8 Sensitivitätsanalysen
8.4 Einfluss des verwendeten Energieträgers für die Bereit- Bereit-stellung von Raumwärme und Warmwasser
Bei der Optimierung der Umweltwirkung von Gebäuden über ihren gesamten Lebenszyklus ist der Bereitstellung von Energie für Raumwärme und Warmwasser im Gebäudebetrieb besondere Beachtung zu schenken. Daher soll an dieser Stelle mittels einer Sensitivitätsanalyse untersucht werden, welchen Einfluss eine Vari-ierung des Energieträgers auf das Gesamtergebnis der Gebäudeökobilanzen hat.
Betrachtet werden hierzu exemplarisch die Wohnliegenschaften I bis T, welche im Original über sehr individuelle Konzepte zur Energiebereitstellung von Raumwärme und Warmwasser verfügen. Demgegenüber wird in den untersuchten Varianten
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jeweils nur ein spezieller Energieträger (basierend auf Brennstoffen bzw. Strommix) über alle betrachteten Gebäude abgebildet. Die Verwendung anderer Energieträger bedingt in der Regel auch eine andere Gebäudetechnik (Heizkessel, Erdsonden, etc.).
Deshalb werden bei der Bilanzierung der Gebäudeerstellung jeweils auch die ent-sprechend veränderten Installationen der Wärmeerzeugungsanlage berücksichtigt.
8.4.1 Varianten in der Energiebereitstellung für Raumwärme und Warm-wasser
Folgende Varianten werden systematisch miteinander verglichen und dem Original gegenübergestellt:
Variante 1: Pelletheizung
Variante 2: Erdgasheizung
Variante 3: elektrische Wärmepumpe mit Erdsonden
In den Varianten 1 bis 3 sind als Heiztechnikkomponenten jeweils ein Heizkessel (Wärmeerzeuger, spez. Leistungsbedarf 30 W/m2) sowie eine Fussbodenheizung vorgesehen. In Variante 3 werden ergänzend die erforderlichen Erdsonden (Erdsonden, spez. Leistungsbedarf 30 W/m2) berücksichtigt.
Eine Übersicht der Energieträger-Varianten ist der Tab. 8.4 zu entnehmen. Tab. 8.5 zeigt ergänzend dazu die Umweltkennwerte der verwendeten Energiesysteme. Die entsprechenden Anpassungen an die Installationen des Heizsystems für die drei Varianten sind in Tab. 8.6 dargestellt.
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Tab. 8.5 Umweltkennwerte der verwendeten Energiesysteme, bezogen auf 1 MJ Endenergie, (KBOB et al. 2014a)
Tab. 8.6 Anpassungen in der Haustechnik für die verschiedenen Varianten
Gebäude Original Variante 1 Variante 2 Variante 3
Wohnliegenschaft I Wärmeerzeuger,
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8.4.2 Resultate Gesamtumweltbelastung
Die Gegenüberstellung der vorgestellten Varianten für die Wohnliegenschaften I bis T zeigt, über den gesamten Gebäudelebenszyklus betrachtet, für den Indikator der Gesamtumweltbelastung bei den Varianten 1 bis 3 jeweils nur minimale Ab-weichungen vom Original (siehe Abb. 8.8)
Der Zielwert Gesamtumweltbelastung (29‘000 UBP/m2a) wird im Original ebenso wie in den Varianten nur von den Gebäuden O und S eingehalten.
Die Variante 1 (Pelletheizung) sorgt bei allen Gebäuden, ausser bei der Wohnliegenschaft J, welche im Original den Wärmebedarf mittels Fernwärme deckt, für eine Reduktion der Aufwendungen für die Gebäudetechnik gegenüber dem Original. Gleichzeitig erhöhen sich bei dieser Variante die Umweltwirkun-gen zur Energiebereitstellung für Raumwärme bei den Gebäuden I, J, K, L, O, P, S und T, während die Umweltbelastungen zur Bereitstellung von Warmwasser gegenüber dem Original bei den Gebäuden I, K, L, P, Q, R, S und T reduziert werden.
Die Variante 2 (Erdgasheizung) sorgt, ebenso wie Variante 1, bei allen Gebäuden ausser der Wohnliegenschaft J für niedrigere Umweltbelastungen bei der Gebäudetechnik. Die Mehrbelastungen in der Bereitstellung von Raumwärme sind in dieser Variante geringer als in Variante 1, aber auch hier werden für die Gebäude I, J, K, L, P, S und T höhere Werte erreicht als im Original. Bezüglich der Bereitstellung von Warmwasser ist diese Variante dagegen für die Gebäude I, K, L, N, P, Q, R, S und T vorteilhafter als das Originalheizsystem.
Die Variante 3 (Wärmepumpe mit Erdsonden) führt bei den Wohnliegenschaften J, Q und R zu einer Erhöhung der Umweltwirkungen für die Gebäudetechnik im Vergleich zum Original. Für die Bereitstellung von Raumwärme ist diese Variante bei den Gebäuden N, O, Q und R vorteilhafter und für Gebäude J nachteiliger als das Originalheizsystem. Nachteilig wirkt sich dieses System auch auf die Bereitstellung von Warmwasser bei den Gebäuden J, N und O aus, während es für die Gebäude Q und R vorteilhafter als das Original ist.
