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Cradle to Cradle in der TGA, C2C TGA

Einfluss der TGA auf Recyclingfähigkeit, Energieeffizienz
und Ökobilanz im Hochbau unter Zugrundelegung
des „Cradle-to-Cradle“ Prinzips

Impact of building services on recyclability, energy efficiency and life cycle analysis in building construction following the “Cradle-to-Cradle” design principles.

von

Johannes Stiglmair

Kurzfassung

Schlüsselbegriffe: Cradle to Cradle, Technische Gebäudeausrüstung, Circular Economy, zirkuläres Bauen, Leitfaden

Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es einen praxisorientierten Leitfaden für Planerinnen der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) zu erstellen, die ein Gebäude nach dem Cradle to Cradle (C2C) – „von der Wiege bis zur Wiege“ – Prinzip planen wollen und den Einfluss des C2C-Prinzips auf den Hochbau aufzuzeigen.

Die C2C-Prinzipien werden auf alle Gewerke der TGA aus der „Honorarverordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI)“ angewendet. Diese Masterarbeit dient als erster Ansatz diese beiden Themen zusammenzuführen. Es werden jeweils C2C-Ziele, C2C-Mindest- und C2C-No-Go-Kriterien definiert, Roadmaps zur Zieleinhaltung erstellt und Systeme und Produkte nach ihrer Tauglichkeit für eine Nutzung in einem C2C-Projekt bewertet. Es werden Angaben für alle Planungsphasen (Grundlagenermittlung, Systemauswahl, Auslegung, Materialwahl) getroffen.

Die Arbeit zeigt, dass in vielen Bereichen eine Veränderung der Zielsetzung stattfindet. Das schließen von Wasser- und Nährstoffkreislaufen, eine positive Energieautarkie sowie das Wohlbefinden der Nutzerinnen, wird in den Fokus gerückt. Die Auswirkungen des Gebäudes auf die Umwelt sollen einen möglichst großen positiven Effekt besitzen.

Die Haupterkenntnisse dieser Arbeit sind die Definition von C2C-Zielen für alle TGA-Gewerke, das Erstellen von C2C-Roadmaps sowie die Struktur eines praxisorientierten Leitfadens der stetig erweitert und vertieft werden kann.

Abstract

Key terms: Cradle to Cradle, C2C, Building Services, Circular Economy, Guidelines

The aim of this master thesis is to develop pracitice-oriented guidelines for building services following the Cradle to Cradle (C2C) concept for professionals who want to design a C2C-Building. This thesis is the first attempt to combine these two topics.

The C2C-Principles will be applied on all disciplines of the building services. In each discipline C2C-Aims, C2C-Minimum- and No-Go-Criteria are defined, and C2C-Roadmaps are designed. Systems and products are assessed on their suitability on fulfilling the C2C-Principles on fitting into a C2C-Building. Statements have been made throughout the planning process (Initial conceptual design, system selection, dimensioning, material selection).

This thesis shows that there are changes of the objection in different disciplines by applying the C2C-Concept. Closed water and nutrient circles, positive energy autarkie as well as a higher focus on the wellbeing of inhabitants are placed in focus. The vision is to have an as big as possible positive impact with the building on the environment.

The main benefits of this thesis are the definition of C2C-Aims and Roadmaps for all buildings service disciplines, the development of a practically oriented structure for planning Guidelines which can be further developed in the future.

Inhaltsverzeichnis

Kurzfassung III

Abstract III

1 Einführung 1

1.1 Struktur des Leitfadens 2

1.2 Herangehensweise des Leitfadens 3

1.2.1 Definition von Zielen und Kriterien 3

1.2.2 Bewertung der Erfüllung der Kriterien 4

1.2.3 Bilanzrahmen für die Kriterien 4

1.3 Das C2C-Konzept 5

1.3.1 Die C2C-Denkschule 5

1.3.2 Die C2C-Prinzipien 6

1.3.3 C2C-Kreisläufe 7

1.3.3.1 Biosphäre 7

1.3.3.2 Technosphäre 7

1.3.4 C2C-Zertifizierung 8

1.4 C2C in der gebauten Umwelt 9

1.4.1 C2C für die Baukonstruktion 11

2 C2C für die technische Gebäudeausrüstung 12

3 Abwasser- und Wasseranlagen 14

3.1 Ziele und Kriterien 14

3.1.1 Übersicht 14

3.1.2 Erläuterungen 14

3.2 Mittel zur Umsetzung 16

3.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 17

3.2.2 Systemauswahl 19

3.2.2.1 Vermeidung von Wasserverschmutzung 19

3.2.2.2 Wasseraufbereitung 20

3.2.2.3 Verwertung der Nährstoffe 23

3.2.2.4 Reduzierung des Wasserverbrauchs 23

3.2.2.5 Wiedernutzung 25

3.2.2.6 Wasserproduktion 26

3.2.3 Systemauslegung 27

3.2.3.1 Regenwassernutzung 27

3.2.3.2 Grauwasseraufbereitung 28

3.2.3.3 Grauwassernutzung 28

3.2.3.4 Schwarzwasseraufbereitung 28

3.2.3.5 Nutzung von Nährstoffen 29

3.2.4 Materialwahl 30

3.2.4.1 Sanitärmöbel (WCs, Urinale) 30

3.2.4.2 Bade- und Duschwannen 30

3.2.4.3 Waschtische und Waschbecken 31

3.2.4.4 Sanitärarmaturen 31

3.2.4.5 Toilettenspülungen (Tank, Mechanismus) 31

3.2.4.6 Wasserlose Urinale 32

3.2.4.7 Toilettendeckel 32

3.2.4.8 Wasserrohre 33

3.2.4.9 Abwasserleitungen 33

3.2.4.10 Rohrleitungsisolierung 34

3.2.4.11 Befestigungen (Rohrschellen und Montageelemente) 35

3.2.4.12 Einbauten 35

3.2.4.13 Anlagen 35

3.2.4.14 Tanks 35

3.2.4.15 Regenwasserfilter 36

3.2.5 Bauweisen 36

4 Gasanlagen und Brennstoffe 37

4.1 Ziele und Kriterien 37

4.1.1 Übersicht 37

4.1.2 Erläuterungen 37

4.2 Mittel zur Umsetzung 39

4.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 39

4.2.2 Systemauswahl 41

4.2.2.1 Bezugsquellen 41

4.2.2.2 Speicherung 43

4.2.2.3 Nutzung 44

4.2.2.4 Abgasbehandlung 45

4.2.2.5 Abgasnutzung 45

4.2.3 Systemauslegung 46

4.2.4 Materialwahl 46

4.2.4.1 Gasrohre 46

4.2.4.2 Kraftstoffrohre 47

4.2.4.3 Einbauten 47

4.2.4.4 Befestigungen 48

4.2.4.5 Wärme- und Stromerzeuger 48

4.2.4.6 Speicher 48

4.2.5 Bauweisen 48

4.2.5.1 Pressverbindungen 48

4.2.5.2 Hartlöten von Kupferrohren 48

4.2.5.3 Klemmverbindungen 49

5 Wärmeversorgungsanlagen 50

5.1 Ziele und Kriterien 50

5.1.1 Übersicht 50

5.1.2 Erläuterungen 50

5.2 Mittel zur Umsetzung 52

5.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 52

5.2.2 Systemauswahl 52

5.2.2.1 Passive Systeme 52

5.2.2.2 Wärmeerzeugung 53

5.2.2.3 Wärmespeicher 55

5.2.2.4 Wärmeverteilnetze 56

5.2.2.5 Raumheizungen 57

5.2.2.6 Luftheizung 58

5.2.3 Systemauslegung 59

5.2.4 Materialwahl 60

5.2.4.1 Wärmeerzeuger 60

5.2.4.2 Wärmespeicher 61

5.2.4.3 Wärmeverteilung 62

5.2.4.4 Raumheizflächen 63

5.2.5 Bauweisen 65

6 Lufttechnische Anlagen 66

6.1 Ziele und Kriterien 66

6.1.1 Übersicht 66

6.1.2 Erläuterungen 66

6.2 Mittel zur Umsetzung 68

6.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 68

6.2.1.1 Gesunde Innenluft 68

6.2.1.2 Neutrale Fortluft 68

6.2.2 Systemauswahl 69

6.2.2.1 Art der Lüftung 69

6.2.2.2 Lüftungsanlagen 70

6.2.2.3 Filtrierung 70

6.2.2.4 Luftverteilung 71

6.2.2.5 Regelung 71

6.2.3 Systemauslegung 72

6.2.4 Materialwahl 73

6.2.4.1 Lüftungsanlagen 73

6.2.4.2 Ventilatoren 73

6.2.4.3 Heiz- / Kühlregister 74

6.2.4.4 Luftbefeuchter 74

6.2.4.5 Luftwäscher 74

6.2.4.6 Technische Filter 74

6.2.4.7 Schalldämpfer 75

6.2.4.8 Luftkanäle 76

6.2.4.9 Wärmedämmung 77

6.2.4.10 Brandschutz von Luftkanälen 77

6.2.4.11 Volumenstromregler 78

6.2.4.12 Brandschutzklappen 78

6.2.4.13 Befestigungen 79

6.2.4.14 Luftauslässe 79

6.2.5 Bauweisen 79

7 Kälteanlagen 80

7.1 Ziele und Kriterien 80

7.1.1 Übersicht 80

7.1.2 Erläuterungen 80

7.2 Mittel zur Umsetzung 81

7.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 81

7.2.2 Systemauswahl 82

7.2.2.1 Optimierung des Kälteverbrauchs 82

7.2.2.2 Kälteerzeugung 82

7.2.2.3 Rückkühlung 83

7.2.2.4 Solare Kühlung 84

7.2.2.5 Kältespeicher 85

7.2.2.6 Kälteverteilung 85

7.2.2.7 Raumsysteme 86

7.2.3 Systemauslegung 87

7.2.4 Materialwahl 87

7.2.4.1 Kälteanlagen & Rückkühler 87

7.2.4.2 Kältemittel 87

7.2.4.3 Rohre 88

7.2.4.4 Befestigungen 88

7.2.4.5 Dämmung 88

7.2.4.6 Einbauten 88

7.2.4.7 Raumsysteme 89

7.2.5 Bauweisen 89

8 Starkstromanlagen 90

8.1 Ziele und Kriterien 90

8.1.1 Übersicht 90

8.1.2 Erläuterungen 90

8.2 Mittel zur Umsetzung 91

8.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 91

8.2.2 Systemauswahl 92

8.2.2.1 Stromerzeugung 92

8.2.2.2 Stromspeicherung 95

8.2.3 Systemauslegung 96

8.2.3.1 Autarkiegrad 97

8.2.3.2 Speicherung 97

8.2.3.3 Stromnetze 97

8.2.3.4 Beleuchtung 98

8.2.4 Materialwahl 99

8.2.4.1 Kabel 99

8.2.4.2 Trassen 99

8.2.4.3 Kabelkanäle und Rohre 99

8.2.4.4 Kabelverbindungen 100

8.2.4.5 Befestigungen 100

8.2.4.6 Sicherungen 100

8.2.4.7 Schaltschränke 100

8.2.4.8 Schalterprogramme 101

8.2.4.9 Leuchten 101

8.2.4.10 Batterien 102

8.2.4.11 Trafos 102

8.2.4.12 Brennstoffzellen 102

8.2.4.13 Photovoltaik-Module 103

8.2.4.14 Windkraftanlagen 103

8.2.4.15 Stromaggregate 104

8.2.5 Bauweisen 105

9 Fernmelde- und informationstechnische Anlagen 106

9.1 Ziele und Kriterien 106

9.1.1 Übersicht 106

9.1.2 Erläuterungen 106

9.2 Mittel zur Umsetzung 107

9.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 107

9.2.2 Systemauswahl 107

9.2.3 Systemauslegung 107

9.2.4 Materialwahl 107

9.2.4.1 Peripheriegeräte 107

9.2.4.2 Telefone 108

9.2.4.3 Datenkabel 108

9.2.4.4 Kabelverbindungen 108

9.2.4.5 Kabelkanäle und Rohre 108

9.2.4.6 Trassen 108

9.2.4.7 Befestigungen 108

9.2.4.8 Controller 108

9.2.4.9 Switchpanels 108

9.2.4.10 Schaltschränke 108

9.2.4.11 Serverschränke 108

10 Förderanlagen 109

10.1 Ziele und Kriterien 109

10.1.1 Übersicht 109

10.1.2 Erläuterungen 109

10.2 Mittel zur Umsetzung 110

10.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 110

10.2.2 Systemauswahl 111

10.2.2.1 Seilaufzüge 111

10.2.2.2 Hydraulikaufzüge 112

10.2.2.3 Fahrtreppen (Rolltreppen) und Fahrsteige 112

10.2.2.4 Sonstige Förderanlagen 112

10.2.3 Systemauslegung 113

10.2.4 Materialwahl 114

10.2.4.1 Antriebsaggregat 114

10.2.4.2 Aufzugkabine 114

10.2.4.3 Beleuchtung 115

10.2.4.4 Datenkabel 115

10.2.4.5 Fahrkorbrahmen 115

10.2.4.6 Führungsschienen 115

10.2.4.7 Gegengewicht 115

10.2.4.8 Handläufe Fahrtreppen 115

10.2.4.9 Hydrauliköl 116

10.2.4.10 Peripheriegeräte 116

10.2.4.11 Puffer 116

10.2.4.12 Steuerung 116

10.2.4.13 Stufen der Fahrtreppen 117

10.2.4.14 Tragmittel 117

11 Nutzungsspezifische und verfahrenstechnische Anlagen 118

11.1 Ziele und Kriterien 118

11.1.1 Übersicht 118

11.1.2 Erläuterungen 118

11.2 Mittel zur Umsetzung 120

11.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 120

11.2.2 Systemauswahl 120

11.2.2.1 Löschanlagen 120

11.2.2.2 Manuelle Brandbekämpfung 120

11.2.2.3 Automatische Brandbekämpfung 121

11.2.2.4 Weitere nutzungsspezifische Anlagen 122

11.2.3 Systemauslegung 124

11.2.4 Materialwahl 125

11.2.4.1 Rohrsysteme 125

11.2.4.2 Befestigungen 126

11.2.4.3 Brandschutzhülsen 126

11.2.4.4 Einbauten 126

11.2.4.5 Handfeuerlöscher 126

11.2.4.6 Löschmittel 126

11.2.4.7 Pumpen 127

11.2.4.8 Sprinklerköpfe 127

11.2.4.9 Tanks 127

11.2.4.10 Wandhydranten 128

12 Gebäudeautomation 129

12.1 Ziele und Kriterien 129

12.1.1 Übersicht 129

12.1.2 Erläuterungen 129

12.2 Mittel zur Umsetzung 131

12.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 131

12.2.2 Systemauswahl 132

12.2.3 Systemauslegung 134

12.2.4 Materialwahl 135

12.2.4.1 Aufbereitete oder wiederverwendete Komponenten 135

12.2.4.2 Schalt- und Serverschränke 135

12.2.4.3 Server (Rechner) 135

12.2.4.4 Peripheriegeräte wie Bedienkonsolen, Drucker, Modems etc. 135

12.2.4.5 Datenkabel 136

12.2.4.6 Kabeltrassen, Befestigungen 137

12.2.4.7 DDC Automationsstationen 137

12.2.4.8 Ein und Ausgabeeinheiten (E/A-Module) 137

12.2.4.9 Mess- und Zählgeräte, Fühler, Sensoren 137

12.2.4.10 Steuer- und Regelelemente 137

12.2.4.11 Schaltschränke 137

12.2.4.12 Bedieneinheiten und Touchpanels 137

12.2.4.13 Cloud 138

12.2.4.14 Controller 138

13 Material 139

13.1 Ziele und Kriterien 139

13.1.1 Übersicht 139

13.1.2 Erläuterungen 139

13.1.2.1 Banned List des PII 140

13.1.2.2 Zertifizierte Materialien 140

13.1.2.3 Kreislauffähigkeit 141

13.1.2.4 Materialpass bzw. Gerätepass 141

13.1.2.5 Kennzeichnung 142

13.2 Mittel zur Umsetzung 144

13.2.1 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 144

13.2.2 Materialwahl 144

13.2.3 Wahl der Bauart 144

13.2.4 Dokumentation 144

13.2.5 Ausschreibung 145

14 Bauweise 146

14.1 Ziele und Kriterien 146

14.1.1 Übersicht 146

14.1.2 Erläuterungen 146

14.1.2.1 Design for Disassembly (DfD) 147

14.1.2.2 System Pass 148

14.1.3 Mittel zur Umsetzung 150

14.1.4 Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen) 150

14.1.5 Systemauswahl 150

14.1.6 Systemauslegung 150

14.1.7 Ausschreibung 151

15 Fazit 152

16 Ausblick 155

Abkürzungsverzeichnis 156

Literaturverzeichnis 157

Abbildungsverzeichnis 167

Anhang A: Zukünftige Aufgaben 169

Anhang B: Fragebogen 172

Einführung

Das Bauwesen ist eine sehr ressourcenintensive Branche mit großen negativen Auswirkungen auf die Umwelt.[1] Die genutzten Ressourcen werden bisher nicht so eingesetzt, dass sie qualitativ gleichwertig recycelt oder wieder der Natur zurückgeführt werden können.

Daneben stehen Herausforderungen wie Energienutzung im gesamten Lebenszyklus, Wasserverschmutzung, Bodenerosion, sowie Qualität der erstellten Gebäude für die Nutzer (z.B. Innenraumklima, Soziale Isolation).

Das Cradle to Cradle (C2C) – „von der Wiege zur Wiege“ – Konzept beschäftigt sich nicht nur damit, den Effekt dieser Herausforderungen zu verkleinern, sondern auch aktiv einen positiven Einfluss auf die Lösungen dieser Herausforderungen zu bewirken.

Das Ziel von nach dem C2C-Konzept erstellten Gebäuden ist es, dass kein Abfall entsteht: Alle Materialien werden wieder Nährstoffe für Techno- oder Biosphäre und die Inhaltsstoffe der Produkte sind zu 100 % bekannt und als gesund entsprechend des Nutzungsszenarios definiert. Gebäude können dadurch als Materialbanken fungieren, die in den Bereichen Energie, Wasser, Luft, Ökonomie und Soziales eine möglichst große positive Wirkung besitzen.

Dieses Dokument dient als Leitfaden für Planerinnen, die ein Gebäude nach dem C2C-Konzept planen wollen. Die eher allgemein formulierten C2C-Kriterien werden dabei vor allem auf die einzelnen Gewerke der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) angewendet, Mindestziele vorgeschlagen, und Systeme auf ihre Tauglichkeit für eine Nutzung in einem C2C-Projekt bewertet.

Der Einfluss des C2C-Prinzips auf die Baukonstruktion wird kurz dargestellt. Der Fokus der Arbeit wird auf die Planung der TGA gelegt, da diese Einfluss auf die oben genannten Bereiche besitzt und es im Gegensatz zur Baukonstruktion noch keine Arbeiten zu C2C in der TGA gibt.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Vorgaben zu C2C in der TGA, so dass in vielen Fällen Grundlagenforschung betrieben wird, um einen ersten Entwurf für die Anwendung des C2C-Prinzips in den verschiedenen Gewerken ableiten zu können.

In der Branche ist die Anwendung des C2C-Prinzips noch nicht weit verbreitet, daher stoßen Anfragen nach einer C2C-Eignung von Produkten oft auf Unverständnis stoßen. Der Autor hofft, dass dieser Leitfaden zu einer weiteren Verbreitung des C2C-Prinzips sowohl bei Planerinnen als auch bei den herstellenden Betrieben beiträgt.

Es werden alle Gewerke der TGA abgedeckt, und jeweils Angaben für alle Planungsphasen (Grundlagenermittlung, Systemauswahl, Auslegung, Materialwahl) gemacht, so dass Planerinnen mit Hilfe des Leitfadens in die Lage versetzt werden, eine vollständige TGA-Planung nach C2C-Kriterien zu erstellen.

Struktur des Leitfadens

Die Kapitel des Leitfadens folgen den Anlagengruppen der „Honorarordnung für Architekten und Ingenieure 2013 (HOAI)“, wobei diese zur deutlicheren Darstellung der C2C-Prinzipien leicht angepasst wurden:

1. a) Abwasser- und Wasseranlagen
1. b) Gasanlagen und Brennstoffversorgung
2. Wärmeversorgungsanlagen
3. a) Lufttechnische Anlagen
3. b) Kälteanlagen
4. Starkstromanlagen
5. Fernmelde- und informationstechnische Anlagen
6. Fördertechnik
7. Nutzungsspezifische Anlagen
8. Gebäudeautomation

Wegen des besonderen Einflusses des C2C-Konzepts auf die Materialwahl und die Bauweise wurden jeweils noch eigene Kapitel zu diesen Themen erstellt.

Zu Anfang jedes Kapitels werden die zugrundeliegenden Ziele und Kriterien für die jeweilige Anlagengruppe definiert; jedes Kapitel ist dann grob in die Planungsschritte der HOAI eingeteilt:

  • Grundlagenermittlung
  • Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)
  • Systemauswahl
  • Systemauslegung
  • Materialwahl
  • Bauweise

In jedem der entsprechenden Unterkapitel wird angegeben, was in der jeweiligen Phase zusätzlich zu einer herkömmlichen Planung zu berücksichtigen ist, und Systeme und Anlagenelemente bzgl. ihrer Eignung für C2C-Projekte bewertet.

Ziel ist es den C2C-Einfluss auf alle Gewerke der TGA festzustellen. Deshalb werden auch die Gewerke betrachtet, die deren Einfluss auf das Gesamtgebäude eher gering sind.

Für die Vergabe ergeben sich aus der Sicht des Autors nach Systemwahl, Auslegung und Materialwahl keine TGA-spezifischen Anforderungen (wobei durch C2C z. B. soziale Verantwortung noch zu berücksichtigen wäre), so dass diese im Leitfaden nicht behandelt wird.

Die Bauphase bildet ein eigenes großes Thema und müsste daher in einem separaten Leitfaden beschrieben werden (alle Themen träfen dort ebenfalls zu, wären aber wegen der temporären Natur der Baustelle anders zu behandeln) und wird in diesem Leitfaden deshalb nicht betrachtet.

Herangehensweise des Leitfadens

Bei der Erstellung des Leitfadens wurde mit dem Ansatz gearbeitet, dass durch das Aufstellen von (beabsichtigt utopischen) Zielen eine bessere Auseinandersetzung mit der Thematik möglich ist. Hierbei ist es kein Kriterium, ob das Ziel in den nächsten Jahren oder überhaupt mit den derzeit zur Verfügung stehenden Mitteln erreichbar ist, sondern ob es den Grundsätzen des C2C-Prinzips entspricht.

Um die Umsetzung in aktuellen Projekten zu ermöglichen, wurden ergänzend dazu Mindestvorgaben entwickelt, die Zwischenschritte bei der Erreichung dieser Fernziele bilden. Es handelt sich hierbei um Vorschläge, mit denen ein Diskurs angestoßen werden soll.

Bei der Erarbeitung der Kriterien hat sich der Autor an zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens technisch umsetzbaren Lösungen orientiert, und eine Balance zwischen den Ansprüchen des C2C-Prinzips und der Wirtschaftlichkeit der Anwendung gesucht. Diese Randbedingungen können sich im Laufe der Zeit ändern (technische Entwicklung, Marktentwicklung), so dass eine regelmäßige Neubewertung zu empfehlen ist.

Bei der Erstellung des Leitfadens wurde davon ausgegangen, dass die Leserinnen mit der Planung von Installationen der TGA vertraut sind; es wurde des Weiteren davon ausgegangen, dass Themen wie Energieeinsparung oder Reduzierung des Wasserverbrauchs – die bereits seit Jahren im Fokus stehen und zu denen es eine große Anzahl von Leitfäden gibt – bereits ausreichend abgedeckt sind und in dieser Arbeit nicht behandelt werden müssen.

Kurz vor Fertigstellung des Leitfadens wurde eine Befragung von Expertinnen durchgeführt und um Feedback zum Inhalt des Leitfadens gebeten. Aufgrund der geringen Teilnahme wurden die Ergebnisse und der Leitfaden lediglich im Anhang B an den Leitfaden angehängt.

Definition von Zielen und Kriterien

Das C2C-Konzept gibt positive Zielsetzungen für Gebäude vor. Diese Ziele sind aber bisher nicht genau definiert bzw. quantifiziert, was die Anwendung des Prinzips bei Bauprojekten erschwert.

Die vorgeschlagenen Ziele und Kriterien entspringen einer persönlichen Definition des C2C-Konzepts im Gebäudekontext in Zusammenarbeit mit Experten aus dem C2C e. V. und der Arup Deutschland GmbH; es sind im Prinzip auch andere Auslegungen denkbar (z. B. eine größere Annäherung an die Fernziele, oder weitere Kompromisse im Sinne einer höheren Wirtschaftlichkeit), wobei der Autor die Vorschläge für eine sinnvolle und technisch machbare Balance zwischen Utopie und realistischer Machbarkeit im derzeitigen Baugewerbe hält.

Für die Entwicklung des Leitfadens wurden jeweils nur Kriterien für die einzelnen Anlagengruppen definiert; Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Anlagengruppen oder Wechselwirkungen mit anderen Bereichen wurden für die Definition der Zielsetzungen zunächst nicht betrachtet, wobei jeweils Hinweise gegeben werden, wo diese bestehen.

Folgende Vorgaben werden dabei für jede Anlagengruppe definiert:

C2C-Ziel: Zielsetzung des betrachteten Aspekts, durchaus mit gegenwärtig utopischen Ansatz. Alle weiteren Vorgaben orientieren sich an der Erreichung dieses Ziels, wobei für den Prozess Zwischenschritte definiert werden.

C2C-No-Go Kriterium: Verschiedene Technologien oder Anwendungen sind nicht mit den C2C-Prinzipien vereinbar; ein Gebäude, in dem sie angewendet bzw. benutzt werden, kann nicht als „C2C-inspieriert“ gelten.

C2C-Mindestkriterium: Neben der Vermeidung von C2C-No-Go-Kriterien gibt es auch Mindestanforderungen an die Erreichung der C2C-Ziele, damit ein Gebäude als „C2C-inspiriert“ gelten kann. Mit dem Erreichen des Mindestkriteriums ist das Ziel noch nicht erreicht, aber ein aktiver Schritt in die richtige Richtung wurde gemacht.

Bewertung der Erfüllung der Kriterien

Bei der Bewertung von Systemen wurden die Prinzipien des C2C-Konzepts angewandt. Da C2C ein ganzheitlicher Ansatz ist, können hierbei durchaus Zielkonflikte auftreten, wo sich Kriterien widersprechen (z. B. Materialeinsatz und Energieverbrauch; Nutzung von Fassadenflächen für die Erfüllung verschiedener Kriterien). In den Kapiteln wird daher jeweils angegeben, welche Ziele üblicherweise betroffen sind, und es werden Vorschläge zu Auflösung gegeben; es wird aber oft noch eine Entscheidung im Einzelfall erforderlich sein, da dies von den projektspezifischen Rahmenbedingungen abhängt.

Im Prinzip werden alle Kriterien als gleich wichtig angesehen, so dass eine allgemeine Priorisierung der Ziele bzw. Kriterien nicht möglich ist; eine Priorisierung aller Einzelfälle ist nicht Sinn dieser Arbeit, aber die bei der Erstellung der Arbeit angesetzten Grundprinzipien können auch dann angewandt werden:

Wegen der Ganzheitlichkeit und der sich daraus ergebenden Widersprüche sollten sich C2C-inspirierte Gebäude einen Fokus setzen (z. B. „Luft“ oder „Wasser“); dieser Fokus sollte dann die Prioritäten für einzelne Maßnahmen bestimmen.

Wenn die im Gebäude verbrauchte Energie regenerativ hergestellt wird, tritt die Minimierung des Energieverbrauchs hinter den anderen Kriterien zurück; die regenerative Herstellung der Energie wird dadurch zu einer Priorität.

Bei der Bewertung von Materialien und Produkten sind die Materialgesundheit im Nutzungsszenario und die Kreislauffähigkeit als höchstes Ziel anzusehen.

Es wird davon ausgegangen, dass ein Bauteil, das kreislauffähig entworfen und entsprechend verbaut wurde, auch weiter genutzt wird. Dies bedeutet, dass selbst wenn der Primärkreislauf vom Energie- und Materialeinsatz sehr aufwendig war, dies über den gesamten Lebenszyklus des Materials durch den viel geringeren Energie- und Materialeinsatz wieder wettgemacht werden kann.

Dementsprechend gilt auch, dass bei Einsatz von C2C-Materialien der Verbrauch dieser Materialien sekundär ist; sie werden ja im Zweifel recycelt bzw. gehen wieder in die Biosphäre ein. Hilfreich ist hier, sich das Gebäude als „Materialbank“ vorzustellen, in dem die Materialien bis zu ihrem Wiedereintritt in den Kreislauf zwischengelagert werden.

Bilanzrahmen für die Kriterien

Als Bilanzrahmen werden das Gebäude und die Materialgesundheit der verwendeten Materialien angewendet. Eine Betrachtung der unterschiedlichen Herstellungsarten etc. kann aufgrund der Komplexität einer solchen Analyse in dieser Arbeit nicht dargestellt werden.

Im Prinzip müssten die verwendeten Materialien dafür über die gesamte Wertschöpfungskette analysiert werden; dies umfasst für jedes Bauteil mehrere Zulieferer und eine Vielzahl an Materialien, so dass eine solche Überprüfung für ein einzelnes Produkt bereits mehrere Jahre in Anspruch nehmen kann. Eine solche Überprüfung kann im Rahmen der Untersuchungen für diesen Leitfaden nicht geleistet werden – dies liegt in der Verantwortung der herstellenden Betriebe, die z. B. eine C2C-Zertifizierung anstreben sollten.

Das C2C-Konzept

Zur Umsetzung des C2C-Konzepts ist es wichtig, seine Grundprinzipien zu verstehen; die folgenden Absätze sollen einen ersten Einblick vermitteln. Das C2C-Konzept wurde von William McDonough und Michael Braungart formuliert.[2]

Die C2C-Denkschule setzt das Mindset[3], mit dem auf Herausforderungen der Umwelt eingegangen wird. Die C2C-Prinzipien sind die Leitlinien, die sich aus diesem Mindset ergeben, und die C2C-Kreisläufe beschreiben die Umsetzung der Prinzipien.

Die C2C-Denkschule

Beim C2C-Konzept geht es im Gegensatz zu bisherigen Konzepten der Öko-Effizienz („reduce and recycle“) nicht nur darum, den negativen Fußabdruck des Menschen in seinem Ökosystem zu verringern, sondern einen positiven ökologischen Fußabdruck zu hinterlassen. Dies führt zu einem neuen Bild des Menschen als Nützling für die Umwelt anstatt eines Schädlings.

Um dies zu erreichen, benötigt es einen Paradigmenwechsel von reiner Öko-Effizienz zur sogenannten Öko-Effektivität, bei der es um die Art, das Nutzungsszenario und die inhaltliche Qualität der Materialien bzw. Technologien und nicht nur um die Quantität eines Materials bzw. eines Giftstoffes geht.

Abbildung 1: Darstellung eines Paradigmenwechsel hin zu einem positiven Fußabdruck


(Quelle: (EPEA Internationale Umweltforschung GmbH, 2017c))

Dieser angestrebte Paradigmenwechsel wird in drei C2C-Prinzipien zusammengefasst und beschrieben.

Die C2C-Prinzipien

Um den gewünschten Paradigmenwechsel zu erreichen, nimmt sich das C2C-Planungskonzept die Natur zum Vorbild und folgt drei Hauptprinzipien:

Prinzip 1: Abfall ist Nahrung – Alles ist Nährstoff für etwas anderes; daher müssen alle Materialien in kontinuierlichen Kreisläufen in der sogenannten Bio- oder Technosphäre geführt werden können. Es geht dabei um den Einsatz der richtigen (also gesunden) Materialien für das jeweilige Nutzungsszenario, d. h. nicht nur einen möglichst effizienten Einsatz des falschen Materials.

Alle verwendeten Materialien sind auf ihren Einfluss auf Gesundheit im spezifischen Nutzungsszenario hin zu bewerten und zu definieren; dies gilt sowohl für ihre Herstellung als auch ihre Nutzung im Betrieb.

Abfall geht ebenfalls immer mit einem Wertverlust des Materials einher. C2C fördert hier ebenfalls die Qualität der Materialien sowie deren Werterhaltung, was auch ökonomische Vorteile bringt. Während ökonomische Gründe keine Begründung dafür sein dürfen, C2C-Kriterien zu ignorieren, so soll die Umsetzung des C2C-Konzepts die Ökonomie auch nicht beeinträchtigen; im Idealfall bringt die Umsetzung des C2C-Konzepts sogar wirtschaftliche Vorteile. Hierfür ist es sinnvoll, Lösungen zu suchen, die jeweils gleichzeitig mehrere C2C-Kriterien erfüllen.

Prinzip 2: Nutzung Erneuerbarer Energien – Erneuerbare Energien sind Grundvoraussetzung für einen holistischen und effektiven Kreislaufansatz[4] und sollen daher für den Betrieb von Gebäuden aber auch bei der Produktion zum Einsatz kommen.

Prinzip 3: Zelebriere die Vielfalt – Wie in der Natur soll es eine Vielzahl an Lösungen und Möglichkeiten geben. Regionale, kulturelle, gestalterische oder materialtechnische Unterschiede sollen nicht nur toleriert, sondern gefeiert bzw. bewusst gefördert werden.

Die Umsetzung des C2C-Konzepts soll auch zu einer Verbesserung des sozialen Umfelds dienen; das fängt bei den Arbeitsbedingungen bei der Herstellung der Materialien an und setzt sich beim sozialen Nutzen des Produkts fort.

C2C-Kreisläufe

Das C2C-Konzept sieht vor, dass Materialien als Nährstoffe kontinuierlich entweder in der sogenannten Biosphäre oder der sogenannten Technosphäre zirkulieren.

Biosphäre

Alle Materialien, die verbraucht werden, sich also abnutzen und in die Umwelt gelangen, müssen für die sogenannte Biosphäre konzipiert werden. Dies bedeutet, dass sie mindestens gesundheitsverträglich (also ohne Schadstoffe) und kompostierfähig sein müssen, um dadurch zu biologischen Nährstoff für neue Pflanzen zu werden.

Technosphäre

Materialien wie z. B. Metalle oder Kunststoffe, die sich im jeweiligen Nutzungsszenario nicht abnutzen und daher gebraucht und nicht verbraucht werden, müssen für die sogenannte Technosphäre konzipiert werden. Dies bedeutet, dass sie gesund (im Nutzungsszenario), rückbaubar und wiederverwendbar sein müssen, um nach ihrem Gebrauch wieder Grundstoffe für eine neue Nutzung zu werden.


(Quelle: (EPEA Internationale Umweltforschung GmbH, 2017b)

Die Abbildung Zeigt eine Übersicht des C2C-Konzepts mit den verschiedenen Stufen in den Kreisläufen der Bio- und Technosphäre.

C2C-Zertifizierung

Um die Einhaltung der C2C-Kriterien bei der Herstellung der eingesetzten Materialien beurteilen zu können, wurde eine C2C-Zertifizierung ins Leben gerufen; ein Produkt muss aber nicht C2C-zertifiziert sein, um dem C2C-Konzept zu entsprechen oder in einem C2C-Gebäude eingesetzt werden zu können; die Zertifizierung ist nur eine Möglichkeit, die Umstellung auf C2C sichtbar zu machen, und vereinfacht die Materialwahl.

Die C2C-Zertifizierung wird vom unabhängigen Product Innovation Institut (PII) in den USA durchgeführt. Dabei werden die unten stehenden Kriterien verwendet (siehe Tabelle Tabelle), die auch verwendet werden können, um nicht zertifizierte Materialien oder Produkte ganzheitlich zu bewerten.

Tabelle 1: Kriterien der C2C Zertifizierung des PII[5]

MATERIALIEN Unter Einbeziehung der Lieferkette wird eine Bestandsaufnahme aller Inhaltsstoffe erstellt, damit diese auf ihre toxikologischen und ökotoxikologischen Eigenschaften hin bewertet werden können. Die Kriterien, die je nach Zertifizierungsstufe erfüllt werden müssen, laufen darauf hinaus, dass letztendlich alle schädlichen und unbekannten Chemikalien ersetzt werden, so dass alle Bestandteile des Produktes gesunde Nährstoffe für Materialkreisläufe sein können.
MATERIALKREISLAUF Produkte werden so entworfen, dass ihre Bestandteile entweder biologisch abbaubar sind oder – als Teil des biologischen oder technischen Kreislaufs – recycelt werden können. Bei jeder Zertifizierungsstufe müssen Fortschritte erzielt werden, um die Kreisläufe der Materialien zu verbessern.
ERNEUERBARE

ENERGIE UND KLIMA

Die Kriterien, die je nach Zertifizierungsstufe erfüllt werden müssen, laufen darauf hinaus, dass letztendlich 100 % der Produktionsenergie aus erneuerbaren Energiequellen stammt und (somit) die Produktion klimaneutral gestaltet wird.
WASSER Prozesse sind so gestaltet, dass Wasser als kostbare Ressource für alle Lebewesen erhalten wird. Bei jeder Zertifizierungsstufe müssen Fortschritte erzielt werden, so dass letztendlich das gesamte Abwasser Trinkwasserqualität erreicht.
SOZIALE

VERANTWORTUNG

Das Unternehmen wird so geführt, dass alle Menschen und Ökosysteme mit Respekt behandelt werden und ein ständiger Fortschritt in Richtung einer insgesamt positiven Wirkung auf Menschheit und den Planeten erzielt wird.

Bei der C2C Zertifizierung gibt es mehrere Abstufungen (Basic, Bronze, Silber, Gold und Platin) und Firmen müssen sich in regelmäßigen Abständen re-zertifizieren und verbessern, damit die Zertifikate nicht verfallen.

Auf die diversen Abstufungen in den einzelnen Zertifizierungsstufen wird in dieser Arbeit nicht eingegangen. Informationen dazu können auf der Homepage des PII oder der C2C-Assessoren gefunden werden, die Firmen beim Zertifizierungsprozess unterstützen (in Deutschland sind das EPEA Hamburg und Omnicert).

Eine Liste aller zertifizierten Produkte ist auf der Homepage des PII zu finden, sowie eine sogenannte “Banned-List”[6], in der alle nach C2C verbotenen Stoffe enthalten sind (www.c2ccertified.org).

C2C Material Health Zertifikat: Das PII bietet für den Bereich Materialgesundheit eine eigene Zertifizierung an. Diese betrachtet nur die Kriterien im Bereich Materialgesundheit. Die Abstufungen zu Basic, Bronze, Silber, Gold und Platin sind dabei gleich zu denen im ganzheitlichen C2C-Zertifikat. Das Material Health Zertifikat gibt also lediglich eine Übersicht über einen Bereich; deshalb sind die Produkte zwar zu unterstützen, allerdings ist ein ganzheitliches Zertifikat als besser anzusehen.

C2C in der gebauten Umwelt

Neben einer Zertifizierung von Materialien und der Herstellung einzelner Produkte ist die Transformation der gebauten Umwelt nach C2C-Prinzipien ein wichtiger Schritt zur Umsetzung des C2C-Denkansatzes.

Gebäude bestehen aus Materialien und Produkten, aber deren Zusammenspiel hat einen Gesamteinfluss, der in der Einzelbetrachtung nicht berücksichtigt wird; als Lebensräume kommt ihnen auch eine besondere Bedeutung zu. Die verbalisierte Vision für die gebaute Umwelt ist daher „Gebäude wie Bäume – Städte wie Wälder“[7], bei der Gebäude

  • die Luft und das Wasser reinigen,
  • positiv energieautark sind, die Biodiversität steigern,
  • einen positiven Beitrag zum sozialen Umfeld leisten, und
  • gesundheitsfördernd für Ihre Nutzerinnen sind.

Als Standardwerk für C2C in der gebauten Umwelt fungieren die von Michael Braungart und Douglas Mulhall definierten „C2C Criteria for the Built Environment“[8]; diese Kriterien wurden von B. Van de Westerlo, J. Halman und E. Dumisevic genauer erläutert.[9] Die von Waldhausen ins Deutsche übersetzten Kriterien sind in Tabelle Tabelle nach den C2C-Prinzipien sortiert auf der folgenden Seite dargestellt.

Es gibt gegenwärtig keine C2C-Zertifizierung für Gebäude; nur Materialien und Produkte können durch das PII nach C2C zertifiziert werden. Ein erster Schritt in Richtung einer C2C-Zertifizierung oder zumindest einer Bewertung der Umsetzung der C2C-Ziele wurde mit diesem Leitfaden gemacht, durch den sich der Nutzen bzw. die Nutzung des Gebäudes an C2C-Zielen und No-Go-Kriterien messen lässt; Ziel ist es aber zunächst, Planerinnen und Entwicklerinnen Grundlagen und Denkanstöße zu geben, wie der positive Effekt von Gebäude auf ihr Umfeld vergrößert werden kann.

Da in dieser Arbeit im Speziellen auf die technische Gebäudeausrüstung eingegangen wird, werden die allgemeinen C2C-Ziele für die gebaute Umwelt in diesem Kapitel nur als Übersicht dargestellt.

Weiterführende Informationen zum C2C-Konzept:

In den Büchern:

Braungart und McDonough– Inteligente Verschwendung

Braungart und McDonough– Cradle tot Cradle – Einfach intelligent produzieren

Oder im Internet:

Produkts Innovation Institute – www.c2ccertified.org

EPEA Internationale Umweltforschung GmbH – www. epea.com

Cradle to Cradle e. V. www.c2c-ev.de

Leitfaden für C2C-Gewerbeflächen www.c2cbizz.com

Tabelle 2: C2C Kriterien für die gebaute Umwelt[10],[11] (deutsche Übersetzung[12])

C2C Prinzipien Kriterien und angestrebte Resultate
Abfall ist
Nahrung
1. Definition der Materialnutzungs- und Wiederverwendungswege
1.1 Materialien und Produkte können ohne Qualitätseinbuße gesichert in Biosphäre oder Technosphäre kursieren
1.2 Cradle to CradleC2C zertifizierte Produkte und Materialien kommen in dem Gebäude zur Anwendung
1.3 Bauteile und Materialien sind erneuer- oder recycelbar
1.4 Materialien und Produkte werden anhand der Nützlichkeit und Wirksamkeit für Nutzer und Umgebung ausgewählt
2. Integration biologische Nährstoffe
2.1 Das Gebäude trägt dazu bei, dass mehr Biomasse, Mutterboden und sauberes Wasser produziert wird als zuvor.
3. Verbesserung Luftqualität
3.1 Die Luftaußenqualität wird durch das Gebäude verbessert und Treibhausgase werden zur Herstellung von Biomasse genutzt.
3.2 Die Luftinnenqualität ist gesund und angenehm für Nutzer und Besucher.
4. Verbesserung Wasserqualität
4.1 Die Wasserqualität wird vom Gebäude verbessert, sodass es das Gebäude reiner verlässt als es eintrifft.
Nutzung
Erneuerbarer
Energie
5. Nutzung Erneuerbarer Energiequellen
5.1 Durch Gebäude und Grundstück wird mehr Energie gewonnen als verbraucht.
5.2 Energieeffizienz trägt zur Förderung erneuerbarer Energie bei, nicht zur Reduzierung fossiler Energie.
5.3 Energie wird im effektiven Sinne genutzt.
5.4 Innovative Techniken zur Anwendung erneuerbarer Energien werden implementiert.
5.5 Ein Monitoring deckt die Überwachung von Energieproduktion und Energieverbrauch ab.
Zelebriere
die Vielfalt
6. Biodiversität
6.1 Das Gebäude verstärkt die Biodiversität
7. Konzeptuelle Diversität
Innovative Elemente fördern das Wohlbefinden von Nutzern und Betrachtern.
Weitere
Kriterien
8. Erstellung einer Rückführungslogistik
8.1 Instandsetzung und Abriss müssen materialspezifisch organisiert und auf die Wiederverwendung der Materialien abgestimmt sein.
9. Konzept für die (De-)Montage
9.1 Es gibt eine ausgearbeitete Abrissplanung, bei der keinerlei Abbruchabfälle anfallen.
9.2 Eine Umnutzung ist ebenfalls ohne Abbruchabfälle möglich.
10. Definition beabsichtigter Nutzungsperioden
10.1 Beabsichtigte Nutzungsperioden des Gebäudes, der Produkte und der Materialien sind definiert.
11. Förderung der Umwelt
11.1 Das Gebäude verbessert die Qualität der Umgebung.
11.2 Die Mutterbodenqualität wird vom Gebäude und dessen begrünten Dächern und Fassaden verbessert.

