1. Einleitung
3.2. Lebenszykluskosten (LZK oder LCC - Life Cycle Costs bzw. Costing)
3.2.1. Allgemeine Grundlagen
Das berechnen der lebenszykluskosten (/28 bis /45/) ist ein wichtiger bestandteil der Variantenvergleiche im rah-men einer lebenskostenanalyse. lebenszykluskosten um-fassen alle während der lebensdauer anfallenden kosten und werden in Form von durchschnittlichen, jährlichen lcc verglichen. inhaltlich wird zwischen der einfachen Methode (wenige eingangsdaten), der bottom–up-Me-thode (berücksichtigen der zahlungsströme analog der klassischen investitionsrechnung) und der top-Down-Me-thode (Vergleich der annuität verschiedener szenarien) unterschieden. Der vereinfachte berechnungsansatz für lcc lautet wie folgt:
Die beispielsweise bei der bnb – nachweisführung ange-wandte barwertmethode (glg. 2) entstammt der Finanz-mathematik und beinhaltet das bestimmen des gegen-wartswertes künftiger zahlungen. Desweiteren wird zwischen statischer oder dynamischer betrachtungsweise (kapitalwert) unterschieden. eine weitere alternative bietet die moderne Methode des vollständigen Finanzierungs-plans, der den endwert im betrachtungszeitraumes bestimmt.
Die lcc-berechnung zur gebäudezertifizierung nach Dgnb/bnb ist ein relativ stark vereinfachtes Verfahren und erfolgt für einen betrachtungszeitraum von 50 Jah-ren. Das ergebnis wird als barwert (netto) berechnet und auf die spezifische bruttogeschoßfläche (m² bgF) bezo-gen. Für die barwertermittlung sind zinssätze wie eine jährliche Preissteigerung von 2% und ein kapitalzins von 5,5% festgelegt. abweichend von der allgemeinen teue-rungsrate wird für heiz- und elektroenergie eine jährliche Preissteigerung von 4% angesetzt.lebenszykluskostenbe-trachtungen sind in Dgnb (sb 13 als einzelkriterium der ökonomischen Qualität), und breeaM (Man12 als ein-zelkriterium des Managements) enthalten. leeD enthält wenige betrachtungen zur kostenanalyse, korrespondiert aber mit separaten lcc – werkzeugen. andere als direkt gebäudebezogene kosten können bei der Dgnb/bnb – bewertung aus gründen der Vergleichbarkeit nicht be-rücksichtigt werden. eine individuelle anpassung z. b.
nach regionalfaktoren oder eine einbeziehung der au-ßenanlagen ist somit im rahmen der zertifizierung nicht möglich.
im Dgnb-handbuch ist nachzulesen, dass eine lzk-be-rechnung zur zertifizierung sich von der Variabilität eines Planungsmodells entfernt: „Möglicherweise wird ein Pla-ner oder investor, der die Folgekosten seiPla-ner entschei-dungen abbildet, zu anderen kostengrößen kommen als in der zertifizierung. Dies sollte man für eine korrekte in-terpretation der ergebnisse einer lebenszykluskostenbe-rechnung wissen.“ /i1/.
lcc = i/n + u
mit i investition n lebensdauer
u jährliche unterhalt- und betriebskosten
(1)
t
c0 = ∑ ct /(1 + i)t t=0
mit co barwert
ct summe der zahlungen t aktueller zeitpunkt t betrachtungszeitraum i kalkulationszinssatz
(2)
Der anhang zu diesem aufsatz enthält ausgewählte lite-ratur- und internet-angaben zu den instrumentarien, ins-besondere zu den lebenszykluskosten (lcc) und der Ökobilanzierung (lca).
3.2.2. Lebenszykluskostenanteile 3.2.2.1. Errichten
Das berechnen der herstellungskosten erfolgt für Dgnb und bnb (Version 1.2011) nach Din 276 und schließt die kostengruppen 300 und 400 ein.
