 -> 4P Wochenende: 0:00 – 24:00 -> 4P

Anhang 7 Simulationsergebnisse und sommerlicher Wärmeschutznachweis

Konstruktion	Heizlast [kWh/(m² a)]	Übertemperaturgradstunden [Kh/a]
Parameterstudie zu passiven Strategien
Leichte Bauweise (Holzskelettbauweise (HSB))	47,70	746
Mittlere Bauweise (Mauerwerksbauweise)	49,16	397
Schwere Bauweise (Stahlbetonbauweise)	49,77	89
Gute Dämmung (HSB)	41,49	713
sehr gute Dämmung (HSB)	34,93	706
Einfachverglasung (HSB)	82,00	911
Zweifachverglasung (HSB)	47,70	746
Dreifachverglasung (HSB)	43,81	531
40 % verglaste Südfassade (HSB)	47,70	746
70 % verglaste Südfassade (HSB)	46,14	1442!
100 % verglaste Südfassade (HSB)	46,11	2337!
Parameterstudie zum Einhalten des sommerlichen Wärmeschutzes für 70 % und 100% Verglasung
70 % Südverglasung + mittlere Bauweise	46,98	876
70 % Südverglasung + schwere Bauweise	46,78	302
70 % Südverglasung + Verschattung	49,41	921
70 % Südverglasung + Dreifachverglasung	40,62	1159
100 % Südverglasung + mittlere Bauweise	45,89	1522 !
100 % Südverglasung + schwere Bauweise	44,84	650
100 % Südverglasung + Verschattung	49,43	1018
100 % Südverglasung + Dreifachverglasung	39,39	1672 !
Parameterstudie der Suffizienzstrategien
Komfortzone: 20 – 23°C	47,70	746
Komfortzone: 18 – 25°C	39,42	1020
Komfortzone: 16 – 27°C	33,50	887
NGF: 100 m²	49,75
NGF: 150 m²	48,88
NGF: 200 m²	47,70
NGF: 250 m²	46,81
NGF: 300 m²	46,53
Kombination verschiedener Lowtech-Methoden
Holzskelettbau	22,67	1184
Strohballenbau	19,26	1001

Weimar,