C2C für die Baukonstruktion

Die Baukonstruktion ist bezogen auf die eingesetzte Masse die größte Fraktion eines Gebäudes. Allein die Bestandteile Beton, Ziegel, Kalksandstein und sonstige mineralische Materialien entsprechen 85 % des eingesetzten Materialgewichts im Bestand.[13] Dies macht eine Transformation der Baukonstruktion in Richtung C2C entscheidend, damit gesunde Materialien eingesetzt und kontinuierliche Kreisläufe geschlossen werden können.

Bei der Umsetzung der Baukonstruktion nach dem C2C-Prinzip sind die in Tabelle genannten „C2C-Kriterien für die gebaute Umwelt“ zu berücksichtigen.

Die durchgeführte Recherche hat gezeigt, dass der Einfluss von C2C im Bereich der Baukonstruktion sich vor allem auf eine recyclingfähige Konstruktion und auf Materialien und Materialgesundheit bezieht. Für den Bereich recyclingfähige Konstruktion bzw. auch Design for Disassembly (DfD) gibt es bereits Leitfäden, die die Umsetzung dieser Prinzipien gut beschreiben:

Valentin Brenner – Recyclinggerechtes Konstruieren

GXN Innovation – Building a circular future

Brad Guy – Design for Disassembly: a guide to closed-loop design and building

Der positive Einfluss, der bei C2C als Ziel angesetzt wird, beeinflusst die Baukonstruktion in dem Sinn, dass ein stärkerer Fokus auf ein gesundes Innenraumklima und auf produzierende Fassaden und Dächer gelegt werden sollte. Dies kann durch stromerzeugende Fassaden und Dächer, sowie durch Grünfassaden und -dächer, die die Biodiversität fördern und dabei noch Sauerstoff produzieren, erreicht werden.

Das Ziel eines positiven Fußabdrucks für das gesamte Gebäude ist allerdings nur zu erreichen, wen Baukonstruktion und technische Gebäudeausrüstung zusammen nach dem C2C-Prinzip gestaltet werden.

Der Blick auf die Nutzungszyklen der Materialien in der Baukonstruktion (50 – 100 Jahre) im Vergleich zur technischen Gebäudeausrüstung (10 – 20 Jahre) zeigen auch, dass die Materialien der TGA schneller wieder in den Umlauf gelangen.[14] Deshalb ist ebenfalls auf eine C2C-gerechte Gestaltung der TGA zu achten.

Außerdem wird aus Tabelle 2 ersichtlich, dass viele C2C-Kriterien sich im Speziellen auf die TGA beziehen (z. B. 2.1, 3, 3.1, 3.2, 4, 4.1, 5.1 – 5.5). Es ist deshalb zu erwarten, dass sich im Bereich der TGA mehr an der Zielsetzung der einzelnen Gewerke ändert als im Bereich der Baukonstruktion.

Da wie oben genannt im Bereich der Baukonstruktion bereits einige Arbeiten zu recyclingfähigen Konstruieren oder Design for Disassembly DfD erstellt wurden, dies im Bereich der TGA aber noch fehlt, wird in dieser Arbeit der Fokus auf die TGA gelegt.

Der Einfluss von C2C auf die für die Baukonstruktion wichtigen Bereiche Materialwahl und Bauweise werden in den Kapiteln 13 „Material“ und 14 „Bauweise“ genauer Beschrieben. Die dort formulierten C2C-Ziele, C2C Mindestkriterien und C2C-No-Go-Kriterien gelten auch für die Baukonstruktion.

Wirtschaftliches Potential: Durch das Umsetzen von C2C in der Baukonstruktion können auch wirtschaftliche Vorteile durch Servicekonzepte oder durch das Nutzen des Gebäudes als Materialbank entstehen. In dieser Arbeit wird der Fokus auf die technische Umsetzung und die Veränderungen durch C2C in diesem Rahmen gesetzt. Die Betrachtung der wirtschaftlichen Möglichkeiten kann in Folgearbeiten genauer betrachtet werden.

C2C für die technische Gebäudeausrüstung

In diesem Kapitel werden die C2C-Kriterien für die gebaute Umwelt nach Braungart und Mulhall[15] auf die TGA angewandt.

Die Auswahl der betrachteten Gewerke der TGA richtet sich nach HOAI Abschnitt 2 Technische Ausrüstung §53. Für diese werden Ziele und Kriterien nach dem C2C Konzept definiert.

Die Auswahl wurde getroffen, damit die HOAI und der Leitfaden zur C2C-Planung strukturell übereinstimmen.

Die Ziele und Kriterien können als erste Vorschläge mit durchaus utopischen Ansätzen für die jeweilige Bereiche gesehen werden. In anschließenden Arbeiten zu C2C und Gebäudeenergiesystemen können diese weiterentwickelt werden.

Tabelle zeigt die C2C-Ziele der einzelnen Bereiche im Überblick. Ob die Nutzung bzw. der Betrieb (z. B. Bürobetrieb) die Kriterien und Ziele erfüllt, ist nicht Teil dieser Arbeit.

Die Punkte 1 und 3 des §53 der HOAI wird in dieser Arbeit aufgeteilt in 1. Abwasser- und Wasseranlagen und 2. Gasanlagen sowie 4. Lufttechnische Anlagen und 5. Kälteanlagen. Die unterschiedlichen Zielsetzungen dieser Anlagentypen macht diese Aufteilung in dieser Arbeit sinnvoll.

Tabelle 3: Übersicht C2C Ziele und Kriterien für Gebäudeenergiesysteme

Bereich C2C-Ziel Kurzerläuterung C2C-Kriterien
Wasser Wasser und nährstoffpositiv Gebäude reinigt Wasser No-Go: Wasserverschmutzung

Mindest-.: Wasserbilanz, Wasseraufbereitung,
Messung Abwasserqualität

Gasanlagen Positiver Brennstoff-Kreislauf oder Vermeidung von Brennstoffen Gas nach C2C-Prinzipien und keine heiße Verbrennung. No-Go: Fossiles Gas, Energiepflanzen

Mindest.: Abgasreinigung, Keine Luftverschmutzung

Wärme Wärmepositiv Aus erneuerbaren Energien erzeugter Wärmeüberschuss No-Go: Fossile Wärmeerzeugung

Mindest.: Eigene regenerative Wärmeproduktion

Lüftung Sauerstoffpositiv Außenluft reinigen und gesundheitsfördernde Innenluft No-Go: Schädliche Fortluft und ungesunde Innenluft

Mindest.: Gesunde Innenluft und neutrale Fortluft

Kälte Kein eigenes C2C-Ziel Unterstützung der C2C-Ziele anderer Bereiche No-Go: Nutzung Fossiler Energien

Mindest.: Optimierung des Kälteverbrauchs und der Materialnutzung

Starkstrom Positiv energieautark Gebäude ist autark aus erneuerbaren Energien und erzeugt noch Überschuss. No-Go: Strom aus fossilen Energieträgern

Mindest.: Eigene regenerative Stromproduktion

Fernmelde- und Informationstechnische Anlagen Kein eigenes C2C-Ziel Anwendung und Materialien entsprechen C2C-Prinzip ggf. Unterstützung der C2C-Ziele anderer Bereiche No-Go: Einsatz von Materialien auf der Banned List des PII

Mindest.: Eingesetzte Materialien und Bauweisen folgen C2C-Kriterien

Förderanlagen Kein eigenes C2C-Ziel Anwendung und Materialien entsprechen C2C-Prinzip ggf. Unterstützung der C2C-Ziele anderer Bereiche No-Go: Einsatz von Materialien auf der Banned List des PII

Mindest.: Optimierung der Energie- und Materialnutzung

Nutzungsspezifische Anlagen Kein eigenes C2C-Ziel Anwendung und Materialien entsprechen C2C-Prinzip ggf. Unterstützung der C2C-Ziele anderer Bereiche No-Go: Einsatz von Materialien auf der Banned List des PII

Mindest.: Optimierung der Energie- und Materialnutzung

Gebäudeautomation Kein eigenes C2C-Ziel Anwendung und Materialien entsprechen C2C-Prinzip ggf. Unterstützung der C2C-Ziele anderer Bereiche No-Go: Einsatz von Materialien auf der Banned List des PII

Mindest.: Energiemonitoring; Optimierung der Energie- und Materialnutzung

Alle Materialien 100 % C2C-Materialien C2C-Material nach Nutzungs- szenario, ausgeführt nach DfD-Prinzipien und im Materialpass dokumentiert No-Go: Einsatz von Materialien auf der Banned List des PII

Mindest.: Erstellung eines Materialpasses für alle Systeme

Bauweise 100% Kreislauffähigkeit TGA ist komplett kreislauffähig No-Go: Bauteilverbindungen, die keine sortenreine Trennung erlauben

Mindest.: Anwendung der „Design for Disassembly“ Grundprinzipien

Abwasser- und Wasseranlagen

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel Wasser- und nährstoffpositiv
C2C-No-Go-Kriterium Wasserverschmutzung
C2C-Mindestkriterium Wasserbilanz, Wasseraufbereitung, Messung Abwasserqualität,
C2C-Materialkriterien Siehe Kapitel 13 auf Seite 139
C2C-Bauweise Siehe Kapitel 14 auf Seite 146

Erläuterungen

Wasserpositiv bedeutet, dass das Gebäude einen positiven Einfluss auf den Wasserkreislauf besitzt – die Wasserqualität am Standort soll mit dem Gebäude besser sein als ohne.[16]

Hauptaugenmerk im Sinne des C2C-Prinzips ist dabei die Verbesserung der Qualität des Wassers, nicht die reine Reduzierung des Verbrauchs.

Bei der Anwendung des Kriteriums der Verbesserung der Wasserqualität ist es wichtig zu verstehen, dass nach C2C-Kriterien „besser“ nicht unbedingt „sauberer“ im traditionellen Sinne bedeutet – biologische Abfallprodukte können Nährstoffe für Pflanzen sein, was die inhaltliche Wasserqualität aus C2C-Sicht gegenüber reinem Trinkwasser nicht verringert (solange diese Nährstoffe auch genutzt werden). Trinkwasser besitzt dabei aber eine höhere Nutzungsqualität, da es für mehr Anwendungen verwendet werden kann.

Zu vermeiden bzw. zu reduzieren ist die Belastung des Abwassers mit schädlichen Stoffen (das o. a. angeführte Kriterium „Wasserverschmutzung“).

Als Randbedingung für die Bestimmung der Größe des positiven Einflusses ist dabei der Status Quo des Grundstücks zu betrachten: Welche Menge an Niederschlag fällt jährlich auf das Grundstück, und in welcher Qualität? Dies ist dann als neutrale Linie zu betrachten und mit der Bilanz des Gebäudes (Verbrauch, Abwasserqualität) zu vergleichen. Bei der Nutzung von Grundwasser (z. B. Brunnen) wären auch hier die Durchflussmenge und die Wasserqualität zu messen.

Während für die C2C-Bewertung die Qualität des das Gebäude verlassenden Wassers entscheidend ist, ist auch eine Bilanz des eintretenden und des austretenden Wassers zu ziehen; diese Bilanz sollte so neutral wie möglich sein – im Idealfall versorgt sich das Gebäude selbst mit der Regenmenge, die auf das Grundstück fällt, wobei dies je nach Standort (Klima) und Nutzung (Wasserverbrauch) nicht in jedem Falle möglich sein wird.

Wasserpositivität könnte somit auch dadurch erreicht werden, dass am Standort mehr nutzbares Wasser produziert wird als ohne Gebäude, z. B. durch Grauwasseraufbereitung; dabei ist jedoch zu beachten, dass die Belastung des Abwassers mit schädlichen Stoffen dadurch nicht aufgewogen werden kann, und dieser somit Vorrang zu geben ist.

Im Betrieb sind dann Messungen der Qualität des Abwassers durchzuführen und mit den Messungen ohne Gebäude zu vergleichen.

Nährstoffpositiv bedeutet, dass das Gebäude einen positiven Einfluss auf die Produktion von Biomasse und Mutterboden besitzt.In einem C2C Gebäude sind biologische Nährstoffe, die in Urin- oder Fäkalien gebunden sind, möglichst zu gewinnen und recyceln. Es sind Systeme einzuplanen, die diese Nährstoffkreisläufe ermöglichen.

Mittel zur Umsetzung

Zur Verbesserung der Wasserqualität können sowohl die Vermeidung von Verunreinigungen als auch die Filterung/ Aufbereitung des Wassers betrachtet werden – es zählt die finale Qualität des Wassers beim Austritt aus dem Gebäude.

Zum Erreichen einer quantitativ neutralen Wasserbilanz können sowohl Maßnahmen zur Reduzierung des Verbrauchs wie auch Technologien zur Bereitstellung von Trinkwasser betrachtet werden.

Abbildung zeigt eine Einstufung der verschiedenen Maßnahmen und Schritte im Bereich Wasser auf.

Abbildung 3: C2C-Roadmap Wasser


(Quelle: Eigene Darstellung)

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

In der Grundlagenermittlung ist zunächst festzustellen, welche Menge an Niederschlag jährlich auf das Grundstück fällt, und in welcher Qualität. Während Ersteres in den meisten Fällen statistisch erfasst sein wird, dürfte die Qualität schwerer zu bestimmen sein; hier wäre ggf. eine Regenwassersammlung (und nachfolgende Laboranalyse) während der Planungs- und Bauzeit zu organisieren, um einen Richtwert zu erhalten.

Bei Nutzung von Grundwasser ist ebenfalls festzustellen, in welcher Qualität es anliegt und welche Durchflussmenge jährlich durch das Grundstück fließt.

Es ist zu analysieren, welche Stoffe im Betrieb des Gebäudes ins Wasser gelangen werden, welches Risiko einer Verunreinigung des Wassers besteht (z. B. durch mit dem Wasser in Berührung kommende Oberflächen, Reinigungsmittel, Abfallstoffe aus der Nutzung des Gebäudes) und bis zu welcher Qualität das Abwasser von ihnen zu reinigen bzw. rein zu halten ist.

Als Orientierung für die zu fordernde Qualität können hier die Richtlinien der Trinkwasserverordnung, der Abwasserverordnung, sowie die Liste der prioritären Stoffe[17] dienen. Stoffe, die auf der C2C-Banned List stehen oder in der Zertifizierung als problematisch eingestuft werden, dürfen nicht ins Wasser (Ab- oder Trinkwasser) gelangen bzw. müssten wieder entfernt werden. Eine Liste der problematischen Stoffe ist derzeit vom PII nicht veröffentlicht, so dass diese nicht zur Betrachtung herangezogen werden können; sollten diese zukünftig zugänglich gemacht werden, so wären auch diese Stoffe zu berücksichtigen.

Eine Mindestanforderung ist die Reinigung des Abwassers von bei der Nutzung anfallenden Tensiden (Rückstände aus Seifen, Waschmitteln, etc.).

Tabelle 4: Exemplarische Übersicht über Inhalt wichtiger Stoffe in Trink-, Grau- und Schwarzwasser und deren Grenzwerte

Stoffe Grauwasser beinhaltet Grenzwerte für Grauwasser20 Schwarzwasser beinhaltet[18] Grenzwerte für Trinkwasser[19]
Blei 0,02 – 0,05be mg/(E*d) 0,01 mg/ l
Kupfer 1,2 – 1,8 mg/(E*d) 2,0 mg/ l
Nitrit 0,50 mg/ l
Natrium 200 mg/ l
Coliforme Bakterien 10² – 10⁶ (1/ ml)[20] < 100 /ml 10⁴ – 10⁷ (1/ ml)20 0/ 100 ml
Escherichia coliforme Bakterien 10¹ – 10⁵ (1/ ml)20 < 10 /ml 10⁴ – 10⁷ (1/ ml)20
BSB7 5 mg/ l
BSB5 16,7 g/(E*d) 21 – 29 g/(E*d)
Phosphor 0,2 g/(E*d) 0,9 – 3,3 g/(E*d)
Stickstoff 0,8 g/(E*d) 9 – 19 g/(E*d) 50 mg/ l
Fluorid 1,5 mg/ l

Ebenfalls zu definieren ist, inwieweit eine Autarkie des Wasserkreislaufs angestrebt wird. Dabei wäre z. B. anzugeben, wie viel Regenwasser bzw. Grauwasser zur Erreichung der angestrebten Bilanz genutzt werden soll (und welche Wasserqualität dafür erforderlich ist), wie viel Wasser dem Kreislauf entnommen wird, und/ oder wie viel Wasser auf dem Gelände selbst aufbereitet werden soll.

Als realistisches Ziel ist eine Senkung des Trinkwasserbedarfs um 50 % allein durch eine Regenwassernutzung in Einfamilienhäusern möglich.[21] Durch Grauwasserrecycling kann darüber hinaus Trinkwasser eingespart werden. Nach Herstellerangaben ist eine 100 prozentig Versorgung von Einfamilienhäusern durch die Aufbereitung von Regenwasser zu Trinkwasser möglich.

Ist eine Erhöhung der Wasserqualität durch Nährstoffnutzung vorgesehen, ist darzulegen, wie diese Nährstoffe genutzt werden sollen (idealerweise auf dem Gelände). Eine Mindestanforderung zur nutzbaren Menge ist dabei aus C2C-Sicht nicht zu formulieren – im Idealfall werden alle Schwarzwasserströme genutzt, aber es macht nur Sinn, so viel Nährstoffe aus dem Abwasser zu gewinnen, wie auch auf dem Gelände nutzbar sind, für eine Rückhaltung oder ökonomische Nutzung der gewonnen Stoffe ist derzeit noch keine Struktur vorhanden.

Aus der angestrebten Ökonomie bei der Umsetzung des C2C-Ziels ergeben sich ggf. noch weitere Auslegungswerte z. B. Effizienz der Wassernutzung, Optimierung des Platzverbrauchs von Anlagen, etc.

Systemauswahl

Bei der Systemauswahl ist zu etablieren, durch welche Systeme der angestrebte positive Einfluss auf den Wasserkreislauf erreicht werden soll. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen Wasserqualität und Wasserbilanz, und dabei zwischen

  • Vermeidung von Wasserverschmutzung
  • Wasseraufbereitung
  • Verwertung der Nährstoffe
  • Reduzierung des Wasserverbrauchs
  • Wiedernutzung
  • Wasserproduktion

Eine herkömmliche Trink- und Abwasserverteilung innerhalb des Gebäudes besitzt dabei dieselben Anforderungen wie in herkömmlichen Bauvorhaben; sie unterscheiden sich ggf. in der Materialauswahl und einer Forderung nach einer möglichst energieeffizienten Verteilung.

Vermeidung von Wasserverschmutzung

Das in das Gebäude eintretende Wasser wird größtenteils nicht von TGA-Systemen, sondern durch die Nutzung des Gebäudes verunreinigt; dies ist durch die Systemauswahl der TGA nicht zu beeinflussen und wird daher in diesem Leitfaden nicht behandelt. Die Vermeidung von Verunreinigungen sollte jedoch Teil des C2C-Konzepts des Gebäudes sein; die Verunreinigung hat auch Einfluss auf die Auslegung der TGA-Systeme zur Wasseraufbereitung und sollte daher aktiv von den TGA-Planerinnen verfolgt werden.

Eine Möglichkeit zur Einflussnahme bildet der Härtegrad des Trinkwassers; ein geringerer Härtegrad erfordert weniger Waschmittel beim Waschen, so dass je nach Gebäudenutzung bei einem hohen Härtegrad (Wasserhärte im Bereich „hart“, also ab 14° dH[22],,[23]) eine Enthärtungsanlage in Betracht gezogen werden kann.

Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Trenntoiletten. Durch diese Technologie kann das Nährstoffmanagement des Gebäudes einfacher gestaltet werden. Diese Technologie hat jedoch Einfluss auf den Betrieb des Gebäudes (z. B. auf die Reinigungs- und Wartungskosten) und ggf. auf die Akzeptanz der Nutzer, so dass dies mit den Gebäudeeignern und –nutzern explizit geklärt werden sollte.

Eine weitere mögliche Verunreinigung entsteht durch den Kontakt des Regenwassers mit Oberflächen der Gebäudehülle oder der versiegelten Außenflächen;[24] dieser Aspekt liegt in der Verantwortung der Objektplanerin und wird daher ebenfalls nicht als Teil des Umfangs dieses Dokuments betrachtet, sollte jedoch aktiv von der TGA-Planerin unterstützt werden.

Das Wasser kann auch durch TGA-Systeme verschmutzt werden; dies kann durch den Kontakt des Wassers mit den Materialien der wasserführenden Systeme geschehen, durch Behandlungen von biologischem Wachstum in den Wassersystemen, und durch unvorhergesehene Einleitung von schädlichen Materialien in den Wasserhaushalt (z. B. Austritt von Glykol auf entwässerte Flächen).

Da Letzteres in der Gesetzgebung (Trinkwasserverordnung, Wasserhaushaltsgesetz) bereits abgedeckt ist und damit in der TGA-Planung ohnehin berücksichtigt werden muss, wird hier nicht darauf eingegangen; Ersteres wird in den Kapiteln „Systemwahl“ und „Materialwahl“ behandelt.

Wasseraufbereitung

Regenwasser: Wenn die Dächer, Fassaden und alle sonstigen Außenflächen, die mit dem herabfallenden Regenwasser in Berührung kommen, nach C2C optimiert sind und dadurch kein Herabsetzen der inhaltlichen Qualität des Wassers hervorrufen, wäre zunächst aus Sicht der Verbesserung der Wasserqualität keine Regenwasseraufbereitung notwendig; diese wird nur notwendig, da das Regenwasser mit schädlichen Stoffen wie (Bakterien, Viren Parasiten und Feinstaub) verunreinigt wird.

Der Grad der Filterung hängt dabei von der Nutzung des Regenwassers ab. Für die Gartenbewässerung sind lediglich ein mechanischer Filter und ein Ruhebecken nötig.[25] Wird das Regenwasser für den Betrieb einer Waschmaschine genutzt, ist noch ein Feinfilter nötig. Die dazu notwendige weitere Aufbereitung wird ähnlich zur Grauwasseraufbereitung[26] durch Membran- bzw. Nanofiltrationstechnologien (z. B. Intewa Aqualoop Tap Comfort oder Urspring Home) umgesetzt (nähere Informationen im Punkt Trinkwasser).

Ggf. ist das Regenwasser auch für eine vorgesehene Versickerung zu reinigen; dies hängt stark von der Beschaffenheit der Auffangfläche (z. B. Dach, Parkplatz) ab. Bei einer solchen Reinigung werden physikalische (Sedimentation), chemische (Fällung oder Adsorption) und mechanische Filter eingesetzt. Die Auswahl der Filter hängt von dem Grad der Verschmutzung ab.

Eine klare Aussage zur Eignung der diversen Filtertechnologien nach C2C-Kriterien konnte aufgrund des Informationsgrad der herstellenden Betriebe und dem Umfang dieser Arbeit nicht geleistet werden. Vereinfacht gälte „weniger ist mehr“, d. h. das Wasser sollte mit so wenig Filtrierung wie möglich gereinigt werden; da der Grad der Verschmutzung den Einsatz vorgibt, ist das Regenwasser jeweils nur so weit zu reinigen, wie es die Nutzung erfordert; da der Grad der Verschmutzung den Einsatz vorgibt, das Regenwasser jeweils nur so weit zu reinigen, wie es die Nutzung erfordert.

Grauwasser: Im Gegensatz zu Regenwasser muss bei Grauwasser von einer Verunreinigung ausgegangen werden; es ist jedoch im Einzelfall zu klären, ob durch geeignete betriebliche Maßnahmen vermieden werden kann, dass das Wasser durch schädliche Stoffe verunreinigt wird.

Grauwasser kann in die Kategorien schwach und stark belastet (nach DIN EN 12056-1) aufgeteilt werden; es ist zu klären welche Kategorie im Gebäude genutzt werden soll. Des Weiteren ist zu entscheiden ob das Grauwasser ggf. als Brauchwasser oder Trinkwasser aufbereitet werden soll. Nach dem C2C-Prinzip wäre zu anzustreben, das gesamte Grauwasser zu nutzen und aufzubereiten; ob dies als Grau-, Brauch-, oder Trinkwasser geschieht, ist zunächst nicht entscheidend – das ist für das jeweilige Projekt auch unter Betrachtung wirtschaftlicher Aspekte zu entscheiden.

In jedem Fall wären Tenside sowie ggf. Fette (z. B. bei Küchen) und sonstige Verunreinigungen aus dem Wasser zu entfernen[27], so dass bei C2C-Gebäuden immer eine Wasseraufbereitung vorzusehen ist; bei einer weiteren Nutzung des Wassers im Gebäude (siehe „Reduzierung des Wasserverbrauchs“ bzw. „Bereitstellung von Wasser“) wäre ggf. eine zusätzliche Aufbereitung (Ultrafiltration oder UV-Behandlung) notwendig.

Für die Aufbereitung zu Brauchwasser gibt es biologische und technische Behandlungsverfahren; eine Übersicht über Nutzung und Qualitätsanforderungen ist in der Dissertation von Herbst, S. 73 ff.[28] zu finden. Die folgenden Tabellen geben einen Überblick über die dort genannten Verfahren.

Tabelle 5: Übersicht naturnahe Behandlung von Grauwasser

Behandlungstyp Reinigung durch C2C-Eignung
Teichanlagen Bakterien im Wurzelbereich C2C-geeignet
Bewachsene Bodenfilter Horizontal oder vertikal durchströmt Bakterien im Wurzelbereich C2C-geeignet

Tabelle 6: Übersicht technische Behandlung von Grauwasser

Behandlungstyp Art der Reinigung Häufig in Verbindung mit C2C-Eignung
Biofilmverfahren
Rotationsscheiben- tropfkörper Reinigung durch Mikroorganismen UV-Desinfektion (C2C-Eignung noch zu überprüfen) C2C-geeignet (bei natürlichem Trägermaterial; bei anderen Füllstoffen muss C2C-Materialität beachtet werden)*
Wirbelbettreaktoren Reinigung durch Mikroorganismen UV-Desinfektion
(C2C-Eignung noch zu überprüfen)
C2C-geeignet (bei natürlichem Trägermaterial; bei anderen Füllstoffen muss C2C-Materialität beachtet werden)*
SBR-Reaktor (ähnlich Durchflussverfahren) Reinigung durch Mikroorganismen C2C-Eignung zu klären, aber einfach Aufbau, da keine Trägermaterialien
Membranbelebungsverfahren
Ultrafiltrationsmembranen Filterung durch geringe Porenweite der Membran UV-Desinfektion (C2C-Eignung noch zu überprüfen) C2C-Eignung zu klären

* Informationen zu Trägermaterial [29],[30]

In der Praxis werden derzeit zumeist Kombinationen aus biologischen und technischen (Membran) Verfahren in einem Membranbioreaktor (MBR-Reaktor) angewendet. Diese erreichen die Richtlinie zu EU-Badegewässer und filtern dabei auch Phosphate und Tenside aus dem Grauwasser.

Durch die in allen Verfahren eingesetzten Mikroorganismen werden Tenside aus dem Grauwasser entfernt.[31] Keines der oben genannten Systeme für Grauwasserreinigung nutzt derzeit eine Phosphorrückgewinnung; diese wird derzeit nur als Option für Kleinkläranlagen (P-Elimination Module) angeboten, zumeist mittels chemischer Fällungen mit dem Fällmittel Polyaluminiumchlorid (z. B. Graf GmbH P+Modul). Eine C2C-Eignung dieser Behandlung ist noch zu untersuchen und hängt stark von der Zusammensetzung des Fällmittels ab, das als schwach wassergefährdend (Wassergefährdungsklasse 1) ausgewiesen ist.

Es gibt auch biologische Systeme der Phosphorelimination (Polyphosphat-akkumulierende Organismen in einem anaeroben Becken), aber diese werden noch nicht im Zusammenhang mit Grauwasser-Recycling angewendet. Die geringere Phosphorkonzentration im Grauwasser und die Empfindlichkeit des biologischen Systems können hier als Ursachen genannt werden.

Bei den o. a. Behandlungsmethoden bleiben zwar je nach Verunreinigung und Technologie keine Rückstände mehr im Wasser, aber es wird trotzdem Abfall entstehen; die Priorität sollte daher auf der Reduzierung der ins Wasser gelangenden Schadstoffe liegen, was aufwändige Reinigungsschritte obsolet macht.

Chemisch-physikalische Techniken werden bisher im Gebäudebereich wenig eingesetzt; sie dienen dazu, Spurenstoffe (z. b. Medikamentenrückstände) aus dem Wasser zu filtern, was grundsätzlich zu unterstützen ist. Eine Aussage, ob diese Technologien im Sinne von C2C sind, ist im Rahmen dieser Arbeit nicht leistbar und könnte Gegenstand einer eigenen Studie sein; generell unterstehen sie allen aktuellen Richtlinien (z. B. Trinkwasserverordnung) und wären somit vermutlich als geeignet anzusehen.

Die im Rahmen der Erstellung dieses Leitfadens recherchierten Erkenntnisse lassen darauf schließen, dass die o. a. Technologien bei Einhaltung der C2C-Materialität (insbesondere für das Trägermaterial im Wasser) dem C2C-Konzept entsprechen. Ob die UV-Desinfektionstechnologie dem C2C-Konzept entspricht, müsste in Anschlussarbeiten geklärt werden; beim Einsatz der Technologie werden schädliche wie nützliche Bakterien aus dem Wasser entfernt (Diskussion um Bio-Wasser von Lammsbräu), so dass der Gesamt-Nutzen nicht eindeutig ist.

Nach C2C sind naturnahe Behandlungen zu favorisieren. Aufgrund des derzeitigen Eintrags von Spurenstoffen (z. B. Medikamentenrückstände, Mikroplastik etc.) in das Abwasser ist häufig zusätzlich eine technische Behandlung vorzunehmen, da diese Stoffe den Pflanzen schaden.

Entscheidend ist, dass eine Aufbereitung/ Beseitigung der Verunreinigungen stattfindet und die Anlage möglichst weit den C2C-Kriterien (Material, Energieverbrauch) entspricht. Es wäre jedoch ggf. zu berücksichtigen, dass die biologischen Verfahren (wie Teichanlagen oder Bodenfilter) zwar eine Filterung ermöglichen, aber nur schwer eine Weiternutzung des Wassers im Gebäude.

Schwarzwasser: Abhängig von der Nutzung des Gebäudes ist von verschiedenen Verunreinigungen des Schwarzwassers auszugehen. Industrielle Verunreinigungen werden als Spezialfall angesehen und nicht im Rahmen dieses Leitfadens betrachtet; dasselbe gilt für Verunreinigungen durch Medikamente – es werden zunächst nur biologische Verunreinigungen wie Fäkalien und Küchenabfälle betrachtet.

Wie bereits unter „Ziele und Kriterien“ erklärt, ist eine Verunreinigung durch biologische Abfallstoffe zunächst nicht als Qualitätsminderung sondern ggf. sogar als Qualitätssteigerung zu betrachten; dies ist jedoch nur der Fall, wenn die biologischen Abfallstoffe auch verwertet werden.

Hierfür ist eine Schwarzwasser-Aufbereitung vorzusehen, für die derzeit bereits auf dem Markt erhältliche Kleinkläranlagen geeignet sind.

Die kommunale Schwarzwasser-Aufbereitung in Kläranlagen hat sich zwar technisch bewährt, jedoch ist das System hinsichtlich der Nährstoffnutzung in den meisten Fällen nicht C2C-konform: Die Hälfte des Klärschlamm wird verbrannt[32] (teilweise wird vorab Biogas erzeugt, teilweise wird eine Phosphorabscheidung durchgeführt). Dabei gehen die natürlichen Rohstoffe, die auch von menschlichen Ausscheidungen in das Abwasser gelangen, dem natürlichen Kreislauf verloren.

Eine reine Ableitung des Schwarzwassers in die Kanalisation ist für ein C2C-Gebäude daher nicht akzeptabel (es sei denn, eine Nutzung der Nährstoffe im Klärwerk lässt sich nachweisen); es ist daher eine Nutzung im Gebäude vorzusehen. Sollte sich der Klärschlamm nicht vollständig im Gebäude nutzen lassen, wäre z. B. eine Teilnutzung des Schwarzwassers (z. B. nur aus einem Strang) denkbar.

Eine Trennung des Schwarzwassers in Gelbwasser (Urin) und Braunwasser durch Trenntoiletten erleichtert die Nährstoffgewinnung.

Je nach vorgesehener Nutzung und Aufbereitung sind im Gebäude separate Rohrleitungssysteme für Grau- und Schwarzwasser vorzusehen.

Trinkwasser: Um gereinigtes Grauwasser (Brauchwasser) oder Brunnenwasser auf Trinkwasserqualität aufzubereiten, gibt es derzeit vier Systeme. Die Ultrafiltration, Umkehr-Osmose, Chlor-Behandlung und UV-Bestrahlung.

Eine Chlor-Behandlung scheidet aufgrund der schädlichen Wirkung des Chlors aus.

Welche der verbleibenden Aufbereitungstechnologien nach C2C-Kriterien zu bevorzugen ist, ist im Rahmen dieser Arbeit ohne detaillierte Materialuntersuchungen nicht final zu beantworten.

Verwertung der Nährstoffe

Die durch ein C2C-Gebäude und dessen Nutzung entstehenden Nährstoffe sind nach Möglichkeit vor Ort zu nutzen. Es ist dabei zu konzipieren, welcher Anteil der Nährstoffe sinnvoll vor Ort verwendet werden kann und welcher als Überschuss an ein zentrales System, benachbarte Gebäude oder Firmen abgegeben werden soll. Wo Nährstoffe nicht genutzt werden können, macht auch keine entsprechende Aufbereitung Sinn – in diesem Fall kann auf eine solche Behandlung verzichtet werden.

Für eine bessere Nutzung der Nährstoffe ist das Schwarzwasser vom Grauwasser getrennt zu sammeln, unter möglichst geringer Wasserzugabe und/oder unterstützt durch getrennte Sammlung des Gelbwassers (Urin) durch Trenntoiletten oder Pissoirs .

Ein vollständiger Schwarzwasser-Kreislauf – d. h. einschließlich einer Verwertung der Nährstoffe – innerhalb des Gebäudes ist im Moment schwer umsetzbar; dafür ist zu überprüfen, wie der Klärschlamm vor Ort genutzt werden kann. Erste Projekte wie die Jenfelder Au in Hamburg (Hamburg Water Cycle) oder das Komplett Projekt[33] gehen aber in die richtige Richtung, werden aber nicht überall umsetzbar sein.

Humus: Die im Abwasser oder durch eine Trenntoilette gesammelten oder ausgefilterten Nährstoffe können kompostiert und als Humus verwendet werden. Für die Kompostierung gibt es verschiedenste Systeme (z. B. Vermikompost[34]); Kompostierungsanlagen sind nicht Teil des Wasserkreislaufes und wären mit der jeweils verantwortlichen Planerin (z. B. Außenanlagenplanerin) zu koordinieren

Erzeugung von Biogas: Die gesammelten Feststoffe aus dem Abwasser können zusammen mit Essensresten und ähnlichem in eine Biogasanlage geführt werden und dadurch Gas erzeugen. Genauere Informationen zu Gasanlagen sind im Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“ zu finden. Als Projektbeispiel ist der „Hamburg Water Cycle“ im Quartier Jenfelder Au zu nennen.

Reduzierung des Wasserverbrauchs

Auch wenn die Reduzierung des Wasserverbrauchs zunächst kein C2C-Ziel ist, so unterstützt sie das Erreichen einer neutralen Wasserbilanz und verringert die Kosten und Größe von Installationen zur Erhöhung der Wasserqualität.

Maßnahmen zur Reduzierung des Wasserverbrauchs werden an anderer Stelle bereits ausreichend behandelt; hier wird nur auf ihre Eignung im Sinne des C2C-Prinzips eingegangen.

Neben der effizienten Betriebsweise von Toiletten, Armaturen etc. beeinflusst das Verhalten der Nutzer den Wasserverbrauch erheblich. Letzteres ist zwar nicht Bestandteil dieses Leitfadens, aber die Nutzer sollten Maßnahmen und Verhaltensregeln für einen möglichst effektiven Betrieb hingewiesen werden.

Im Folgenden werden einige technische Maßnahmen bzgl. ihrer C2C-Eignung bewertet.

Wasserlose Urinale: Bei wasserlosen Urinalen sind neben der Verringerung der Wassernutzung auch der geringere Materialaufwand für die Verrohrung und die Trennung von Urin und Wasser (besseres Aufbereitungspotenzial) positiv zu bewerten, was das System im Prinzip für C2C-Gebäude geeignet macht; derzeit sind die eingesetzten Materialien jedoch noch nicht C2C-konform (siehe dazu Unterkapitel „Materialwahl“), so dass die Auswahl eines geeigneten Fabrikats für die C2C-Eignung entscheidend sein wird.

Low-Flow Toiletten: Sogenannte Low-Flow Toiletten, die den Wasserdurchfluss pro Spülung verringern, sind nach C2C-Gesichtspunkten zu unterstützen. Der geringere Wassereinsatz vereinfacht die Aufbereitung des Schwarzwassers, da die Anlagen geringer ausgelastet sind; zudem wird ggf. der Grau- oder Regenwasserverbrauch der Spülungen verringert (und damit der Aufwand der entsprechenden Aufbereitung), oder weniger Trinkwasser verunreinigt.

Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass Low-Flow-Systeme eine höhere Verstopfungsanfälligkeit haben und damit ein Risiko einer geringeren Nutzer-Akzeptanz besteht; ggf. wäre eine Kombination mit Vakuum-Toilettensystemen sinnvoll.

Wasserhähne und Urinale mit Infrarot-Sensoren: Wasserhähne und Urinale mit Infrarot-Sensoren sind aus C2C-Gesichtspunkten kritisch zu beurteilen. Der Hauptzweck ist Wassereinsparung, wobei dies mit einer erhöhten technischen Komplexität erreicht wird – neben den Zu- und Ableitungen für das Wasser sind elektrische Leitungen zu montieren, und die elektronischen Bauteile innerhalb des Bauteils verbrauchen im Betrieb Strom. Zudem sind die elektronischen Bauteile zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens nicht C2C-geeignet (geringe Recyclingfähigkeit der eingesetzten Materialien).

Bei Wasserhähnen mit Sensoren wird als weiterer Vorteil eine gesteigerte Hygiene angeführt, was z. B. in öffentlichen Bädern ein Thema sein kann; eine Low-Tech Lösung zu dieser Problemstellung kann jedoch die Nutzung von Armaturen aus Kupfer sein. [35],[36]

Nach C2C-Kriterien sind herkömmliche Wasserhähne und Urinale (mit Spülung oder Wasserlos) zu empfehlen.

Vakuumtoiletten: Durch die Nutzung von Vakuumsystemen kann den Wasserverbrauch gesenkt werden (nur ca. 1 l pro Spülung).[37] Die geringere Nutzung von Wasser ermöglicht eine einfachere Nutzung der Nährstoffe aus Braun- oder Schwarzwassers.

Um ein Vakuumsystem einzubauen werden spezielle Vakuumtoiletten und eine Vakuumstation (darin enthaltenen Komponenten sind z. B. Vakuumpumpe, Vakuumtank, Abwasserpumpen und Schaltschrank). Derzeit sind mehrere Systeme auf dem Markt mit verschiedenen technischen Aufwand und Anzahl der Komponenten. Eine finale Aussage welches System nach C2C-Kriterien am besten geeignet ist, kann im Rahmen dieser Arbeit nicht getroffen werden. Es ist eine möglichst kompakte und effiziente Anlage zu bevorzugen – wie z. B. das Vakuumsystem JETS™ welches keinen Tank und nur eine Pumpe verwendet.[38]

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten oder mit gleicher Qualität erstellten Vakuumsysteme.

Druckminderung: Ob eine Druckminderung im Wassersystem sinnvoll ist oder nicht, kann nach herkömmlichen Auslegungskriterien entschieden werden; eine Betrachtung nach C2C-Kriterien führt zu keinen Veränderungen.

Perlatoren: In ihrer Funktion als Wassersparer und Luftanreicherer helfen Perlatoren indirekt bei der Erreichung der C2C-Ziele. Ihre C2C-Eignung hängt vom verwendeten Material ab; generell sind derzeit Edelstahl-Bauteile zu favorisieren, da aufgrund fehlender Transparenz bei den Herstellern noch keine Aussage über die Eignung von Kunststoffbauteilen getroffen werden kann.

Wiedernutzung

Je länger Wasser im Gebäudesystem zirkuliert, desto weniger Wasser muss von außen bezogen werden; auch wenn dies derzeit in Deutschland derzeit wegen des großen Trinkwasserangebots nicht entscheidend ist, ist dies aus C2C-Sicht zu unterstützen, um den externen Wasserkreislauf zu entlasten.

Regenwasser: Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Trinkwasserverbrauchs ist eine Regenwasserspeicherung und -nutzung nach DIN 1989-1; oft ist eine Regenwassereinleitung seitens der Behörden ohnehin begrenzt (und mit Gebühren belegt), was diese Option wirtschaftlicher werden lässt.

In Bezug auf die Bauart ist darauf zu achten, dass eine möglichst einfache Montage bzw. Demontage und Wartung gegeben ist. Zumeist werden Speicher als Zisternen erdverlegt oder im Keller aufgestellt. Arup entwickelte ein System das ein Flachdach als ersten Speicher nutzt und dann das Regenwasser ohne Pumpeneinsatz in dezentrale Speicher in direkter Nähe der Toiletten weitergibt.[39]

Die notwendige Behandlung des Regenwassers hängt von der vorgesehenen Nutzung ab. Um das Regenwasser hygienisch zu speichern, werden lediglich ein Filter im Zulauf des Speichers und ein beruhigter Zulauf benötigt.

Nach dem Speicher wurde häufig noch ein Feinfilter eingebaut; dieser ist aber derzeit umstritten, da er dazu führen kann, dass sich Bakterien am Filter sammeln, und sein Einbau zudem zu einer Veralgung führt.[40] Um diese zu behandeln, wurden Biozide eingesetzt; diese sind nach C2C-Kriterien nicht zulässig, da sie nicht für die Biosphäre ausgelegt sind. Aufgrund dessen wird häufig auf einen zusätzlichen Feinfilter verzichtet.

Regenwasser eignet sich hervorragend zur Nutzung für die Bewässerung von Außenanlagen oder Fassadenbegrünung, und ist dafür sogar besser geeignet als Leitungswasser[41].Dies wäre die bevorzugte Wiedernutzung, da kaum eine Behandlung notwendig ist – es ist nur eine Behandlung des Wassers zur hygienischen Speicherung und zur Vermeidung der Veralgung des Verteilsystems notwendig.