Die Fachbuchreihe bki „baukosten für gebäude, bauele-mente und weitere Positionen“ ist eine weitere wichtige Datenbasis. Die 16 in baukosteninformationszentrum in-volvierten landesarchitektenkammern liefern die grundla-gen für verlässliche angaben über 72 verschiedene ge-bäudearten.
bild 9 zeigt beispielhaft für ein energieeffizientes büroge-bäude die investitionskosteneinsparung gegenüber alter-nativen systemen, wenn thermisch aktive bauteilsys-teme (tabs) das heizen und kühlen (kleine heiz- und mittlere kühlleistung) übernehmen, die rlt-anlage nach dem kriterium der optimalen raumluftqualität ausgelegt wird (1,5 facher luftwechsel) und das frühzeitige integrale
Planen niedrige geschoßhöhen aufgrund bauteilintegrier-ter rohrsysteme und kleinerer lüftungsquerschnitte ver-ursacht.
sämtliche Varianten der wärme- und kälteversorgung mit erneuerbaren energien sind zunächst mit relativ hohen in-vestitionskosten verbunden. bild 10 bis bild 14 zeigen ty-pische brutto – investitionskosten sowohl für wärmepum-pen als auch für geothermische wärmequellenanlagen.
interessant ist in beiden Fällen die recht große streubreite mit deutlichen „ausreißern“.
Bild 9
investitionskostenreduzierung infolge integral geplanter tabs
Bild 10
investitionskosten von wärmepumpen kleinerer leistung (Ministerium für umwelt, klima und energiewirtschaft baden-württemberg, 2011)
Bild 11
investitionskosten von erdwärmesonden (Ministerium für umwelt, klima und energiewirtschaft baden-württemberg, 2011)
20 % 40 % 60 % 80 % 100 %
0 %
Brutto-Investitionen für Wärmepumpe (inkl. Einbindung und Regelung)
Brutto-Investitionen für Bohrung und Sonden
Brutto-Investitionen = 3.790 € x Wärmepumpen-Heizleistung (in kW)0,48
Brutto-Investitionen = (58 €/m x Bohrmeter) + 900 € Wärmepumpen-Heizleistung in kW (S 0 W 35)
Gesamte Sondenlänge in m 0
0 40.000
60.000 35.000
50.000 30.000
40.000 25.000
30.000 20.000
20.000 15.000
10.000 10.000 5.000 0
0 10
100 20
200 30
300 40
400 50
500 60
600 70
700
Investitionen (brutto) in €Investitionen (brutto) in €
kD + rltmin
VVs tabs +
rltmin integrale Planung
3.2.2.2. Nutzen und Betreiben
Die nutzungskosten werden auf grundlage der Din 18960 berechnet. Darin sind auch die betriebskosten für energie und wasser über die kostengruppen k 311 bis 316, die aufwendungen für bedienung, inspektion und
wartung der technischen anlagen (kg 351) und deren in-standhaltung (kg 420) eingeschlossen. Für das bewerten des Primärenergiebedarfes kann die Din V 18599 heran-gezogen werden.
werden geothermische wärmepumpanlagen zum heizen und kühlen von bürogebäuden geplant, kompensieren niedrige betriebskosten die anfänglichen Mehraufwen-dungen in einem vertretbaren zeitraum. Die amortisati-onszeiten werden im Vergleich zur gasbrennwerttechnik und konventioneller kompressionskälteerzeugung meist mit ca. 6 bis 10 Jahren, im Vergleich zu Ölbrennwerttech-nik mit 4 bis 8 Jahren angegeben. Jedoch sind derartige berechnungen auf grund der Variantenvielfalt der nicht-wohngebäude mit unterschiedlichen heiz-und kühllasten immer bauvorhaben bezogen durchzuführen. auch führt das nutzen technologisch bedingter abwärme zu weite-ren zeitlichen Veränderungen resp. Vorteilen, wenn die abwärme in den wärmepumpenprozess eingebunden wird.
Bild 12
kalkulationspreise für wärmepumpenanlagen (Fördergemeinschaft wärmepumpen schweiz Fws (2008))
Bild 13
investitionskosten für industrielle großwärmepumpen (laMbauer et. al /91/)
Bild 14
installationskosten für industrielle großwärmepumpen (laMbauer et. al /91/)
Leistung WP [kW] Quelle: ier Leistung WP [kW]
0 0
1.200 60.000
1.000 50.000
800 40.000
600 30.000
400 20.000
200 10.000
0 0
100 200 300 400 500 600 700 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400
Kosten [€/kW] Kosten [€]
Spezifische Kosten Wärmepumpe ohne bauseitige Arbeiten (Richtpreise)
Nennheiz-leistung (kw) Luft-Wasser
(l2/w35)
(Fr./kw)
Sole-Wasser
(erdsonde so/w35)
(Fr./kw)
Wasser-Wasser
(grundwasser w10/w35)
(Fr./kw) 5...10 1100...2000 1000...1800 900...1700 10...20 900...1300 700...1000 600...900
21...50 800...1000 500...800 400...600
51...100 750...900 450...600 350...450
101...200 650...800 350...450 250...350 Erdwärmesonden inkl. Verbindungdleitungen
sondenlänge (m/kw)
spez. kosten
(Fr./m sonde) kosten kaltreis
(Fr./m sonde) total spez.