8.4.3 Vergleich der Resultate über die drei Umweltindikatoren Gesamtumweltbelastung, Primärenergie nicht erneuerbar und Treibhausgasemissionen
Ein Vergleich der Resultate über die verschiedenen Indikatoren Gesamtumwelt-belastung, Primärenergie nicht erneuerbar und Treibhausgasemissionen (siehe Abb. 8.8, Abb. 8.9 und Abb. 8.10) zeigt, dass während für Gesamtumweltbelas-tung die Ergebnisse der Varianten 1 bis 3 sehr ähnlich ausfallen, sowohl Primärenergie nicht erneuerbar als auch Treibhausgasemissionen deutlich stärkere Unterschiede in den verschiedenen Varianten aufweisen.
Die Richtwerte für den Gebäudebetrieb nach SIA 2040 (Wohnen/Neubau für Primärenergie nicht erneuerbar 200 MJ/m2a und für Treibhausgasemissionen 2.5 kg CO eq./m2a) werden dabei von keinem der Gebäude vollständig erreicht.
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Lediglich bei Gebäude N wird im Original sowie in der Variante 1 der Richtwert für Primärenergie nicht erneuerbar eingehalten.
Der Zielwert nach SIA 2040 für Wohngebäude/Neubau für Primärenergie nicht erneuerbar (440 MJ/m2a) wird einzig von den Gebäuden O und S erreicht, und zwar in der Variante 1 (Pelletheizung). Der Zielwert für Treibhausgasemis-sionen (16.5 kg CO2 eq./m2a) wird von keinem der Gebäude erreicht.
Variante 1 (Pelletheizung) liefert bei den beiden Indikatoren Primärenergie nicht erneuerbar und Treibhausgasemissionen für den Gebäudebetrieb im Schnitt über den gesamten Gebäudelebenszyklus niedrigere Ergebnisse als das Original. Eine Ausnahme bildet auch hier die Wohnliegenschaft J. Bei den Treibhausgasemissi-onen schneiden die Gebäude O und R mit Variante 1 besonders gut ab, da sie im Original mit Erdgas bzw. Fernwärme aus Erdgasfeuerung beheizt werden.
Variante 2 (Erdgasheizung) verzeichnet für diese beiden Indikatoren im Betrieb deutlich höhere Aufwendungen als das Original Heizsystem.
Variante 3 (Wärmepumpe mit Erdsonden) liefert über alle drei Indikatoren ähnliche Ergebnisse wie das Original. Dies liegt daran, dass in vielen der Original Heizsysteme ebenfalls dieselbe Wärmepumpe zum Einsatz kommt.
8.4.4 Fazit
Für die in dieser Sensitivitätsanalyse verwendete Auswahl an Wohnliegenschaften kann die Nutzung eines alternativen Heizsystems auf Basis von Brennstoffen (Erdgas, Pellets) bzw. Strommix, betrachtet über den gesamten Gebäudelebenszyk-lus, je nach verwendetem Indikator sowohl vorteilhaft / nachteilig als auch nahezu irrelevant sein. Der Indikator Gesamtumweltbelastung liefert in diesem Zusammen-hang die homogensten Vergleichsergebnisse, während mittels Primärenergie nicht er-neuerbar und Treibhausgasemissionen eine stärkere Abstufung je nach Heizsystem zu erkennen ist. Von den hier vorgestellten Gebäuden erreichen nur die Wohnliegen-schaften O und S den Zielwert Gesamtumweltbelastung von 29‘000 UBP/m2a. Ge-bäude O und S erreichen zudem auch den Zielwert Primärenergie nicht erneuerbar, allerdings nur in Variante 1 (Pelletheizung). Der Zielwert Treibhausgasemissionen wird hingegen in allen betrachteten Varianten von keinem der Gebäude erreicht.
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Abb. 8.8 Variantenvergleich: Ergebnisse der Umweltbelastungen der Bereiche Erstellung, Betrieb und Mobilität für den Indikator Gesamtumweltbe-lastung
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
Gesamtumweltbelastung UBP/m²a
Gebäudeerstellung Betrieb Induzierte Mobilität Zielwert
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Abb. 8.9 Variantenvergleich: Ergebnisse der Umweltbelastungen der Bereiche Erstellung, Betrieb und Mobilität für den Indikator Primärenergie nicht erneuerbar
0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0
Primärenergie nicht erneuerbar MJ/m²a
Gebäudeerstellung Betrieb Induzierte Mobilität Zielwert nach SIA 2040
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Abb. 8.10 Variantenvergleich: Ergebnisse der Umweltbelastungen der Bereiche Erstellung, Betrieb und Mobilität für den Indikator Treibhaus-gasemissionen
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00
Treibhausgasemissionen kg CO2/m²a
Gebäudeerstellung Betrieb Induzierte Mobilität Zielwert nach SIA 2040
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