Regenwasser kann auch als Betriebswasser im Gebäude genutzt werden, sowohl für Toilettenspülung als auch für die Befüllung von Verdunstungssystemen der TGA; die Systeme erfordern jedoch ggf. eine weitere Behandlung des Wassers, so dass im Einzelfall zu betrachten wäre, wo eine solche Nutzung wirtschaftlich Sinn macht.

Ein besonderer Fall ist die Verwendung von Regenwasser für Waschmaschinen. Dort kann aufgrund des geringeren Härtegrades des Regenwassers weniger Waschmittel verwendet werden, was zu weniger Chemikalien im Wasserkreislauf führt.[42] Ggf. wäre daher z. B. eine Versorgung eines Waschkellers mit Regenwasser sinnvoll.

Ebenfalls sinnvoll wäre z. B. die Nutzung des Regenwassers für die Reinigung von Außenflächen; auch hier wäre relativ wenig Aufbereitung notwendig.

Wo Regenwasser als Betriebswasser genutzt werden soll, ist eine weitere technische Behandlung (Wirbelbettverfahren, Rotationskörper oder Membranreaktor) nötig. Bei einigen Nutzungsarten (z. B. Duschen) ist zusätzlich eine UV-Hygienisierung nötig[43] – siehe dazu Ausführungen im Kapitel 3.2.2.2 „Wasseraufbereitung“.

Für die Regenwassernutzung sind separate Trink- und Brauchwassersysteme notwendig, was einen erhöhten Materialverbrauch mit sich zieht; dieser ist jedoch bei der Verwendung von C2C-Materialien dem Nutzen der Anlage unterzuordnen – es ist so viel wiederverwendetes Wasser im Gebäude zu verwenden wie möglich.

Grauwasser: Im Prinzip gelten für die Nutzung von Grauwasser dieselben Anmerkungen wie für die Nutzung von Regenwasser als Brauchwasser – die erforderliche Aufbereitung hängt von der Nutzung ab und sollte im Einzelfall geprüft werden. Zur Grauwassernutzung ist zusätzlich ein separates Abwassernetz erforderlich; auch hier wird die Wiedernutzung von Wasser (bei Einsatz von C2C-Materialien) höher priorisiert als die Einsparung von Material.

Bei der Prüfung der Wirtschaftlichkeit sollte im Sinn behalten werden, dass durch den Einsatz von Grauwasser das Abwasseraufkommen reduziert wird, und damit auch die nötigen Abgaben. Für C2C-Gebäude ist zudem ohnehin eine Aufbereitung des Grauwassers zu Betriebswasser (Entfernung der Tenside etc.) gefordert; daher ist eine Grauwassernutzung im Gebäude wirtschaftlicher als in anderen Gebäuden, da die entsprechende Infrastruktur für Speicherung bereits vorgesehen werden muss.

Wasserproduktion

Allein durch eine Reduzierung des Wasserverbrauchs wird keine 100% neutrale Wasserbilanz zu erreichen sein; hierfür wäre eine Produktion von Wasser in Trinkwasserqualität auf dem Gelände notwendig.

Diese wird als Sonderfall angesehen, und daher nicht im Detail betrachtet; der Vollständigkeit halber jedoch einige Betrachtungen zur Eignung für die Einhaltung der C2C-Prinzipien:

Brunnen bzw. Quelle: Ein Grundwasserbrunnen ist neben dem Leitungs- und Regenwasser eine weitere mögliche Quelle von Wasser. Die Entnahme von Wasser wird jedoch in Sinne von C2C nicht als wasserpositiv bewertet, da die Qualität des vorhandenen Wassers nicht erhöht wird.

Meerwasserentsalzung: Für Grundstücke, die sich in der Nähe des Meeres befinden, ist die Meerwasserentsalzung eine Möglichkeit, Trinkwasser zu erzeugen; dies gilt als neue Wasserquelle und geht damit als Ausgleich in die Bilanz ein.

Die Meerwasserentsalzung ist energieintensiv; hier ist eine möglichst energieeffiziente Technologie zu wählen, und die Versorgung aus regenerativen Quellen (Wind- oder Sonnenenergie) vorzusehen. Ggf. im Prozess eingesetzte Schadstoffe (z. B. Biozide, Säuren als Verkrustungshemmer) sind im Kreislauf zu halten und dürfen nicht in die Umwelt gelangen.

Wo Salz als Nebenprodukt der Meerwasserentsalzung als Speisesalz verwendet werden kann (wie z. B. beim Sylter Meersalz[44]), ist dies eine sinnvolle Weiterverwendung als Nährstoff und im Sinne von C2C zu unterstützen; das Einbringen der Salzlake ins Meer kann dagegen nicht als Beitrag zur Nährstoffpositivität angesehen werden.

Wassergewinnung durch Luftentfeuchtung: Die Wassergewinnung durch Luftentfeuchtung stellt einen Sonderfall der Wassergewinnung in extrem wasserarmen Regionen dar und wird hier nicht weiter betrachtet; bei einem Einsatz eines solchen Systems wäre zu prüfen, ob die Menge des gewonnenen Wassers den Energieeinsatz rechtfertigt (wiederum abhängig von der Energiequelle).

Systemauslegung

Sobald die Systeme ausgewählt sind, greifen die üblichen Vorgaben der Systemauslegung, sowie die unter „Auslegungskriterien und Randbedingungen“ definierten Auslegungskriterien.

Es sollte dabei eine Versorgung des minimierten Leitungswasserverbrauchs angestrebt werden; durch die Verringerung des Verbrauchs wird die technische Machbarkeit der Wasserpositivität erhöht und die Materialnutzung verringert.

Die Anlagen sind so auszulegen, dass wiederverwendetes Wasser möglichst lange und möglichst häufig innerhalb des Gebäudes zirkulieren kann.

Es ist auf einen möglichst effektiven Materialeinsatz zu achten – vom richtigen Material nur so viel wie nötig. Die im Kapitel 13 „Material“ definierten Kriterien müssen eingehalten werden.

Bei allen Wasseraufbereitungssystemen ist darauf zu achten, dass keine zusätzlichen schädlichen Stoffe in den Wasserkreislauf gelangen.

Bei der Auslegung des Systems ist zu beachten, dass sowohl ein separates Abwassersystem (Trennung von Schwarzwasser; evtl. auch Gelbwasser) als auch ein separates Versorgungssystem (Trennung von Trinkwasser) vorzuhalten ist; dies hat Einfluss auf den Platzbedarf in Schächten, Vorsatzschalen und Decken.

Regenwassernutzung

Das Regenwassersystem ist so auszulegen, dass das gesammelte Regenwasser genutzt werden kann – es macht keinen Sinn, Wasser im Gebäude zu sammeln das dann nicht genutzt wird, oder das Regenwasser für lange Lagerung mit schädlichen Stoffen behandeln zu müssen. Es ist dabei je nach klimatischer Situation und erwartetem Verbrauch der Nutzer abzuwägen, welcher Prozentsatz des Wasserverbrauchs durch Regenwassernutzung abgedeckt werden soll; bei Grünanlagen und Fassadenbegrünung sowie bei Fassadenreinigung und Wasseranschlüssen der Außenanlagen sollte der Abdeckungsgrad nach Möglichkeit 100% betragen.

Tabelle zeigt einige Auslegungsbeispiele für Grau- und Regenwasseranlagen.

Tabelle 7: Beispiele für Gebäude mit Grau- oder Regenwasseranlagen

Nutzeranzahl Zisterne Dachfläche Sonstiges
Wohnhausanlage

Markfeldgasse (Perchtoldsdorf)[45]

* Regenwassernutzung

6 WE 12.000 l 500 m² Gartenbewässerung und WC-Spülung Oktober bis April kompletter Bedarf durch Regenwasser gedeckt
Einfamilienhaus

Beispielrechnung nach König[46]

5 Personen 4680 l 155 m² Gartenbewässerung, Waschmaschine und WC-Spülung

Laut dem Umweltbundesamt ist darauf zu achten ob das Material der Dachflächen eine Sammlung des Regenwasser zulässt: “Von Dächern aus Kupfer und Zink können lösliche und unlösliche Metallverbindungen abschwemmen, die schädigend für die Umwelt sind. Bitumenabdichtungen von Dächern mit Teerpappe können Biozide freisetzen. Von einer Regenwassernutzung von diesen Flächen ist abzusehen”. [47]

Grauwasseraufbereitung

Die Grauwasserfilterung ist für das gesamte im Gebäude anfallende Grauwasser auszulegen.

Die Filteranlage ist so auszulegen, dass das Wasser, das das Gebäude verlässt, mindestens dieselbe Qualität (= Schadstoffbelastung) besitzt wie das auf die Grundstücksfläche fallende Regenwasser (maßgebend sind hier die Ergebnisse der Wasserqualität des Regenwasser aus der Grundlagenermittlung).

Tabelle zeigt exemplarisch zwei Beispiele für Grauwasseraufbereitungsanlagen auf.

Tabelle 8: Größenbeispiele für Grauwasseraufbereitungsanlagen[48]

Firma und Produkt Anwendung in Nutzer H x L x B
je in m
Wasser- aufbereitung Preis
zzgl. MwSt
Iclear 200
indoor L
Einfamilienhaus 2 – 5 1,7 x 1,5 x 0,7 200 l/d 3.850 €
Energie PLUS Wasserrecycling Lokus GmbH Mehrfamilienhaus, Gewerbe, Hotels Ab 20 – 40 9 m² [49] ab 1.500 l/d ab 15.000 €

Grauwassernutzung

Das Grauwassernetz sollte das gesamte im Gebäude anfallende Grauwasser aufnehmen und für so viele Anwendungen von Grauwasser im Gebäude ausgelegt werden wie möglich bzw. wirtschaftlich sinnvoll; die Bauweise des Netzes ist dabei nach C2C-Kritierien (Materialwahl) zu optimieren (siehe Kapitel 14 „Bauweise“).

Die gewählte Grauwasseraufbereitungsanlage ist an die örtlichen Gegebenheiten wie Platzbedarf, Ökonomie, Nutzeranzahl und -verhalten anzupassen. Tabelle 8 auf Seite Tabelle zeigt exemplarisch Dimensionen von Anlagen zur Grauwasseraufbereitung.

Schwarzwasseraufbereitung

Das Mindestkriterium für die Schwarzwasseraufbereitung ist die Nutzung von Nährstoffen. Eine Mindestanforderung zur nutzbaren Menge ist aus C2C-Sicht nicht zu formulieren – im Idealfall werden alle Schwarzwasserströme genutzt, aber dies wird aufgrund von gesetzlichen Vorgaben und Platzproblemen im urbanen Raum nicht immer möglich sein; es macht auch nur Sinn, so viel Nährstoffe abzuzweigen, wie auch auf dem Gelände nutzbar sind, so dass die Auslegung projektspezifisch erfolgen sollte.

Kleinkläranlagen gibt es in verschiedenen Größen, für das Abwasseraufkommen von 1 bis 250 Nutzern; sie haben Grundflächen von im Durchschnitt ca. 4 m² und einer Höhe von 1,5 bis 3 m und sind nach Listenpreis ab 2.700 € erhältlich[50].

Trenntoilettensysteme (sogenannte NoMix-Toiletten) sind neben Einfamilienhäusern auch schon bei größeren Projekten eingesetzt worden; während diese Anlagengröße noch nicht häufig umgesetzt worden ist, zeigt das Forschungsprojekt Saniresch, dass auch Bürogebäude mit 400 Nutzern mit Trenntoiletten (als Vakuumsystem) durchgeführt werden können (siehe „Nutzung von Nährstoffen“ auf der folgenden Seite für Größenangaben). Vakuum-Toilettensysteme werden auch in großen Wohnbau-Projekten (z. B. Jenfelder Au in Hamburg) angewendet.

Für Fettabscheider, die zumeist mit dem Schwerkraftprinzip arbeiten, sind über die gesetzlichen Vorschriften hinaus keine speziellen C2C Anforderungen zu stellen; die C2C-Kriterien für Materialität und Bauweise müssen eingehalten werden.

Nutzung von Nährstoffen

Die Größe von Kompostierungsanlagen, die den Reststoff aus Schwarzwasseraufbereitungsanlagen zu Humus weiterverarbeiten, müssen an die im Gebäude nutzbare Menge an Humus oder Dünger angepasst werden. Es kann auch ein Konzept für einen Verkauf oder Weitergabe an benachbarte Gebäude konzipiert werden.

Das Projekt Saniresch in Eschborn (Bürogebäude, 400 Nutzer) brachte die gesamte Anlagentechnik zur Gelbwasserbehandlung (MAP-Fällungsreaktor), Braunwasserbehandlung (Vorlage mit integrierter mechanischer Vorreinigung und Membranbelebungsreaktor), Grauwasserbehandlung (Vorlage incl. Sieb, Membranbelebungsreaktor und Permeat/Betriebswasserspeicher in einen Betriebsraum von 5,4 m x 4,0 m mit einer Deckenhöhe von 2,6 m unter.[51] Beim “Komplett” Projekt (Bürogebäude 65 Personen) in Oberhausen wurde neben anderen Anlagen ein Vermikomposter mit 5 m x 1,6 m Grundfläche eingesetzt.

Aufgrund des Forschungscharakters dieser beiden Projekte kann keine klare Aussage über die produzierten Dünger- bzw. Humusmengen getroffen werden.

Tabelle zeigt Größenbeispiele für Kleinkläranlagen, der Mena-Water GmbH.[52]

Tabelle 9: Kleinkläranlagen Mena-Water

Kapazität m³/d Personen (bis zu) Gesamtfläche L x B [m]
10 85 8 x 3
25 210 8 x 3
75 625 12 x 4

Materialwahl

Durch die Materialwahl ist zu verhindern, dass Wasser mit toxischen Stoffen verunreinigt wird; zudem ist bei der Herstellung und Verarbeitung der Materialien und Geräte auf die Verwendung von C2C-geeigneten Stoffen zu achten.

Nach Weißenberger[53] sind – neben den Flächen der Gebäudehülle und versiegelten Außenanlagen, die hier nicht behandelt werden – die Einzelbauteile mit den größten potentiellen Umweltauswirkungen (basierend auf einer Lebenszyklusanalyse (LCA) unter Beachtung des ODP, GWP, PE etc.) die (Acryl-) Wannen, Keramiken und Wasserrohrleitungen (inkl. Formstücke, ohne Dämmung und Befestigungen); Anlagen zur Grau- oder Regenwasseraufbereitung wurden in dieser Analyse nicht berücksichtigt.

Bei den Materialien der Anlagen besteht wegen fehlender Information auf Seiten der herstellenden Betrieben derzeit wenig Möglichkeit, auf C2C-zertifizierte Materialien, Herstellverfahren bzw. Rückbaubarkeit zu bestehen; es würde jedoch der Marktausbreitung des Konzepts helfen, jeweils bei den Herstellern anzufragen – ggf. wird dadurch ein Umdenken eingeleitet.

Sanitärmöbel (WCs, Urinale)

Für Toiletten (Trenntoiletten und herkömmliche Bauarten) sowie Urinale gibt es derzeit wenig Auswahl in Bezug auf die Materialität; es wird meistens Keramik aber auch Mineralguss oder Spritzguss eingesetzt. Diese werden im Bauschutt entsorgt und nicht separat getrennt – über Recyclinganwendungen wurden keine Informationen gefunden.

In öffentlichen Bauten wie Bahnhöfen, Tankstellen, Stadien etc. sind öfter auch WCs und Urinale aus Edelstahl verbaut, da sie vandalismussicher sind; sie sind jedoch aus Komfortgründen nicht für gehobenere Ansprüche geeignet. Edelstahl hat eine hohe Recyclingfähigkeit und ist als Material auch für die C2C-Nutzung geeignet, so dass diese Toiletten in C2C-Gebäuden eingesetzt werden können.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es nur die Firma Gemma Solid Works, die eine C2C-Zertifizierung für Urinale und Waschbecken besitzt; die Produkte bestehen aus Mineralguss und besitzen lediglich eine Bronze-Zertifizierung.

Bade- und Duschwannen

Bade- und Duschwannen werden entweder aus emailliertem Stahl, Acryl oder Mineralguss angeboten.

Da Stahl bereits eine bestehende Recycling-Infrastruktur besitzt, könnte für Emaille-Wannen argumentiert werden. Allerdings ist Emaille eine Beschichtung aus mehreren Metalloxiden, deren Vermischung ein sortenreines Recycling unmöglich macht; deshalb entspricht auch Emaille nicht vollständig den C2C-Kriterien – wobei eine detailliertere Betrachtung in Anschlussarbeiten sinnvoll wäre.

Bei Acryl- und Mineralguss-Wannen ist auf die C2C-Materialität zu achten.

Mineralguss ist eine Art Verbundwerkstoff, der aus Füllstoffen und Bindemitteln besteht; eine Trennung der Stoffe ist nicht vorgesehen, womit es sich um ein Downcycling-Produkt handelt. Bisher kann Mineralguss auch nur als Bauschutt entsorgt werden und wird lediglich für den Straßenbau verwendet.[54]

Acryl ist ein Kunststoff. Eine Beurteilung im Rahmen dieser Arbeit ist schwierig, da das verwendete Acryl und die jeweils eingesetzten Farbstoffpartikel nach C2C-Gesichtspunkten untersucht werden müssten. Bisher werden Acrylbadewannen im Sperrmüll entsorgt; eine Recylinganwendung ist zum Zeitpunkt dieser Arbeit nicht erkennbar.[55]

Von den drei Bauarten scheint Mineralguss am nächsten an den C2C-Zielen zu liegen, für die jedoch noch keine C2C-zertifizierten Produkte vorliegen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens bietet nur die Firma Gemma Solid Works eine C2C-Zertifizierung für Bade- und Duschwannen; ihre Produkte bestehen aus Mineralguss und besitzen lediglich eine Bronze-Zertifizierung.

Waschtische und Waschbecken

Waschtische werden üblicherweise aus Stein oder Mineralguss hergestellt; Waschbecken werden üblicherweise als Keramik, Mineralguss, Edelstahl oder emailliertem Stahl angeboten.

Informationen zu diesen Materialien kann bei Bade- und Duschwannen sowie bei Sanitärmöbeln in diesem Kapitel gefunden werden; Stein ist dabei wie Keramik zu betrachten.

Sanitärarmaturen

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es keine Armaturen mit vollständigem C2C-Zertifikat; derzeit hat lediglich die Firma Grohe AG eine C2C-Material-Health-Zertifizierung in Bronze für die Wasserhähne der Serie „Eurostyle“.

Messing mit Chromlegierung: Die meisten Waschtisch- und Urinal-Armaturen werden aus Messing mit Chromlegierung ausgeführt. Rückgebaute Armaturen werden bereits gesammelt und einem Recyclingprozess zugeführt.

Für eine C2C-Eignung dürfen Chromlegierungen keine Chrom-6-Legierungen sein. Chrom-6 steht auf der „Banned-List“ des PII.

Von farbigen Armaturen ist abzusehen, da Farbpigmente häufig nicht den C2C-Kriterien entsprechen. Eine Vermischung der Inhaltsstoffe reduziert die Recyclingfähigkeit des ansonsten gut recyclingfähigen Materials.

Derzeit hat lediglich die Firma Grohe AG eine C2C-Material-Health-Zertifizierung in Bronze für die Wasserhähne der Serie „Eurostyle“.

Kupfer: Kupfer ist sehr gut recyclingfähig, und damit für C2C-Gebäude geeignet; Armaturen aus Kupfer können gerade in öffentlichen Bauten aus Hygienegründen sinnvoll sein.[56]

Toilettenspülungen (Tank, Mechanismus)

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierte Spülkästen und Spülmechanismen.

Derzeit sind die häufigsten Spülmechanismen Druckspülung, Kastenspülung oder Vakuumspülung. Welche Art der Spülung vorgesehen wird, ist an das Wasserkonzept anzupassen – generell gibt C2C keine Technologie vor. Ein separater Abfluss von Urin und Schwarzwasser hat nach C2C in Deutschland dabei höhere Priorität als das reine Wassersparen; ein effizienter Mechanismus unterstützt allerdings die Zieleinhaltung der Wasserpositivität.

Spülkästen werden zumeist aus Kunststoff oder Keramik gefertigt; die Spülmechanismen werden größtenteils aus Kunststoff (mit einzelnem Metallteilen) gefertigt. Da es für Keramik derzeit keine Recyclingsystem[57] gibt sind derzeit Kunsstoff Spülkästen zu bevorzugen, solange die Kunstoffe C2C-Kriterien erüfllen.

Der Materialeinsatz für die Toilettenspülung bei Vakuumtoiletten hängt stark vom genutzten Vakuumsystem ab. Der Spülmechanimsus ist aber mit mehr Materialeinsatz verbunden als herkömmliche Systeme. Eine Aussage ob dieser Materialaufwand die positiven Effekte der Vakuumsysteme übersteigt ist im Rahmen dieser Arbeit nicht final zu klären. Dazu sind mehr Informationen zur genauen Materialnutzung der herstellenden Firmen nötig.

Trocken-Trenntoiletten finden derzeit nur in kleinen Gebäuden Anwendung und haben auch eine beschränkte Nutzerakzeptanz, so dass in dieser Arbeit nicht weiter auf sie eingegangen wird.

Wasserlose Urinale

Neben dem Beckenmaterial (Keramik oder Spritzguss) ist die Abdichtungstechnologie nach C2C zu konzipieren. Derzeit werden entweder Membranen oder Abdichtungsflüssigkeiten verwendet.

Die Firma Urimat nutzt in den Urinalen Membranen sowie einen Reinigungsstein; dieser wirkt laut herstellendem Betrieb biologisch. Die Zusammensetzung ist derzeit jedoch nicht transparent und eine biologische Abbaubarkeit wird nicht angegeben.

Nach Umwelterklärung des Umweltbundesamtes von 2012 werden Reinigungssteine als wassergefährdend eingestuft;[58] ob sich dies inzwischen verändert hat, konnte nicht festgestellt werden.

Die Membran ist zumeist aus Silikonkautschuk gefertigt. Ob dieses Material den C2C-Kriterien stand hält ist genauer zu überprüfen – eine Anfrage an den Hersteller (Urimat) hat dies nicht klären können.

Der Hersteller Uridan – wie auch andere herstellende Betriebe – setzt ebenfalls auf Kunststoffbauteile, aber zur Abdichtung und als Geruchsverschluss auf eine Flüssigkeit. Die Flüssigkeit ist laut Hersteller aus rein pflanzlichen Stoffen und nach Verordnung (EG) Nr. 648/2004 biologisch abbaubar[59]. Das Wuppertal Institut empfiehlt die Anlagen und gibt an, dass die Abschlussflüssigkeiten biologisch abbaubar sind[60].

Eine detailliertere Betrachtung ist im Rahmen dieser Arbeit nicht möglich; eine vorläufige Empfehlung ist, Flüssigkeit als Geruchsverschluss zu nutzen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gab es keine C2C-zertifizierten wasserlosen Urinale.

Toilettendeckel

Toilettendeckel werden üblicherweise aus Kunststoff hergestellt; es existieren Alternativen aus Holz und Verbundmaterial.

Kunststoff: Toilettensitze und -deckel aus Kunststoff können C2C-Kriterien erfüllen, wenn das Material recyclingfähig ist und nach C2C-Kriterien optimiert wird; dies betrifft insbesondere die Farbpigmente. Es sollten also Sitze und Deckel aus ungefärbtem, sortenreinen Kunststoff verwendet werden.

Holz: Toilettendeckel aus Holz sind prinzipiell für C2C geeignet, aber nur dann, wenn keine Lacke verwendet werden oder nur solche, die für den biologischen Kreislauf konzipiert sind (= biologisch abbaubar).

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es keine C2C-zertifizierten Toilettendeckel.

Wasserrohre

Wasserrohre werden zumeist entweder als Metall (Kupfer, Edelstahl), Kunststoff oder Mehrschichten-Verbundmaterial ausgeführt.[61]

Aus der Anwendung von C2C-Kriterien ergibt sich keine klare Empfehlung für ein bestimmtes Material; es ist aber bei allen Ausführungen auf die C2C-Kriterien für Material zu achten. Dies lässt eine Verwendung von PVC und der Mehrschicht-Verbundrohre nur schwerlich zu (Verbundstoffe sind derzeit äußerst schlecht zu recyceln), also ist von dieser Materialität so weit wie möglich abzusehen.

Generell hat die Gesundheit des Materials Priorität gegenüber der Wiederverwendbarkeit.

Metallrohre haben eine lange Lebensdauer, die allerdings mit relativ hohen Anschaffungskosten verbunden ist; das Material behält aber seinen Wert und erlaubt es so – bei richtiger Montage – das Gebäude als Materialbank zu betrachten.

Kupfer- und Edelstahlrohre besitzen generell eine gute Recyclingfähigkeit nach C2C-Kriterien, wenn beim Recyclingprozess auf die Sortenreinheit des Metalls geachtet wird.

Kupferrohre sind nicht für Wasser mit niedrigen pH-Werten geeignet;[62] deswegen werden auch innen verzinnte Kupferrohre angeboten. Nach Angaben von Recycling-Unternehmen kann diese Verbindung wieder aufgetrennt werden[63]; es ist noch zu klären, ob auch das Zinn wieder sortenrein gesammelt werden kann. Wenn dies der Fall wäre, ist diese Technologie nach C2C-Materialkriterien für eine Anwendung geeignet.

Für Verbindung von Kupferrohren in Trinkwasser-Installationen dürfen nur die Weichlote nach DVGW-Arbeitsblatt GW 2 und DIN EN 29454 verwendet werden[64]. Nach derzeitigen Kenntnisstand besteht durch das Löten keine Gesundheitsgefährdung, so dass diese Verbindungen in C2C-Gebäuden eingesetzt werden können.

Edelstahlrohre sind sehr gut für C2C-Gebäude geeignet, solange Verbindungen verpresst und nicht geschweißt werden (möglicher Eintrag von Nickel oder Chrom ins Wasser)[65].

Kunststoffrohre besitzen nach Weißenberger[66] den geringsten potenziellen Ökologischen Auswirkungen (nach GWP, ODP etc.), allerdings ohne eine Berücksichtigung eines zweiten oder dritten Nutzungszyklus des Materials. Das Material muss dabei auf Inhaltsstoffe überprüft werden – PVC-Rohre oder -Komponenten sind nicht zulässig.

Rohre aus PE können geschweißt oder verschraubt werden. Das Verschweißen findet ohne Zweitmaterial statt und ist daher als unbedenklich zu bewerten; Verschrauben ist im Prinzip C2C-konform.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es keine C2C-zertifizierten Wasserrohre.

Abwasserleitungen

Abwasserleitungen werden aus Kunststoff oder als SML-Rohr ausgeführt.

Die SML-Rohre bestehen aus Gusseisen und verschiedenen Lacken. Die Rohre können bereits aus recyceltem Material hergestellt werden[67], jedoch ist unklar, aus welchen Inhaltsstoffen die Lacke bestehen und ob diese bei einem Recyclingprozess als giftige Schlacke enden. Bisher konnten außer den Sicherheitsdatenblättern der Lacke keine hinreichenden Informationen gewonnen werden; in den Sicherheitsdatenblättern zum Außenlack sind jedoch bereits einige Sicherheitsrisiken enthalten[68].

Bei einer Optimierung der eingesetzten Lacke seitens der Hersteller könnten SML-Rohre eine gute C2C-Lösung darstellen. Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es jedoch keine C2C-zertifizierten SML-Rohre.

Abflussrohre können auch als Kunststoffrohre (zumeist Polypropylen (PP)) ausgeführt werden. PP als sortenreines Material ist gut recyclingfähig und kann nach C2C-Kriterien hergestellt werden. Problematisch können Additive (z. B. Farbpigmente) sein. Eine generell positive Bewertung ist deshalb in dieser Arbeit nicht möglich; die Produkte müssten jeweils chemisch analysiert werden um zu prüfen ob alle Inhaltsstoffe des PP C2C-Kritieren entsprechen.

Die Firma Rehau bietet bisher die einzigen C2C-zertifizierten (Level Gold) Abwasserrohre aus PP-Kunststoff an.

Rohrleitungsisolierung

PE (Polyethylen): Grundsätzlich könnte eine PE-Dämmung C2C-Kriterien erfüllen, da es sich zumeist um ein sortenreines Material handelt. Die im Markt vorhandenen PE-Isolierungen müssen aber hingehend der Materialzusammensetzung noch weiter optimiert werden; das Material darf keine giftigen Abgase bei Feuer abgeben und der Klebstoff bzw. die Verbindungsart (Schweißen) muss nach C2C-Kriterien optimiert werden. Es wäre auch noch eine Herstellung von PE aus nachwachsenden Rohstoffen zu betrachten.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens bietet lediglich die Firma Thermaflex eine C2C-zertifizierte Rohrleitungsdämmung an; die Dämmung “Flexalan 600” erreicht das Silber Level, und die Firma will auch alte Dämmungen dieses Systems zurücknehmen.

Steinwolle (mit Alu kaschiert): Das Recycling von Stein-/Mineralwolle ist theoretisch möglich[69], erfordert jedoch eine spezielle Recyclinglogistik, die noch aufzubauen ist. Die Firma Rockwool nimmt Steinwolle nach der Nutzungsphase wieder zurück und macht neue Steinwolle daraus („Rock Cycle“); bisher ist dieser aber auf Material aus Flachdachprodukten beschränkt – für Rohrdämmungen gibt es jedoch noch kein Recycling dieser Art.

PUR (Polyurethan): Rohrisolierungen aus PUR-Schaum besitzen eine Schalung aus PVC. Dies macht einen Einbau nach C2C-Kriterien nicht möglich, da PVC auf der „C2C-Banned List“ des PII für technischen und biologischen Kreislauf steht. PUR kann auf Basis von Erdöl oder nachwachsende Rohstoffen hergestellt sein; nach OEKOBAU.DAT: 2.4.01 kann PUR-Dämmung bisher jedoch nur verbrannt werden, wobei u. U. toxische Gase entstehen.

Kalziumsilikat: Es gibt eine C2C Gold zertifizierte Dämmung (noch keine Rohrisolierung verfügbar), „Calsostat“ von Evonik; diese hat ähnliche Materialeigenschaften, ist aber frei von Giftstoffen und nach Herstellerangaben recyclingfähig.[70]

Kautschuk: Bisher gibt es keine C2C-zertifizierte Kautschuk-Dämmung. Die Firma Armaflex entwickelt das System “Armaflex ultima”; die Firma wirbt mit PVC- und VOC-Freiheit und bietet lösungsmittelfreien Klebstoff an. Ob diese Produkte die C2C-Kriterien einhalten, kann derzeit noch nicht beurteilt werden und müsste in einer späteren Überarbeitung des Leitfadens eingearbeitet werden.

Sonstiges Isoliermaterial: Als weitere Alternative können ökologische Dämmstoffe wie Stopfhanf gelten[71]; diese Naturprodukte können bedenkenlos eingebaut werden und entsprechen im unbehandelten Zustand auch dem C2C-Prinzip. Es ist dabei auf die Brandschutzklasse zu achten; je nach Hersteller wird die Brandschutzklasse nach DIN EN 13501-1[72] mit B2 oder B1 angegeben.

Klebstoff: Neben dem Isoliermaterial selbst sind auch die häufig verwendeten Klebeverbindungen zu berücksichtigen; dabei ist neben der Art des Klebers zu beachten, dass die Recyclingfähigkeit durch die Einbauart nicht verringert werden darf. Kleber sind generell so effizient wie möglich einzusetzen.

Für die Rohrisolierung gibt es lösungsmittelfreie Klebstoffe auf Wasserbasis (Armaflex SF 990).

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gab es noch keinen C2C-zertifizierten Klebstoff.

Befestigungen (Rohrschellen und Montageelemente)

Rohrschellen sind meist in Metall ausgeführt; dies ist zwar in der Herstellung energieintensiv, ermöglicht generell aber ein qualitativ hochwertiges Recycling. Zwischen den Metallschellen und den zu befestigenden Rohren werden Kunststoffschellen eingesetzt; diese gilt es nach C2C-Kriterien zu optimieren (z. B. kein Einsatz von PVC).

Die Firma Adolf Würth GmbH bietet ein C2C Silber zertifiziertes Schnellmontagesystem (Varifix®) an. Bei der Umstellung auf C2C wurde laut Hersteller wenig geändert; es wurde unter anderem eine Alternative zu einer Chrom-6-Legierung gefunden.[73]

Die Firma Mission Rubber Company LLC bietet ebenfalls Schellen mit einer C2C Silber Zertifizierung an; diese Schellen sind im speziellen für Abflussrohre gedacht.

Einbauten

Einbauten wie Pumpen, Mischer, Ventile, Thermostate, Kugelhähne, Klappen, Schieber, Entlüftungseinrichtungen und Schmutzfänger sind ebenfalls nach C2C-Kritierien zu optimieren. Die Betrachtung aller Bauteile im Einzelnen ist im Rahmen dieser Arbeit nicht möglich, und wären in zukünftigen Arbeiten zu beurteilen; es lässt sich nur sagen, dass es zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens noch keinen C2C-zertifizierten Einbauten gibt.

Filtersiebe sind zumeist aus Edelstahl und daher nach C2C geeignet. Die Gehäuse sind entweder ebenfalls aus Edelstahl oder aus PE gefertigt und damit ebenfalls potenziell für C2C-Gebäude geeignet.

Anlagen

Es gibt noch keine Anlagen (Grau-, Regenwasseraufbereitung, Pumpen, Tanks etc.), die C2C-zertifiziert sind und damit den Kriterien entsprechen.

Jede Anlage sollte auf ihre Material-Zusammensetzung überprüft werden (Anfrage bei herstellenden Betrieben), um diese Informationen im Systempass ablegen zu können.

Tanks

Regenwasserspeicher werden entweder in Beton oder Kunststoff (laut Fachvereinigung Betriebs- und Regenwassernutzung e. V. (fbr) zumeist PE[74]) gebaut. Nach C2C-Kriterien sind Betonspeicher nicht zu empfehlen, da Beton nur durch Downcycling des verwendeten Materials weitergenutzt werden kann; Kunststoffspeicher können geeignet sein, aber es ist jeweils darauf zu achten, dass das Material für C2C-Recycling optimiert ist.

Regenwasserfilter

Die meisten Filter sind Edelstahl oder Kunststoff-Filter mit einem PE-Gehäuse. Es gibt aber auch Filtersysteme, die ebenfalls ein Edelstahlgehäuse besitzen.[75]

Auch wenn nach C2C-Kriterien nicht generell Edelstahl vor Kunststoffen zu bevorzugen ist, so ist dies aufgrund der derzeitigen Informationslage von Seiten der herstellenden Betriebe angebracht – die Zusammensetzung der Kunststoffe ist nicht definiert und damit ein qualitativ hochwertiges Recycling und die Materialgesundheit nach C2C-Kriterien nicht garantiert.

Bei grober Verschmutzung durch die Ablaufflächen oder bei der Aufbereitung auf Trinkwasserqualität werden häufig Membranfilter verwendet. Informationen zur genauen Materialzusammensetzung der Membranen für die Wasserreinigung auf Trinkwasserniveau sind nicht öffentlich zugänglich.

Es werden zumeist Hohlfasern (Porengröße ca. 15 Nanometer) aus Kunststoff verwendet diese können auch mechanisch oder chemisch gereinigt werden. Ob diese Hohlfasermembranen nach C2C-Krierien geeignet sind, hängt von der Wahl des Kunststoffes und des Recyclingkonzepts ab. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es von Seiten der herstellenden Firmen keine Informationen über geschlossene Recyclingkonzepte.

Es gibt auch Aktivkohlefiltersysteme, die aber nach der durchgeführten Recherche lediglich für kleinere Wassermengen als Kanister (Lifesaver Jerrycan) eingesetzt und deshalb in dieser Arbeit nicht weiter betrachtet werden.

Bauweisen

Im Bereich der Abwasser- und Wasseranlagen ist wie bei allen Anlagen auf eine gute Zugänglichkeit und Rückbaubarkeit zu achten (Siehe Kapitel 14 „Bauweise“).

Für einen leichteren Rückbau sollte auf eine Verklebung von Sanitärmöbeln und Vorsätzen mit Dichtmasse o. ä. verzichtet werden.

Für die Verbindung von Kupferrohren in Trinkwasser-Installationen dürfen nur die Weichlote nach DVGW-Arbeitsblatt GW 2 und DIN EN 29454 verwendet werden[76]. Nach derzeitigem Kenntnisstand besteht durch das Löten keine Gesundheitsgefährdung, so dass diese Verbindungen in C2C-Gebäuden eingesetzt werden können.

Rohre aus PE können geschweißt oder verschraubt werden. Das Verschweißen findet ohne Zweitmaterial statt und ist daher als unbedenklich zu bewerten; Verschrauben ist im Prinzip C2C-konform.

Auf eine Unterputz-Montage ist soweit möglich zu verzichten, wobei in Toiletten- / Badbereichen die Zugänglichkeit auch mit geeigneten Vorwandinstallationen erreicht werden kann (solange die Vorwandkonstruktion aus C2C-Materialien gebaut wird).

Rohrdurchführungen durch Wände sind so zu detaillieren, dass ein sortenreiner Rückbau erleichtert wird; ein direktes Einputzen der Leitungen ist nach Möglichkeit zu vermeiden.

Auf ein Anschweißen von Befestigungen ist nach Möglichkeit zu verzichten; Schraub- bzw. Klemmverbindungen sind zu bevorzugen.

Es sind möglichst geringe Leitungswege zu planen.

Eine möglichst modulare Bauweise von Anlagen und Einbauten ermöglicht den einfachen Rückbau ganzer Komponenten und die Wiederverwendung.

Aus C2C-Sicht sollten Tanks als eigene Bauteile und nicht als integrierter Teil des Gebäudes (z. B. wasserdichte Wände) vorgesehen werden.

Gasanlagen und Brennstoffe

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel Positiver Brennstoff-Kreislauf oder Vermeidung von Brennstoffen
C2C-No-Go-Kriterium Nutzung von Brennstoffen aus fossilen Quellen oder Energiepflanzen
C2C-Mindestkriterium Abgasreinigung, keine Luftverschmutzung
C2C-Materialkriterien Siehe Kapitel 13 auf Seite 139
C2C-Bauweise Siehe Kapitel 14 auf Seite 146

Erläuterungen

Aus C2C-Sicht werden hier alle Brennstoffe zusammengefasst, auch wenn diese aus HOAI-Sicht ggf. in verschiedene Kostengruppen fallen (z. B. Gase, flüssige und feste Brennstoffe zur Wärmeerzeugung oder Notstromversorgung). Betrachtet werden:

  • Gase zur Verbrennung (Erdgas, Wasserstoff)
  • Flüssige Brennstoffe (Diesel, Ethanol)
  • Feste Brennstoffe (Holz, Kohle)

Technische Gase werden als Sonderfall betrachtet und im Rahmen dieses Dokuments nicht bewertet.

Gasanlagen umfassen das gesamte Gasrohrnetz, die Gasversorgung und die Gasverbrennung zur Wärme- und Stromerzeugung sowie zum Kochen. Dasselbe gilt äquivalent für die Brennstoffversorgung.

Als C2C-Vision für Brennstoffe lässt sich das C2C-Prinzip der „Nutzung Erneuerbarer Energien“ heranziehen. Dabei werden Brennstoffe aus fossilen Energieträgern kategorisch ausgeschlossen; eine Nutzung von Erdgas, Erdöl oder Braun- bzw. Steinkohle ist damit in einem C2C-Gebäude nicht erlaubt.

Bei Brennstoffen aus erneuerbaren Quellen ist darauf zu achten, dass die verwendeten Brennstoffe nicht aus sogenannten Energiepflanzen gewonnen werden – sie müssen aus biologischem Material gewonnen werden, das außer zur Kompostierung nicht mehr weiterverwendet werden kann. Durch Fermentierung aus diesem Material gewonnener Brennstoff kann – bei Einhaltung der C2C-Kriterien bei der Gewinnung – in einem C2C-Gebäude verwendet werden.

Selbst die Nutzung von Biogas und Biodiesel ist innerhalb der C2C-Community umstritten; in diesem Leitfaden wird die Position vertreten, dass die Nutzung von Energie aus direkter Solarstrahlung zu bevorzugen ist, und Energiepflanzen nicht dem C2C-Konzept entsprechen.

Für die C2C-Nutzung akzeptiert wird sogenanntes Windgas[77], wenn es zu 100% aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird (wobei auch Solarenergie oder Meeresenergie statt der Windenergie zum Einsatz kommen kann).

Wasserstoff kann in Verbindung mit einer Brennstoffzelle (kalte Verbrennung) ebenfalls genutzt werden, wenn er aus erneuerbaren Quellen und Rohstoffen (d. h. aus Wasser und nicht aus Erdgas) gewonnen wird.

Das Verbrennen von Holz ohne dessen vorherige Kaskadennutzung wird in der Literatur als klimaneutral deklariert. Dies kann jedoch höchstens ein Zwischenschritt und nicht als Ziel betrachtet werden – Holz ist zu wertvoll, um es als einzige Nutzung direkt zu verbrennen.

Die Nutzung von Brennstoffen im System des C2C-Gebäudes darf nicht die Ziele der Außenluftreinigung und der Innenraumluftqualität einschränken; dafür sind Schadstoffe aus dem Abgas zu filtern.

Für einen positiven Brennstoff-Kreislauf dürfen die Brennstoffe zudem nur eingesetzt werden, wenn das entstehende Abgas als Nährstoff für im Gebäude befindliche Pflanzen (die wiederum die Luftqualität erhöhen) genutzt wird. Dies schließt eine heiße Verbrennung eigenlich aus, da derzeit die entstehenden Schadstoffe und Stäube zwar gefiltert werden, die entstehenden Rückstände aber nicht vollständig weitergenutzt werden können. Ob andere Schadstoffe anderweitig nach C2C-Kriterien in der Techno- oder Biosphäre genutzt werden können, ist in weiterführenden Arbeiten detaillierter zu betrachten.

Alle Anlagenkomponenten sind mit C2C-Materialien passend zum Nutzungsszenario umzusetzen und entsprechend der C2C-Kriterien zur Bauweise einzubauen. Zusätzlich sind die Informationen zum verwendeten Material und der Einbauart in Materialpässen zu dokumentieren.

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

Im Rahmen der Grundlagenermittlung ist festzulegen, ob Brennstoffe in den Gebäudesystemen Verwendung finden sollen und wie die Abgase gereinigt bzw. als Nährstoff für den biologischen Kreislauf im Gebäude dienen können; hierbei sind Zielkonflikte mit anderen C2C-Zielen (z. B. Luftreinheit, aber auch Wirtschaftlichkeit) zu berücksichtigen.

Grundsätzlich ist die Verbrennung von Brennstoffen (auch regenerativ erzeugten) im Gebäude so minimal wie möglich zu halten oder darauf zu verzichten; hieraus ergeben sich ggf. Auslegungskriterien für weitere Systeme, z. B. zur Wärmeerzeugung oder Küchenplanung. Abbildung zeigt eine Einstufung der verschiedenen Maßnahmen und Schritte im Bereich Gas und Brennstoffe auf.

Abbildung 4: C2C-Roadmap Gas und Brennstoffe


(Quelle: Eigene Darstellung)

Ist eine Nutzung von Brennstoffen geplant, so ist zu etablieren, woher der Brennstoff stammt und wie sichergestellt ist, dass er den Mindestkriterien (keine fossilen Brennstoffe, keine Brennstoffe aus dem Anbau sogenannter Energiepflanzen) entspricht.