kosten (Fr./m sonde)
ca. 15...18 60...80 40...70 100...150
Entnahme- und Rückgabebrunnen für Grundwasser nennheizleistung (kw) brunnen Ø (mm) spez. kosten
(Fr./m sonde)
bis 70 150 400...500
71...140 300 600...800
141...550 800 700...1000
wP elektr. wP gas. Verrohrung elektroinstalation ingenieursdienstleistung
bild 15 zeigt (innoreg /98/), dass eine geothermische wärmepumpenanlage (18 erdsonden mit je 55 m teufe) einschl. tabs zum heizen und kühlen eines bürogebäu-des (heizlast 67 kw als orientierungswert, weitere De-tailangaben in /98/), beim klassischen Vergleich (Ölfeue-rung, kaltwassersatz, tabs und heizkörper) auf der grundlage des annuitätenverfahrens der Variante konven-tioneller wärme- und kälteversorgung überlegen ist. wird der betrachtungszeitraum auf den lebenszyklus erweitert, ergeben sich nach weiteren 15 Jahren noch erheblichere einsparungen. Die wärmequellenanlage unterliegt keiner erneuerung, und die betriebskosten bleiben nachhaltig niedrig (bild 16).
3.2.2.3. LCC Bewertungspunkte des BNB - Nach-weisverfahrens
bild 17 verdeutlicht die bnb-bewertung der lebenszy-kluskosten, die sämtliche kostenarten bis auf rückbau und recycling enthalten. es wird zwischen ziel- (10 Punkte), referenz- (6 Punkte) und grenzwert (0 Punkte) unterschieden. Die Punktvergabe erscheint in kenntnis zahlreicher FM-auswertungen (benchmarking) als relativ großzügig.
Din 32736 beinhaltet ca. 75 kostenarten, die neben den
Bild 15
Jahreskosten für 2 Varianten des heizens und kühlens eines bürogebäudes (innoreg /98/)
Bild 16
abschätzung der lebenszykluskosten (heizen und kühlen) für 30 Jahre (Variantenvergleich, basierend auf innoreg /98/)
Bild 17
bnb-bewertung lebenszykluskosten (büro- und Verwaltungsgebäude) für eine betrachtungszeitraum von 50 Jahren (Preisstand 2009)
investitionskosten die lebenszykluskosten eines gebäu-des maßgeblich beeinflussen. in Dienstleistungsgebäuden beträgt dabei der anteil der energiekosten ca. 50 % der gesamten betriebskosten. Für das heizen moderner büro-gebäude ergaben jüngst vorgelegte benchmarking – ana-lysen im Mittel ca, 4,50 €/a.m² bgF, für den stromver-brauch ca. 10,00 €/a.m² bgF (roterMunD /29/).
Dabei wurden große abweichungen von diesen
Mittel-investitionen ohne wQa investitionen mit wQa instandsetz zinsen energiekosten wartinspbed Jahresgesamtkosten ohne wQa Jahresgesamtkosten mit wQa
0 10.000
32.600 29.765
20.000 30.000 40.000 Ölfeukomprkutabuhk
Ölfeukomprkutabuhk gebäude mit sonderbedingungen
gebäude ohne sonderbedingungen
geothermwPa mit tabs
geothermwPa mit tabs
36.800 36.800
0 5 10 15 20 25 30 0 1000 2000 3000 4000 5000
180000 100
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1080000
900000 720000 540000 360000
4740
3700
2400
3620
2900
2000
werten festgestellt, die mit den erfahrungen aus betriebs-untersuchungen (Fisch /99/) übereinstimmen.
3.2.3. Rückbau und Recycling
werden rückbau und ggfs. recycling berücksichtigt, wird von whole life cycle (wlc) gesprochen. in wlc sind je-doch auch einnahmen und gebäudeunabhängige kosten enthalten.
innerhalb der Dgnb-bewertung ist im zu betrachtenden zeitraum der nutzung auch der rückbau inbegriffen. Die bnb-bewertung enthält demgegenüber keine einschät-zung der kosten für rückbau und recycling, was aufgrund des geringen anteils an den gesamtkosten vertretbar ist.
recherchen z.b. im baupreislexikon /i30/ zu den rück-baukosten ergeben, dass dieser anteil an den gesamten lebenszykluskosten eines gebäudes mit ca. 3 bis 5% rela-tiv gering ausfallen.