Ebenfalls zu klären ist die Verfügbarkeit und Lieferart des Brennstoffs (über ein Stadtnetz, über Tankwagen); die daraus entstehenden Randbedingungen (Hausanschluss, Übergabebedingungen; Speicherung) sind zu etablieren.

Ggf. wäre zu definieren, ob und wie viel Brennstoff im Gebäude selbst erzeugt wird, z. B. durch Gasifizierungs- oder Fermentierungs-Anlagen.

Ebenfalls zu definieren ist, auf welches Niveau die Abgase von Schadstoffen gereinigt werden, und welcher Grad der Nutzung der Nährstoffe im Abgas angestrebt ist.

Eine Aufbereitung des Abgases auf einen ODA 1 Wert (nach DIN 1377) ist anzustreben.

Es sollte dabei berücksichtigt werden, dass in der DIN 13779 dabei noch auf WHO-Richtwerte aus dem Jahr 1999 verwiesen wird; für C2C-Gebäude sind die neuen WHO-Richtlinien aus dem Jahr 2005 anzustreben. Tabelle zeigt die nach WHO entscheidenden Schadstoffe sowie die dazugehörigen Richtwerte aus dem Jahr 1999 und die verbesserten Richtwerte aus den „WHO Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide” 2005.

Tabelle 10: WHO Richtwerte für wichtige Schadstoffe

Schadstoff Mittelungs-zeitraum Richtwert [μm/m³]
DIN 13779
(WHO 1999)
WHO 2005 Richtlinie[78]
Schwefeldioxid SO2 10 Minuten 500
24 h 125 20
1 Jahr 50
Ozon 8 h 120 100
Stickstoffdioxid NO2 1 Jahr 40 40
1 200 200
Schwebstoffe PM10 24 h 50 50
1 Jahr 40 20

Für die Festlegung des Niveaus der Abgasreinigung ist im Rahmen der Grundlagenermittlung die durchschnittliche Windgeschwindigkeit festzustellen, die zusammen mit der durchströmten Fläche des Gebäudequerschnitts in Hauptwindrichtung als Referenzwert für die Berechnung der zulässigen Abgaswerte genutzt werden.

Um Abgase zudem noch als Nährstoffe nutzen zu können, müssen die Inhaltsstoffe definiert sein und diese entweder der Techno- oder Biosphäre zuzuführen sein.

In Gewächshäusern kann das Abgas der Wärmeerzeugung als Nährstoff genutzt werden, nachdem es zumeist durch SCR (Selective Catalytic Reduction ) – und Oxidationskatalysatoren vorbehandelt wird.[79],[80] Eine Nutzung in einem gebäudeintegrierten Gewächshaus ist also möglich. Ob die ausgefilterten Reststoffe einer C2C-Kriterien entsprechenden Nutzung zugeführt werden können ist im Rahmen dieser Arbeit nicht final zu klären.

In der Stadtverwaltung Venlo wird z. B. Der SO2 und Nox Gehalt der gefilterten Aussenluft inkl. Autoabgase durch die Grünfassade um jeweils 30 % gesenkt.[81]

Eine Randbedingung sind notwendige Sicherheitsvorkehrungen für eine Nutzung von Brennstoffen im Gebäude (Brand- bzw. Explosionsschutz); hier sind die jeweils geltenden Vorschriften zu identifizieren und deren Vorgaben zu nennen. Für Diesel und Erdgas sind die Vorschriften etabliert; Vorschriften für die Lagerung und Verteilung von Wasserstoff sind ggf. weniger etabliert und schwieriger einzuhalten.

Aus der angestrebten Ökonomie bei der Umsetzung des C2C-Ziels ergeben sich ggf. noch weitere Auslegungswerte z. B. Optimierung des Platzverbrauchs von Speichern, etc.

Systemauswahl

Bei der Systemauswahl ist zu berücksichtigen, wie die C2C-Kriterien eingehalten werden können; dies betrifft

  • Bezugsquellen
  • Speicherung
  • Nutzung
  • Abgasbehandlung
  • Abgasnutzung

Abbildung zeigt eine Übersicht der Komponenten eines Gassystems in einem C2C-Gebäude.

Abbildung 5: Übersicht Gassystem in einem C2C Gebäude


(Quelle: Eigene Darstellung)

Im Folgenden werden mögliche Systeme bezüglich ihrer C2C-Eignung bewertet.

Bezugsquellen

Aufgrund der großen Diskussion um die Nachhaltigkeit bestimmter Brennstoffe wird hier darauf eingegangen was nach C2C-Kriterien in diesem Bereich zu beachten ist. Es ist dabei jeweils wichtig, die Herkunft des Brennstoffes zu berücksichtigen.

Biogas: Der alleinige Bezug von Biogas ist noch keine C2C-gerechte Lösung; es gilt neben der Herkunft auch auf die Nutzung der entstehenden Abgase bzw. Nährstoffe zu achten (siehe Erläuterung in Kapitel 4.1.2).

Eine Nutzung von fossilem Gas ist ausgeschlossen. Beim Bezug von Biogas ist darauf zu achten, dass es sich nicht um Deponie-Gas oder Gas aus eigens angepflanzten Energiepflanzen handelt.

Deponie-Gas wird aus Abbauprozessen in Mülldeponien gewonnen. Diese Energiequelle (Mülldeponie) ist nicht mit den C2C-Kritierien vereinbar und ist aus C2C-Sicht keine regenerative Gasquelle.

Die Thematik der Energiepflanzen spricht aus C2C-Sicht gegen den Bezug und die Nutzung von Biogas – es ist nach C2C nicht sinnvoll, den Boden für den Anbau von Energiepflanzen zu nutzen, wenn auf dem gleichen Boden Nahrung wachsen könnte.

Die meisten derzeit auf dem Markt erhältlichen Biogase enthalten Anteile von aus Energiepflanzen gewonnenem Gas; auch das Siegel “Grünes Gas” erlaubt Gas aus Energiepflanzen (auch wenn auf einen möglichst ökologischen Anbau geachtet wird). Als Alternative kann das Biogas der EWS-Schönau genannt werden, die Gas rein aus Reststoffen gewinnt. Dabei ist es nicht notwendig, dass das Gas direkt aus Schönau zum Gebäude gebracht wird; wie bei Ökostrom ist ein Kauf des Gases beim Anbieter ausreichend.

Ein weiterer interessanter Ansatz ist der Bezug von sogenannten Windgas (Power-to-Gas). Bei dessen Erzeugung treibt Überschussstrom aus erneuerbaren Quellen einen Elektrolyseur an. Durch diesen wird Wasser in Wasser- und Sauerstoff aufgeteilt. Der Wasserstoff wird ins Erdgasnetz eingespeist und der Sauerstoff an die Umgebung abgegeben; das Windgas kann dann wie Erdgas genutzt werden. Windgas ist CO2-Neutral, da bei der Herstellung des Gases CO2 gebunden wird.[82]

Je nach Quelle ist beim Bezug von Biogas ggf. eine Speicherung vorzusehen; siehe dazu Kapitel 4.2.2.2

Biodiesel: Sinngemäß gelten beim Biodiesel dieselben Anforderungen wie beim Biogas – fossiler Diesel ist ausgeschlossen und es ist auf möglicherweise enthaltene Anteile aus Energiepflanzen zu achten. So kann Biodiesel z. B. aus veredeltem Altspeisefett hergestellt werden.

Beim Bezug von Biodiesel ist eine Speicherung vorzusehen; siehe dazu Kapitel 4.2.2.2.

Eigenproduktion: Es gibt Möglichkeiten, Biogas durch eine im Gebäude integrierte Biogasanlage oder Wasserstoff durch einen Elektrolyseur zu erzeugen.

Zur dezentralen Herstellung von Biodiesel oder Ethanol wurden keine Informationen gefunden, wobei dies technisch im Prinzip möglich wäre.

Ein Sonderfall ist die Nutzung von verbrauchtem Speiseöl von Großküchen zum Antrieb von Notstromaggregaten; auch wenn Verbrennungsprozesse im Allgemeinen nach C2C-Kriterien als schwierig zu bewerten sind, so sind diese mit alternativen Brennstoffen weniger schlecht zu bewerten.

Die im Gebäude anfallende Biomasse (Essensreste etc.) könnte in einer Kleinstbiogasanlage gesammelt werden; dadurch könnten lokale Kreisläufe geschlossen werden. In wärmeren Klimazonen gibt es bereits Firmen, die solche Kleinstanlagen anbieten (z. B. Firma HomeBiogas); derzeit sind diese Anlagen in Deutschland noch nicht wirtschaftlich.

Tabelle enthält eine Übersicht einiger Kleinstbiogasanlagen die ohne großen technischen Aufwand in wärmeren Klimazonen betrieben werden können; sie sind jedoch noch in keiner Weise automatisiert. In Deutschland ist der Betrieb solcher Anlagen aufgrund der Temperaturen schwierig.

Tabelle 11: Beispiele Kleinstbiogasanlagen zum Einsatz in wärmeren Klimazonen

Technologie Anlagengröße Kosten Biogasproduktion Sonstiges
HomeBiogas 2.0 2.1 m³ ca. 400 € 700 l

4.4 kWh

Düngerproduktion 12 l/d
Puxin
PX-ABS-3.4M3
3 m³ 210 € 1000 l
Puxin
PX-ABS-15M3
15 m³ 850 € 8 – 10 m³/d

Durch einen Elektrolyseur ist es möglich, den Stromüberschuss einer PV- oder Windkraft-Anlage in Wasserstoff umzuwandeln; dieses Prinzip kann im Zusammenspiel mit einem Wasserstoffspeicher und einer Brennstoffzellenheizung eine gute Lösung für ein Gebäude sein, und wurde z. B. exemplarisch in einem energieautarken Mehrfamilienhaus in der Schweiz[83] angewendet. Tabelle zeigt die in diesem Projekt eingesetzte Wasserstofftechnik als Kurzübersicht.

Tabelle 12: Wasserstofftechnik Energieautarkes Mehrfamilienhaus Brütten (Schweiz)[84]

Technologie Hersteller Typ-bezeichnung Maße in cm

B x T x H

Technische Daten
Elektolyseur Proton OnSite (USA) Hogen H2/PEM 180 x 81 x 191 Leistung elektrisch 14,5 kW

Ertrag: 2 m³/h Wasserstoff (30 bar)

Leistung thermisch 8kW/ 35 °C

Tankanlage und Verrohrung Elkuch AG Spezial-Wasserstofftank Länge 9,2 m

Druchmesser 2,7 m

Tank 2: Länge 13,5 m

Durchmesser 2,7 m

2Tanks
Gesamtinhalt 120 m³
(max. 30 bar)
Brennstoffzelle Proton Motor Fuel Cell GmbH PM Cube S 5 80 x 46,5 x 30,8 Leistung elektrisch: 6,2kW/ 5,6kW (Dauerleistung)

Leistung thermisch: 5,5 kW (Dauerleistung) 60 °C

Die Anlagen zur Produktion von Gas sind auch nach C2C-Materialien und entsprechender Bauweise zu optimieren. Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gab es noch kein Anlage mit C2C-zertifizierten oder qualitativ gleichwertigen Materialien bzw. einer C2C-gerechten Bauweise und Dokumentation.

Pellets: Wo Holz als Brennstoff genutzt wird, sollte der Brennstoff nur aus Holzabfällen entstehen. Mit Holz kann höchstens eine Klimaneutralität erreicht werden, da bei der Verbrennung Abgase entstehen; das Verbrennen von Holz bleibt damit nur eine Zwischenlösung.

Speicherung

In vielen Fällen wird regenerativ erzeugter Brennstoff nicht direkt aus dem Netz zu beziehen sein; es wird auch Fälle geben, in denen kein Netzanschluss vorhanden ist. In diesen Fällen ist eine Speicherung vorzusehen.

Die Speicherung von Gas oder Wasserstoff kann auch eine gute Möglichkeit sein, witterungsbedingte Schwankungen der solaren Strom- oder Wärmeproduktion auszugleichen. Ob überhaupt ein Speicher errichtet werden kann hängt vom Platzangebot ab und gerade bei Wasserstoff auch von der rechtlichen Lage. Dies wäre frühzeitig zu klären, da dadurch die Systemauswahl eingeschränkt würde.

Bei einer Gasspeicherung gibt C2C generell keine Empfehlung ob Flüssiggas oder Druckspeicher verwendet werden sollten. Flüssiggas ist für alle Anwendung nutzbar so auch für den Einsatz in Verbindung mit einer Brennstoffzelle; es bleiben allerdings weiterhin die Nachteile der im Kapitel 5.2.2.2 beschriebenen Brennwerttechnologie zu beachten.

Der erhöhte Aufwand bei der Herstellung von Flüssiggas ist allerdings als Nachteil für die Nutzung von Flüssiggas zu nennen; durch eine Biogasanlage gewonnenes Gas kann in einem Druckspeicher leichter gespeichert werden. Der komplexere Aufbau von Flüssiggastanks ist ein weiterer Aspekt, der nach C2C-Kriterien eher negativ zu betrachten ist.

Flüssiggastanks können gemietet werden. [85] Ein Vorteil des Mietens ist, dass der Tankeigentümer verantwortlich für den Flüssiggastank ist.

Für die Speicher gelten Vorgaben zur Materialität, auf die im Kapitel „Materialwahl“ näher eingegangen wird; dies könnte die Systemauswahl beeinflussen.

Nutzung

Zum Heizen: Eine reine Verbrennung von Brennstoffen zur Wärmegewinnung ist nicht im Sinne von C2C; eine Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wäre dabei nur als „weniger schlecht“ einzuordnen, wobei hier das Verhältnis von Wärmeabnahme und Stromabnahme sowie die Wärmeabnahme im Sommer durch die Nutzungen im Gebäude eine Rolle spielen werden.

Die Systeme für KWK selbst unterscheiden sich für C2C-Gebäude dabei im Prinzip nicht von herkömmlichen Systemen. Es ist zu prüfen, ob die Systeme für die Nutzung von nachhaltig erzeugten Brennstoffen geeignet sind; es sind zudem eine Überprüfung der Abgasqualität und ein Konzept zur Abgasnutzung vorzusehen (siehe Kapitel 4.2.2.5).

Bei einer Brennstoffzelle wird Gas in einer “kalten Verbrennung” verwendet, bei der weder Kohlenstoffmonoxid noch Feinstäube entstehen.[86] Dies erlaubt zudem eine bessere Nutzung des Abgases als Nährstoffquelle für Pflanzensysteme im Gebäude. Aus diesem Grund wäre die Nutzung von Brennstoffzellentechnologie aus C2C-Sicht zu bevorzugen.

Für weitere Erläuterungen und Bewertungen von Brennstoffzellen siehe Kapitel 8.2.2.1 „Stromerzeugung“.

Zur Stromerzeugung: Eine eigene Stromerzeugung aus Brennstoffen in Gebäuden ist eher ein Sonderfall, da dies nur bei sehr großen Leistungen bzw. bei fehlender Energieversorgung wirtschaftlich ist. Dieser Fall wird im Rahmen dieses Leitfadens nicht behandelt, jedoch gälten ähnliche Vorgaben wie beim Heizen. Informationen zur Stromerzeugung im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“.

Ein häufigerer Fall ist der Betrieb von Notstromaggregaten; diese bestehen üblicherweise aus dieselbetriebenen Verbrennungsmotoren mit einem Wechselstromgenerator. Hier wäre als Mindest-Lösung eine Nutzung von regenerativ erzeugtem Diesel bzw. Ethanol sicherzustellen. Dies beeinflusst ggf. die Wahl bzw. die Auslegung der Geräte.

Ob zur Notstromerzeugung Batterieanlagen oder Notstromaggregate verwendet werden, hängt wie bei anderen sicherheitsrelevanten Anlagen von sicherheitsspezifischen Richtlinien für die Auswahl der Notstromversorgung ab; die Sicherheit der Nutzerinnen und der Umwelt steht im Mittelpunkt und wird durch C2C-Kriterien nicht ausgehebelt.

Keine der zur für Notstromerzeugung zur Verfügung stehenden Technologien entsprechen derzeit dem C2C-Konzept; weder Batterieanlagen, Brennstoffzellen noch Notstromaggregate erfüllen C2C-Materialkriterien oder sind komplett für Bio- oder Technosphäre konzipiert.

Bei Diesel- oder Gasnotstromaggregaten entstehen trotz des Einsatzes von Biobrennstoffen in der Nutzung schädliche Abgase. Aus diesem Grund wären Batterieanlagen oder Anlagen mit Brennstoffzelle den Verbrennungsanlagen vorzuziehen.

Wird der Materialeinsatz betrachtet ist es derzeit schwierig abzuschätzen welche Technologie weniger schädlich ist. Die Firma Aquion Energy die C2C-zertifizerte Batterien herstellt geht 2018 wieder in Produktion; wenn diese Batterien zur Notstromerzeugung genutzt werden können ist diese Technologie zu bevorzugen.

Unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlagen (USV) können auch mit Brennstoffzellen ausgestattet werden;[87] dies ist nach der Recherche im Rahmen dieser Arbeit einer konventionellen Batterieanlage zu bevorzugen (Informationen zu Brennstoffzellen siehe Kapitel 8.2.2.1 „Stromerzeugung“). Der Vorteil dieser Variante liegt in der Möglichkeit zur kalten Verbrennung erneuerbarer Energieträger. Ob eine USV mit Brennstoffzelle auch das Notstromaggregat ersetzen kann ist in jedem Projekt spezifisch zu prüfen.

Dies ist nur eine vorläufige Einschätzung und ist in einer detaillierten Betrachtung des Materialeinsatzes und einer LCA zwischen Batterie- und Notstromaggregaten zu überprüfen.

Zum Kochen: Auch bei der Nutzung von Brennstoffen zum Kochen müssen die C2C–Kriterien eingehalten werden. Dies betrifft sowohl die Wahl des Brennstoffes wie auch die Abgasreinigung.

Aufgrund der geringen Mengen und der damit verbundenen Sicherheitsfragen ist jeweils zu klären, ob eine Verbrennung mit Gas zum Kochen sinnvoll ist. Moderne Küchen werden inzwischen mit Induktionsherden betrieben. Gebäudeeigner scheuen die Nutzung von Gas wegen der erhöhten Sicherheitsauflagen für Speicherung und Verteilung. C2C schließt jedoch die Nutzung als solches nicht aus, solange die C2C-Kriterien eingehalten werden.

Abgasbehandlung

Bei der Systemauswahl ist zudem das System für die Abgasreinigung sowie für die Nutzung der Nährstoffe im Abgas auszuwählen. Dies gilt auch für Notstromversorgungen.

Bisher wird im Gebäudebereich für Brennwertkessel neben der bereits enthaltenen Rauchgaskondensation noch keine zusätzliche Abgasbehandlung durchgeführt. Für Pelletheizungen können elektrostatische Feinstaubfilter eingesetzt werden.

Als zusätzliche Abgasbehandlungen sind Abgaswäscher (Absorber) oder auch Adsorber denkbar. Dies sind Technologien, die derzeit nur in Großanlagen zum Einsatz kommen.[88]

Entscheidend für die Systemauswahl nach C2C-Kriterien ist neben der Auswahl des Sorptionsmittels (bei Abgaswäscher Wasser, bei Adsorbern Aktivkohle, Kunststoffe oder anderes) auch zu klären; was mit den gefilterten Stoffen passiert; diese können derzeit nicht nach C2C-Kriterien recycelt werden.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizerte Abgasbehandlung. Eine klare Aussage, welche Technologien besser geeignet ist, ist aufgrund der fehlenden Materialinformationen (Sorptionsmittel etc.) derzeit nicht möglich. Es ist für das jeweilige Projekt die beste Lösung zu finden, wobei

perspektivisch der Einsatz von Abgas-erzeugender Technologie nach C2C-Kriterien durch saubere Technologien zu ersetzen ist.

Abgasnutzung

Als Nährstoffe kann im Einsatz in normalen Gebäuden bisher nur entstandenes CO2 genutzt werden. Zu dessen Nutzung ist eine Verbrennung idealerweise so durchzuführen, dass keine anderen Stoffe ins Abgas gelangen, was z. B. bei der kalten Verbrennung einer Brennstoffzelle der Fall ist.

Dieses CO2 kann genutzt werden, wenn biologische Filter (also Pflanzen) eingesetzt werden. Das Abgas könnte zusammen mit der Abluft der Lüftungsanlage in Gewächshäuser, über Grünfassaden oder grüne Wände geleitet werden und so den Pflanzen als Nährstoff dienen.

In diesem Sinne wäre eine Integration von geschlossenen Nutzgärten im Gebäude eine gute Lösung zur Abgasnutzung bzw. CO2-Nutzung (Kohlenstoffdioxid-Dünger). Eine weitere Sonderlösung bietet eine Algenfassade, in der Algen in Nährlösung Solarenergie speichern (Arup, SolarLeaf); den Algen muss für den Photosynthese-Prozess auch CO2 zugeführt werden, was ebenfalls eine für C2C geeignete Nutzung wäre.

Systemauslegung

Sobald die Systeme ausgewählt sind, greifen die üblichen Vorgaben der Systemauslegung, sowie die unter „Auslegungskriterien und Randbedingungen“ definierten Auslegungskriterien. Zusätzlich ist die Eignung der Geräte für die Nutzung von regenerativ erzeugten Brennstoffen zu prüfen, sowie der Einfluss der Abgasreinigungsanlage zu berücksichtigen.

Im Rahmen der Systemauslegung ist auch der jährliche Abgasausstoß der Systeme zu ermitteln, um das notwendige Niveau der Abgasreinigung zu bestimmen bzw. die Einhaltung der Vorgaben zu prüfen.

Da die Systeme ggf. mit anderen C2C-Kriterien im Widerspruch stehen (z. B. Ökonomie; Außenluftreinigung), ist zunächst das Augenmerk auf die Reduzierung des Verbrauchs zu richten; es sollte nur eine Versorgung für einen minimierten Verbrauch angestrebt werden.

Unter Umständen hat ein C2C-Gassystem einen größeren Platzbedarf, durch die notwendige Speicherung des Gases (anstelle eines Netzanschlusses). Auch die Abgasreinigungsanlage – die auch für flüssige Brennstoffe erforderlich ist – wird weiteren Platz einnehmen.

C2C stellt neben den obligatorischen Material- und Bauweisenkriterien keine weiteren Anforderungen an ein Speichersysteme – bei der Auslegung sind die herkömmlichen Auslegungs- und Sicherheitskriterien zu berücksichtigen. Für die Reduzierung des Verbrauchs sind passive (z. B. Wärmedämmung) bzw. regenerative Maßnahmen (z. B. solare Wärmenutzung) zu priorisieren; dies ist in der Planung der entsprechenden Systeme zu berücksichtigen, und die jeweiligen Planerinnen im Prozess einzubinden.

Materialwahl

Bei den Materialien der Anlagen besteht wegen fehlender Information auf Seiten der herstellenden Betriebe derzeit wenig Möglichkeit, auf C2C-zertifizierte Materialien, Herstellverfahren bzw. Rückbaubarkeit zu bestehen; es würde jedoch der Marktausbreitung des Konzepts helfen, jeweils bei den herstellenden Betrieben anzufragen – ggf. wird dadurch ein Umdenken eingeleitet.

Gasrohre

Gasrohre sind derzeit zumeist aus Metall (Stahl, Kupfer) gefertigt; dies ermöglicht ein gutes Recycling (jedoch sehr energieintensiv).

Bei Metallrohren ist vor allem auf den effizienten Einbau und die Verbindungsart zu achten. Es werden zumeist Flansche eingesetzt, wobei auf die Art der Dichtung zu achten ist – diese müsste nach C2C-Kriterien der Materialität optimiert werden. Bisher sind die Dichtungen größtenteils aus Nitril-Butadin-Kautschuk (NBR), Graphitwerkstoff oder Faserwerkstoff [89] gefertigt. Für eine Aussage, welches Material nach C2C-Kriterien besser geeignet ist, wäre eine chemische Analyse durchzuführen, die im Rahmen dieser Arbeit nicht zu leisten ist. Derzeit gibt es keine C2C-zertifizierten Dichtungen für Rohre.

Bei Metallrohren ist auf Korrosionsschutz zu achten. Dieser hängt stark vom Anwendungsbereich (Innen oder außen) sowie von der Verlegeart (Auf- oder Unterputz) ab. Wird in Gebäuden von einer Innenmontage ausgegangen, können Kupferrohre so weit nicht unter Putz verlegt ohne zusätzlichen Korrosionsschutz eingebaut werden.[90] Bei Unterputz-Montage ist eine Kunststoffummantelung (zumeist aus PE) nach DIN 30672 notwendig. Diese gilt es nach C2C-Kritierien zu optimieren, was im Moment noch nicht gegeben ist.

Bei Stahlrohren kann durch eine Verzinkung im Aufputzbereich die meisten Anwendungsfälle abgedeckt werden (DIN EN 10240). Eine Verzinkung erlaubt ein Recycling nach C2C-Kriterien, wenn das Zink eine hohe und überprüfte Qualität also Reinheit besitzt. Mit ZINQ gibt es ein erstes herstellenden Betrieb, dessen Zink und Prozess C2C-zertifiziert ist. Deshalb ist das Verzinken – soweit nach sicherheitstechnischer Auflagen möglich – anderen Materialien des Korrosionsschutzes vorzuziehen.

Auf eine Unterputz-Montage ist auch aufgrund der C2C-Kriterien zur Bauweise möglichst zu verzichten.

Der gelbe Anstrich der Gasleitungen müsste ebenfalls nach C2C-Kriterien optimiert werden. Ein Verzicht auf die Kennzeichnung der Rohre ist nicht zulässig. Eine Beurteilung, welche Art Lacke nach C2C zu bevorzugen sind, ist in dieser Arbeit nicht zu beurteilen, da eine chemische Analyse durchgeführt werden müsste. Als Faustformel sind Acryllacke den Kunstharzlacken vorzuziehen. Aber auch Acryllacke enthalten organische Lösemittel und sind daher möglichst wenig einzusetzen.

Neben Metallrohren werden auch Kunststoff-Verbund-Gasrohre eingesetzt. Diese werden zumeist aus vernetztem PE (PE-X) ausgeführt. Dieses Material ist derzeit noch nicht qualitativ gleichwertig zu recyceln[91]; aus diesem Grund ist sein Einsatz nach C2C-Kriterien nicht zu befürworten.

Nach DIN 30690-1 müssen Dichtungen mit den Mindestangaben (Hersteller, Typ, Werkstoff, Nenndruck, Nennweite) versehen werden; dies ist bereits ein Anfang einer Materialkennzeichnung[92] gemäß der C2C-Kriterien(„Material-Pass“).

Tendenziell sind Gewinderohre – wenn es die Norm-Anforderungen erlauben und diese Rohre eine Wiederverwendung der Verbindungstechnik zulassen – zu bevorzugen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gab es noch keine C2C-zertifizierten Gasleitungen.

Kraftstoffrohre

Wird in einem Gebäude oder Industrieanlage eine Notstromversorgung mit Verbrennungsmotor geplant, werden Kraftstoffleitungen benötigt. Für diese sind aufgrund der Gefahrstoffe die transportiert werden alle sicherheitstechnischen Aspekte einzuhalten – Überlegungen nach C2C dürfen diese nicht aushebeln.

Für Kraftstoffrohre wird häufig Edelstahl (ein- oder zweiwandig) mit einer Kunststoffbeschichtung (PE oder ähnliches) eingesetzt.[93] Die Kunststoffbeschichtung erschwert das Recycling des Kraftstoffrohres. Edelstahl besitzt eine gute Recyclingfähigkeit allerdings unter einem hohen fossilen Energieaufwand. Die Trennung des Kunststoffs und des Edelstahls ist technisch möglich, es ist aber im Rahmen dieser Arbeit nicht zu klären ob der Kunststoff einem sortenreinen und qualitativ hochwertigen Recyclingkreislauf zugeführt werden kann.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es keine C2C-zertifizierten Kraftstoffleitungen.

Einbauten

Einbauten wie Ventile, Regler, Manometer oder Schmutzfänger sind ebenfalls nach C2C-Kritierien zu optimieren. Die Betrachtung aller Bauteile im Einzelnen ist im Rahmen dieser Arbeit nicht möglich, und wäre in zukünftigen Arbeiten zu beurteilen. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten Armaturen.

Befestigungen

Die Befestigungssysteme sind von der Materialität ähnlich der der Wasserrohrbefestigungen. Siehe dazu die Vorgaben im entsprechenden Kapitel 3.2.4.11.

Wärme- und Stromerzeuger

Im Kapitel 5 „Wärmeversorgungsanlagen“ wird auf Heizkessel eingegangen, im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ auf Brennstoffzellentechnik sowie Notstromaggregate – siehe dortige Ausführungen zur Materialwahl.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Wärme- oder Stromerzeugungsanlage aus C2C-zertifiziertem oder qualitativ gleichwertigen Materialien bzw. einer C2C-gerechten Bauweise und Dokumentation.

Speicher

Gas- bzw. Flüssigbrennstoffspeicher sind zumeist aus Metall gefertigt und damit generell gut recyclingfähig. Die eingesetzten Legierungen oder Lacke sind nach C2C-Kriterien zu optimieren.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Gasspeicher aus C2C-zertifiziertem oder qualitativ gleichwertigen Materialien bzw. einer C2C-gerechten Bauweise und Dokumentation.

Bauweisen

Bei der Auslegung von Gas- und Brennstoffanlagen sind sicherheitstechnische Maßnahmen zu beachten. Aufgrund der bei Unterputzmontage erhöhten Sicherheitsauflagen für Rohrleitungen sind diese – auch aus Sicht der nach C2C-Kriterien geforderten Demontierbarkeit möglichst Aufputz zu verlegen.

Pressverbindungen

Pressverbindungen wie z. B. der Firma Victaulic besitzen einige Vorteile wie schnelle Verlegung. Ein großes Plus dieser Verbindungstechnik ist, dass das Rohrsystem – im Gegensatz zum Schweißen – rückbaubar bleibt und so die C2C-Kriterien für die Bauweise einhält.

Als Dichtungsmaterial werden wie bei der Flanschverbindung allerdings verschiedene Kunststoffe (EPDM, Nitril, HNBR) eingesetzt; zusätzlich ist noch ein Gleitmittel auf den Kunststoff aufzubringen. Der Hersteller (Victaulic) gibt auf seiner Homepage an, dass durch die Verbindungsart die Kunststoffe langsamer abnutzen als bei Flanschverbindungen.

Keine dieser Dichtungen ist bisher nach C2C-Kriterin optimiert. Eine Aussage welcher Kunststoff zu empfehlen ist, ist ohne chemische Analyse nicht durchführbar. Die Zusammensetzung dieses Mittels ist ebenfalls nicht transparent gestaltet; deshalb kann hier auch keine eindeutige Aussage über eine C2C-Eignung von Pressverbindungen getroffen werden.

Hartlöten von Kupferrohren

Das Hartlöten führt zu einer festen Verbindung, das die Wiederverwendbarkeit der Rohre schmälert. Für Gasleitungen sind aber sicherheitsspezifsche Faktoren bestimmend, so dass hier keine Alternative besteht.

Ob das Hartlöten C2C-Kriterien erfüllt, liegt neben der Verbindungsart noch an dem gewählten Hartlot-Material. Nach DIN EN ISO 17672 werden entweder Kupfer-Phosphor-Gemische oder silberhaltige Lote verwendet. Der Einsatz von Lötmittel führt zu einem Herabsetzen der Materialqualität. Welches Lot einen höheren Einfluss auf die Materialqualität besitzt konnte nicht final geklärt werden.

Klemmverbindungen

Klemmringverschraubungen sind bei Erdgasleitungen bis einschließlich eines Durchmessers von 28 mm zulässig.[94] Klemmverbindungen sind lösbare Verbindungen und erfüllen so die C2C-Kriterien zur Bauweise. Die Materialität ist, noch zu klären aber bis auf einen kleinen Dichtungsring sind die Verschraubungen komplett aus Metall gefertigt.

Durch die Klemmverbindungen wird auch die Materialqualität der Rohre nicht herabgesetzt. Deswegen ist diese Verbindungstechnik zu empfehlen, auch aufgrund der fehlenden Materialinformationen der anderen Verbindungsarten.

Wärmeversorgungsanlagen

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel Wärmepositiv
C2C-No-Go-Kriterium Wärme aus fossilen Energieträgern
C2C-Mindestkriterium Eigene regenerative Wärmeproduktion
C2C-Materialkriterien Siehe Kapitel 13 auf Seite 139
C2C-Bauweise Siehe Kapitel 14 auf Seite 146

Erläuterungen

Ein wärmepositives Gebäude produziert mehr Wärme aus erneuerbaren Energien als für die Beheizung des Gebäudes benötigt wird, und nutzt dabei bevorzugt passive Maßnahmen; der Wärmeüberschuss ist dabei positiv weiterzuverwenden (z. B. Fern- oder Nahwärmenetz, Algenanbau, Vertical Farming, etc.).

Bei C2C-Gebäuden steht der gesundheitsfördernde Einfluss des Gebäudes auf den Menschen im Mittelpunkt. Deshalb sind die Wärmeversorgungsanlagen und ihre Steuerungen auf hohen Komfort (unter Einbezug von psychosomatischen Effekten) und hohe Einflussnahme der Nutzer auf die Heizungssteuerung auszurichten.

Abbildung 6: C2C-Roadmap Wärmeversorgungsanlagen


(Quelle: Eigene Darstellung)

Im Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“ wird der Umgang mit fossilen und regenerativen Brennstoffen entsprechend dem C2C-Konzept erläutert; die dort aufgeführten Vorgaben gelten hier entsprechend.

Die eigene regenerative Wärmeproduktion kann passiv und aktiv sein. Passive Maßnahmen zur Wärmeproduktion (z. B. Verglasungsanteil der Fassade oder Form bzw. Ausrichtung des Gebäudes) nutzen im Betrieb keine Fremdenergie zur Wärmeerzeugung; aktive regenerative Wärmeproduktion greift ausschließlich auf Solarenergie, Geothermie, oder auf regenerativ erzeugte Energieträger (siehe dazu Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“) zurück.

Als Mindestkriterium ist eine Nutzung eigener aktiver regenerativer Wärmeproduktion gefordert. Eine Prozentuale Mindestvorgabe für den Deckungsgrad ist in dieser Arbeit nicht durchzuführen und auch nicht Zielführend. Es ist in jedem Projekt ein möglichst großer Deckungsgrad an selbst regenerativ erzeugter Energie anzustreben.

Abbildung zeigt eine Übersicht eines wärmepositiven Systems.

Abbildung 7: Übersicht Wärmesystem


(Quelle: Eigene Darstellung)

In dieser Arbeit werden alle Gewerke einzeln betrachtet und individuelle Ziele formuliert. Im Zusammenspiel können die Starkstromanlagen, Wärmeversorgungsanlagen und Kälteanlagen auch das Ziel der positiven Energieautarkie verfolgen. Das bedeutet das die Bilanzgrenze über die gesamte TGA gelegt wird und nicht nur über einzelne Gewerke.

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

Im Rahmen der Grundlagenermittlung ist zu definieren, welcher Deckungsgrad an regenerativer Wärme angestrebt wird, und wie viel davon selbst erzeugt werden soll; aus C2C-Sicht ist ein möglichst hoher Deckungsgrad anzustreben, und es muss mindestens eine aktive regenerative Wärmeerzeugung eingeplant werden.

Einfluss auf diese Definition haben Zielkonflikte mit anderen C2C-Zielen und die technische Notwendigkeit von Technologien, für die es noch keine C2C-Alternativen gibt (z.B. industrielle Schmelzprozesse, die noch nicht regenerativ durchgeführt werden können), Ökonomie, oder Platzbedarf.

Für die jeweilige regenerative Wärmeerzeugung sind ggf. Auslegungskriterien zu definieren, z. B. Betriebstemperaturen.

Bei Nutzung von passiven Maßnahmen wären ggf. deren Anforderungen – ggf. auch für andere Planerinnen – zu definieren, z. B. Wärmedämmung, Verglasungsanteil, Nutzung von Rollläden oder Fensterläden, thermische Masse, etc.

Die angestrebten thermischen Komfortkriterien sind zu definieren; dabei reicht keine Angabe von Lufttemperaturen – es ist zumindest eine Angabe der resultierenden empfundenen Temperatur erforderlich, ggf. in Bezug auf Außentemperatur.

Da C2C höchste Anforderungen an die thermische Behaglichkeit setzt, sollten alle Anforderungen der Kategorie A der DIN EN 7730 eingehalten werden; zudem ist das Gebiet der thermischen Behaglichkeit nach DIN EN 7730 zu berücksichtigen.[95]

Eine Randbedingung ist die Nutzung bzw. Speicherung der überschüssigen Wärme; hier muss ggf. definiert werden, welche Bedingungen für eine Einspeisung in ein Nah- oder Fernwärmenetz gelten. Bei Nutzung von außerhalb des Gebäudes erzeugter Wärme sind auch hierfür die Bedingungen zu definieren.

Ggf. ergeben sich aus anderen C2C-Kriterien (z. B. der Forderung nach einem inspirierenden und sicheren Arbeitsumfeld, Materialität und Bauweise) weitere Auslegungskriterien (z. B. Integration von Heizelementen, Heizung bestimmter Funktionen wie Gewächshäusern); diese wären ggf. durch andere Leitfäden zu diesen Kriterien abzudecken.

Aus der angestrebten Ökonomie bei der Umsetzung des C2C-Ziels ergeben sich ggf. noch weitere Auslegungswerte z. B. Verluste in Geräten, Verteilung etc.

Systemauswahl

In der Systemauswahl ist zu etablieren, wie der angestrebte Deckungsgrad an regenerativer Wärmeproduktion erreicht werden soll – wie wird die Wärme regenerativ erzeugt, wie wird sie gespeichert?

Im Folgenden werden mögliche Systeme bzgl. ihrer Eignung für C2C-Gebäude bewertet.

Passive Systeme

Passive Systeme können zur Wärmepositivität beitragen, indem sie den Wärmebedarf nachhaltig reduzieren; im Extremfall können sie sogar aktive Systeme vollständig unnötig machen:

In Lustenau, Österreich ist das Bürogebäude „2226“[96] ohne Heizung oder sonstige Klimatechnik gebaut worden. Während die notwendigen Randbedingungen (Energiedichte, Raumhöhe, klimatische Bedingungen, Umgebungsbebauung) nicht in allen Fällen gegeben sein werden, kann dies als Anreiz gesehen werden, durch Kooperation mit Architektinnen und Planerinnen ein Gebäude zu konzipieren, das allein mittels passiver Wärmegewinne und Speicherung hohen Komfort bietet.

Der durch passive Maßnahmen eingesparte Strom- bzw. Wärmebedarf erleichtert die Erreichung eines wärmepositiven Gebäudes. Während passive Systeme in anderer Literatur behandelt werden, sollen die wichtigsten kurz bzgl. ihrer Eignung für C2C-Gebäude bewertet werden.

Gebäudeform und Ausrichtung: Der Wärmebedarf eines Gebäudes wird allein schon durch seine Form und Ausrichtung bestimmt; eine kompakte Bauweise reduziert den Wärmebedarf, eine Ausrichtung von verglasten Flächen zur besseren Wärmeaufnahme im Winter ebenfalls.[97]

Aus C2C-Sicht sind dies geeignete Maßnahmen; ggf. widersprechen sie aber anderen Anforderungen, z. B. der Tageslicht-Beleuchtung, so dass dieser Aspekt holistisch unter Einbindung des gesamten Planungsteams betrachtet werden muss.

Wärmedämmung: Eine effiziente Wärmedämmung der Gebäudehülle trägt ebenfalls maßgeblich zur Reduzierung des Wärmebedarfs bei; dabei ist nicht nur die Wärmedämmung opaker Bauteile relevant, sondern auch der Verglasungsanteil, da verglaste Bauteile eine schlechtere Wärmedämmung haben – eine optimierte Balance von Wärmedämmung, Tageslichtnutzung und Wärmenutzung ist zu finden. Hilfreich sind dabei Systeme, die die Wärmedämmung von Elementen im Laufe des Tages oder im Laufe des Jahres verändern können, wie Rollläden oder Fensterläden.

Solange die eingesetzten Materialien den C2C-Kriterien entsprechen (dies würde unter Objektplanung abgedeckt und ist daher hier nicht weiter behandelt), ist die Nutzung von Wärmedämmung aus C2C-Sicht eine geeignete Maßnahme.

Thermische Masse: Bei richtigem Einsatz kann auch die thermische Masse des Gebäudes zur Reduzierung des Wärmebedarfs oder sogar zur Wärmeproduktion beitragen; ein Beispiel wäre die Trombe-Wand, die sozusagen als „passiver Solarkollektor“ fungiert.

Solange die eingesetzten Materialien den C2C-Kriterien entsprechen (dies würde unter Objektplanung abgedeckt und ist daher in diesem Leitfaden nicht weiter behandelt), ist die Nutzung von thermischer Masse aus C2C-Sicht eine geeignete Maßnahme.

Wärmeerzeugung

Das Ziel der Wärmepositivität und die damit verbundenen Kriterien bedeuten, dass fossile Energieträger nicht als Energiequelle genutzt werden dürfen; dadurch können Anlagen wie Ölheizungen oder Dieselgeneratoren zu diesem Zweck in C2C-Gebäuden nicht eingesetzt werden – siehe dazu (und zu Anlagen mit Gasverbrennung) Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“.

Zur Wärmeerzeugung in C2C-Gebäuden müssen Wärmekonzepte unter Einbeziehung von selbst erzeugter erneuerbarer Energien umgesetzt werden; dies kann auch Stromheizungen beinhalten, solange diese mit (möglichst selbst erzeugten) erneuerbaren Strom betrieben werden. Dabei gilt, dass ein Prozentsatz des jährlichen Energieverbrauchs aus selbst erzeugten regenerativen Quellen stammen muss; für den Rest darf – solange gegen keine No-Go-Kriterien verstoßen wird – auch „konventionelle“ Technologie eingesetzt werden.

Solarthermie: Bei den erneuerbaren Energien ist die Solarthermie aus C2C-Sicht die bevorzugte Art der Wärmeproduktion. Diese Art der Energieerzeugung ist bereits relativ etabliert; in diesem Leitfaden wird daher nur darauf eingegangen, ob es nach C2C-Kriterien eine bevorzugte Solarthermie-Technologie gibt.

Die Haupt-Technologien lassen sich in nicht isolierte, isolierte und vakuum-isolierte Kollektoren aufteilen. Nicht isolierte Kollektoren werden z. B. zur Vorheizung von Warmwasser in Schwimmbädern eingesetzt; die meisten Flachkollektoren – die am häufigsten benutzte Technologie – sind isolierte Kollektoren, während Vakuumkollektoren – die zumeist nur eingesetzt werden, wenn hohe Betriebstemperaturen erreicht werden müssen – meistens als Röhrenkollektoren ausgeführt werden.

Eine klare Tendenz, welche Technologie am besten geeignet ist, hängt eher vom Einsatzfall als von C2C-Kriterien ab; ausschlaggebend aus Sicht von C2C ist der Materialeinsatz, insbesondere die Art der Beschichtung der Kollektoren, die im Kapitel 5.2.4.1 „Wärmeerzeuger“ behandelt werden.

Brennwerttechnologien: Durch die reine heiße Verbrennung von Gas ist die Brennwerttechnologie keine zur Erreichung der C2C-Ziele der Wärmepositivität geeignete Technologie – selbst unter Nutzung von Biogas oder Biodiesel. Bei Einsatz geeigneter Brennstoffe und Abgasbehandlung/-nutzung (siehe Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“) wäre ihre Nutzung aber auch kein Ausschlusskriterium.

Blockheizkraftwerke (BHKW): Aufgrund der Energiequelle (es wären nur Biogas oder Biodiesel als Brennstoff überhaupt akzeptabel) und dem Vorgang der heißen Verbrennung sind auch BHKWs für C2C-Gebäude nur eingeschränkt zu empfehlen; durch die Kraft-Wärme-Kopplung wird zwar eine höhere Energieeffizienz erreicht, aber das Problem bleibt die Energiequelle und die Art der Verbrennung. Nach den in diesem Leitfaden angesetzten C2C-Kritierien ist auch ein BHKW daher keine Technologie, die auf sich alleine gestellt die C2C-Ziele zur Wärmepositivität erfüllen kann. Bei Einsatz geeigneter Brennstoffe und Abgasbehandlung/-nutzung (siehe Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“) wäre ihre Nutzung aber auch kein Ausschlusskriterium.

Brennstoffzellen: Eine Alternative zu Brennwerttechnologien wären Brennstoffzellen, bei denen durch die kalte Verbrennung unter Nutzung von Wasserstoff keine Kohlenmonoxide und Feinstäube entstehen; die entstehenden Abgase können so leichter als Nährstoff für Grünanlagen im Gebäude genutzt werden.

Die bisher auf dem Markt erhältlichen Brennstoffzellen werden mit Erdgas betrieben; ein reiner Wasserstoffbetrieb ist derzeit noch nicht möglich. Die im Markt verfügbaren Anlagengrößen sind auch eher für Einfamilienhäuser als für größere Abnehmer geeignet.

Die Technologie der Brennstoffzellen und Ihre C2C-Eignung werden im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ näher beschrieben; weitere Informationen zur Nutzung von Gas als Brennstoff sind im Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“ ab Seite 37 zu finden.

Wärmepumpe: Wärmepumpen als Technologie können – solange sie mit erneuerbarem Strom betrieben werden – einen Beitrag zu den C2C-Zielen leisten; im Idealfall wird die Anlage mit selbst erzeugtem Strom aus erneuerbaren Energien betrieben. Es ist dabei auf einen möglichst effizienten Betrieb der Technologie zu achten, und die daran beteiligten Komponenten daran auszurichten.

Welche Wärmequelle (Außenluft oder Erdwärme) für die Wärmepumpe nach C2C zu favorisieren ist, ist in dieser Arbeit nicht final zu klären. Bei der Nutzung von Geothermie ist bereits beim Zulassungsverfahren auf die Wirkung der Wärmeentnahme (thermische Auswirkungen auf das Grundwasser[98]) sowie auf die Materialität und die verwendeten Stoffe zu achten; diese Technologie ist nur einzusetzen, wenn dies keine Risiken für die Umwelt birgt und es keine anderen erneuerbaren Varianten gibt.

Ein weiterer Punkt zur Beachtung aus C2C-Sicht ist die Verwendung des Kältemittels. Derzeit gibt es kein Kältemittel, das für den biologischen Kreislauf optimiert ist; dies bedeutet, dass das Kältemittel im technischen Kreislauf geführt werden muss.

Hierfür existieren bereits Recyclingsysteme für Kältemittel und die Rücknahme ist durch Vorschriften geregelt, so dass eine Aufarbeitung zur selben Qualität oder eine stoffliche Verwertung der chemischen Inhaltsstoffe in anderen Anwendungen erreicht werden kann[99]; damit können Kältemittel in C2C-Gebäuden eingesetzt werden. Trotzdem bleiben Kältemittel Gefahrstoffe, die nicht in die Umwelt gelangen dürfen (Einsatz von Auffangwannen, Alarmierung bei Druckabfall), und deren Einsatz minimiert werden sollte (z. B. Vermeidung von VRV-Systemen). Nähere Informationen zu Kältemitteln sind im Kapitel 7.2.4.2 „Kältemittel“ zu finden.

Fern- und Nahwärmenetz: Wärme aus Fern- oder Nahwärmenetzen kann unter bestimmten Umständen in C2C-Gebäuden genutzt werden. Bei der Nutzung ist jedoch auf die Art der Wärmequellen beim Erzeuger zu achten: Fern- oder Nahwärme gilt aus C2C-Sicht nur dann wirklich als erneuerbar, wenn die Wärmequellen aus erneuerbaren Energien angetrieben werden.

In Berlin z. B. speist Vattenfall die Abwärme aus Kohle- und Gaskraftwerken in das Netz ein[100]; dies erlaubt zwar eine effizientere Nutzung der Ressourcen, ist aber immer noch eine fossile Wärmegewinnung, und die Nutzung von Wärme aus solchen Energiequellen wäre nicht im Sinne von C2C. Dasselbe gilt für die Wärme aus Müllverbrennungsanlagen.

Für das Erreichen des C2C-Ziels der Wärmepositivität oder der Nutzung von regenerativ erzeugter Wärme wäre Fernwärme aus solchen Quellen daher nicht einsetzbar; die Nutzung Fernwärme mit einem Primärenergiefaktor von 0 (bei ausschließlicher Nutzung von Abwärme aus anderen Prozessen) würde aber nicht als No-Go-Kriterium angesehen.

Für Fern- und Nahwärmenetze, die aus der Verstromung von Biogas betrieben werden, zählen auch die C2C-Kriterien zu Biogas, wie im Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“ beschrieben.

Abwärmenutzung: Auch die Nutzung von fossil erzeugter Prozesswärme aus industriellen Anwendungen ist in diesem Sinne nicht mit der Zielsetzung von C2C vereinbar, und würde nicht für eine Erreichung von Wärmepositivität zählen; sie wäre aber auch kein No-Go-Kriterium.

Bei der Abwärmenutzung von Prozessen der Kälteerzeugung im Gebäude käme es auf den für letztere eingesetzten Energieträger an: Bei mit regenerativer Energie betriebenen Kompressionskälteanlagen könnte diese Abwärme einen Beitrag zur Wärmepositivität leisten, bei Absorptionskälteanlagen käme es auf die Energiequelle an (Dampf aus fossilen Prozessen wäre nicht einsetzbar, Windgas ja, etc.).

Grundsätzlich ist aber die Idee der Abwärmenutzung zu begrüßen, um den Wärmebedarf des Gebäudes zu reduzieren und den Deckungsgrad der regenerativen Wärmeproduktion zu erhöhen.

Wärmespeicher

Bei der Nutzung von nicht durchgängig verfügbaren Energiequellen wie der Solarenergie wird es notwendig sein, Wärmespeicher einzusetzen. C2C bevorzugt dabei zunächst keine bestimmten Technologien; auch ob die Speicher in Kombination mit einer Trinkwassererwärmung ausgeführt wird oder nicht ist von der Planerin spezifisch für jedes Projekt zu entscheiden.

Bei allen Speichern mit Wasser als Speichermaterial, ist das Material der Isolierung und das der Rohre im Speicher nach C2C-Kriterien entsprechend des Nutzungsszenarios (Kontakt mit Wasser und Wärme) ausgelegt werden.(siehe dazu auch Kapitel 3 „Wasseranlagen“).

Im Folgenden werden die Speicher mit Blick auf die C2C-Kriterien betrachtet.

Pufferspeicher: Aufgrund der zumeist einfachen Konstruktion aus Metall ist eine gute Recyclingfähigkeit gewährleistet; es ist auf eine nach C2C optimierte Isolierung zu achten – siehe dazu das Unterkapitel 5.2.4.2 „Wärmespeicher“. Informationen über die C2C-Tauglichkeit von Dichtungen sind noch nicht verfügbar.

Latentwärmespeicher: Latentwärmespeicher sind eine Sonderform der Pufferspeicher; bei ihnen wird zwar auch Wasser zur Wärmespeicherung genutzt, dieses aber entweder selbst als Phasenwechselmedium genutzt, oder es werden Stoffe wie (Salzhydrate oder Paraffine hinzugegeben. Der Latentwärmespeicher nutzt auf dem Temperaturniveau der Speicherung die latente Wärme des Übergangs zwischen festem und flüssigem Zustand des Stoffes (Wasser oder Gemisch).

In sogenannten Eisspeichern wird latente Wärme von Wasser genutzt. Im Speicherkörper werden Kunststoffrohre die ein Wasser/Glykol-Gemisch enthalten verlegt; dieses Gemisch zirkuliert in den Rohren und entzieht dem Speicher Energie. Diese Energie kann längere Zeit genutzt werden und unterstützt dadurch die Nutzung erneuerbarer Energien.

Als Beispiel für die Größe eines Latentwärmespeichers kann Viessmann Typ ES-B 10 angeführt werden, mit einer Heizleistung von 10 kW bei einem Wasservolumen von 10 m³.

Saisonale Wärmespeicher: Saisonale Wärmespeicher wie sie z. B. in den Sonnenhäusern des Sonnenhaus Instituts eingesetzt werden, sind von der C2C Betrachtung ähnlich wie die kleineren Pufferspeicher anzusehen; sie unterstützen ein erneuerbares Energiekonzept, können aber wegen ihrer Größe einen erheblichen Einfluss auf die Architektur haben – hier ist eine frühzeitige Absprache der Gewerke entscheidend.

Zwei Sonderformen von saisonalen Wärmespeichern sind Erdsonden und Aquifer-Brunnen. Bei Erdsonden wird im Sommer Wärme im Erdreich gespeichert, die im Winter wieder abgerufen wird; bei Aquifer-Brunnen die Wärme im tiefen, nicht fließenden Grundwasser gespeichert, wobei normalerweise zwei Brunnen – ein warmer und ein kalter – zum Einsatz kommen.

Bei beiden Speichern ist darauf zu achten, dass das Erdreich bzw. das Grundwasser nicht verschmutzt werden; sie sind aber prinzipiell für C2C-Gebäude geeignet, solange die C2C-Kriterien bei den eingesetzten Materialien der Rohrleitungen, Sonden und Wärmetauscher beachtet werden.

Zu beachten ist auch jeweils der Platzbedarf, der diese Systeme nicht für alle Gebäude geeignet machen wird.

Nachtspeicherofen: Als elektrische Heizung macht ein Nachtspeicherofen nur bei einem Betrieb mit selbst erzeugtem erneuerbaren Strom Sinn.

Wärmeverteilnetze

Die Wärmeverteilnetze unterscheiden sich im Prinzip nur durch die Materialwahl; siehe dazu das entsprechende Unterkapitel 5.2.4 „Materialwahl“ in diesem Kapitel.

Raumheizungen

Aus C2C-Sicht gibt es keine klar favorisierte Technologie für Raumheizungen; alle Systeme haben verschiedene Vor- und Nachteile und müssen für jedes Projekt individuell beurteilt werden.

Generell sind die Systeme so auszuwählen, dass Sie die Nutzung einer regenerativen Wärmeerzeugung erlauben bzw. unterstützen; dies wird je nach Systemwahl für die Wärmeerzeugung eine Wärmeabgabe bei niedrigen Temperaturen erfordern.

Ein weiterer Grundsatz ist, dass im Sinne von C2C der Nutzerkomfort höher anzusetzen ist als der Materialverbrauch, solange dabei für eine C2C-Nutzung geeignete Materialien benutzt werden. Auch die Bauweise kann bei der Systemauswahl entscheidend sein (Recyclingfähigkeit).

Die verschiedenen Wirkweisen der Technologien und ihre Effizienz werden in dieser Arbeit nicht beurteilt; in diesem Leitfaden werden die Technologien nur im Hinblick auf die C2C-Zielssetzung und die C2C-Kriterien der Wärmeerzeugung beurteilt.

Freie Heizflächen (Plattenheizkörper, Radiatoren oder Konvektoren): Die freien Heizflächen bzw. Heizkörper werden meist aus Stahlblech mit Acryl- oder Kunstharz-Legierungen hergestellt; in Einzelfällen werden sie auch aus Gusseisen oder Aluminium gefertigt[101],[102]. Vorteil der Heizkörper ist die zumeist einfache Zugänglichkeit (einfache Demontage) sowie die Verwendung von Stahl bzw. Metallen als Grundmaterial (gute Recyclingfähigkeit); die verwendeten Lacke und Legierungen werden jedoch noch nicht recycelt, was bei der Fabrikatswahl berücksichtigt werden sollte.

Durch die vergleichsweise hohen Vor- und Rücklauftemperaturen unterstützt diese Technologie eher nicht regenerative Systeme.

Baukörperintegrierte Heizflächen: Durch ihre geringen Vorlauftemperaturen (üblicherweise < 40°C) sind die Flächenheizungen sehr gut für regenerative Heizungssysteme (Geothermie, Solarthermie) geeignet; ob dabei Fußboden-, Wand- oder Deckensysteme eingebaut werden, liegt in der Hand der Planerin.

Es ist allerdings bei der Bauart auf einen recyclingfähigen Einbau und die Materialität der Rohrleitungen zu achten; ebenfalls ist der thermische Komfort zu berücksichtigen.

Fußboden- und Wandheizungen können entweder als Nass- oder Trockensystem eingebaut werden. Bei C2C-Gebäuden sind diese im Trockensystem einzubauen, da durch den Einsatz von schwimmenden Estrich oder Gips (Nasssystem) ein Rückbau oder auch Wartungsarbeiten nicht mehr möglich sind oder zumindest deutlich erschwert werden; dies gilt entsprechend für eine Bauteilaktivierung. Der eventuell höhere Energieverbrauch ist dabei zu akzeptieren.

Bei Deckenheizungen ist ebenfalls die Art des Einbaus entscheidend; werden Rohre verputzt oder sogar einbetoniert, führt das zu einem Downcycling des Materials, so dass nach C2C-Gesichtspunkten Deckenstrahlplatten oder Hohlraumdeckenheizungen[103] den Rohrdecken- und Lamellendeckenheizungen vorzuziehen sind. Dies gilt auch für kombinierte Heiz- und Kühldecken.

Ebenfalls ist zu berücksichtigen, dass eine Heizung von der Decke energetisch ineffizienter ist (Wärmeschichtung) und zu niedrigerem thermischen Komfort führt (für Komfort sind warme Füße und ein kühler Kopf wünschenswert); im Prinzip wären also Fußboden- oder Wandheizungen zu bevorzugen, jedoch nur bei Einsatz von Trockensystemen.

Infrarotheizungen: Infrarotheizungen sind elektrisch betrieben und erlauben einen sehr flexiblen Einbau; sogenannte Heizvliese können bei einem Umbau relativ einfach an die neuen örtlichen Bedingungen angepasst werden. Infrarotheizungen werden zum Teil auch mit Gleichstrom betrieben; dies ermöglicht auch eine Kopplung an ein Niedrigstspannungsnetz im Gebäude.

Um in einem C2C-Gebäude eingesetzt werden zu können, müssen die Heizungen mit (möglichst selbst erzeugtem) Strom aus erneuerbaren Energien betrieben werden. Über die Recyclingfähigkeit der Heizungen fehlen noch ausreichende Aussagen der Hersteller.

Bei einer Stromversorgung aus rein regenerativen Quellen können Infrarotheizungen nach C2C-Kriterien eine gute Alternative zu herkömmlichen Raumheizelementen sein, sobald auch die Recyclingfähigkeit bestätigt werden kann.

Luftheizung

Bei mechanischer Lüftung muss die Außenluft vorgeheizt werden; bei modernen Bürogebäuden, die hohen Wärmeschutzanforderungen genügen, sind die Heizlasten so gering, dass sie u. U. vollständig über die mechanische Lüftung abgedeckt werden können.

Die Heizung erfolgt für gewöhnlich über Heizregister in den zentralen Lüftungsgeräten (wobei die Bewertung sinngemäß auch für Umluftgeräte gilt); diese können mit Wasser, mit Kühlmittel, oder elektrisch beheizt werden.

Wasser stammt aus demselben Kreislauf wie für die o. a. Heizelemente, womit dieselben Anforderungen gelten; zum Einsatz von Kühlmitteln siehe die entsprechenden Ausführungen im Kapitel 5.2.4.1 „Wärmepumpen“ auf Seite 60. Elektrische Heizregister können im Prinzip genutzt werden, aber nur wenn die elektrische Energie vollständig aus möglichst selbst erzeugten regenerativen Quellen stammt.

Systemauslegung

Sobald die Systeme entsprechend der C2C-Zielsetzung ausgewählt sind, greifen die üblichen Vorgaben der Systemauslegung, sowie die unter „Auslegungskriterien und Randbedingungen“ definierten Auslegungskriterien (insbesondere der Deckungsgrad der verschiedenen Systeme); im Gegensatz zur Nutzung konventioneller Systeme wird hierfür zwingend der Jahresenergieverbrauch zu ermitteln sein.

Bei der Auslegung der Systeme wäre dann das Augenmerk auf die Reduzierung des Energieverbrauchs zu richten; es sollte nur eine Versorgung des minimierten Verbrauchs angestrebt werden, um unnötigen Materialverbrauch durch unnötig große Anlagen oder Netze zu vermeiden – wird auch die technische Machbarkeit einer Wärmepositivität erhöht.

Bei der Reduzierung des Verbrauchs sind passive Maßnahmen (Gebäudeform & -orientierung, Wärmedämmung, thermische Masse, etc.) gegenüber regenerativer Wärmeproduktion zu priorisieren.

Bei Nutzung von Solarenergie wird die adäquate Auslegung der Wärmespeicherung eine große Rolle beim gewünschten Betrieb des Gebäudes spielen, wofür eine detaillierte Energiebedarfsberechnung und Systemauslegung notwendig sein wird.

Für Wärmeverteilnetze existieren keine C2C-spezifischen Auslegungskriterien; die Netze sollten im Prinzip für einen reduzierten Materialverbrauch optimiert werden, wobei jedoch bei Zielkonflikten zwischen Größenauslegung der Leitungen und der Pumpenleistung ggf. für eine geringere Pumpenleistung auszulegen ist.

Letzteres hängt stark vom energetischen Konzept ab und muss in jedem Projekt überprüft werden; wo die Versorgung mit regenerativ erzeugtem Strom im Winter nicht sicherzustellen bzw. geringer ist, stünde der Energieverbrauch vor dem Materialverbrauch, solange im Leitungsnetz für C2C-Nutzung geeignete Materialien benutzt werden.

Materialwahl

Bei den Materialien der Geräte besteht wegen der Marktlage derzeit wenig Möglichkeit, auf C2C-zertifizierte Materialien, Herstellverfahren bzw. Rückbaubarkeit zu bestehen; es würde jedoch der Marktausbreitung des Konzepts helfen, jeweils bei den Herstellern anzufragen – ggf. wird dadurch ein Umdenken eingeleitet.

Wärmeerzeuger

Solarthermie: Ein Recycling von solarthermischen Anlagen ist grundsätzlich möglich, wobei sich die Qualität des Recyclings noch nicht klären lässt.[104] Eine Rücknahme der Kollektoren durch die herstellenden Betriebe ist z. B. durch die Blaue-Engel-Anforderungen geregelt. Der Blaue Engel zeichnet eigentlich Sonnenkollektoren mit besonders hohem Energieertrag aus; außerdem dürfen aber auch das Wärmeträgermedium und die Dämmstoffe keine halogenierten Kohlenwasserstoffe enthalten, da diese Substanzen die Ozonschicht schädigen[105].

Tendenziell sind Flachkollektoren technisch weniger komplex als Vakuum-Röhrenkollektoren und aus diesem Grunde wohl auch besser zu recyceln; die verwendeten Materialien (Glas, Aluminium, Steinwolle) sind im Prinzip recyclingfähig. Bei den Gläsern ist auf Beschichtungen (üblicherweise Titanoxid, Schwarznickel oder Schwarzchrom) zu achten, da dies einen erhöhten Recyclingaufwand bedeutet; da sie aber zur Effizienz des Solarkollektors beitragen und die Materialien nicht auf der C2C Banned List stehen, sind sie kein No-Go-Kriterium.

Für das Wärmemedium, das zumeist aus einem Wasser-/Glykol-Gemisch besteht, gibt es Recyclingmaßnahmen, die durch Destillation das Gemisch aufbereiten können und so ein Recycling des Glykols ermöglichen[106],[107]

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es keine C2C-zertifizierten oder C2C-inspierierten Solarkollektoren.

Brennstoffzelle: Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine mit C2C-zertifizierte oder gleichwertigen Materialien erstellten Brennstoffzellen; für weitere Information, siehe das entsprechende Unterkapitel 8.2.2.1 im Kapitel „Starkstromanlagen“.

Wärmepumpe: Bei der Auswahl der Wärmepumpe ist vor allem auf das Kältemittel zu achten. Dies muss möglichst ökologisch und nach C2C-Kriterien optimiert sein. Da es nicht „das eine“ Kältemittel für alle Anwendungen gibt, ist eine klare Aussage dazu, welches Kältemittel am geeignetsten ist, im Rahmen dieser Arbeit nicht zu leisten.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine mit C2C-zertifizierte oder mit gleichwertigen Materialien hergestellte Wärmepumpe. Nähere Informationen zu Kältemittel unter Kälteanlagen im Kapitel 7.2.4.2 auf Seite 87.

Wärmespeicher

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keinen aus C2C-Materialien erstellten oder mit nachweislich gleichwertiger Qualität erstellten Wärmespeicher.

Material Speicher: Die meisten Pufferspeicher werden aus Stahl gefertigt; es gibt aber auch Speicher aus GFK oder Kunststoff.[108] Bei Heizungsspeichern ist Korrosion unüblich, weswegen Stahl ohne Emaillierung verwendet wird; Warmwasserspeicher werden aus Stahl mit Beschichtungen aus Emaille oder Kunststoff als Korrosionsschutz gefertigt.[109]

Emaille ist generell eine Mischung verschiedener Metalloxide. Diese Metalloxide sind je nach Anwendung, Farbe und Hersteller unterschiedlich gemischt. Ein sortenreines Recycling dieser Stoffe ist nicht möglich.[110] Aus diesem Grund ist Emaille zum derzeitigen Zeitpunkt nicht C2C geeignet.

Eine Kunststoffbeschichtung des Speichers wirft die selben Probleme wie die Beschichtung mit Emaille auf – eine sortenreine Trennung beim Recycling und eine Aufbereitung des Kunststoffes ist äußerst unwahrscheinlich. Informationen zu Speichertanks aus Kunststoff sind im Kapitel 3 „Abwasser- und Wasseranlagen“ zu finden.

Speicher aus GFK sind nach C2C-Kriterien nicht zu empfehlen, da sich GFK als Verbundwerkstoff bisher nicht sortenrein recyceln lässt.

Nach C2C-Kriterien sind derzeit nur Speicher aus Edelstahl zu empfehlen, da diese die beste Recyclingfähigkeit besitzen.

Dämmung: Der hauptsächliche Unterschied zu Trinkwasserspeichern ist die Dämmung; sie wird entweder aus Weichschaummaterial, Mineralwolle oder Polyurethan (PUR) ausgeführt.[111]

Zur Bewertung von Dämmmaterialien siehe Kapitel 3 „Wasseranlagen“; hier werden die dort aufgeführten Materialien nur für eine Eignung für Wärmeversorgungssysteme bewertet, und ggf. weitere Materialien näher betrachtet, die dort nicht aufgeführt sind.

PUR ist keine C2C-geeignete Lösung – siehe Ausführungen unter Kapitel 3 „Abwasser- und Wasseranlagen“.

Eine Anwendung von Kalziumsilikat als Isolierungsmaterial für Pufferspeicher ist bisher noch nicht bekannt, wäre aber geeignet.

Mineralwolle ist bedingt geeignet – siehe Ausführungen im Kapitel 3 „Abwasser und Wasseranlagen“.

Polystyrol ist ebenfalls auf Erdölbasis gefertigt; es ist nicht recyclingfähig und enthielt lange Zeit toxische Flammschutzmittel. Auch wenn diese nicht mehr erlaubt sind, bleibt das Problem des nicht möglichen Recyclings und der Brennbarkeit. Polystyrol ist daher in der bisherigen Ausführung kein C2C-Material.

Als Alternative zu den o. a. Materialien könnte die C2C Gold zertifizierte Seegras-Dämmung der Firma Advance Nonwoven A/S eingesetzt werden.

Als weitere Alternative können ökologische Dämmstoffe wie Stopfhanf gelten[112] – siehe Ausführungen im Kapitel 3 „Abwasser- und Wasseranlagen“.

Ummantlung: Bei der Kunststoffummantelung der Speicher wird z. B. Von der Firma Jenni und Twl Technologie PVC eingesetzt, das nach C2C-Kriterien (Steht auf der „Banned List“ des PII) nicht geeignet ist; eine Ummantelung mit Polystyrol, wie z. B. von Forstner und Soleado eingesetzt, entspricht ebenfalls nicht den C2C-Kriterien.[113] Es kann verzinktes Stahlblech eingesetzt werden.[114]

Latenter Wärmespeicher: Die Speicherhülle wird entweder aus Beton (z. B. Firma Viessmann) oder Kunststoff (z. B. PE Firma Calmac) ausgeführt. Die Nutzung von Beton macht den Speicher nach C2C-Materialkriterien schwierig zu befürworten; ob die Nutzung des verwendeten Kunststoffes C2C-Kriterien erfüllt, müsste in einer Materialanalyse überprüft werden.

Daneben ist noch das Material der Rohre (z. B. Viessmann Typ ES-B 10 PE-Rohre) und das Wasser/Glykol-Gemisch (Siehe Informationen im Kapitel 5.2.4.1 „Wärmeerzeuger“ unter Wärmepumpe) nach C2C-Kriterien zu optimieren.

Die Materialkriterien stehen dem positiven Effekt für die Nutzung erneuerbarer Energien entgegen; bei einer geplanten Nutzung wäre zu prüfen, ob die Tank- und Rohrmaterialien modifiziert werden können (z. B. Edelstahltank und Metallrohre).

Wärmeverteilung

Rohrleitungen: Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten Heizungsrohre. Basierend auf den im Rahmen dieser Arbeit durchführbaren Recherchen sind Metallrohre aufgrund der Recyclingfähigkeit vorzuziehen, wobei dies an der mangelnden Transparenz der Hersteller liegt, und im Widerspruch zur Auslegung zur Nutzung von Niedertemperaturheizungssystem wie z. B. Fußbodenheizungen steht.

Es gibt Heizungsrohre aus Stahl oder Kupfer; beide Metallsorten haben verschiedene Vor- und Nachteile, die im Kapitel 3.2.4.8 „Wasserrohre“ behandelt werden. Beide sind im Prinzip in C2C-Gebäude einsetzbar; eine klare Aussage, welches Metall nach C2C-Kriterien besser ist, ist in diesem Leitfaden nicht durchführbar.

Für Heizungsrohre aus Kunststoff werden zumeist PE-RT oder PE-X verwendet.

Rohre mit PE-RT (hitzebeständiges PE) werden in verschiedenen Formen (3-Schicht[115] oder 5-Schicht[116]) ausgeführt; es sind immer eine EVOH (Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer) Schicht und sogenannte Haftschichten enthalten. Informationen zum Recycling dieses Materials wurden bisher nicht gefunden; es steht jedoch zu vermuten, dass durch einen nicht mehr trennbaren Materialmix nur ein Downcycling möglich ist.

Rohre aus vernetztem PE (sog. PE-X) sind bisher nicht qualitativ gleichwertig zu recyceln.[117]

Sowohl bei PE-RT sowie PE-X Rohren gibt es sogenannte Verbundrohre, bei denen noch eine Aluminiumschicht integriert ist; dies erschwert zusätzlich das Recycling, womit diese Rohre nicht den C2C-Kriterien entsprechen.

Beide Materialien sind daher in C2C-Gebäuden nach Möglichkeit nicht einzusetzen.

Rohrisolierung: Energieeffizienz ist bei C2C nur ein Mittel, um eine möglichst hohe Deckung des Verbrauchs durch erneuerbare Energien zu erreichen; dabei ist eine Rohrisolierung und die damit verbundene Energieeinsparung weiterhin sinnvoll.

Die Rohrisolierungen für Heizwasser unterscheiden sich nur unwesentlich von denen für Warmwasser; es sei daher auf das entsprechende Unterkapitel 3.2.4.10 „Rohrleitungsisolierung“ verwiesen. Bei der Isolierung von Heizungsrohren ist ggf. zusätzlich auf die Temperaturbeständigkeit zu achten; im Folgenden sind ggf. Unterschiede zu Warmwasserrohren dargestellt.

PE-Isolierungen sind lediglich bis zu einer Temperatur von 100°C einsetzbar ; dies ist ggf. bei Einsatz von Vakuum-Kollektoren zu beachten.

Bei Kautschuk-Isolierungen ist auf den zulässigen Temperaturbereich zu achten; es gibt spezielle Fabrikate für Solaranlagen.

Rohrbefestigungen: Für Befestigungen von Heizrohren gilt sinngemäß dasselbe wie für Befestigungen von Trinkwasserrohren; es sei daher auf das entsprechende Unterkapitel 3.2.4.11 im Kapitel „Abwasser- und Wasseranlagen“ verwiesen.

Armaturen / Einbauten: Einbauten wie Pumpen, Mischer, Ventile, Thermostate, Kugelhähne, Klappen, Schieber, Entflüftungseinrichtungen und Schmutzfänger müssen ebenfalls nach C2C-Kritierien optimiert werden. Die Betrachtung aller Bauteile im Einzelnen ist im Rahmen dieser Arbeit nicht möglich, und wären in zukünftigen Arbeiten zu beurteilen; es lässt sich nur sagen, dass es zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens noch keinen C2C-zertifizierten Armaturen gab.

Raumheizflächen

Zur Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine mit C2C-zertifizierten Materialien erstellten Raumheizungen.

Heizkörper: Heizkörper (zumeist aus Stahlblech) sind tendenziell recyclingfähig; die Qualität des Recyclings hängt von der Qualität des Metalls und der aufgetragenen Lacke ab. Zur Zeit der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten Heizkörper; auch eine Einschätzung, welche Heizkörper C2C-Kriterien besser erfüllen, ist aufgrund der schwierigen Datenlage noch nicht möglich.

Lacke: Aufgrund der Wärmeentwicklung der Heizkörper ist es wichtig auf die Hitzebeständigkeit der Lacke zu achten.[118] Für die Lackierung der Heizkörper werden spezielle hitzebeständige Acryl- oder Kunstharzlacke eingesetzt.

Lacke sind im allgemeinen nach C2C-Kriterien äußerst kritisch zu bewerten, da sie die Materialqualität des Recyclats herabsetzen können; vor allem aber gibt es derzeit keine Informationen darüber, ob sie innerhalb des Recyclingprozesses sortenrein wieder gesammelt werden können – sie gehen in eine Schlacke über, die nicht mehr genutzt werden kann.

Aus diesem Grund ist generell in C2C-Gebäuden auf Lacke so weit möglich zu verzichten. Bei Heizkörpern ist dies allerdings schwierig umzusetzen; hier ist zumindest auf den Einsatz von lösungsmittelfreien Lacken und mit dem Blauen Engel versehenen Lack zu achten.

Kunstharzlacke enthalten einen höheren organischen Lösemittelanteil und dadurch eine höhere VOC-Konzentration als Acryllacke.[119] Acryllacke sind deshalb Kunstharzlacken vorzuziehen. Acryllacke enthalten allerdings auch organische Lösemittel und sind daher möglichst wenig einzusetzen.

Deckenstrahlplatten: Deckenstrahlplatten werden frei im Raum aufgehängt; was eine gute Rückbaubarkeit erlaubt. Die Platten bestehen meist aus Stahlblechen, Rohre werden angeschweißt oder mit Schellen angebracht. Schellen sind nach C2C Kriterien im Kapitel 14 „Bauweise“ zu bevorzugen. Zur Beschichtung gelten dieselben Kommentare wie für Heizkörper.

Hohlraumdeckenheizung: Hohlraumdeckenheizungen werden zwischen Tragdecke und Zwischendecke eingebaut; dies erlaubt eine gute Wartung und führt damit zu einer guten Demontierbarkeit. Die Bauweise von Hohlraumdeckenheizungen für Metallstreckdecken sowie von Deckenstrahlplatten ist ähnlich der von Heizkörpern; auch hier ist der Einsatz von Metall als Material positiv zu bewerten, während eine Eignung der verwendeten Lacke bzw. Legierungen bisher fraglich ist.

Fußbodenheizungen: Wie schon unter „Systemwahl“ angegeben, sind bei C2C-Gebäuden Fußbodenheizungen nur im Trockensystem einzubauen, da durch den Einsatz von schwimmenden Estrich oder Gips (Nasssystem) ein Rückbau oder auch Wartungsarbeiten nicht mehr möglich sind oder zumindest deutlich erschwert werden; dies gilt entsprechend für Bauteilaktivierung.

Für Fußbodenheizungen werden derzeit zumeist Kunststoffrohre eingesetzt. Nähere Informationen zu den eingesetzt PE-RT und PE-X im Kapitel 5.2.4.3 auf Seite 62. Es sind auch Systeme mit Kupferrohren verfügbar. Diese sind nach C2C-Kriterien zu bevorzugen, da die Kunststoffrohre bisher nicht nach C2C Kriterien Recyclingfähig sind.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine zertifizierten Fußboden-, Wand-, oder Deckenheizsysteme.

Heizregister: Heizregister sind in verschiedenen Bauformen und Materialzusammensetzungen erhältlich. Hersteller bieten die verschiedenen Komponenten wie Gehäuse, Lamellen, Rohre in verschiedenen Metallausführungen (z. B. Kupfer, Aluminium, Edelstahl, Vorlackierte Lamellen) an. Welche Materialauswahl getroffen wird, hängt stark vom Anwendungsfall ab; zumeist werden jedoch Kupferrohre in Verbindung mit Aluminiumlamellen eingesetzt.

Generell ist Metall gut recyclingfähig (wobei dabei auf Lackierung bzw. Beschichtung zu verzichten ist). Ob die Heizregister, die aus verschiedenen Metallsorten zusammengestellt werden, nach C2C-Kriterien geeignet sind, hängt stark von der verwendeten Verbindungsform der Rohre mit den Lamellen ab; diese muss nach Kriterien der C2C-Bauweise rückbaubar und ohne herabsetzen der Materialqualität funktionieren. Zumeist werden die Rohre mit den Lamellen verpresst oder gelötet; nach C2C-Kriterien sind Pressverbindungen zu bevorzugen, da kein Lot verwendet werden muss. Falls es gesteckte oder geschraubte Varianten gibt, sind diese ebenfalls zu bevorzugen.

Eine Monomateriallösung (z. B. Rohre und Lamellen aus Kupfer) erleichtert den Recyclingprozess und ist deshalb zu bevorzugen.

Infrarotheizungen: Infrarotheizungen können als Karbonfaser-Heizvliese (IR-CNT) oder mit Heizdrähten ausgeführt werden.

Zur Recyclingfähigkeit der IR-Heizvliese ist noch keine Aussage möglich; in der Literatur wird bisher im Bereich der Ökologie nur die CO2-Bilanz besprochen und der Diskurs geführt, ob Strom als Wärmequelle genutzt werden soll. Eine Auseinandersetzung mit der Materialität und der Recyclingfähigkeit ist bisher noch nicht thematisiert worden[120],[121].

Nach C2C-Gesichtspunkten ist bei der Verwendung von IR-Heizung auch auf die Einbauart zu achten. Einputzen oder Einbringen in ein Bauteil erzeugt eine nicht lösbare bzw. nur durch Zerstörung lösbare Verbindung; dies macht ein qualitativ gleichwertiges Recycling nicht möglich. Eine flexible Anbringung auf der Wand oder sonstigem Bauteil entspricht eher den C2C-Kritierien.

Bauweisen

Beim Einbau von Wärmeversorgungsanlagen ist darauf zu achten, dass die Rohre der Anlagen möglichst nicht einbetoniert oder eingeputzt werden; dies erschwert eine Reparatur oder Demontage und setzt die Wertigkeit des Materials herab. Ein Einbetonieren führt derzeit zu einer erhöhten Müllproduktion.

Bei den Rohrverbindungen ist ebenfalls auf eine möglichst hohe Demontierbarkeit zu achten. Dies ermöglicht auch eine einfache Wiedernutzung des Materials und hält den Wert (finanziell und materialtechnisch) der Komponente länger hoch. Deshalb ist auf Schweißen, Löten etc. möglichst zu verzichten – lösbare Verbindungen wie Schraub- oder Pressverbindungen sind zu bevorzugen.

Derzeit gibt es im Bereich der Wärmeversorgungsanlagen noch wenige C2C-zertifizierte oder nach ähnlichen Kriterien gefertigte Komponenten. Aus diesem Grund kann die Wahl des Bauweise einen ersten Schritt bedeuten und in der Planung der Druck auf Hersteller erhöhen, in dem nachgefragt wird, inwieweit Einzelteile ausgetauscht und Bauteile sortenrein nach C2C-Kriterien getrennt werden können.

Lufttechnische Anlagen

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel Sauerstoffpositiver Effekt auf die Umgebung und gesundheitsfördernde Innenluft
C2C-No-Go-Kriterium Schädliche Fortluft und ungesunde Innenluft
C2C-Mindestkriterium Gesunde Innenluft (Messung der Innenluftqualität im Betrieb) und neutrale Fortluft (Messung der Außenluftqualität vor dem Bau, Messung der Fortluftqualität im Betrieb)
C2C-Materialkriterien Siehe Kapitel 13 auf Seite 139
C2C-Bauweise Siehe Kapitel 14 auf Seite 146

Erläuterungen

Ein C2C-Gebäude hat das Ziel, Sauerstoff zu produzieren, die Außenluft zu reinigen und eine gesundheitsfördernde Innenluft zu gewährleisten. Mit einem C2C-Gebäude soll die Luftqualität am Standort des Gebäudes besser werden anstatt nur weniger schlecht. Der Weg dorthin wird in Abbildung als Roadmap zum Thema Luft gezeigt.

Abbildung 8: C2C-Roadmap Lufttechnische Anlagen


(Quelle: Eigene Darstellung)

Sauerstoffpositiv würde bedeuten, dass das Gebäude – einschließlich seiner Nutzungen – mehr Sauerstoff produziert als es verbraucht. Eine Sauerstoffproduktion ist allerdings nicht über Lufttechnische Anlagen zu erreichen; aus C2C-Sicht ist eine biologische Produktion sinnvoll (der technische Aufwand für die Sauerstoffproduktion soll so gering wie möglich sein), fällt jedoch in den Verantwortungsbereich anderer Disziplinen.

Was gesundheitsfördernd ist, lässt sich nur schwer fassen – die Gesundheit wird von so vielen Faktoren beeinflusst, dass ein einzelner schwer zu quantifizieren ist. Die Kriterien der WELL-Zertifizierung bieten dafür einen guten Ansatz, wobei auch sie deutlich über eine reine Definition der Luftmenge und Qualität hinausgehen.

Schädliche Fortluft lässt sich schon einfacher definieren, denn Schadstoffe in der Luft wurden von der WHO definiert; schädliche Fortluft hätte eine höhere Schadstoffbelastung als die Umgebungsluft im ursprünglichen Zustand des Gebäudes, neutrale Fortluft höchstens den selben Grad an Belastung. Luftfeuchte wird dabei im Sinne von C2C zunächst einmal nicht als Schadstoff angesehen; auch die Temperatur geht zunächst einmal nicht als Kriterium in die Bewertung ein.

Lufttechnische Anlagen können dabei nur das durch das Gebäude strömende Luftvolumen beeinflussen, die Verteilung steuern, und die Luft filtern. Den größten Anteil an der Luftqualität haben aber die beim Bau verwendeten Materialien und Produkte als mögliche Quellen von Schadstoffen, sowie Begrünung des Gebäudes als CO2-Filter und Sauerstoffproduzenten.

Wie bereits erwähnt ist der Bereich Luftqualität ein interdisziplinäres Thema, das mehrere Gewerke (u. a. Objektplanung, Grünanlagen) betrifft und nur gemeinsam gelöst werden kann. In diesem Leitfaden werden nur Themen behandelt, die der Bereich lufttechnische Anlagen beeinflussen kann – andere Maßnahmen wie Begrünung sind in anderen Leitfäden abzudecken.

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

Gesunde Innenluft

Für den Innenbereich ist zu definieren, welche Qualität die Innenluft erreichen soll. Nach C2C soll ein gesundes Raumklima erzeugt werden, aber es gibt noch keine klaren C2C-Definitionen hierzu; daher wird in diesem Leitfaden auf bestehende Regelwerke zurückgegriffen, bei denen jeweils die höchsten Qualitätsanforderungen erreicht werden muss.

Dies bedeutet:

  • IDA 1 gemäß DIN 13779 für Nicht-Wohngebäude
  • Kategorie A gemäß DIN 1946-6 sowie DIN EN 7730 für Wohngebäude
  • Thermische Behaglichkeit nach DIN EN 7730[122]

Es wird zudem empfohlen, die Kriterien der WELL-Zertifizierung[123] oder des DGNB heranzuziehen; diese gehen jedoch teilweise weit über den Einflussbereich der Planerin der lufttechnischen Anlagen hinaus und sind nur gemeinsam mit dem gesamten Planerinnen-Team zu erreichen.

Die lufttechnischen Anlagen können die Qualität der Innenluft nur durch das Luftvolumen und die Be- bzw. Entfeuchtung sowie Filtrierung der Außenluft beeinflussen; diese sind in den Auslegungskriterien anzugeben, wie auch die Kriterien für thermische und akustische Behaglichkeit.

Neben der Auslegung der Technologien haben auch Baustoffe und die Einrichtung Einfluss auf die Innenluftqualität; deren Auswahl nach C2C-Kriterien liegt allerdings im Verantwortungsbereich anderer Planerinnen, und es reicht ein Verweis auf deren Verantwortlichkeit und die Annahme, dass die Baustoffe nach C2C optimiert werden. Ebenfalls sollte angegeben werden, ob für das Gebäude ein Rauchverbot angenommen wird.

Neben der Luftqualität hat auch die Möglichkeit einer Einflussnahme der Nutzerinnen auf die Lüftung Einfluss auf das Wohlbefinden; dies ist als Auslegungskriterium zu berücksichtigen.

Neutrale Fortluft

Im Gegensatz zu herkömmlichen Gebäuden ist bei C2C-Gebäuden auch ein Fokus auf die Qualität der Fortluft zu legen. Um sauerstoffpositiv zu sein, muss die Fortluftqualität besser sein als die der Außenluft; als Mindestkriterium darf die Fortluft nicht schadstoffbelasteter sein als die Außenluft.

Um zu definieren, wie viel Reinigung der Fortluft notwendig ist, muss die Außenluftqualität vor dem Bau des Gebäudes analysiert werden. Basierend auf den Ergebnissen der Messung muss ggf. festgelegt werden, welche Filterklasse bzw. welche Art der aktiven Behandlung die Fortluft erhält, damit sie höchstens dieselbe Schadstoffbelastung hat wie die Außenluft.

Neben den in der DIN 13779 genannten Schadstoffen (Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid, Benzol, Kohlenstoffmonoxid, Blei, Feinstaub) sind dabei auch geruchsbelästigende Stoffe (z. B. Chlor aus Schwimmbädern, geruchsintensive Stoffe aus der Produktion) zu berücksichtigen; Luftfeuchte wird nicht als Schadstoff betrachtet. Wird die Fortluft nicht über eine Grünanlage weiter gefiltert, zählt CO2 ebenfalls nach C2C als Schadstoff.

Bei einer Betrachtung eines sauerstoffpositiven Effekts würde die Systemgrenze für die Fortluft nach dem Austausch mit Gebäudebegrünung etc. gesetzt.