im Deutschen abfallgesetz ist die Pflicht zur abfallver-wertung, das sogenannte abfallverwertungsgebot, veran-kert. Demgemäß hat die abfallverwertung, d. h. das ge-winnen von stoffen oder energie aus abfällen dann Vorrang vor der sonstigen entsorgung, wenn die Verwer-tung technisch möglich ist, die hierbei entstehenden Mehrkosten im Vergleich zu anderen Verfahren nicht unzumutbar sind und für die gewonnen stoffe oder für die gewonnene energie ein Markt vorhanden ist.
bauteilintegrierte uponor systeme der Flächenheizung und –kühlung enthalten vorrangig rohrwerkstoffe aus kunststoff (PeXa) oder der kombination kunststoff mit aluminium (Pe-al-Pe) sowie Dämmstoffe aus Polystyrol (ePs und XPs oder Pur). hinzu kommen für die arma-turen, Verteiler, sammler und ggfs. schränke wiederum kunststoffe (Polyamid) und Metalle (blech, edelstahl, Messing). Die Msr-technik umfasst elektrokabel und elektronische bauteile. werden diese komponenten von beton oder estrich getrennt, können auch diese baustoffe zumindest einer teilaufbereitung unterzogen werden.
Bild 18
aluminium und dessen recycling
Für sämtliche komponenten stehen unterschiedliche Möglichkeiten des rückbaus, des recycelns oder des ab-fallwirtschaftens zu Verfügung. hierzu wird beispielhaft folgendes angeführt:
PeXa und Pe-rohrwerkstoffe unterliegen dem open-loop-recycling und können nicht im sinne des close-loop-recycling erneut als rohrwerkstoffe genutzt werden.
PeXa und Pe-rohrwerkstoffe können nach dem shreddern für die Produktion von behältern etc. als Füllstoff wiederverwendet oder thermisch entsorgt werden. weitere recycling-Verfahren befinden sich gegenwärtig in der entwicklung.
Die bestandteile der Mehrschichtverbundrohre werden nach dem zerkleinern mit einem schneidrotor im ul-traschallbeschleunigerverfahren separiert und an-schließend getrennt den unterschiedlichen recycling-verfahren zugeführt. eine nassaufbereitung unterstützt dabei die Verfahrensweise.
aluminium wird im zusammenhang mit dem bauwesen in einem umfang von ca. 95% recycelt und der wie-derverarbeitung zugeführt (bild 18).
Die schichtdicken des aluminiums in den Mehr-schichtverbundrohren liegen meist zwischen 0,2 und 0,5mm. Perspektivisch könnte die aluminiumschicht durch eine dünne stahlschicht ersetzt werden, die in der Produktion einen geringeren energieaufwand er-fordert und auch kostenseitig vorteilhaft wäre.
0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % alu recycling
noch in gebrauch befindliches jemals produziertes alu Deckungsanteil alubedarf
durch aluschrott 75 %
75 %
96 %
Dämmstoffe wie Polystyrol können neben der konven-tionellen thermischen entsorgung nach Verfahren des zerkleinerns und extrudierens einem spritzgießverfah-ren zugeführt werden (creacYcle/). alternativ wer-den gemahlene Partikel betonbauteilen oder Poroton – ziegeln beigemischt.
Der Vergleich der Ökobilanzen für Dämmstoffe (z.b.
über ÖkobauDat) zeigt natürlich unterschiede, wo-bei primäre anwendungskriterien (z.b. eignung für die baukonstruktion) bei der wahl des bestgeeignetsten Dämmstoffes heranzuziehen sind.
trennschichten (Folien) aus kunststoffen wie Pe kön-nen rohstofflich (synthesegas) oder werkstofflich (Verwertung des granulats oder der schmelze) recycelt werden.
sortenreine betonreste können von den leichtbeton-herstellern zurückgenommen und wieder- bzw. weiter-verwertet werden. Dies wird für Produktionsbruch be-reits seit Jahrzehnten praktiziert. Dieses Material wird als zuschlag bzw. gesteinskörnung in der Produktion verwendet.
als kritisch und damit veränderungswürdig müssen gegen-wärtig folgende aspekte der Ökobilanzierung betrachtet werden:
Der abbau von bauxit als grundstoff für die alumini-umproduktion erfolgt in entwicklungsländern unter schlechten bedingungen.
Das trennen unterschiedlicher (teilweise verklebter) werkstoffe in wärmedämmverbundsystemen ist mit hohen aufwendungen verbunden.
als selbstständig abbaubar deklarierte kunststoffe enthalten oft umweltgefährdende additive.
Verunreinigungen und nicht separierbare rückstände erschweren das sortenreine recyceln von stoffen.