Systemauswahl

C2C gibt keine konkrete Lüftungsart oder Technologie vor; es gilt, in jedem Projekt die gesetzten Ziele so weit wie möglich zu erreichen.

Über Komfort oder Luftqualität gibt es bereits einige Arbeiten und auch in der Literatur werden die Einflussfaktoren und Maßnahmen zur Einhaltung der Bedingungen bereits ausführlich beschrieben. In dieser Arbeit soll es daher darum gehen, welche Technologien oder Maßnahmen einen positiven Effekt auf die C2C-spezifischen Kriterien besitzen. Abbildung gibt eine Übersicht der verschiedenen Komponenten und deren Einflussfaktoren.

Abbildung 9: Übersicht System Luft


(Quelle: Eigene Darstellung)

Art der Lüftung

Ob das Gebäude mit natürlicher Belüftung oder durch Hilfe einer Lüftungsanlage betrieben wird, ist nach C2C Kriterien nicht entscheidend.

Während natürliche Lüftung eine mögliche Art der Lüftung ist, liegt deren Planung in der Verantwortung der Objektplanerin und wird hier nicht behandelt. Grundsätzlich wäre natürliche Lüftung wo möglich zu bevorzugen, da sie einen geringeren technischen Aufwand erfordert; je nach Nutzung lässt sie sich in vielen Fällen aber nicht einsetzen, da mit ihr z. B. die geforderte thermische oder akustische Behaglichkeit oder die Innenluftqualität (bei Innenstadt- oder industrienahen Lagen) nicht einzuhalten sind.

Bei mechanischer Lüftung wäre grundsätzlich zu unterscheiden zwischen Quelllüftung und Mischlüftung; aus C2C-Sicht wäre Quelllüftung wegen der geringeren Verwirbelung von Schadstoffen im Prinzip zu bevorzugen, jedoch ist dies sehr fallabhängig und C2C gibt generell keine Lüftungsart vor.

Lüftungsanlagen

Während die C2C-Kriterien keinen bestimmten Anlagentyp bevorzugen, so haben sie Einfluss auf die Elemente bzw. Funktionen der Lüftungsanlagen:

  • Es muss eine Filtrierung der Zu- und Abluft möglich sein.
  • Die Anlagen sollten eine variable Volumenstromregelung erlauben, um die hohen geforderten Luftmengen nutzungsabhängig regeln zu können.

Filtrierung

Die Art der Filtersysteme hängt von der notwendigen Filterklasse ab; im Prinzip ist der Einsatz von handelsüblichen mechanischen Filtersysteme für C2C-Gebäude – unter Berücksichtigung der im Kapitel 13 „Material“ angegebenen Kriterien – möglich.

Ggf. sind für die geforderten Luftqualitäten Aktivkohlefilter (siehe Kapitel 6.2.4.6 auf Seite 74) oder Luftwäscher (siehe Kapitel 6.2.4.5 auf Seite 74) notwendig;

Begrünte Dächer oder Fassaden können ebenfalls als Luftfilter genutzt werden; ihre Auslegung fällt jedoch nicht in den Verantwortungsbereich der Lüftungsanlagenplanerin und wird daher hier nicht behandelt. Es wird jedoch angeregt, sich mit der entsprechenden Planerin abzustimmen, um ggf. Synergieeffekte nutzen zu können; so wäre z. B. eine Zuluftansaugung in begrünten Bereichen empfehlenswert, und eine Fortluftführung über Gewächshäuser könnte im weiteren Sinne als eine mögliche Systemwahl betrachtet werden.

Dach- und Fassadenbegrünung: Im Gebäude der Stadtverwaltung in Venlo (Niederlande) wird die Außenluft gezielt über Pflanzen in die jeweiligen Räume geleitet.

Derzeit gibt es leider noch keine Richtwerte über den Einfluss eines m² Grünfassade auf die Luftqualität; dies hängt auch stark von der Pflanzenauswahl und von der Jahreszeit ab.

Gewächshäuser: Die Abluft aus den Innenräumen kann in Gewächshäuser geleitet werden. Hier dient der hohe CO2-Gehalt als Nährstoff für die Pflanzen, was einen Nährstoffkreislauf innerhalb des Gebäudes ermöglicht. Dieser Effekt wurde im Rahmen dieser Recherche in einem Gespräch (20.12.16) mit der Firma „Dachfarm Berlin“ bereits bestätigt.

Eine Verknüpfung von Gewächshäusern und Gebäuden wird derzeit meist in die Hinsicht auf die Energieeinsparung und für das Heizen und die positiven Effekte auf den Wasserkreislauf analysiert; der Vorteil für den Luftkreislauf wird bei den Untersuchungen derzeit noch vernachlässigt.

Wird die Abluft aus dem Gebäude über die Begrünung geleitet, dient die Abluft als Nährstoff für die Pflanzen; die Begrünung wird dann gezielt als Filter für die Abluft eingesetzt.

Abbildung 10: Grünfassaden mit und ohne Abluftfilterung


(Quelle: Eigene Darstellung)

Bei Industrieanlagen werden zumeist je nach Anwendung noch spezielle Filter verwendet (z. B. in einer Lackiererei), die aber einen Spezialfall darstellen, auf den in dieser Arbeit nicht eingegangen wird.

Luftverteilung

Im Prinzip haben C2C-Kriterien keinen Einfluss auf die Luftverteilung (u. U. mit Ausnahme der Materialwahl); es sind jedoch ggf. Elemente zur Regelung des Luftvolumenstroms zu berücksichtigen.

Die Luftverteilung im Raum muss dafür geeignet sein, eine zugfreie Luftbewegung zu schaffen und die akustischen Vorgaben einzuhalten.

Regelung

Die nach C2C-Kriterien geforderte hohe Außenluftmenge steht im Widerspruch zur Anforderung bezüglich geringem Energieverbrauch (Heizung, Kühlung, Stromverbrauch Ventilatoren); daher ist nach Möglichkeit eine Regelung der Außenluftmenge nach tatsächlichem Bedarf (z. B. Präsenzmelder, Luftqualitätsmessungen; Fensterkontakte) vorzusehen.

Es ist auch im Sinn zu behalten, dass eine Einflussnahme der Nutzer auf die Raumluftqualität (neben Temperatur ggf. auch Luftvolumenstrom) möglich sein sollte.

Für die Einhaltung der C2C-Kriterien ist eine Messung der Innenluftqualität und der Fortluftqualität im Betrieb vorzusehen.

Systemauslegung

Sobald die Systeme ausgewählt sind, greifen die üblichen Vorgaben der Systemauslegung, sowie die unter „Auslegungskriterien und Randbedingungen“ definierten Auslegungskriterien; es ist wahrscheinlich, dass die Systeme dadurch deutlich größer werden als bei konventionell geplanten Gebäuden.

Da die Auslegung ggf. mit anderen C2C-Kriterien im Widerspruch steht (z. B. Ökonomie, Platzbedarf; Wärmebedarf, Stromverbrauch für Kühlung und Ventilatoren), ist zunächst das Augenmerk auf die Qualität der Innenraumluft zu legen; andere Ziele treten dahinter zurück, solange die Strom- und Wärmeversorgung aus regenerativen Quellen stammen und die eingesetzten Baustoffe den jeweiligen C2C-Materialvorgaben entsprechen.

Wegen des großen geforderten Luftvolumenstroms ist in C2C-Gebäuden eine variable Volumenstromregelung sinnvoll – selbst wenn eine Energieeinsparung ggf. nicht erforderlich ist, so wird doch die Platzersparnis in den meisten Fällen gefordert sein.

Wo eine Reduzierung des Energieverbrauchs gewünscht ist, sind passive Maßnahmen (natürliche Lüftung, klimaaktive Materialien (z. B. Lehm, Begrünung etc.) zu priorisieren.

Die geforderte thermische Behaglichkeit könnte durchaus eine Befeuchtung der Außenluft erfordern, was Einfluss auf die Anlagengröße sowie auf die Planung anderer Disziplinen (Wasserversorgung, Wärmeversorgung) haben wird.

Bei der Auslegung der Lüftungsanlagen sind auch die Luftpressungen der erforderlichen Filter – ggf. auch biologischer Art – zu berücksichtigen.

Zur Verhinderung von Mikroben- oder Schimmelbildung schreibt z. B. Die WELL-Zertifizierng bei Klimaanlagen eine vierteljährliche Inspektion oder den Einsatz einer UV-Lampe zur Bestrahlung der Kühlschlangen und der Ablaufwanne;[124] dies ist ggf. bei der Ausschreibung zu berücksichtigen .

Die Lage der Fortluft- und Außenluftgitter ist so zu wählen, dass sie der Einhaltung der C2C-Kriterien entgegenkommen, z. B. die Leitung der Fortluft über Gewächshäuser (oder zumindest dort, wo sie am wenigsten stört) oder die Ansaugung der Außenluft in begrünten Bereichen (oder zumindest so weit wie möglich von schadstoffbelasteten Bereichen entfernt – z. B. auf dem Dach und nicht auf Straßenniveau).

Je nach Lage der Außenluftgitter sind ggf. Insektenfilter vorzusehen; in jedem Falle ist ein Partikelfilter nach dem Fortluftventilator einzusetzen, um Abrieb aus dem Ventilator nicht in die Umgebung gelangen zu lassen.

Zurzeit stehen noch keine Auslegungskriterien für die Größe von Pflanzenbereichen oder Gewächshäusern zur Außen- oder Fortluftfiltration zur Verfügung.

Es können aber Anhaltswerte aus dem Bereich der Kohlenstoff-Düngung für Gewächshäuser herangezogen werden. Durch Erhöhung der CO2-Konzentration werden in Gewächshäusern die Erträge gesteigert. Aus Gründen des Arbeitschutzes ist die CO2-Konzentration in Gewächshäusern auf 5.000 ppm begrenzt.125 Als Faustregel können folgende Werte für die CO2-Fixierung von Pflanzen angenommen werden:[125]

  • Gemüsebau: 150-200 kg CO2/a
  • Zierpflanzenbau: 25 kg CO2/a

Die Verteilsysteme sind nach Möglichkeit für geringen Materialverbrauch auszulegen (möglichst kurze Wege z. B. Systeme möglichst nah am versorgten Bereich); dabei kann z. B. die Anwendung der T-Methode (Auslegung der Luftkanäle derart, dass in allen Luftpfaden derselbe Druckverlust wie im kritischen Pfad herrscht – dadurch geringere Kanalgrößen) in Betracht gezogen werden.

Ob eine Energieeinsparung durch größere Luftkanäle (= niedrigerer Druckverlust) aus C2C-Sicht sinnvoll ist, wird davon abhängen, ob die Ventilatoren mit regenerativ erzeugtem Strom angetrieben werden (in diesem Falle wäre es nur noch eine Frage der Wirtschaftlichkeit), und aus welchem Material die Luftkanäle und die Dämmung bestehen (solange sie aus C2C-geeigneten Materialien bestehen, gibt es keine Materialbegrenzung).

Bei der Auslegung der Verteilsysteme ist auf Zugänglichkeit zur Reinigung (Revisionsöffnungen) und für Filtertausch zu achten, sowie auf eine Möglichkeit zur effektiven Einregelung.

Zur thermischen Behaglichkeit gehört auch eine zugfreie Belüftung; diese wird in existierender Literatur bereits eingehend betrachtet, so dass hier nicht darauf eingegangen werden soll.

Materialwahl

Bei den Materialien der Geräte besteht wegen der Marktlage derzeit wenig Möglichkeit, auf C2C-zertifizierte Materialien, Herstellverfahren bzw. Rückbaubarkeit zu bestehen; es würde jedoch der Marktausbreitung des Konzepts helfen, jeweils bei den Herstellern anzufragen – ggf. wird dadurch ein Umdenken eingeleitet.

Lüftungsanlagen

Eine Lüftungsanlage setzt sich aus verschiedenen Komponenten zusammen. Im Rahmen dieses Leitfadens kann nicht auf alle einzeln eingegangen werden – dies wäre ggf. ein Thema für weiterführende Arbeiten.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gab es noch keine C2C-zertifizierte Lüftungsanlage, oder auch nur C2C-zertifizierte Komponenten. Lüftungsanlagen werden aber üblicherweise aus Einzelkomponenten – die oft von verschiedenen Herstellern stammen – zusammengesetzt, so dass eine Zerlegbarkeit für eine mögliche Weiternutzung gegeben ist.

Die Karkasse besteht üblicherweise aus Metall, was eine gute Recyclierbarkeit aufweist; kritischer ist dabei die Lackierung – Lackierungen sind in C2C-Gebäuden weitestgehend zu vermeiden. Wenn die Nutzung es nicht anders zulässt werden Acryllacke den Kunstharzlacken vorgezogen (nähere Informationen im Kapitel 5.2.4.4).

Die Wärmedämmung der Karkasse wäre ein weiteres Gebiet, auf dem C2C-Kriterien greifen; die verschiedenen Materialien werden bereits in den Kapiteln 3 „Abwasser- und Wasseranlagen“ und 5 „Wärmeversorgungsanlagen“ abgedeckt.

Ventilatoren

C2C gibt keine Bauform für Ventilatoren vor. Entscheidend nach C2C-Kriterien sind die Materialität, die Energienutzung und die Bauweise.

Im Bereich der Rotorblätter kommt zumeist Edelstahl, Aluminium oder GFK vor. Aufgrund der schlechten Recyclingfähigkeit ist von GFK abzusehen. Auch Verbund oder Mischmaterialien (z.B. aus Aluminium und GFK) sind aufgrund der schlechten Recyclingfähigkeit nicht zu bevorzugen – aus C2C wäre derzeit unlackierter Edelstahl zu bevorzugen.

Die C2C-Kriterien zur Bauweise (Demontierbarkeit) sind ebenfalls einzuhalten; dies ist bei größeren Ventilatoren üblicherweise gegeben, könnte aber bei kleineren Ventilatoren ein Auswahlkriterium sein und wäre beim Hersteller anzufragen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten oder mit ähnlicher Qualität hergestellten Ventilatoren.

Heiz- / Kühlregister

Heiz- bzw. Kühlregister werden bereits im Kapitel 5.2.4.4 „Raumheizflächen“ behandelt.

Luftbefeuchter

Nach C2C gibt es außer den Kriterien zur Materialität, Energienutzung und Bauweise keine speziellen Anforderungen an Luftbefeuchter. Ob eine spezielle Luftbefeuchter-Technologie für die Gesundheit der Nutzer geeignet ist, ist bei der Auswahl der Technologie nach C2C ebenfalls zu beachten.

Im Rahmen der Recherche zu diesem Leitfaden konnten keine gravierenden Unterschiede zur Gesundheitsverträglichkeit zwischen den Technologien identifiziert werden; Sprüh- und Ultraschall-Verdampfer haben jedoch ein höheres Risiko einer Keimentwicklung, so dass aus dieser Hinsicht Dampferzeuger zu bevorzugen wären. Letztere sind jedoch schwerer mit erneuerbaren Energien zu betreiben, gerade im Anwendungsfall (Winter). Welche Technologie angewendet wird, ist für das jeweilige Projekt zu planen und die einzelnen Entscheidungskriterien gegeneinander abzuwiegen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizeirten oder unter ähnlichen Qualitätskriterien erstellten Luftbefeuchtungsanlagen.

Luftwäscher

Ein Luftwäscher ist ein Luftbefeuchter, der die Luft außerdem reinigt; als Filtermedium wird Wasser eingesetzt, was nach C2C-Kritieren positiv zu bewerten ist.

Luftwäscher basieren hauptsächlich auf Sprüh- bzw. Rieselbefeuchtung, womit besonders auf die Hygiene (Zugänglichkeit, Vorhaltungen für Desinfizierung) geachtet werden muss.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten oder mit gleicher Qualität erstellten Luftwäscher.

Technische Filter

Bei Filtern wird ein Material für den Rahmen (Kunststoff, Karton oder Metall) und ein Filtermaterial verwendet. Je nach Anforderungen und wie viele Stufen der Filter hat, werden Taschenfilter, Schwebstoffzellen, Filtermatten oder Aktivkohlepatronen eingesetzt.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es keinen C2C-zertifizierten Filter; da es sich bei den Filtern aber um ein Verbrauchsprodukt handelt, wäre es gut, bei den Herstellern nach C2C-zertifizierten Produkten zu fragen, um sie so zu einer Zertifizierung zu bewegen.

Eine klare Empfehlung zum Filtermaterial ist nicht abzugeben, generell gelten die Kriterien im Kapitel 13 „Material“ anzuwenden. Es ist auf ein möglichst ökologisches, aus Monomaterial hergestelltes und leicht recyclingfähiges Produkt zu achten.

Es sind bisher kaum Informationen zur Recyclingfähigkeit von Filtern zu finden. Es gibt waschbare bzw. regenerierbare Filter, welche zu bevorzugen sind, aber genaue Informationen, ob diese auch besser recycelt werden können, fehlen derzeit.

Da nach der in dieser Arbeit durchgeführten Recherche Filter in die Müllverbrennungsanlage gegeben werden, ist eine Einschätzung der Filtermaterialien äußerst schwierig. Einige Firmen werben mit der „Veraschbarkeit“ der Filter; dies bedeutet lediglich, dass Sie in einer Müllverbrennungsanlage verbrannt werden[126], was nach C2C nicht als Recycling zählt.

Glasfaservlies könnte theoretisch recycelt werden (z. B. Firma OTTE Kunststofftechnik GmbH). Bei Filtern aus Synthetikfasern ist genauer zu untersuchen, welche Materialien genutzt werden. Es gibt bereits Produkte, die aus Recyclingfasern hergestellt werden, die Problematik der Entsorgung bleibt jedoch[127],[128].

Je nach Verunreinigung kann auch eine Entsorgung auf einer Sonderabfalldeponie nötig sein.[129]

Als Filter für Gerüche und Gase können neben Luftwäschern auch Aktivkohlefilter eingesetzt werden. Aktivkohle kann aus Steinkohle, Kokosschalen, Holz, Torf und ähnlichem gewonnen werden. Nach C2C-Kriterien ist die Verwendung von Steinkohle als fossiler Rohstoff nicht zulässig; bei der Gewinnung von Aktivkohle aus nachwachsenden Rohstoffen ist noch auf die Regionalität zu achten – Aktivkohle aus Holz sind Kokosschalen wäre in Deutschland vorzuziehen.

Welches Material Verwendung findet, hängt von der Nutzung und des zu filterndem Materials ab. Bei der Auswahl des Filters ist auf eine möglichst hohe Reaktivierungsfähigkeit (bzw. bereits reaktivierte Aktivkohle) des Materials zu achten.

Für manche Anwendungen (Entschwefelung von Erdgas, Abtrennung von Ammoniak aus der Luft) kann eine Imprägnierung der Aktivkohle die Filterfähigkeit erhöhen; nach C2C-Kriterien (Einschränkung der Recyclingfähigkeit) ist eine Imprägnierung nicht zu bevorzugen. Im Rahmen dieser Arbeit können die Effekte und die Herkunft aller möglichen Imprägnierungen nicht detailliert analysiert werden, aber eine Beschichtung der Aktivkohle müsste mit einem möglichst nach C2C-Kriterien optimierten Stoff geschehen; die Imprägnierung darf auch nicht die Reaktivierungsfähigkeit der Aktivkohle herabsetzen.

Aktivkohlefilter werden als Platten, Zellen oder Patronen hergestellt. Es ist möglichst auf eine nachfüllbare Bauform zu achten; Patronen werden nachfüllbar angeboten.

Schalldämpfer

Das Absorptionsmaterial der Schalldämpfer ist zumeist Mineralwolle; die Ummantelung und die gelochte Innen-Oberfläche werden meist aus verzinktem Stahlblech, Aluminium oder Kunststoff gefertigt. Bzgl. des Stahlblechs gelten dieselben Anmerkungen wie für Lüftungskanäle. Aluminium ist gut Recyclingfähig allerdings unter hohem Energieaufwand. Über die verwendeten Kunststoffe fehlen Informationen der herstellenden Firmen.

Aufgrund der geringen Informationen ist eine Aussage welches Material nach C2C-Kriterien besser geeignet ist nicht final zu treffen.

Das Recycling von Stein-/Mineralwolle ist theoretisch möglich, erfordert jedoch eine spezielle Recyclinglogistik, die noch aufzubauen ist. Die Firma Rockwool nimmt Steinwolle (bisher nur Flachdachprodukte) nach der Nutzungsphase wieder zurück und macht neue Steinwolle daraus („Rock Cycle“); bisher ist dieser aber auf Material aus Flachdachprodukten beschränkt – für Schallabsorber aus Mineralwolle gibt es jedoch noch kein Recycling dieser Art.

Als Alternative zur Mineralwolle gibt es auch Schalldämpfer die Kunststoffe aus Melaminharzen verwendet. Ob diese die C2C-Kriterien Materialgesundheit oder Recyclingfähigkeit erfüllen ist in dieser Arbeit nicht final zu klären. Ein Recyclingverfahren für Melaminharze ist zum Patent angemeldet aber wird daraus ersichtlich das Melaminharze schwer zu recyceln ist.[130] Es konnten keine Informationen gefunden werden ob dieses Verfahren bereits Anwendung findet.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten Schalldämpfer.

Luftkanäle

Für Luftkanäle wird zumeist verzinktes Stahlblech verwendet[131]; dieses Material ist lange nutzbar und auch ein Recyclingkreislauf ist bereits im Betrieb. Bei besonderen Hygieneanforderungen werden auch Rohre aus Edelstahlblech verwendet, das ebenfalls recycelt werden kann.

Das Problem ist der energieaufwändige Recyclingprozess bei dem bisher auch nur fossile Energie verwendet wird; wo möglich sollten daher alternative Materialien in Betracht gezogen werden.

Die einzigen C2C-zertifizierten Lüftungskanäle sind derzeit aus Textilfaser gefertigt (Cradlesox und Cradlevent); beide haben mit einer Bronze Zertifizierung allerdings noch eine recht niedrige Zertifizierungsstufe. Die Textilrohre können einfach gereinigt werden; sie werden auch vom Hersteller zurückgenommen und für den technischen Kreislauf aufgearbeitet.

Neben Textilen-Lüftungsrohren sind auch Lüftungsrohre aus Karton auf dem Markt (Gatorduct). Das Material könnte gut nach C2C-Kriterien geeignet sein, allerdings wird der Karton aus Brandschutzgründen mit einer speziellen Beschichtung versehen. Informationen ob dies ein qualitativ hochwertiges Recycling ermöglicht sind derzeit nicht verfügbar. Der Hersteller gibt jedoch eine 100%ige Recyclingfähigkeit des gesamten Produkts an. Eine Herstelleranfrage nach der Qualität des Recyclings (31.7.17) ergab keine weiteren Informationen.

Eine besonders im Mittelmeerraum verbreitete Alternative zu Kanälen aus Stahlblech sind Luftkanäle aus aluminiumbeschichteter Glaswolle (z. B. Climaver); sie werden wegen ihrer schnellen Verarbeitung, ihres Preises, und des geringen Gewichts geschätzt. Das Recycling von Glaswolle (theoretisch möglich) ist derzeit nicht gegeben; die Beschichtung der Glaswolle mit Aluminium erschwert ein Recycling zusätzlich, so dass nach C2C-Kriterien von Luftkanälen aus Glaswolle mit Aluminium- oder Kunststoffbeschichtung abzusehen ist.

In besonders korrosiven Umgebungen (z. B. Schwimmbäder) kommen auch Kanäle aus Plastik zum Einsatz; dies wird als Sonderfall betrachtet und hier nicht bewertet.

Eine klare Aussage welches Material nach C2C-Kriterien besser ist, ist im Rahmen dieses Leitfadens nicht abbildbar.

Neben starren Luftkanälen werden für die Anbindung an die Luftauslässe flexible Kanäle benutzt; diese bestehen meistens aus einer Stahlspirale und einer Aluminium und/ oder Kunststoff-Folie.

Flexible Lüftungsrohre sind ohne PVC auszuführen, da PVC auf der „Banned List“ des C2C PII enthalten ist; flexible Lüftungsrohre, die lediglich aus einer Stahlspirale und Aluminiumfolie (mehrschichtig) bestehen und durch eine Falzverbindung verbunden sind, sind zu bevorzugen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es derzeit nur oben genannte Textil-Lüftungskanäle die C2C-zeritifziert sind; C2C-zertifizierte flexible Alu- bzw. Stahlrohre gibt es derzeit noch nicht.

Wärmedämmung

Für verschiedene Arten und Verlegesituationen der Lüftungsrohre und verschiedene Aufstellungsorte der Lüftungsanlagen gelten jeweils andere Anforderungen an die Wärmedämmung; in dieser Arbeit wird jedoch nur auf die Materialien eingegangen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine den C2C-Kriterien erfüllende Wärmedämmung für Lüftungsanlagen. Welches Material verwendet wird, ist in jedem Projekt individuell zu klären.

Steinwolle (mit Alu kaschiert): Das Recycling von Stein-/Mineralwolle ist theoretisch möglich, erfordert jedoch eine spezielle Recyclinglogistik, die noch aufzubauen ist. Die Firma Rockwool nimmt Steinwolle (bisher nur Flachdachprodukte) nach der Nutzungsphase wieder zurück und macht neue Steinwolle daraus („Rock Cycle“); bisher ist dieser aber auf Material aus Flachdachprodukten beschränkt – für Kanaldämmungen gibt es jedoch noch kein Recycling dieser Art.

Eine Aluminium-Kaschierung erschwert das Recycling zusätzlich.

Kautschuk: Kautschuk-Dämmungen für Lüftungsanlagen sind Aufgrund des VOC Gehalts und der häufig eingesetzten Flammschutzmittel (Chlorparaffine) nach C2C-Kriterien nicht zulässig. Armacell hat zwar ein Programm „Eco-Cycle“ ins Leben gerufen, durch das Baustellenverschnitt gesammelt und einem Recycling zugeführt wird, mit dem Ziel, ein Produkt aus 100% recycelten Material herzustellen; die eingebaute Kautschuk-Dämmung ist jedoch aufgrund der Verklebung nur äußerst schwer einem Recycling zuzuführen.

Die Firma Thermaflex hat ein Silber C2C-Zertifkat für ein Kautschuk Dämmung für Wasserrohre; für Lüftungsanlagen sind jedoch noch keine Produkte vorhanden.

Klebstoff: Neben dem Isoliermaterial selbst sind auch die häufig verwendeten Klebeverbindungen zu berücksichtigen; dabei ist neben der Art des Klebers zu beachten, dass die Recyclingfähigkeit durch die Einbauart nicht verringert werden darf.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keinen C2C-zertifizierten Klebstoff.

Brandschutz von Luftkanälen

Brandschutzbauplatten werden für gewöhnlich auf Basis von zementgebundenem Calciumsilikat hergestellt (z. B. Firma Promat, Knauf). Calciumsilikatplatten erfüllen zwar die Kriterien des Bewertungssystems für nachhaltiges Bauen, sind aber ein Gemisch verschiedener mineralischer Baustoffe und werden flächig verklebt bzw. verspachtelt, so dass ein sortenreines Recycling derzeit nicht möglich ist; bisher gibt es auch kein System zur Wiederverwendung der Produkte (wobei z. B. die Produkte der Firma Knauf einen Recyclinganteil haben).

Aufgrund der fehlenden Recyclingfähigkeit (Entsorgung auf Deponie[132]) ist dieses Produkt nach C2C-Kritieren nicht zu befürworten (nähere Informationen unter www.wecobis.de); eine detaillierte Betrachtung und Untersuchungen zur Recyclingfähigkeit kann diese Sichtweise ggf. zukünftig ändern.

Neben Calciumsilikatplatten werden noch Branschutzelement aus Mineralwolle (z. B. Isover Ulitmate) verwendet. Ein Vorteil ist der geringere Einsatz von Klebstoff aufgrund der Verbindungstechniken mit Federschrauben oder Draht. Die Recyclingfähigkeit ist zwar laut Hersteller gegeben doch wird lediglich Produktionsabfall recycelt; ansonsten ist eine Entsorgung auf einer Deponie, Bauschutt oder Downcycling als Schüttmaterial vorgesehen.[133]

Derzeit sind jedoch keine besser geeigneten Produkte bekannt, so dass zur Erfüllung der Brandschutzvorschriften der Einsatz wo brandschutztechnisch gefordert zu akzeptieren ist; wegen des geringeren Einsatzes von nicht C2C-geeignetem Material sind im Prinzip Brandschutzklappen besser geeignet, wobei dies jedoch von der Einbausituation abhängt.

In der Anwendung ist darauf zu achten, dass die Demontierbarkeit möglich ist und das Material nicht durch die Mischung mit Putzen, Imprägnierungen oder ähnlichen Stoffen herabgesetzt wird.

Volumenstromregler

Volumenstromregler setzen sich aus verschiedenen Komponenten zusammen. Im Rahmen dieses Leitfadens kann nicht auf alle einzeln eingegangen werden – dies wäre ggf. ein Thema für eine weiterführende Arbeit.

Was die Karkasse angeht, so gilt sinngemäß dasselbe wie für Lüftungsanlagen, wobei Volumenstromregler gewöhnlich keine Oberflächenbehandlung haben (eine Frage für die Hersteller).

Auf die Regelelemente wird im Kapitel 12 „Gebäudeautomation“ eingegangen, wobei hier wenig Möglichkeit zur Einflussnahme besteht.

Brandschutzklappen

Wie bei Volumenstromreglern werden die Karkassen aus Metall (verzinktes Stahlblech oder Edelstahl) hergestellt, das für gewöhnlich keine Oberflächenbeschichtung erhält.

Das Klappenblatt wird aus Calciumsilikat (z. B. Firma Trox[134]) oder Metall gefertigt. Nach C2C wäre Metall zu bevorzugen, da es eine bessere Recyclingfähigkeit besitzt; allerdings sind sicherheitstechnische Auflagen einzuhalten.

Am Klappenblatt wird eine Dichtung aus elastomeren Kunststoff oder Dichtungselemente aus nicht-brennbarem Mineralfaserstoff mit einer geschichteten Glasgewebe-Ummantelung (z. B. Litaflex[135]) eingesetzt. Eine generelle Aussage zur C2C-Eignung solcher Dichtungen kann aufgrund fehlender Herstellerangaben nicht getroffen werden. Aufgrund des Verwendens von Kleber und einer Imprägnierung wird die C2C-Eignung aber in Frage gestellt.

Auf die Regelelemente wird im Kapitel 12 „Gebäudeautomation“ eingegangen, wobei hier wenig Möglichkeit zur Einflussnahme besteht.

Ob elektrische oder pneumatische Systeme genutzt werden, wird nach dem C2C-Konzept nicht vorgegeben.

Befestigungen

Kanalbefestigungen sind meist in Metall ausgeführt; dies ist zwar in der Herstellung energieintensiv, ermöglicht generell aber ein qualitativ hochwertiges Recycling, so dass solche Systeme in C2C-Gebäuden grundsätzlich einsetzbar sind.

Die Firma Adolf Würth GmbH bietet ein C2C-Silber-zertifiziertes Schnellmontagesystem Varifix® an.

Luftauslässe

Luftauslässe werden meistens aus Metall (Stahl, Aluminium) oder manchmal (geringere Qualität) auch aus Plastik hergestellt. Wegen der besseren Recyclingfähigkeit und Beständigkeit ist Luftauslässen aus Metall in C2C-Gebäuden Vorrang zu geben.

Problematisch sind dabei immer noch die Oberflächenbehandlungen; im Prinzip wären in C2C-Gebäuden unbehandelte Oberflächen aus rostfreien Materialien zu bevorzugen, jedoch nicht in allen Fällen erhältlich – für gewöhnlich werden entweder Lack oder eine Pulverbeschichtung mit thermoplastischen Kunststoffen (PE, PA, PUR) aufgetragen; diese Kunsstoffe müssen nach C2C-Kriterien gestaltet sein und sortenrein recycelt werden können.

Bei Lacken wird in Kunstharz- und Acryllacken unterschieden. Kunstharzlacke enthalten einen höheren organischen Lösemittelanteil und dadurch eine höhere VOC-Konzentration als Acryllacke.[136] Acryllacke sind deshalb Kunstharzlacken vorzuziehen, aber auch sie enthalten organische Lösemittel und sind daher möglichst wenig einzusetzen..

Eine Aussage ob Lacke oder eine Pulverbeschichtung weniger schlecht sind, ist im Rahmen dieser Arbeit nicht zu treffen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gab es noch keine zertifizierten Luftauslässe; in der Zwischenzeit sind Luftauslässe aus Edelstahl oder verzinktem Stahlblech am besten zur Erfüllung der C2C-Kriterien geeignet.

Bauweisen

Die Verbindungen in lufttechnischen Anlagen sind möglichst lösbar (Stecken, Schrauben etc.) auszuführen. Verklebungen bzw. das Verschmieren von undichten Stellen mit Plastikmassen sind zu vermeiden; Wärmedämmungen sind ebenfalls nicht zu verkleben.

Alle lufttechnischen Anlagen sind möglichst zugänglich und demontierbar zu erstellen.

Kälteanlagen

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel Es gibt keine eigenen Ziele für kältetechnische Anlagen – sie unterstützen ggf. nur die C2C-Ziele anderer Bereiche (z. B. ein gesundes Innenraumklima)
C2C-No-Go-Kriterium Betrieb mit Strom aus fossilen Energieträgern; Einsatz von Materialien auf der „Banned-List des PII“
C2C-Mindestkriterium Optimierung des Kälte- und Materialverbrauchs
C2C-Materialkriterien Siehe Kapitel 13 auf Seite 139
C2C-Bauweise Siehe Kapitel 14 auf Seite 146

Erläuterungen

Von den C2C-Kriterien beeinflussen die Kälteanlagen direkt nur ein gesundes Innenraumklima, und haben Einfluss auf Energieverbrauch, Luftqualität und Materialien.

Kälteanlagen sind im Sinne einer C2C-Betrachtung daher im Prinzip nur als Produkte zu sehen und müssen bzgl. ihres Beitrags zum Raumklima (Begrenzung von maximalen Temperaturen und Luftfeuchte), ihrer Materialität, ihres Effekts auf die Luftqualität und ihrer Energienutzung nach C2C-Kritieren optimiert werden; letztere könnten eine kritische Betrachtung der Notwendigkeit von Systemen bzw. Elementen einschließen – weniger Elemente und weniger Systeme brauchen weniger Material und Energie und belasten die Luftqualität weniger.

Es sollte dabei auch im Gesamtzusammenhang betrachtet werden, ob die Anlagen den C2C-Zielen anderer Anlagengruppen widersprechen oder sie unterstützen können. Konventionelle Kälteanlagen verbrauchen viel Strom; alternative Systeme wie adiabatische Kühlung verbrauchen viel Wasser, das dabei verunreinigt wird, und haben zudem meist einen höheren Platzbedarf. In diesem Sinne ist zunächst der Kältebedarf zu optimieren, wobei dann auch der Materialverbrauch – der auch von der Systemwahl beeinflusst wird – verringert wird.

In dieser Arbeit werden alle Gewerke einzeln betrachtet und individuelle Ziele formuliert. Im Zusammenspiel können die Starkstromanlagen, Wärmeversorgungsanlagen und Kälteanlagen auch das Ziel der positiven Energieautarkie verfolgen. Das bedeutet das die Bilanzgrenze über die gesamte TGA gelegt wird und nicht nur über einzelne Gewerke.

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

In der Grundlagenermittlung sollten die No-Go- und Mindestkriterien aufgeführt sein; es sollte auch definiert sein, wie die Kälteanlagen zum gesunden Innenraumklima beitragen, d. h. auf welche Temperaturen bzw. maximalen Luftfeuchten in welchen Bereichen gekühlt wird.

Es ist schwierig, ein allgemeingültiges Kriterium für die Optimierung des Energieverbrauchs nur der Kälteanlagen zu definieren, da dieser stark von der jeweiligen Nutzung und den klimatischen Verhältnissen abhängt; relevant ist auch der Gesamt-Energieverbrauch des Gebäudes, und hier gibt es große Abhängigkeiten der Systeme untereinander. Der Materialverbrauch hängt fast direkt vom Energieverbrauch ab und wird durch die Optimierung des Energieverbrauchs ebenfalls optimiert.

Als erster Schritt sollte kritisch hinterfragt werden, ob alle Systeme notwendig sind, und das Ziel einer effektiven Material- und Energienutzung festgehalten werden; beim Energieverbrauch könnten Ziele aus Nachhaltigkeits-Zertifizierungssystemen herangezogen werden. (z. B. DGNB belohnt eine Übererfüllung der EnEV von mindestens 30 % (Platin Kriterium))[137].

Aus der angestrebten Ökonomie bei der Umsetzung des C2C-Ziels ergeben sich ggf. noch weitere Auslegungswerte z. B. Effizienzgrade der Kälteerzeugung, Optimierung des Platzverbrauchs, etc.

Systemauswahl

Derzeit gibt es noch keine C2C-zertifizierten Kälteanlagen oder -systeme; daher ist die Systemauswahl auf einen möglichst effektiven Material- und Energieverbrauch auszulegen (so wenige Elemente wie möglich, Verbrauch so gering wie möglich, Systeme an Erzeugung erneuerbarer Energien anzupassen), sowie ggf. auf eine Eignung zur Schaffung eines gesunden Innenraumklimas.

Optimierung des Kälteverbrauchs

In den meisten Fällen wird die Optimierung des Kälteverbrauchs nicht direkt von der Planerin der Anlage sondern von den Planerinnen anderer Gewerke abhängen; so würde eine effiziente Verschattung von der Objektplanung abhängen, eine energieeffiziente Beleuchtung von der Elektroplanerin, etc. Hier sollte die Zusammenarbeit aller Disziplinen gesucht werden, wobei die Kälteplanerin angeben sollte, wie der Kälteverbrauch reduziert werden könnte.

Klimatisch optimierter Gebäudeentwurf: Der Gebäudeentwurf muss nach wärme- und kältetechnischen Gesichtspunkten optimiert werden. Dies beinhaltet z. B. Verglasungsanteil, Sonnenschutz, Speichermasse, oder freie Nachtlüftung. Da diese Maßnahmen bereits Standard bzw. in diversen Publikationen besprochen werden, wird darauf in diesem Leitfaden nicht eingegangen.

Biologische Kühlung: Pflanzen im Außen- und Innenbereich des Gebäudes tragen zur Gebäudekühlung bei. Sei es im Außenbereich durch Verschattung, thermische Trägheit sowie Wasserverdunstung oder im Innenbereich ebenfalls durch Verdunstung.

Die Einschätzung der Kälteleistung der verschiedenen Pflanzen ist schwierig; in der durchgeführten Recherche sind nur vereinzelte Werte gefunden worden, die schwer vergleichbar mit der Kälteleistung einer Klimaanlage sind. In diesem Bereich gilt es noch mehr Wissen zu generieren und zu erkennen, dass Pflanzen einen großen Anteil an positiven Effekte für Gebäude besitzen können, was einen Synergieeffekt bei der Erfüllung der C2C-Ziele bietet.

Energieeffiziente Systeme: Systeme der technischen Gebäudeausrüstung erzeugen im Gebrauch Wärme, die dann durch die Kälteanlagen abgeführt werden muss. Alle Systeme sollten in dieser Hinsicht optimiert werden, z. B. durch Beleuchtung mit geringem Energieverbrauch oder bedarfsabhängige Beleuchtung, energieoptimierte Aufzugsanlagen, etc.

Eine besondere Rolle kommt hier der Lüftung zu; sie beeinflusst den Kälteverbrauch besonders. Eine Optimierung der Außenluftversorgung (z. B. bedarfsabhängige Lüftung) und eine effiziente Wärmerückgewinnung wären hier als Mindest-Anforderungen anzusehen.

Auch die Gebäudeautomation wird eine große Rolle beim Energieverbrauch spielen; die Steuerung des Sonnenschutzes sowie der oben genannten Systeme wird zur Optimierung des Verbrauchs beisteuern.

Kälteerzeugung

Bei der Auswahl der Kälteerzeugung ist neben der Optimierung des Energieverbrauchs auch die Eignung für einen Betrieb mit erneuerbaren Energien zu betrachten, z. B. Nutzung von Solarthermie; dieser Betrieb ist dann so effizient wie möglich zu gestalten.

Neben dem Energieverbrauch sind die Kälteanlagen wie herkömmliche Produkte zu bewerten – die C2C-Kriterien zur Materialität und zur Bauweise sind einzuhalten. Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es jedoch noch keine aus C2C-Materialien erstellten oder mit nachweislich gleichwertiger Qualität erstellten Kältemaschinen.

Ob die Anlagen zentral oder dezentral ausgeführt werden, oder als Luft, Luft/Wasser oder nur Wasser Systeme ausgeführt werden, gibt C2C nicht vor.

Kompressionskältemaschinen: Bei der Systemauswahl der Kälteanlagen kann neben dem Energieverbrauch auch der Geräuschpegel (Beeinflussung des gesunden Raumklimas) bei der Bewertung nach C2C noch eine Rolle spielen.

Die marktübliche Lösung für Kälteerzeugung besteht aus Kompressionskältemaschinen, die üblicherweise nach Leistung, Preis und ggf. nach Geräuschemission ausgesucht werden. Nach C2C-Kriterien gibt es hier kein klar favorisiertes System – die Systemauswahl hängt vom Anwendungsfall ab.

Auch bei der Wahl zwischen wasser- bzw. luftgekühlten Anlagen gibt es keine klare Favorisierung nach C2C-Kriterien. Wassergekühlte Systeme (mit separater Rückkühlung) zeichnen sich durch eine höhere Energieeffizienz aus, haben aber einen höheren Materialverbrauch, einen höheren Platzbedarf, und sind meist insgesamt teurer.

Eine Herausforderung bei der Systemwahl nach C2C-Kriterien ist bei allen Kältemaschinen das Kältemittel; dieses Thema wird hier im Bereich „Materialwahl“ auf Seite 87 näher betrachtet und sollte bei der Auslegung berücksichtigt werden.

Absorptionskältemaschinen: Im Sinne einer Nutzung von „Abfallwärme“ wird oft die Nutzung von Absorptionskältemaschinen in Betracht gezogen, bei denen der Kälteprozess durch Wärme angetrieben wird.

Aus C2C-Sicht macht die Nutzung einer solchen Technologie nur Sinn, wenn diese Wärme entweder solar oder vollständig und ohne Nacherhitzung als Nebenprodukt eines anderen Prozesses zur Verfügung steht; wegen der starken Abhängigkeit der Effizienz und des Materialverbrauchs von der Temperatur des Wärmeträgers kommt bei letzterem eigentlich nur Dampf über 115°C in Betracht, bei solarer Versorgung nur Vakuum- bzw. Hochleistungs-Kollektoren.

Ebenfalls in Betracht gezogen werden sollte die deutlich höheren Anforderungen an die Rückkühlung (die zum Antrieb genutzte Wärme muss zusätzlich abgeführt werden); die Technologie macht aus C2C-Sicht nur Sinn, wenn die Wärme an einen saisonalen Wärmespeicher abgeführt werden kann, da der Materialverbrauch bei einer Luftkühlung etwa dreifach höher ist als bei Kompressionskälte.

Siehe Kapitel 7.2.4.2 zum Thema „Kältemittel“ (Lithiumbromid).

Rückkühlung

Bei der Rückkühlung wäre zu unterscheiden zwischen dem Medium, gegen das gekühlt wird (luftgekühlt, wassergekühlt (=Grundwasser, See-/ Flusswasser, Meerwasser), geothermisch); bei allen Systemen werden C2C-Kriterien beeinflusst (Luftqualität, Energienutzung, Wasserverbrauch, Materialnutzung), so dass es zunächst einmal kein aus C2C-Sicht favorisiertes System gibt – die Systeme wären hier im Gesamtzusammenhang zu bewerten.

Trockene Kühlung: Bei der trockenen Kühlung wird das Kühlmedium ausschließlich über Konvektion durch die Temperaturdifferenz mit der Außenluft gekühlt; die Wärmeübertragung ist dabei begrenzt, so dass der Platz- und Materialbedarf solcher Systeme relativ groß ist; zudem funktioniert der Prozess nur bei relativ hohen Temperaturen des Kühlmediums, was den Kühlprozess ineffizienter werden lässt.

In diesem Sinne ist diese Art der Kühlung – insbesondere mit Hinblick auf die Schwierigkeiten bei der Sicherstellung der Nutzung von C2C-Materialien bei den Kälteanlagen – für C2C-Gebäude weniger geeignet (wobei seine Nutzung kein Ausschlusskriterium ist).

Feuchte Kühlung: Bei der feuchten Kühlung wird in der kühlenden Luft Wasser verdampft, womit die Kühltemperatur verringert und die Verdunstungskälte zur Kühlung genutzt wird.

Während damit Energie und Material gespart wird, besteht hier ein Konflikt mit dem Ziel der Reduzierung des Wasserverbrauchs. Wo wiederverwendetes Wasser zum Einsatz kommt, besteht dieser Konflikt nicht; wo kein wiederverwendetes Wasser verwendet wird, ist eine Bewertung des Gesamtsystems (auch: Energieverbrauch, Platzverbrauch) durchzuführen und damit eine Entscheidung zum System zu treffen.

Freie Kühlung: Ein Sonderfall der Kälteerzeugung ist die sogenannte „freie Kühlung“, bei der bei niedrigeren Außentemperaturen der Kühlkreislauf abgeschaltet wird und das Kühlmedium nur durch den Rückkühler gekühlt wird; auch wenn hier ein höherer Materialverbrauch erforderlich ist, ist eine solche passive Lösung im Sinne einer Optimierung des Energieverbrauchs zu befürworten (wobei eine effiziente Nutzung eines solchen Systems ein geeignetes Raumsystem erfordert, das bei möglichst hohen Vorlauftemperaturen operiert).

Adiabatische Kühlung: Ein Sonderfall der feuchten Kühlung ist die sogenannte adiabatische Kühlung, bei der Wasser in den Luftstrom der Lüftungsanlage eingesprüht wird und die Verdunstungskälte zur Kühlung der Zuluft genutzt wird; hier wird noch zwischen direkter (Einsprühung in die Zuluft) und indirekter Kühlung (Einsprühung in die Fortluft, Wiedergewinnung durch Wärmetauscher) unterschieden.

Das System ist im Prinzip für eine C2C-Nutzung geeignet, da es den Kälteverbrauch verringert. Es ist jedoch im Sinn zu behalten, dass das System den Wasserverbrauch erhöht und das Wasser ggf. behandelt werden muss, so dass es u. U. den Zielen der Wassernutzung widerspricht; aus C2C-Sicht würde ein solches System also nur Sinn machen, wenn für die Sprühkühlung wiederverwendetes Wasser verwendet würde (wofür eine indirekte Kühlung besser geeignet wäre).

Splitgeräte: Bei sogenannten Splitgeräten wird der Kühlkreislauf in Kompressor und Verdampfer aufgeteilt, wobei der Kompressor als Außeneinheit aufgestellt und der Verdampfer im Raumgerät als Kühlelement genutzt wird; das Kühlmedium ist dabei das Kühlmittel des Kühlkreislaufs.

Splitgeräte haben zunächst einmal einen geringeren Materialverbrauch, da das Kühlmittel bei geringeren Temperaturen verteilt wird, und Wärmetauscher gespart werden; gleichzeitig erlauben die geringeren Systemtemperaturen keine Nutzung alternativer Energien oder eine systemübergreifende Optimierung des Energieverbrauchs, und der erhöhte Kältemitteleinsatz führt zu einem höheren Risiko von Luftverunreinigung, so dass Splitgeräte – wenn auch nicht direkt ausgeschlossen – für C2C-Gebäude nicht favorisiert werden.

Solare Kühlung

Hier ist zwischen drei Systemen zu unterscheiden[138]: Die Nutzung von durch Photovoltaik erzeugtem Strom, solarthermische Systeme (sorptionsgestüzte Kälteerzeugung (SGK bzw. DEC), Absorptionskälteprozess, Adsorptionskälteprozess, Dampfstrahlkälteprozess) sowie thermomechanische Systeme (Vuilleumier- und Rankine-Prozesse).

Photovoltaisch: Die Nutzung von durch Photovoltaik erzeugtem Strom wird im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ behandelt.

Thermomechanische Systeme finden in der Praxis derzeit noch keine Anwendung und werden deshalb in diesem Leitfaden nicht weiter betrachtet.

Solarthermisch: Die solarthermischen Systeme können in geschlossene und offene Systeme unterteilt werden; die Technologien der geschlossenen Systeme (Ab- und Adsorptionskältemaschinen) werden unter „Absorptionskältemaschinen“ bewertet.

Bei offenen Systemen gibt es die Feststoff- und Flüssigsorption. Bei der Feststoffsorption wird Silicagel bzw. Lithiumchlorid als Sorptionsmittel eingesetzt. Die Firma Cabot bietet mit Aerogel ein Silicagel an, das C2C-zertifiziert (Silber) ist – allerdings nur für die Gebäudeisolation zertifiziert; ob es auch für die Anwendung als Sorptionsmittel genutzt werden kann, wurdeist bei vom Hersteller auch auf Nnachgefragt worden ohne nicht bestätigt.

Ob Lithiumchlorid als Sorptionsmittel C2C-Kriterien erfüllen kann, muss in zukünftigen Arbeiten erläutert werden; es steht zumindest nicht auf der „C2C Banned List“ des PII.

Bei der Flüssigsorption wird als Sorptionsmittel z. B. Lithiumchlorid eingesetzt. Die Flüssigsorption ermöglicht den Betrieb der Klimatisierung außerhalb der Betriebsstunden des Kollektorfeldes z. B. im Projekt Energy Efficiency Center in Würzburg,

Die Kosten für sogenannte „Solar Cooling Kits“ (Kollektor, Kälteanlage, Peripherie; ohne Installation und Kälteverteilung) liegen derzeit bei 4.500 €/kW (Anlagen zwischen 8 und 15 kW) und 2.000 bis 2.500 €/kW (Anlagen mit ca. 100 kW)[139] , und damit über den Kosten herkömmlicher Anlagen; die Anlagen können aber auch den Wärmebedarf decken, was bei einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zu berücksichtigen wäre.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine komplette mit C2C-zertifizierten Komponenten oder Komponenten ähnlicher Qualität produzierten Anlagen. Neben dem Sorptionsmittel müssen natürlich auch alle weiteren Komponenten nach C2C-Kriterien optimiert werden.

Kältespeicher

Kältespeicher können den Energieverbrauch bei der Kälteerzeugung spürbar verringern, führen jedoch zu einem höheren Materialverbrauch, und damit zu einem Widerspruch zwischen zwei C2C-Zielen.

Solange beim Bau des Speichers C2C-konforme Materialien benutzt werden, ist der Materialverbrauch nicht relevant; solange für die Kälteerzeugung regenerativ erzeugte Energie genutzt wird, ist auch der Energieverbrauch irrelevant. Wenn beide Kriterien erfüllt sind, dürfen Platzbedarf bzw. Ökonomie die Entscheidung bestimmen.

Latentwärmespeicher: Wegen der höheren Effizienz der Kälteerzeugung über Nacht (geringere Temperaturen; „Off-Peak“ bei der elektrischen Energieerzeugung) sind Wärmespeicher für Kälteanlagen besonders interessant; zudem benötigen die meisten Kälteerzeugungstechnologien ohnehin einen Pufferspeicher. Latentwärmespeicher sind im Kapitel 5 „Wärmeversorgungsanlagen“ näher behandelt.

Saisonale Wärmespeicher: Aufgrund des relativ hohen Energieverbrauchs (noch verstärkt wenn die Primärenergie betrachtet wird) ist eine saisonale Wärmespeicherung für Kälte – die z. B. bei Nutzung von Wärmepumpen als „Abfallprodukt“ auftritt, oder im Winter frei gespeichert werden kann – im Sinne einer energieeffizienten Kälteerzeugung besonders interessant. Saisonale Wärmespeicher sind ebenfalls im Kapitel 5 „Wärmeversorgungsanlagen“ näher behandelt.

Kälteverteilung

Die Kälteverteilung unterscheidet sich nur unwesentlich von der Wärmeverteilung; siehe dazu Ausführungen im Kapitel 5 „Wärmeversorgungsanlagen“.

Raumsysteme

Die Raumsysteme sind so auszuwählen, dass Sie eine regenerative Kälteerzeugung unterstützen (d. h. dass sie bei höheren Vorlauftemperaturen funktionieren); sie sollen dabei ein gesundes Innenraumklima ermöglichen.

Wo eine zentrale Lüftung bereits vorhanden ist, wäre zunächst zu prüfen, ob diese zur Kühlung ausreicht; damit wäre die Materialnutzung verringert.

Ist eine Raumkühlung notwendig, ist auch hier auf den Materialnutzung zu achten; hier wären aus C2C-Sicht Kühldecken zu bevorzugen, da diese den geringsten Materialverbrauch aufweisen.

Hierbei ist allerdings eine Bauteilaktivierung nach C2C-Kriterien derzeit auszuschließen; das Einbetonieren von Rohren – egal welchen Materials – führt zu einer nicht mehr zu lösenden Verbindung, wodurch diese Materialien zu Abfall werden und ihre Wertigkeit verlieren. Dasselbe gilt für Fußboden- oder Deckenheizungen die auch zur Kühlung verwendet werden; es dürfen ausschließlich Systeme verwendet werden, die in Trockenbauweise ohne Estrich ausgeführt werden (nähere Informationen dazu im Kapitel 5 „Wärmeversorgungsanlagen“).

Sollten Kühldecken für die Kühllast nicht ausreichen, können aktive Systeme wie Kühlbalken benutzt werden; wie Kühldecken nutzen sie Kühlwasser mit höheren Vorlauftemperaturen, was auch einer Nutzung regenerativer Energien bzw. freier Kühlung zugutekommt.

Kühlkonvektoren werden meistens für geringere Kühlwassertemperaturen ausgelegt, und sind daher weniger für C2C-Gebäude geeignet; es ist jedoch möglich, sie auf höhere Temperaturen auszulegen – womit jedoch die Materialnutzung steigt. Eine Ausnahme bildet hier eine neue Generation von Kühlkonvektoren mit geringem Energie- und Materialverbrauch (siehe Artus Hybrid Fan Coil[140]), die als Alternative für Kühlbalken anzusehen wäre.

Im Sinne eines gesunden Innenraumklimas sind Systeme mit höheren Systemtemperaturen zu bevorzugen, da die Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Raumluft spürbar zur Behaglichkeit beiträgt; in diesem Zusammenhang sind Split-Systeme – die mit sehr niedrigen Temperaturen operieren – zu vermeiden. Gleichzeitig brauchen Splitsysteme weniger Material als konventionelle Systeme; solange jedoch die konventionellen Systeme mit C2C-konformen Materialien gebaut werden, ist die größere Materialnutzung irrelevant.

Welche Technologie genutzt wird, muss für jedes Projekt individuell getroffen werden. Priorität hat bei C2C-Gebäuden das gesunde Innenraumklima; auf diese Priorität bezogen sind konventionelle Systeme den Split-System vorzuziehen. Bei richtiger Planung der Luftströmungen und des Raumklimas kann jedoch der Vorteil der Split-Systeme bei der Materialnutzung den Ausschlag geben. Zu bedenken bleibt, dass beide Systeme noch nicht nach C2C-Kriterien optimiert sind.

Systemauslegung

Sobald die Systeme ausgewählt sind, greifen die üblichen Vorgaben der Systemauslegung, sowie die unter „Auslegungskriterien und Randbedingungen“ definierten Auslegungskriterien; hierbei wäre der effiziente Betrieb hervorzuheben, z. B. eine effiziente Steuerung der Anlagen und Pumpen und das Zusammenspiel zwischen Kälteanlage und Raumsystem (Systemtemperaturen).

In größeren Projekten mit Raumsystemen und zentralen Systemen mit, verschiedenen Vorlauftemperaturen ist oft die Frage zu klären, ob ein Gerät mit niedrigerer Vorlauftemperatur und Beimischung oder zwei Geräte mit jeweils einer der Vorlauftemperaturen (geringerer Energieverbrauch, aber höherer Materialverbrauch) sinnvoller sind. Aus Sicht von C2C wäre bei einer vollständigen Versorgung der Kältemaschine mit regenerativer Energie der Materialverbrauch zu minimieren (= ein Gerät mit Beimischung zu nutzen), da kaum Einfluss auf die Materialität der Kältemaschinen genommen werden kann.

Bei der Auslegung der Kälteanlagen kann die Wahl des Kältemittels eine Rolle spielen; siehe hierzu die Ausführungen im Kapitel 7.2.4 „Materialwahl“.

Bei der Auslegung ist auf Reparierbarkeit und Demontierbarkeit der Anlagen zu achten.

Im Rahmen der Systemauslegung wäre es hilfreich, Hersteller mit der C2C-Thematik zu konfrontieren (Zertifizierung von Elementen und Materialien, Aufstellung verwendeter Materialien, Zerlegbarkeit) und Hersteller zu bevorzugen, die Anstrengungen auf diesem Gebiet unternehmen.

Materialwahl

Die C2C-Kriterien zu Materialien sind einzuhalten (siehe Kapitel 13 “Material”).

Bei der Materialwahl ist Druck auf die Hersteller aufzubauen und Material zu bevorzugen, bei dem zumindest Anstrengungen in Richtung einer C2C-Zertifizierung oder Materialliste unternommen wurden.

Kälteanlagen & Rückkühler

Bei den Materialien der Geräte besteht wegen der Marktlage derzeit wenig Möglichkeit, auf C2C-zertifizierte Materialien, Herstellverfahren bzw. Rückbaubarkeit zu bestehen; es würde jedoch der Marktausbreitung des Konzepts helfen, jeweils bei den Herstellern anzufragen – ggf. wird dadurch ein Umdenken eingeleitet.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Kälteanlagen, die nach C2C Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Kältemittel

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch kein C2C-zertifiziertes Kältemittel.

Da es kein für alle Anwendungen geeignetes Kältemittel gibt, ist eine klare Aussage zum am besten geeigneten Kältemittel im Rahmen dieser Arbeit nicht zu leisten.

Die im Markt für Gebäudeanlagen erhältlichen Kältemittel sind zwar inzwischen nicht mehr ozon-gefährdend, aber weiterhin größtenteils Treibhausgase, die bei Leckagen freigesetzt werden können. Auch wenn keine klare Bevorzugung definiert werden kann, wären reine Kältemittel Gemischen (R4xx, R5xx) vorzuziehen, da letztere bei Leckagen vollständig ausgetauscht werden müssen, während reine Kältemittel nur aufgefüllt werden müssen.

Es wird erwartet, dass zukünftig – in Reaktion auf geänderte Normenlage – Anlagen mit weniger klimawirksamen Kältemitteln wie z. B. Kohlendioxid (R-744), Ammoniak, Propan oder 2,3,3,3-Tetrafluorpropen auf den Markt kommen, die dann für C2C-Gebäude zum Einsatz kommen sollten.

Die bei industriellen Absorptionskälteanlagen genutzten Ammoniak-Wasser-Lösungen sind wegen der Wasserverunreinigung nicht C2C-konform; die im Gebäudebereich üblichen Lithiumbromid-Wasser-Lösungen sind zwar ein Gefahrstoff, stehen aber nicht auf der Liste der „Banned-List“ des PII; für das Lithiumbromid ist allerdings kein Recyclingsystem bekannt.

Derzeit gibt es kein Kältemittel, das für den biologischen Kreislauf optimiert ist; daher müssen Kältemittel im technischen Kreislauf geführt werden. Ein Recyclingsystem für Kältemittel ist bereits in Betrieb und geregelt; dabei kann eine Aufarbeitung zur selben Qualität oder eine stoffliche Verwertung der chemischen Inhaltsstoffe in anderen Anwendungen erreicht werden[141] (siehe auch Kapitel 5 „Wärmeversorgungsanlagen“).

Trotzdem bleiben Kältemittel Gefahrenstoffe, die nicht in die Umwelt gelangen dürfen; entsprechende Maßnahmen sind zu ergreifen.

Rohre

Rohre für Kälteanlagen entsprechen im Wesentlichen denen von Wärmeversorgungsanlagen; sie werden daher im Unterkapitel 5.2.4.3 „Wärmeverteilung“ behandelt.

Befestigungen

Befestigungen für Kälteanlagen entsprechen denen von Wärmeversorgungsanlagen; sie werden daher im Unterkapitel 5.2.4 „Materialwahl“ der „Wärmeversorgungsanlagen“ behandelt.

Dämmung

Rohrdämmungen für Kälteanlagen entsprechen im Wesentlichen denen von Wärmeversorgungsanlagen; sie werden daher im Unterkapitel 5.2.4 „Materialwahl“ der „Wärmeversorgungsanlagen“ behandelt.

Einbauten

Einbauten wie Pumpen, Mischer, Ventile, Thermostate, Kugelhähne, Klappen, Schieber, Entflüftungseinrichtungen und Schmutzfänger müssen ebenso nach C2C-Kritierien optimiert werden. Die Betrachtung aller Bauteile im Einzelnen ist im Rahmen dieser Arbeit nicht möglich; es lässt sich nur sagen, dass es zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens noch keinen C2C-zertifizierten Armaturen gab.

Raumsysteme

Die Elemente der Raumsysteme sind normalerweise aus Metall (Stahl, Aluminium) hergestellt, und daher von ihrer Materialität prinzipiell für eine Nutzung in C2C-Gebäuden geeignet; die sichtbaren Teile sind für gewöhnlich lackiert.

In ihrer Konstruktion gleichen die Elemente der Raumsysteme denen der Lüftungs- und Wärmeversorgungsanlagen; daher sei auf die entsprechende Bewertung in den jeweiligen Kapiteln verwiesen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Raumsysteme, die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Bauweisen

Aufgrund der großen Ähnlichkeiten der Bauweisen von Kälte- und Wärmeversorgungsanlagen wird an dieser Stelle an das Kapitel 5.2.5 „Bauweise“ im Abschnitt Wärmeversorgungsanlagen (Seite 65) verwiesen.

Starkstromanlagen

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel positive Stromautarkie
C2C-No-Go-Kriterium Strom aus fossilen Energieträgern
C2C-Mindestkriterium eigene regenerative Stromproduktion
C2C-Materialkriterien Siehe Kapitel 13 auf Seite 139
C2C-Bauweise Siehe Kapitel 14 auf Seite 146

Erläuterungen

Positive Stromautarkie bedeutet, dass sich das Gebäude – inklusive aller darin (auch nicht permanent) angeschlossenen Geräte – durch regenerativ erzeugten Strom über das gesamte Jahr versorgt, und dazu noch einen Überschuss an Strom erzeugt.

Es ist dabei zulässig, auf außerhalb des Gebäudes erzeugten regenerativen Strom zurückzugreifen; ein Teil des regenerativ erzeugten Stroms muss aber aus dem Gebäude stammen. Diesen Anteil gilt es unter den gegebenen Voraussetzungen zu maximieren.

Regenerativ erzeugter Strom kann aus

  • Solarenergie (z. B. Photovoltaik)
  • Windkraft
  • Wasserkraft
  • Geothermie (Spezialfall)

stammen; Strom aus Biomasse gilt nur in Ausnahmefällen als regenerativ erzeugt – siehe dazu die Ausführungen (auch zu fossilen Energieträgern) im Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“.

Es ist zunächst kein eigenes C2C-Ziel, den Stromverbrauch zu minimieren; im Interesse der C2C-Ziele, der Ökonomie des Gebäudes und der für die Erzeugung des Stroms verwendeten Materialien ist allerdings eine Minimierung anzustreben. Energieeffizienz ist damit ein Mittel den Anteil der Erneuerbaren Energie zu erhöhen. [142]

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

In der Grundlagenermittlung ist zu definieren, welcher Deckungsgrad an regenerativem Strom angestrebt wird, und wie viel davon selbst erzeugt werden soll. Einfluss auf diese Definition haben Zielkonflikte mit anderen C2C-Zielen und die technische Notwendigkeit von Technologien für die es noch keine C2C-Alternativen gibt (z.B. industrielle Schmelzprozesse die noch nicht regenerativ durchgeführt werden können), Ökonomie, oder Platzbedarf. Es ist ein möglichst hoher Deckungsgrad anzustreben; im Kapitel „Systemauslegung“ werden Hinweise dazu gegeben, welche Deckungsgrade bei Gebäuden realistisch sein können.

Abbildung gibt eine Übersicht und Einordnung verschiedener Anwendungen auf einer C2C-Roadmap.

Abbildung 11: C2C-Roadmap Starkstromanlagen


(Quelle: Eigene Darstellung)

Für die jeweilige regenerative Stromerzeugung sind ggf. Auslegungskriterien zu definieren, z. B. Betriebsspannungen oder Netzauswahl.

Eine Randbedingung ist die Nutzung bzw. Speicherung des überschüssigen Stroms; hier muss ggf. definiert werden, welche Bedingungen für eine Netzeinspeisung gelten (z. B. Art der Messung). Bei Nutzung von außerhalb des Gebäudes erzeugten Stroms sind auch hierfür die Bedingungen zu definieren.

Ggf. ergeben sich aus anderen C2C-Kriterien (z. B. der Forderung nach einem inspirierenden und sicheren Arbeitsumfeld, Materialität und Bauweise) weitere Auslegungskriterien (z. B. Verschattungssystem, Lichtregelung, zirkadischer Rhythmus); diese wären ggf. durch andere Leitfäden zu diesen Kriterien abzudecken.

Aus der angestrebten Ökonomie bei der Umsetzung des C2C-Ziels ergeben sich ggf. noch weitere Auslegungswerte, z. B. Beleuchtungsstärken, Verluste in Geräten und Verteilung etc.

Systemauswahl

In der Systemauswahl ist zu etablieren, wie der angestrebte Deckungsgrad an regenerativer Stromproduktion erreicht werden soll – wie wird der Strom regenerativ erzeugt, wie wird er gespeichert?

Es sollte im Sinn behalten werden, dass eine 100%ig regenerative Stromversorgung die Systemauswahl und -auslegung anderer Systeme (z. B. Kälteerzeugung) im Sinne von C2C vereinfacht; das wäre in Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen für die Systeme in Betracht zu ziehen.

Im Folgenden werden mögliche Systeme bzgl. ihrer C2C-Eignung bewertet.

Stromerzeugung

Photovoltaik: Die Integration von Photovoltaik-Modulen in die Gebäudehülle ist bereits relativ ausgereift, so dass hier nicht weiter darauf eingegangen werden soll; Photovoltaik ist prinzipiell C2C-geeignet. Festzuhalten bleibt aber, dass

  • die Nutzung des Eigenstroms nach wie vor für Gebäude mit Netzanschluss in den meisten Fällen noch nicht wirtschaftlich ist, und
  • wegen der begrenzten Effizienz der Module, der Energiedichte von Gebäuden, und des Flächen-zu-Volumen-Verhältnisses von Gebäuden allein durch Photovoltaik-Module in den meisten Fällen nicht annähernd eine 100%ige Abdeckung des Strombedarfs möglich ist.

Eine Stromversorgung aus nicht-fossilen Energieträgern wird daher in den meisten Gebäuden einen Mix aus Technologien erfordern.

Bei der Auswahl der passenden Technologie können auch C2C-Kriterien zur Materialwahl relevant werden; die Herstellung der meisten Photovoltaik-Zellen erfolgt potenziell unter hoher Umweltbelastung und es gibt bisher erst eine Firma, die C2C-zertifizierte PV-Module herstellt (Silber Level; Quelle sunpower).

Die Recyclingfähigkeit von PV-Modulen muss weiter verbessert werden, im Moment ersetzen Sie aber fossile Energieträger und unterstützen damit eine Transformation der Energieerzeugung.

Die Nutzung von Photovoltaik konkurriert zudem mit anderen C2C-Zielen (z. B. Tageslicht, Begrünung) um Fläche auf der Gebäudehülle; hier ist eine ganzheitliche Betrachtung des jeweiligen Nutzens und des Fokus des Projekts anzustellen, um eine geeignete Balance zu finden.

Es ist im Sinn zu behalten, dass der am Gebäude erzeugte Solarstrom zunächst für den Eigenverbrauch zu nutzen ist, und nur ein Überschuss der nicht gespeichert werden kann in das Netz einzuspeisen ist.

Brennstoffzelle: Die Integration einer Brennstoffzelle für Gebäude hat erst in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen.

Die derzeit auf dem Markt erhältlichen Brennstoffzellen sind erdgasbetrieben[143]; dabei wird aus dem Erdgas Wasserstoff reformiert und in die Brennstoffzelle geleitet. Technisch ist aber z. B. auch eine Nutzung von Wasserstoff, Flüssiggas oder Methanol möglich. Auf die derzeit eingesetzten Technologien (SOFC und PEMFC) wird in diesem Leitfaden nicht weiter eingegangen.

Die Verwendung von Gas ist nach C2C-Kritierien kritisch zu beurteilen. Nähere Informationen hierzu im Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“.

Die Brennstoffzelle erzeugt Strom und Wärme zur selben Zeit; die Brennstoffzellenheizung kann damit einen Beitrag zur Deckung des Strombedarfs im Winter leisten.[144] Bei nicht-Nutzung der Brennstoffzelle entfällt allerdings auch die Stromproduktion, was wegen der unterschiedlichen Nutzungsprofile zunächst einmal keine 100%ige Deckung des Strombedarfs erlaubt.

Es gibt die Möglichkeit, mit Hilfe von überschüssigem PV-Stroms im Sommer durch Elektrolyse Wasserstoff herzustellen und diesen für den Winter zu speichern; dabei sind die besonderen Sicherheitsanforderungen für Wasserstoffspeicher zu beachten[145]. Auch die Nutzung von vor Ort erzeugtem Biogas (z. B. aus Essensresten) ist denkbar, wobei diese Möglichkeit noch aufgrund der Wirtschaftlichkeit und der möglichen Menge an zu erzeugendem Biogas zu überprüfen wäre. Beide Optionen würden aber die Nutzung von Brennstoffzellen durch die Verlagerung der Nutzung in den Winter „C2C-fähiger“ machen.

Tendenziell könnte sich eine Brennstoffzelle auch gut mit PV-Anlagen ergänzen, da die Technologien zu unterschiedlichen Jahreszeiten ihr Erzeugungsmaximum erreichen.

Die Initiative Brennstoffzelle gibt Auskunft über die bisher auf dem Markt verfügbaren Modelle, die in der folgenden Tabelle auszugsweise dargestellt sind.

Tabelle 13: Übersicht Listenpreise Brennstoffzellenheizung (Stand 30.05.17) ohne Montagekosten

Hersteller Bezeichnung Thermische Leistung Elektrische Leistung Elektrischer Wirkungsgrad Gesamt- Wirkungsgrad Preis*
Vaillant Serienstart verschoben
SolidPower BlueGen 0,6 kW 1,5 kW Bis zu 60 % Bis zu 85 % 25.000 €
Junkers FC 10-2 A23 0,6 kW 0,7 kW 45 % 85 % 25.500 €
Hexis Galileo 1000 N 1,8 kW 1,0 kW 35 % 95 % 21.000 €
Viessmann Vitaflor 1,0 kW 0,7 kW 37 % 90 % 20.000 €
Buderus Logapower FC10 0,6 kW 0,7 kW 45 % 85 % 26.500 €

* Preise aus Herstelleranfragen

Aufgrund der kurzen Erprobungszeit der Technologie ist der ökonomische Vorteil noch zu überprüfen und derzeit wohl eher noch als schwierig einzuschätzen.

Für größere Projekte gibt es auch Brennstoffzellen die z. B. Universitätsgebäude (Mischnutzung mit Laboren, Büro und Unterrichtsräumen) mit 2.450 m² Fläche mit einer addierten elektrischen und thermischen Leistung von 100 kW[146] versorgen, oder Anlagen für Bürogebäude z. B. in London (20 Fenchurch Street) mit 300kW Leistung für ein 36-Geschossiges Gebäude.[147]

Generell ist nach C2C-Prinzipien eine direkte Umwandlung solarer Energie in Wärme oder Strom einer erdgas- bzw. wasserstoffbezogenen Umwandlung vorzuziehen, da eine C2C-gerechte Erzeugung und Verteilung von Erdgas bzw. Wasserstoff derzeit noch schwierig ist.

Stromaggregat: Im Prinzip ist die vollständige Versorgung eines Gebäudes mit eigenen Stromaggregaten möglich; dies ist in strukturarmen Gegenden durchaus üblich, aber in Gegenden mit Netzanbindung in den meisten Fällen nicht wirtschaftlich.

Die Technologie ist relativ ausgereift, so dass hier nicht weiter auf sie eingegangen werden soll. Themen sind Platzbedarf (auch für die Speicherung des Brennstoffs), die Lärmentwicklung, die Auslegung des Tragwerks (Lasten, Schwingungen), sowie die Abgase.

Die Verwendung von Gas ist nach C2C-Kritierien kritisch zu beurteilen; nähere Informationen hierzu im Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“.

Wegen des hohen Materialeinsatzes und fehlender C2C-konformer Produkte wäre für C2C-Gebäude zu prüfen, ob durch geeignete Maßnahmen (z. B. Sprinklerschaltung der Energieversorgung, Batteriepuffer) die Notwendigkeit eines Notstromaggregates vermieden werden kann.

Windkraftanlagen: Während Windkraftanlagen in windreichen Gebieten außerhalb bebauter Gebiete ökonomisch sinnvoll sind, ist ihre Nutzung an Gebäuden meist unwirtschaftlich.[148]

Im Prinzip gilt: Je größer die Anlage und je höher die mittlere Windgeschwindigkeit, desto ökonomischer die Anlage. Das Umfeld von Gebäuden erlaubt meist keinen Bau größerer Anlagen (Schattenwurf, Lärm; Genehmigungsfähigkeit); kleinere Anlagen im Bereich von weniger als 10 kW sind meist nur für Anwendungen ohne eigene Strom-Infrastruktur wirtschaftlich.

Bebauung reduziert die mittlere Windgeschwindigkeit nachhaltig, so dass im Umfeld von Gebäuden nicht mit einer ausreichenden Windernte zu rechnen ist, um wirtschaftlich zu sein; zudem entstehen im Einflussbereich von Gebäuden lokale Windströmungen, die u. U. die Windräder gar nicht erst anlaufen lassen.

Windräder sind ggf. bei großflächigen Projekten außerhalb von Städten sinnvoll; so wurden z. B. in einem Projekt von Arup in Cork, Irland Windräder am Rande der Parkplätze außer städtische Einkaufszentren aufgestellt, und für die Stromversorgung von Industrieparks eingesetzt[149].

Wasserkraftanlagen: Wasserkraftanlagen werden nur in den wenigsten Fällen für Gebäude nutzbar sein, da sie von einer natürlichen Wasserquelle mit ausreichendem Gefälle abhängen. Als Sonderfall wird in diesem Leitfaden nicht weiter auf Wasserkraftanlagen eingegangen.

Geothermie: Die Nutzung von Geothermie zur Stromerzeugung ist eher ein Spezialfall und in den meisten Gebäuden nicht nutzbar; daher wird in diesem Leitfaden nicht weiter auf diese Technologie eingegangen.

Grüner Strom aus dem Netz: „Grüner Strom“ aus dem Netz wird mittels einer oder mehrerer der o. a. Technologien erstellt. Mittels der Abfrage eines Zertifikats (z. B. Grüner Stom Label) des Stromanbieters ist sicherzustellen, dass dies auch tatsächlich der Fall ist; aus Müllverbrennung generierter Strom gilt dabei nicht als regenerativ.

Aus der Versorgung mit grünem Strom ergeben sich ggf. Anschlussbedingungen (z. B. besondere Tarife für Nachtstrom, der ggf. mittels der Speicher im Gebäude zu nutzen wäre), die mit dem Versorger zu klären sind.

Externer Bezug von grünem Strom alleine ist keine Grundlage für ein C2C-Gebäude; es muss auch eine eigene regenerative Stromerzeugung existieren.

Für ein positiv stromautarkes Gebäude muss bei Bezug von extern generiertem Strom von Anbietern stammen, die tatsächlich selbst regenerativen Strom produzieren und nicht nur Zertifikate zukaufen.

Stromspeicherung

Eine über 100%ige Abdeckung ist bei vielen Anlagen wegen der wechselnden Verfügbarkeit der Energiequellen nur dann möglich, wenn der produzierte Strom gespeichert wird und bei Bedarf wieder abgerufen wird; dafür werden geeignete Speichersysteme vorzusehen sein.

Batterien: Batteriespeicher haben in den letzten Jahren vor allem durch die gesunkene Einspeisevergütung an Marktanteil gewonnen. Derzeit werden hauptsächlich Lithium-Ionen Batterien und Blei-Akkus (Gel oder Säure) eingesetzt, sowie Redox-Flow-Batterien.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es lediglich eine C2C-zertifizeirte Batterie (Aquion Energy, Bronze Level)

Tabelle gibt eine Übersicht über die in Praxisbeispielen verwendeten Speichergrößen für Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie eines Bürogebäudes.

Tabelle 14: Beispielhafter Zusammenhang Speichergröße und Autarkiegrad[150]

Gebäudetyp Stromverbrauch kWh/ a Installierte PV-Leistung Speicherkapazität Autarkiegrad
Effizienzhaus Plus Münnerstadt 8590 23,8 kWp 10 kWh 36 %
Effizienzhaus Plus Brieselang 5215 8,92 kWp 24 kWh 39 %
Merfamilienhaus “Stadt-Aktiv-aus” Frankfurt 370 kWp 25 kWh
Bürogebäude Barcelona [151] 25,6 kWp 106 kWh

Tabelle stellt die verschiedenen Batterietechnologien gegenüber.

Tabelle 15: Vergleich Batterietechnologie[152]

Wirkungsgrad Laden-Entladen inkl. Batterieumrichter Energiedichte (Zellen) Zyklen-lebensdauer Energiebezogene Investitionskosten Spezielle Anforderungen
Lithium-Ionen 80…85% 200…350 Wh/ l 1.000…5.000 300…800 €/ kWh keine
Blei-Säure 70…75% 50…75 Wh/ l 500…2.000 100…250 €/ kWh Aufstellraum muss belüftet sein
Redox-Flow 70…80% 20…70 Wh/ l > 10.000 300…500 €/ kWh keine

Abgesehen von den noch nicht so verbreiteten C2C-zeritfizierten Batterien sind wegen ihrer Recyclingquote derzeit Blei-Batterien am besten für C2C-Gebäude geeignet; sie müssen dafür für den technischen Kreislauf optimiert werden, da Blei auf der “Banned List for Materials” für den biologischen Kreislauf steht. Sie sind damit noch nicht komplett C2C, aber durch die bereits hohe Recyclingquote durchaus eine Technologie, die in C2C-Gebäuden verwendet werden kann.

Bei Erhöhung der Recyclingquote der anderen Technologien wären auch diese für C2C-Gebäude geeignet; eine Aufstellung von Redox-Flow-Batterien in Einfamilienhäusern ist aufgrund des erhöhten Wartungsaufwands, der schwierigen Kosteneffizienz und der Anforderungen an den Batterieraum aufgrund großer Säuremengen bisher noch als wirtschaftlich kritisch zu betrachten.

Laden von Elektrogeräten: Eine Möglichkeit zur Energiespeicherung ist das Aufladen von Elektrogeräten, z. B. auch für Elektromobilität; hier wäre zu prüfen, inwieweit der Ladezeitraum dem Zeitpunkt des Entstehens der überschüssigen Energie angepasst werden kann.

Die C2C-Materialität müsste im Prinzip auch von den verwendeten Elektrogeräten eingehalten werden, aber diese befinden sich außerhalb des hier betrachteten Bilanzrahmens.

Eisspeicher: Wenn auch zunächst nicht offensichtlich, so lassen sich Eis- bzw. PCM-Speicher zur (indirekten) Speicherung von elektrischer Energie nutzen, in dem sie überschüssigen Strom zur Erzeugung von Kälte nutzen, die dann später vom Kältesystem des Gebäudes wieder abgegriffen wird.

Eine wichtige Beschränkung dieser Option ist die Verfügbarkeit des Speichers; er kann nur genutzt werden, wenn auch Kälte erforderlich ist (also nur im Sommer), und auch nur, wenn Überschuss-Kapazität der Kälteanlage verfügbar ist (also nur nachmittags / nachts / morgens). Eine Kombination mit anderen Speichern wird daher notwendig sein.

Für weitere Ausführungen zu Eisspeichern (z. B. Typen, Materialität), siehe Kapitel 7 „Kälteanlagen“.

Hydrolyse: Der überflüssige Strom kann zur Erzeugung von Wasserstoff verwendet werden, der dann später mittels einer Brennstoffzelle oder einer Gasturbine wieder in Strom verwandelt wird.

Die Kombination dieser Technologien ist zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens noch nicht wirtschaftlich. Erste Projekte sind durchgeführt worden aber es liegen noch keine umfangreichen Daten vor (siehe Projekt der Umwelt Arena AG in Spreitenbach[153]).

Schwungscheibe: Schwungscheiben werden z. B. bei regenerativen Antrieben von Aufzügen verwendet; sie sind von Ihrer Größe und Konzeption jedoch nicht für die Energiespeicherung für das gesamte Gebäude geeignet.

Druckluftspeicher: Im Rahmen der Diskussion zur Energiewende und der Energiespeicherung werden auch Druckluftspeicherkraftwerke betrachtet; wegen ihrer Größe und Technologie (z. B. Einsatz von Turbinen) sind sie jedoch für die meisten Gebäude nicht geeignet.

Wasserspeicher: Wasserspeicher können zur Speicherung von Strom verwendet werden, wenn entweder Wasser in sie gepumpt werden muss, oder der Wasserdruck zur Stromerzeugung genutzt wird; dies wird in den meisten Fällen für Gebäude nicht der Fall sein, so dass hier nicht weiter darauf eingegangen wird.

Netzeinspeisung: Eine Art der Stromspeicherung ist die Einspeisung in das Netz; in der Realität wird der Strom dort zwar sofort verbraucht, kann dann aber über Verrechnung von Einspeisung und Verbrauch bei Bedarf wieder abgerufen werden.

Im Prinzip handelt es sich hier aber nur um eine Verschiebung des Problems; die Versorger kämpfen bereits damit, dass die regenerativ erzeugte Energie nicht zum Zeitpunkt der Erzeugung abgenommen wird, und bauen selbst – unter Nutzung der o. a. Technologien – Energiespeicher. Es ist also zu bevorzugen, im Gebäude selbst Energiespeicher vorzusehen.

Systemauslegung

Sobald die Systeme ausgewählt sind, greifen die üblichen Vorgaben der Systemauslegung, sowie die unter „Auslegungskriterien und Randbedingungen“ definierten Auslegungskriterien.

Da viele Systeme mit anderen C2C-Kriterien im Widerspruch stehen (z. B. Ökonomie; Nutzung von Flächen der Gebäudehülle für Tageslicht, Lüftung, Begrünung), ist zunächst das Augenmerk auf die Reduzierung des Verbrauchs zu richten; es sollte nur eine Versorgung des minimierten Verbrauchs angestrebt werden. Durch die Verringerung des Verbrauchs wird die technische Machbarkeit einer positiven Stromautarkie erhöht.

Für die Reduzierung des Verbrauchs sind passive Maßnahmen (Tageslichtnutzung, natürliche Lüftung, Begrünung etc.) zu priorisieren.

Autarkiegrad

Aus aktuellen Quellen ergeben sich realistische Autarkiegrade für Wohngebäude von ca. 30 % ohne Speicher und 60 % mit Speicher; eine 100 %ige Autarkie ist bisher nur mit sehr großen Anlagen und unökonomisch möglich.[154]

Für Supermärkte sind bei größeren Dachflächen Autarkiegrade zwischen 40 und 80%,[155] ohne Speicher zu finden; Logistikgebäude erreichen teilweise sogar 100%, und auch für Messehallen sind – gerade bei Nutzung von Speichern – sehr hohe Autarkiegrade möglich.

Speicherung

Die Auslegung des Stromspeichers hängt vom angestrebten solaren Deckungsgrad, der Ökonomie, der installierten Technik zur regenerativen Stromerzeugung und dem Platzbedarf ab.

Im Idealfall wird sämtlich im Gebäude erzeugter und nicht direkt verbrauchter Strom gespeichert. Im Sommer kann es jedoch zu einem Überschuss kommen der nicht gespeichert werden kann. Vor der Einspeisung ins Verteilungsnetz ist eine Nutzung des Stroms vor Ort zu planen (z. B. Power to Gas etc.).

Genauere Informationen z.B im Leitfaden für Eigenversorgung der Bundesnetzagentur[156] oder in der Publikation der Agora Energiewende – Eigenversorgung aus Solarstrom[157].

Bei der Nutzung von Blei-Akkus ist darauf zu achten, dass der Aufstellraum belüftet sein muss; der Luftdurchsatz ist dabei von der verwendeten Technologie (offen oder geschlossen) abhängig. Lithium-Ionen Batterien benötigen keine eigene Belüftungsanlage.

Bei der Aufstellung von Blei-Akkus ist ihr hohes Gewicht zu beachten – ggf. muss der für ihre Aufstellung vorgesehene Raum für eine höhere Traglast ausgelegt werden.

Stromnetze

Bei der Auslegung der Stromnetze tritt wegen der C2C-Forderung nach 100% regenerativer Energie die Energieeinsparung in den Hintergrund; die Netze wären daher in C2C-Gebäuden – im Rahmen der jeweils geltenden Normen – für geringeren Materialverbrauch auszulegen. Solange die Kabel allerdings den C2C-Materialkriterien entsprechen, fiele auch dieses Kriterium weg, und die Systeme können rein nach ökonomischen Betrachtungen ausgelegt werden.

Durch den verstärkten Einsatz von Gleichstromkomponenten im Gebäude (PV-Anlage und Batterien) gibt es Diskussionen, ob ein kompletter oder teilweiser Umstieg auf ein Gleichstromnetz Vorteile bietet. Dies wird unterstützt durch die erhöhte Anzahl von Gleichstromverbrauchern (Laptops, Smartphones, LED-Beleuchtung etc.).

Aus C2C-Sicht würde dies in Fällen kompletter Autarkie und Integration aller Technologien Sinn machen, da so Umformer (und damit Material) entfielen; generell kann jedoch keine der Technologien (Gleich- oder Wechselstrom) bevorzugt werden – es ist jeweils die Technologie einzusetzen, die am besten mit den C2C-Zielen vereinbar ist.

Beleuchtung

Das Beleuchtungskonzept des Gebäudes ist nach höchsten Komfort- und Sicherheitsstandards durchzuführen; als Orientierung kann hier unter anderem die Richtlinie für den Gebäudestandard LEEDv4 aus dem Dokument “LEEDv4 for Building Operations and Maintenance” herangezogen werden[158].

Wegen der Forderung nach 100% regenerativer Energieversorgung steht das Wohlbefinden des Nutzers über der Energieeffizienz; die für den Komfort des Nutzers erforderlichen Beleuchtungsstandards sind dann aber im Sinne von C2C mit der dafür notwendigen Mindestanzahl von Leuchten und minimalem Materialaufwand zu realisieren – eine möglichst ästhetische Beleuchtung ist zunächst einmal keine C2C-Forderung.

Materialwahl

Bei den Materialien der Geräte besteht derzeit wenig Möglichkeit, auf C2C-zertifizierte Materialien, Herstellverfahren bzw. Rückbaubarkeit zu bestehen; es würde jedoch der Marktausbreitung des Konzepts helfen, jeweils bei den Herstellern anzufragen – ggf. wird dadurch ein Umdenken eingeleitet.

Ein Beispiel hierfür wäre die Beleuchtung; Hersteller wie Philips bieten statt der Leuchten den Service der Beleuchtung an („Pay-per-lux“), d. h. sie stellen die Leuchtkörper und den Strom, ersetzen defekte Leuchtmittel, und nehmen alles beim Ablauf des Servicevertrags zur Wiederverwertung wieder zurück.[159] Eine solche Vorgehensweise wäre im Sinne von C2C, zumindest was den Grundgedanken der „Materialbank“ angeht.

Kabel

Viele Kabel enthalten PVC in der Isolierung (nach DIN-Norm alle Kabel mit einem Y in der Bezeichnung, und damit z. B. alle NYM Leitungen – der aktuelle Marktstandard). Diese Kabel sind nach C2C-Kriterien nicht zulässig, da PVC sowohl für den biologischen als auch für den technologischen Kreislauf auf der „Banned List“ steht; im Brandfall entstehen bei PVC-Materialien giftige Säuren und Säuredämpfe.

Es sind bereits halogenfreie (also auch PVC-freie) Alternativen auf dem Markt; in der Ausschreibung ist daher festzulegen, dass so weit wie möglich halogenfreie Kabel verbaut und Ausnahmen gerechtfertigt werden müssen.

Die bisher einzigen C2C-zertifizierten Kabel kommen von der Firma Hueson Wire & Cable aus den USA; die Enviro-Wire™ Produktlinie hat das C2C-Zertifikat in Silber erreicht.

Im Prinzip wäre eine Verringerung des genutzten Kabelmaterials wünschenswert; im Hinblick auf die hohe Wiederverwertungsrate von Kabeln tritt dies allerdings gegenüber anderen Kriterien in den Hintergrund, solange Kabel mit PVC-freier Ummantelung benutzt werden.

Trassen

Kabeltrassen sind gewöhnlich aus verzinktem Stahlblech gefertigt. Dem Material werden generell gute Recyclingfähigkeiten[160],[161] zugesprochen, aber die Herstellung ist energieintensiv. Eine detaillierte Aussage darüber, wie qualitativ dieses Recycling ist und ob C2C-Kriterien erreicht werden, ist nicht Teil dieses Leitfadens. Verzinktes Stahlblech steht aber nicht in der „ C2C-Banned-List“, und es gibt mit ZINQ eine Zinkerei deren Zink und der Prozess C2C-zertifiziert ist (Bronze Level); somit kann verzinktes Stahlblech im Prinzip in C2C-Gebäuden eingesetzt werden.

Im Markt existieren auch Kabeltrassen aus GFK; dies ist ein Verbundmaterial und besitzt dadurch eine sehr schlechte Recyclingfähigkeit, und entspricht damit nicht den C2C-Kriterien. Da GFK eine Mischung aus verschiedenen Materialien ist, ist auch nicht generell zu sagen, ob die verwendeten Materialien auf der C2C Banned List stehen.

Es gibt zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens keine C2C-zertifizierten Kabeltrassen.

Kabelkanäle und Rohre

Viele Kabelkanäle und Leerrohre enthalten PVC. Diese sind nach C2C-Kriterien nicht zulässig, da PVC sowohl für den biologischen als auch für den technologischen Kreislauf auf der „C2C Banned List“ steht; im Brandfall entstehen bei PVC-Materialien Säuren und Säuredämpfe.

Halogenfreie Alternativen sind auf dem Markt und bei C2C-Projekten zu verwenden; ob diese 100% C2C sind, ist noch nicht geklärt. Aluminiumrohre sind gut recycelbar und daher als eine sinnvolle Alternative zu erachten.

C2C-zertifizierte Kabelkanäle und Leerrohre gibt es zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens (Stand Mai 2017) noch nicht. Deshalb gilt auch hier, so wenig wie möglich dieser Bauteile zu verbauen.

Kabelverbindungen

Tendenziell sind Kabelverbindungen (Wago-Klemmen, Lysterklemmen, Flachstecker etc.) einfach aufgebaut; meistens bestehen sie aus einem Metallteil, das von isolierendem Kunststoff ummantelt ist.

Es gibt noch keine C2C-zertifizierten oder nachweislich mit selber Qualität hergestellten Kabelverbindungen; sie sind daher leicht trennbar mit möglichst nach C2C-Kriterien gestalteten Verbindungsmaterialien auszuführen. Derzeit kann noch keine Empfehlung für eine bestimmte Kabelverbindungsart getroffen werden. Wichtig ist, dass die Verbindungen trennbar ausgelegt werden.

Befestigungen

Befestigungsmaterial für Kabeltrassen und Rohre sind überwiegend aus Edelstahl, verzinktem Stahlblech oder Aluminium gefertigt. Damit entsprechen sie generell dem C2C-Prinzip aufgrund der Recyclingfähigkeit (negativ ist der hohe Energieaufwand) und Demontierbarkeit.

Auf Speziallegierungen und farbliche Lacke ist dabei weitestgehend zu verzichten. Sind bestimmte Farbgebungen oder Brandschutzklassen vorgegeben, sind die Materialzusammensetzung und die Recyclingfähigkeit nach den C2C-Kriterien zu überprüfen.

Kabelbinder sind ein Einwegprodukt, das nicht zerstörungsfrei getrennt werden kann; das Material muss daher für den technischen Kreislauf konzipiert sein. Generell werden Kabelbinder unter anderem für eine bessere Übersichtlichkeit in Kabelwannen genutzt; durch den übermäßigen Einsatz wird aber auch die Rückbaubarkeit erschwert. Da derzeit keine C2C-zertifizierten Kabelbinder verfügbar sind, ist die Verwendung von Kabelbindern in C2C-Gebäuden einzuschränken.

Sicherungen

Bei der Auswahl der Technik steht die Sicherheit des Nutzers im Vordergrund. Es gibt noch keine Sicherungen, die eine C2C-Zertifizierung besitzen oder die C2C-Kriterien einhalten; es gibt auch keine aus C2C-Sicht bevorzugende Technologie – ein verringerter Verbrauch und ein effizienter Einsatz der Technologie ist bisher die beste Lösung.

Für NH- und HH-Sicherungen gibt es ein Recycling, das Kupfer und Silber recycelt; die Reststoffe (Keramik, Quarzsand, sonstige Kunststoffe und Metalle) werden als Schlacke im Straßenbau downgecycelt[162].

Schaltschränke

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Schaltschränke, die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

In der Regel bestehen Schaltschränke aus pulverbeschichtetem Stahlblech. Beschichtungen sind nach C2C-Kriterien generell nicht optimal; die sortenreine Trennung ist vielleicht noch möglich, aber eine Weiternutzung der Stoffe, speziell des Beschichtungsmaterials, ist nicht mehr möglich – die Pulverbeschichtungen sind derzeit weder für die Bio- oder Technosphäre ausgelegt. Aus diesem Grund wären nach C2C-Kriterien Schaltschränke aus Edelstahl, verzinktem Stahl oder Aluminium vorzuziehen.

Da der Recyclingprozess der Metalle noch nicht nach C2C-Kriterien abläuft, sind eine möglichst lange Nutzungsphase und eine Wiederverwendung in anderen Projekten vorzusehen.

Schaltschränke können auch aus Kunststoff gefertigt werden. Sind sie aus sortenreinen und C2C-Kriterien entsprechenden Kunststoffen gefertigt, können diese ebenfalls eine gute Alternative sein; dabei kommt es jedoch entscheidend auf die Materialwahl an.

Derzeit kommt häufig glasfaserverstärktes PE zum Einsatz, das aufgrund der schlechten Recyclingfähigkeit nicht den C2C-Krierien entspricht; es sind auch keine anderen Kunststoffgehäuse bekannt, die den C2C-Kriterien entsprechen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten Schaltschränke.

Schalterprogramme

Auch bei den Schalterprogrammen ist auf die Materialität zu achten. Wie bei den anderen Komponenten sind mindestens halogenfreie Produkte zu verwenden. C2C-zertifizierte Produkte gibt es zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens (Mai 2017) nur von der Firma Byrne, die bisher aber auch noch keine komplette Kollektion anbieten[163].

Informationen zum Material von Schalter- bzw. Steckdosenprogrammen sind derzeit noch schwer zu finden. Hersteller geben bisher nur geringe Informationen über das Material heraus und wenn dann nur das es sich um Kunststoff und meistens um Thermoplaste handelt. Eine genauere Definition des Materials und ob dieses C2C-geeignet bzw. zumindest halogenfrei ist, wird von den Herstellern noch nicht erkennbar dargestellt[164].

Leuchten

Auch wenn Beleuchtung als Service angeboten wird (was einer C2C-Nutzung nahe kommt), so sind zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens noch keine C2C-zertifizierten Leuchten verfügbar. Diese Entwicklung ist durch Rückfragen bei den Herstellern und die Nutzung von Leasingkonzepten (Philips “Pay-per-lux” und BB-Lightconcepts) zu beschleunigen.

Bei den Leuchtenkörpern sind Teile aus Metall zu bevorzugen; die Bauweise wäre ggf. bei den Herstellern zu erfragen. Wegen der Probleme beim Recycling sind nach Möglichkeit nicht lackierte bzw. beschichtete Oberflächen aus rostfreiem Material zu bevorzugen.

Der Einsatz von quecksilberhaltigen Energiesparlampen ist zu vermeiden, da Quecksilber auf der “Banned-List for Materials” für biologischen und technischen Kreislauf steht

Aufgrund der hohen Energieeffizienz und der langen Lebensdauer ist LED-Technologie als Zwischenlösung zu bevorzugen, wobei auch diese Technologie noch nicht für C2C optimiert ist – zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gab es noch keine C2C-zerfifizierte LED-Lampe. Es gibt allerdings ein Leuchtensystem der Firma BB-Lightconcepts die C2C-zertifiziert (Bronze Level) und für LED-Lampen geeignet ist; es werden auch „Product as a Service“ Modelle angeboten (dies ist im Gebäude der Stadtverwaltung Venlo für die Tiefgarage umgesetzt worden).

Batterien

Blei-Gel Batterien können besser recycelt werden (Recyclingquote bisher: Blei-Säure-Batterien 85,1% im Jahr 2015)[165]; ein C2C-Recycling ist aber noch mit keiner Batterie-Technologie möglich.

Die Recyclingfähigkeit von Lithium-Ionnen-Batterien ist jedoch noch deutlich zu verbessern – die Recyclingquote liegt bisher unter 60%[166].

Ob Redox-Flow-Batterien Nach C2C-Kriterien zu befürworten sind, hängt stark von den verwendeten Elektrolyten ab. Es wird derzeit an Elektrolyten aus nachwachsenden Rohstoffen z. B. Lignin[167] gefortscht, was nach C2C-Kriterien zu unterstützen ist. Der derzeitige Stand der Technik erlaubt in dieser Arbeit aufgrund fehlender Informationen der herstellenden Firmen eine finale Aussage über die C2C-Fähigkeit der Technologie.

Die einzige C2C-zertifizierte Batterie stammt von Aquion Energy. Die sogenannte Salz-Wasser-Batterie ist frei von toxischen Stoffen und ist nicht brennbar. Diese Technologie kommt im Projekt “Circular Building” von Arup zum Einsatz. Die Firma Aquion meldete im März 2017 allerdings Insolvenz an. Ab April 2018 soll die Produktion wieder aufgenommen werden. Als Elektrolyte wird eine Salz-Wasser Lösung verwendet. Ein Vorteil ist die Möglichkeit der Tiefentladung. Die Energiedichte ist derzeit noch nicht so hoch wie bei Lithium-Ionen Batterien; dies kann durch weitere Entwicklung verringert werden. Aufgrund der sicheren und nicht toxischen Materialien kann diese Technologie einen großen Beitrag zu einer C2C-Stromversorgung leisten.

Es gibt die Möglichkeit, anstatt einer neuen nicht C2C-Batterie gebrauchte Lithium-Ionen Akkus aus Elektroautos in Gebäude einzubauen. Die Batteriespeicher sind nicht mehr ganz so leistungsstark und dadurch für Elektrofahrzeuge nicht mehr interessant; für Gebäudeanwendungen reicht das geringere Leistungsspektrum aber noch aus.

Trafos

Es gibt derzeit noch keine Transformatoren die eine C2C-Zertifizierung haben oder nachweislich die C2C-Kriterien einhalten; ölisolierte Trafos sind wegen der möglichen Schadstoffbildung als kritisch anzusehen. Wegen des großen Metallgehaltes werden Trafos von Spezialdiensten kostenfrei abgeholt und recycelt, so dass von einer hohen Recyclingrate auszugehen ist (wobei Öle als Schadstoff entsorgt werden müssen).

Aus C2C-Sicht sind bei gleicher technischer Eignung Trocken- bzw. vakuumisolierte Transformatoren mit nicht verklebten Kern zu bevorzugen; ansonsten ist auf eine Optimierung der Trafogröße in Bezug auf Energie- und Materialverbrauch zu achten.

Brennstoffzellen

Eine Aussage über die Materialität und Recyclingfähigkeit einer Brennstoffzelle ist aufgrund fehlender Daten schwer zu treffen; die Recyclingfähigkeit wird in den Publikationen der Firmen nicht berücksichtigt.

Solid-Oxid-Brennstoffzellen (SOFC) erscheinen auch durch die hohe Betriebstemperatur und die dadurch entstehenden höheren Materialanforderungen schwerer zu recyceln; dies ist jedoch zunächst nur eine auf bisher vorliegenden, begrenzten Informationen getroffene Vermutung und ist weiter zu untersuchen.

Es konnte im Rahmen der Recherche für diesen Leitfaden lediglich ein Recyclingprojekt für PEM-Brennstoffzellen gefunden werden[168]; dort steht die Recyclierung der in den Membranen der Stacks enthaltenen Edelmetalle (vor allem aus der Platingruppe) im Mittelpunkt. Nach Zerlegen der Stacks entstehen die Komponenten Membran, Bipolarplatten und sonstige Materialien (Gehäuse etc.); nach deren Trennung steht die Gewinnung der Edelmetalle im Fokus.

Verfahren sind also durchaus vorhanden und Edelmetalle (auch wirtschaftlich) recycelbar. Ein offener Aufbau der Stacks ist förderlich und weitere Untersuchungen von Nöten, um auch die restlichen Stoffe recyceln zu können und vor allem auch geschlossene Kreisläufe zu erzeugen. Des Weiteren sind die angegeben Recyclingmethoden auf die Auswirkungen auf die Umwelt zu überprüfen.

Aufgrund der Ergebnisse sind nach reiner Recyclingfähigkeit PEM-Brennstoffzellen mit offenem Stackaufbau zu bevorzugen; allerdings gilt dies unter Vorbehalt – weitere Informationen sind notwendig, sowie eine detaillierte Betrachtung des Recyclingprozesses als es in dieser Arbeit möglich war.

Photovoltaik-Module

Photovoltaik-Module bestehen üblicherweise aus in Glas oder Polykarbonat eingelegten Photovoltaikzellen; das Glas bzw. Polykarbonat ist üblicherweise in einem Metallrahmen eingefasst.

Die Metallrahmen sind gut zu recyceln; es ist dabei auf die Einfassung des Glases / Polykarbonats zu achten – hier sind Schraubverbindungen gegenüber Verklebungen zu bevorzugen.

Es gibt bisher erst eine Firma, die C2C-zertifizierte PV-Module herstellt (Sunpower Corp.; Silber Level); Sunpower nutzt Glas als Abdeckung für Ihre Module.

Über Polykarbonat-Module fehlen derzeit Informationen zur Recyclingfähigkeit. Polykarbonat wird in einer Vielzahl von Mischungen je nach Nutzung eingesetzt; das macht eine generelle Beurteilung im Rahmen dieser Arbeit nicht möglich.

Aufgrund der fehlenden Informationen zu Polykarbonat und der Nutzung von Glas bei den einzigen C2C-zertifizierten PV-Modulen ist davon auszugehen, das Glas-Module nach C2C-Kriterien derzeit besser geeignet sind; allerdings ist dies keine finale Aussage, da auch die Glas-Module derzeit noch weit von einem nach C2C-Recycling entfernt sind.

An Recyclingverfahren für PV-Module wird derzeit geforscht (z. B. Schockwellenrecycling von Fraunhofer ISE mit Impulstec GmbH). Die bisher veröffentlichten Ergebnisse deuten an, dass gerade Glas durch neue Technologien bald hochwertig zurückgewonnen werden kann. Bisher ist lediglich ein Downcycling (Einsatz für Glaswolle, Porenbeton und Flachglas) möglich. Kunststoffe können bisher nicht recycelt werden, und Silizium-Wafer nur bei Einsatz eines thermischen Verfahrens, das sehr aufwendig ist.[169]

Windkraftanlagen

Windkraftanlagen bestehen hauptsächlich aus den Rotorblättern, dem Umformer, dem Mast und dem Fundament.

Rotorblätter werden üblicherweise aus GFK hergestellt; während dies nach C2C-Gesichtspunkten kein wünschenswertes Material ist, gibt es derzeit kaum Alternativen, insbesondere bei größeren Anlagen – Metallrotoren sind zu schwer und können den auftretenden Materialspannungen nicht standhalten.

Die Umformer bestehen zu einem großen Teil aus Metall und sind im Prinzip gut recyclingfähig (siehe Ausführungen zu Trafos).

Die Masten werden heutzutage fast ausschließlich aus Metall hergestellt; dadurch ist im Prinzip eine hohe Recyclingfähigkeit gegeben. Als Anstrich wird allerdings zumeist ein Polyurethan-Lack angewendet; eine Rückgewinnung des Lacks wird in den bisherigen Recyclingprozessen nicht möglich sein, so dass er eigentlich für die Biosphäre konzipiert werden müsste.

Die Fundamente sind normalerweise aus Stahlbeton hergestellt; hier ist auf den Einsatz recycelter Materialien zu achten.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens waren noch keine C2C-zerfifizierten Anlagen verfügbar. Bei der Auswahl der Windkraftanlagen ist auf eine möglichst hohe Erfüllung der C2C-Materialität zu achten.

Stromaggregate

Stromaggregate bestehen zu einem großen Teil aus Metall und sind recht vollständig zerlegbar; von den Herstellern werden Langzeit-Wartungsprogramme angeboten, die die Aggregate über eine lange Zeit lauffähig halten.

Verschleißprodukte wie Dichtungen, Schmiermittel und Kühlmittel sind für den technologischen Kreislauf auszulegen; dies ist jeweils bei den Herstellern anzufragen.

Zur Zeit der Erstellung dieses Leitfadens gab es noch keine zertifizierten Anlagen.

Bauweisen

Generell muss bei den Starkstromanlagen auf eine möglichst einfache Demontierbarkeit der Komponenten geachtet werden; die Grundregeln des “Design for Disassembly” sind einzuhalten.

Aufputzmontagen mit Kabelkanälen oder Rohren sind bei Wänden zu bevorzugen. Bei Böden sind Doppel- bzw. Hohlraumböden eine gute Möglichkeit, die „Design for Disassembly“ Kriterien sowie die C2C-Kriterien einzuhalten. Die Bauweise der Doppel- bzw. Hohlraumböden müssen dabei die C2C-Kriterien zur Bauweise im Kapitel 14 „Bauweise“ einhalten.

Unterputz-Montage bei Beton oder Steinwänden sollte nur umgesetzt werden, wenn keine andere Möglichkeit zur Verfügung steht. Da durch verschiedene Gipssorten nicht lösbare Verbindungen hergestellt werden und dies die Trennung der Komponenten (z. B. Unterputzdose und Gips, oder Leerrohr und Gips etc.) nicht mehr möglich macht, führt diese Montageart zu einem Downcycling vieler Komponenten. Eine sortenreine Trennung ist nicht mehr oder nur unter hohem zeitlichen, energetischen, ökologischen oder finanziellen Aufwand herbeizuführen, womit diese Bauweise nicht den C2C-Prinzipien entspricht.

Unterputzmontage in Trockenbauwänden bzw. Verlegung in Doppelböden erlaubt eine leichtere Montage, Umbau und bessere Rückbaubarkeit. Entscheidend für die Erfüllung der C2C-Kritieren ist hier die Lösbarkeit der Verbindungen; die Kabel werden nicht eingegipst, was eine sortenreine Trennung ermöglicht und damit den C2C-Prinzipien entspricht.

Fernmelde- und informationstechnische Anlagen

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel Es gibt keine eigenen Ziele für fernmelde- und informationstechnische Anlagen –
sie unterstützen ggf. nur die C2C-Ziele
anderer Bereiche
C2C-No-Go-Kriterium Einsatz von Materialien auf der Banned List des PII
C2C-Mindestkriterium Eingesetzte Materialien und Bauweisen folgen C2C-Kriterien
C2C-Materialkriterien Siehe Kapitel 13 auf Seite 139
C2C-Bauweise Siehe Kapitel 14 auf Seite 146

Erläuterungen

Von den C2C-Kriterien beeinflussen die fernmelde- und informationstechnischen Anlagen im Prinzip nur Materialien – der sie versorgende Strom wird bereits unter Starkstromanlagen behandelt.

Fernmelde- und informationstechnische Anlagen sind im Sinne einer C2C-Betrachtung daher nur als Produkte zu sehen und in ihrer Materialität nach C2C-Kritieren zu optimieren. Dies könnte eine kritische Betrachtung der Notwendigkeit von Systemen bzw. Elementen einschließen – weniger Elemente und weniger Systeme bedeuten weniger Material- und Energieverbrauch.

Es sollte auch im Gesamtzusammenhang betrachtet werden, ob die Anlagen den Zielen anderer Anlagengruppen widersprechen oder sie unterstützen können; so wäre z. B. eine effiziente Planung von Racks in einem Rechenzentrum dem Erreichen der Ziele beim Stromverbrauch zuträglich, und eine effiziente Planung der Zugangskontrolle erleichtert einen barrierefreien Zugang.

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

Im Prinzip gibt es keine spezifischen Auslegungskriterien; in der Grundlagenermittlung sollte aber kritisch hinterfragt werden, ob alle Systeme notwendig sind, und die Ziele einer Reduzierung des Material- und Energieverbrauchs festgehalten werden.

Systemauswahl

Die Systemauswahl sollte auf einen möglichst geringen Material- und Energieverbrauch ausgelegt sein (so wenige Elemente wie möglich, möglichst kurze Leitungswege); sollte ein Widerspruch zwischen beiden bestehen, wäre bei Peripherieelementen der Reduzierung des Materialverbrauchs Vorrang zu geben, während bei Kabeln – die im Prinzip gut recyclingfähig sind – dem Energieverbrauch Vorrang zu geben wäre.

Ein Beispiel für eine solche Systemauswahl könnte ein VOIP-System sein, das Kabel spart.

Ebenfalls ist darauf zu achten ob Second-Hand Geräte genutzt werden können, oder die ausgewählten Anlagen wiederverwendbar sind; dies wäre auch ein Kriterium bei der Systemauslegung.

Systemauslegung

Sobald die Systeme ausgewählt sind, greifen die üblichen Vorgaben der Systemauslegung, sowie die unter „Auslegungskriterien und Randbedingungen“ definierten Auslegungskriterien.

Bei der Auslegung ist besonders auf Reparierbarkeit, Nachrüstbarkeit und Demontierbarkeit der Anlagen zu achten.

Im Rahmen der Systemauslegung wäre es hilfreich, Hersteller mit der C2C-Thematik zu konfrontieren (Zertifizierung von Elementen und Materialien, Aufstellung verwendeter Materialien, Zerlegbarkeit) und Hersteller zu bevorzugen, die Anstrengungen auf diesem Gebiet unternehmen.

Materialwahl

Die C2C-Kriterien zu Materialien sind einzuhalten (siehe Kapitel 13 “Material”).

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Fernmelde- oder Informationstechnischen Anlagen, die nach C2C Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Bei der Materialwahl ist Druck auf die Hersteller aufzubauen und Material zu bevorzugen, dass zumindest Anstrengungen in Richtung einer C2C-Zertifizierung oder Materialliste unternimmt.

Informationen zu Kabeltrassen, Befestigungen etc. sind bereits im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ enthalten; hier soll nur auf spezifische Anlagen der fernmelde- oder informationstechnischen Anlagen eingegangen werden.

Peripheriegeräte

(Brandmelder, Lautsprecher, Kameras, Bewegungsmelder, Kartenleser, etc.):

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Peripheriegeräte die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Telefone

Für Telefone gibt es derzeit erste Initiativen, die sich zumindest um eine faire Produktion und Reparierbarkeit der Anlagen bemühen. Fairphone und Shiftphones sind die bisher am fairsten produzierten Smartphones; beide entsprechen jedoch noch nicht dem C2C-Konzept.

Datenkabel

Informationen zu Stromkabeln sind im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ enthalten. Es gibt derzeit nur eine Firma die C2C-zertifizierte Kabel anbietet; leider sind Datenkabel derzeit noch nicht im Lieferumfang enthalten.

Kabelverbindungen

Informationen zu diesem Bereich sind im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ unter 8.2.4 „Materialwahl“ zu finden

Kabelkanäle und Rohre

Informationen zu diesem Bereich sind im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ unter 8.2.4 „Materialwahl“ zu finden

Trassen

Informationen zu diesem Bereich sind im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ unter 8.2.4 „Materialwahl“ zu finden

Befestigungen

Informationen zu diesem Bereich sind im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ unter 8.2.4 „Materialwahl“ zu finden

Controller

Informationen zu diesem Bereich sind im Kapitel 12 „Gebäudeautomation“ unter 12.2.4 „Materialwahl“ zu finden.

Switchpanels

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Switchpanels die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Schaltschränke

Informationen zu diesem Bereich sind im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ unter 8.2.4 „Materialwahl“ zu finden

Serverschränke

Informationen zu diesem Bereich sind im Kapitel 12 „Gebäudeautomation“ unter 12.2.4 „Materialwahl“ zu finden.

Förderanlagen

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel Es gibt keine eigenen Ziele für Föderanlagen – sie unterstützen ggf. nur die C2C-Ziele
anderer Bereiche
C2C-No-Go-Kriterium Betrieb mit Strom aus fossilen Energieträgern; Einsatz von Materialien auf der
„Banned List“ des PII
C2C-Mindestkriterium Optimierung des Energieverbrauchs und der Materialnutzung
C2C-Materialkriterien Siehe Kapitel 13 auf Seite 139
C2C-Bauweise Siehe Kapitel 14 auf Seite 146

Erläuterungen

Von den C2C-Zielen beeinflussen die Förderanlagen im Prinzip nur Materialnutzung und den Energieverbrauch – wobei der sie versorgende Strom bereits unter Starkstromanlagen behandelt wird.

Förderanlagen sind im Sinne einer C2C-Betrachtung daher im Prinzip nur als Produkte zu sehen und müssen in ihrer Materialität und der Energienutzung nach C2C-Kritieren optimiert werden. Dies könnte eine kritische Betrachtung der Notwendigkeit von Systemen bzw. Elementen einschließen – weniger Elemente und weniger Systeme brauchen weniger Material und Energie und vereinfachen dadurch den Schritt zu einem positiven Fußabdruck des Gebäudes.

Förderanlagen wie Aufzüge etc. sind in vielen Gebäudearten vorgeschrieben, um eine Barrierefreiheit zu gewährleisten; dies ist im Sinne das C2C-Kriteriums „zelebriere die Vielfalt“ zu unterstützen und auszuweiten, und nicht etwa aufgrund von Materialaufwand oder erhöhten Energieaufwand zu vernachlässigen.

Bei Mehrfamilienhäusern können Aufzüge einen großen Einfluss auf den ökologischen Fußabdruck der TGA besitzen (nach Weißenberger TU München ca. 12 – 44 % – stark abhängig von Technologisierungsgrad); bei Gebäuden mit höherem Technologisierungsgrad (z. B. Büros) fällt dieser Prozentsatz niedriger aus, aber trotzdem ist der Materialeinsatz dieser Anlagen nicht zu vernachlässigen[170].

Die Energienutzung einer Aufzuganlage macht ca. 5% des Gesamtenergieverbrauchs eines Gebäudes aus[171]; auch dies ist stark von der Nutzung des Gebäudes abhängig, und auch hier ist eine Optimierung anzustreben.

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

In der Grundlagenermittlung sollten die No-Go- und Mindestkriterien aufgeführt sein – die Zielsetzung der Material- und Energieeinsparung sollte klar dargestellt werden.

Die Auslegungskriterien können einen Einfluss auf die Materialnutzung haben – durch höhere Anforderungen an die Qualität der Aufzuganlagen (Wartezeit; Kabinengröße, Transportgewicht) sind u. U. mehr oder größere Aufzüge erforderlich. Ähnliches gilt für die Fahrtdauer; durch sie wird ggf. der Energieverbrauch erhöht. Es ist daher darauf zu achten, dass jeweils ein angemessener Standard definiert wird.

Es ist eine möglichst hohe Energieeffizienzklasse (Kategorie A der VDI 4707 Blatt 1 (S. 13)) für Aufzüge einzuhalten.

Aus der angestrebten Ökonomie bei der Umsetzung des C2C-Ziels ergeben sich ggf. noch weitere Auslegungswerte z. B. Optimierung des Flächenbedarfs der Aufzugskerne, etc.

Systemauswahl

Bei Förderanlagen gibt es relativ wenige Möglichkeiten zur Systemauswahl; üblicherweise gibt es ein System, das für eine bestimmte Nutzung optimiert ist, und nur innerhalb dieses Systems gibt es weitere Auswahlmöglichkeiten, die dann unter Systemauslegung fielen.

In diesem Leitfaden werden Aufzugsanlagen nach der Bauart (Hydraulik oder Seilaufzüge) unterschieden; die Anwendung (Personen-, Güter- oder Lastenaufzug) hat keinen Einfluss auf die C2C-Perspektive.

Derzeit gibt es noch keine C2C-zertifizierten oder C2C-inspirierten Förderanlagen; daher ist die Systemauswahl derzeit auf eine möglichst geringe Material- und Energienutzung auszulegen (so wenige Elemente wie möglich, Verbrauch so gering wie möglich, Systeme an Erzeugung erneuerbarer Energien anpassen).

Sollte eine Entscheidung zwischen Materialverbrauch oder Energieverbrauch getroffen werden müssen, wäre – davon ausgehend, dass die Anlage mit Strom aus regenerativen Quellen versorgt wird – der optimierten Ressourcennutzung Vorrang zu geben.

C2C gibt zunächst einmal aus C2C-Sicht keine Vorgabe, wo der Maschinenraum der Aufzugsanlage (falls benötigt) im Gebäude lokalisiert ist; es ist aber eine möglichst einfache Wartung und Demontage zu gewährleisten.

Eine allgemein gültige Aussage welches System nach C2C-Kriterien zu befürworten ist, ist im Rahmen dieser Arbeit nicht zu treffen; bisher sind beide Aufzugarten noch nicht nach C2C-Kriterien optimiert. Die Auswahl hängt sehr stark von den Anforderungen im spezifischen Projekt (Förderhöhe, Förderlast Auslastung etc.) ab; nach C2C-Kriterien wird keine Technologie generell ausgeschlossen.

Seilaufzüge

Seilaufzüge werden im Wohnungsbau am häufigsten eingesetzt[172]; ähnliches gilt bei Bürogebäuden. Bei der Auswahl dieses Systems gilt es zu entscheiden, ob Technologien mit oder ohne Maschinenraum eingesetzt werden. Nach C2C-Gesichtspunkten gibt es dabei keine favorisierte Ausführung; die C2C-Kriterien zur Materialität und zur Bauweise müssen in beiden Fällen eingehalten werden.

Regenerativer Antrieb: Generell ist ein regenerativer Antrieb – bei dem über einen Wechselrichter wird überschüssige Energie aus Brems- und Beschleunigungsvorgängen zurück in das Versorgungsnetz des Gebäudes geleitet (siehe LVM Kristall Münster[173]; Hersteller z. B. Schindler 5500) – als energiesparende Maßnahme zu begrüßen; es ist aber für jedes Projekt einzeln zu untersuchen, ein solches System gegenüber einem herkömmlichen System zu bevorzugen ist.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keinen C2C-zertifizerten oder mit ähnlichen Qualitäten hergestellten regenerativen Antrieb für Seilaufzüge; dies bedeutet, dass der Antrieb den negativen Fußabdruck für Materialeinsatz vergrößert.

Nach Unger ist der Anteil der Aufzüge am Energieverbrauch von Gebäuden eher gering[174], während nach Weißenberger der Anteil der Aufzüge am ökologischen Fußabdruck der TGA eher groß ist. Es ist daher von Fall zu Fall zu überprüfen, ob ein weiteres Bauteil wie der regenerative Antrieb tatsächlich einen Vorteil bringt.

In Gebäuden, in denen der Anteil am Energieverbrauch von Aufzügen höher ist (z. B. Bürogebäude oder Krankenhäuser) ist diese Technologie in den meisten Fällen sinnvoll; wo Aufzüge eher sporadisch genutzt werden, ist die Sinnhaftigkeit zu hinterfragen.

Zielrufsteuerung („Hall Call“): Eine Zielrufsteuerung erlaubt beim Aufzugruf anzugeben, wohin der Passagier will; dadurch kann die Steuerung die Reisen der Aufzüge optimieren, was sowohl zu kürzeren Reisezeiten als auch zu weniger Aufzugfahrten führt. Im Prinzip ist ein solches System eine reine Effizienzmaßnahme, aber auch aus C2C-Sicht zu befürworten.

Hydraulikaufzüge

Hydraulikaufzüge werden zumeist für kleine Förderhöhen bis etwa 20 m eingeplant, oder wo ein Dachaufbau für einen Triebwerksraum vermieden werden soll. Hydraulikaufzüge kommen auch zum Einsatz, wo besonders hohe Lasten zu fördern sind. Eine Einschränkung ist ihre Geschwindigkeit, so dass sie für höhere Anforderungen an Wartezeiten nicht in Frage kommen.

Die verschiedenen Bauarten (direkt; indirekt mit Zugkolben oder Druckkolben) werden in diesem Leitfaden nicht genauer betrachtet. Für keine der Bauarten gibt es zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens Systeme, die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder ähnlichen Qualität entsprechen; eine Aussage, welche Technologie mehr für C2C geeignet ist, ist deshalb im Rahmen dieses Leitfadens nicht abbildbar.

Für Hydrauliköle gibt es eine nach C2C Material Health zertifizierte Alternative: Das Hydrauliköl Environmax von Thyssen Krupp (nähere Informationen unter „Materialwahl“) bietet eine biologisch abbaubare Alternative zu bisher aus fossilen Quellen gewonnenen Ölen. Ob diese Komponente ausreicht, damit die Hydraulikaufzüge den Seilaufzügen vorzuziehen sind, ist im Rahmen dieses Leitfadens nicht zu klären, sollte jedoch zukünftig noch untersucht werden.

Fahrtreppen (Rolltreppen) und Fahrsteige

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Fahrtreppen, die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Es gibt zunächst einmal keinen Fahrtreppen- oder Fahrsteigtyp, der nach C2C-Kriterien zu bevorzugen oder auszuschließen wäre; es sollte nur grundsätzlich kritisch hinterfragt werden, ob der Einsatz eines solchen Systems überhaupt notwendig ist.

Sonstige Förderanlagen

Als sonstige Förderanlagen zählen Fassadenbefahranlagen, Rohrpostanlagen und Autoparksysteme. Da diese Technologien Spezialanwendungen sind und ebenfalls vereinfacht als C2C Produkte betrachtet werden können, werden diese in diesem Leitfaden nicht weiter betrachtet.

Systemauslegung

Der Auslegung kommt bei der Einhaltung der C2C-Kriterien eine besondere Rolle zu; es ist hier, wo Materialeinsatz und Energieverbrauch optimiert werden können.

Es ist üblich, Anlagenhersteller um die Auslegung der Anlagen zu bitten; Anlagenhersteller haben jedoch kein Interesse an der Reduzierung von Materialeinsatz, so dass die Auslegung über unabhängige Planerinnen zu bevorzugen ist.

Neben der kritischen Hinterfragung der Auslegungskriterien („welche Qualität bei der Beförderung ist tatsächlich notwendig?“) hat eine effiziente Planung des Gebäudelayouts Einfluss auf die Anzahl der Aufzüge; eine Kombination mehrerer Aufzüge in einem Block erfordert weniger Aufzüge, und eine Sichtlinie zu einer Treppe verringert die Nutzung von Aufzügen für kurze Strecken. Hier sind die Objektplanerinnen möglichst frühzeitig in dieser Hinsicht zu informieren bzw. beraten.

Bei der Auslegung der Aufzüge kann auch die Wahl der Türöffnungsart den Materialeinsatz beeinflussen; zentral öffnende Türen öffnen schneller und können durch ihren Einfluss auf die Wartezeit die Anzahl der Aufzüge beeinflussen. Es ist daher eine Optimierung der Aufzugauslegung im Sinne einer Reduzierung der Anzahl der Aufzüge – die auch eine Kosten- und Platzeinsparung mit sich bringt – durchzuführen.

Bei der Auslegung der Aufzüge ist auch auf Reparierbarkeit und Demontierbarkeit der Anlagen zu achten. Es wäre in diesem Sinne hilfreich, Hersteller während der Auslegung mit der C2C-Thematik zu konfrontieren (Zertifizierung von Elementen und Materialien, Aufstellung verwendeter Materialien, Zerlegbarkeit) und Hersteller zu bevorzugen, die Anstrengungen auf diesem Gebiet unternehmen.

Bei der Auslegung der Aufzugkabinen sind energiesparende Technologien wie LED-Beleuchtung und Abschaltung der Beleuchtung im Standby-Modus zu berücksichtigen; bei Fahrtreppen bzw. Fahrsteigen ist eine Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit bzw. Abschalten im Standby-Modus vorzusehen.

Bei Einsatz von Hydraulikaufzügen ist die Entsorgung des Hydrauliköls und das öldichte Ausführen der verschiedenen Komponenten bei der Planung zu beachten; der Einsatz eines C2C-zertifizierten Hydrauliköls kann hier Vorteile auch auf wirtschaftlicher Ebene bringen.

Materialwahl

Bei der Auswahl und Ausschreibung der Aufzüge sind die C2C-Kriterien zu Materialien einzuhalten (siehe Kapitel 13 “Material”). Dabei ist Druck auf die Hersteller aufzubauen und Material zu bevorzugen, dass zumindest Anstrengungen in Richtung einer C2C-Zertifizierung oder Materialliste unternimmt.

Unter Umständen wird durch die Materialwahl (z. B. Seil oder Gurt) auch die Systemauswahl oder die Systemauslegung beeinflusst; dies ist bereits in den entsprechenden Planungsphasen zu berücksichtigen.

Informationen zu Elektrokabeln, Kabeltrassen, Befestigungen etc. sind bereits im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ enthalten; hier soll nur auf spezifische Elemente der Förderanlagen eingegangen werden.

Antriebsaggregat

Bei den Materialien der Antriebsaggregate besteht wegen der Marktlage derzeit wenig Möglichkeit, auf C2C-zertifizierte Materialien, Herstellverfahren bzw. Rückbaubarkeit zu bestehen; es würde jedoch der Marktausbreitung des Konzepts helfen, jeweils bei den Herstellern anzufragen – ggf. wird dadurch ein Umdenken eingeleitet.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Antriebsaggregate, die nach C2C Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Aufzugkabine

In der Aufzugkabine werden elektronische Bauteile wie die Steuerung, Beleuchtung und Anzeigen, sowie Wandverkleidungen eingebaut; die Steuerung und die Beleuchtung werden in separaten Punkten behandelt.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine komplett C2C-zertifizierte Aufzugkabine. Die Firma Thyssen Krupp bietet jedoch vier Optionen an, bei denen die Wandverkleidungen mit einer C2C Material Health Zertifikat in Bronze umgesetzt werden; dabei handelt es sich allerdings lediglich um die Stahlkonstruktion und verschiedenen Komponenten der Verkleidung.[175] Die Zertifizierungsstufe ist noch sehr niedrig und auch lediglich in der Kategorie Materialgesundheit, aber es ist ein erster Schritt.

Was die Ausstattung der Aufzugskabinen angeht, so lässt sich grundsätzlich sagen, dass unbeschichtete Metalloberflächen lackierten Oberflächen vorzuziehen sind.

Verzinkte Stahlbleche haben sehr gute Recycling- Eigenschaften (C2C-Zertifizierung ZINQ) und sind damit in C2C-Gebäuden einsetzbar.

Spiegeloberflächen müssen für C2C-Kriterien optimiert werden. Häufig wird neben der Silberschicht auch ein Schutzlack aufgetragen; ob ein sortenreines Recycling dieser Stoffe möglich ist, konnte im Rahmen dieser Arbeit nicht final in Erfahrung gebracht werden, wird aber bezweifelt, so das Spiegelflächen nach Möglichkeit zu vermeiden sind.

Holzpaneele sind nur dann eine C2C-Alternative, wenn das Holz unbehandelt oder nur mit Stoffen behandelt wurde, die für die Biosphäre konzipiert sind. Verleimtes Holz ist ein Downcycling des Holzes und ist nach C2C-Kriterien nicht zulässig; ein Leim, der C2C-Kriterien erfüllt, ist noch nicht verfügbar. Holzpaneele, die die C2C-Materialkriterien einhalten, sind aufgrund des leichteren Recyclings Metalloberflächen zu bevorzugen.

Elektronische Anzeigen, die über die reine Funktion des Aufzugs hinausgehen, sind aus C2C-Sicht wegen des Materialaufwands und der geringen Reyclingfähigkeit zu vermeiden.

Beleuchtung

Die Kriterien zur Beleuchtung von Aufzügen unterscheidet sich wenig von herkömmlicher Beleuchtung (nur durch eine geringere Priorität der physiologischen Wirkung von Licht); genauere Informationen zu diesem Bereich sind im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ unter „Material“ zu finden.

Datenkabel

Informationen zu Stromkabeln sind im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ enthalten.

Fahrkorbrahmen

Der Fahrkorbrahmen wird größtenteils aus Metall gefertigt; weitere Komponenten wie Seilrollen, Fangvorrichtung, etc. werden aufgrund des geringen Materialaufwands in dieser Arbeit nicht genauer betrachtet.

Bei den Materialien der Fahrkörbe besteht wegen der Marktlage derzeit wenig Möglichkeit, auf C2C-zertifizierte Materialien, Herstellverfahren bzw. Rückbaubarkeit zu bestehen; es würde jedoch der Marktausbreitung des Konzepts helfen, jeweils bei den Herstellern anzufragen – ggf. wird dadurch ein Umdenken eingeleitet.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Fahrkörbe, die nach C2C Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Führungsschienen

Die Führungsschienen werden gewöhnlich aus Stahl gefertigt, der theoretisch gut recyclingfähig ist; dieser Recyclingprozess ist allerdings sehr energieaufwendig ist und kann bisher nicht mit erneuerbaren Energien durchgeführt werden. Für die Planerin bestehen im Prinzip jedoch keine Alternativen bei der Materialauswahl.

Gegengewicht

Das Gegengewicht besteht gewöhnlich aus einem Metallrahmen, der mit Gewichten entweder aus Blei, Beton, Grauguss oder Stahl gefüllt ist.

Da das Gegengewicht für die Technosphäre ausgelegt werden muss, stehen keine der Materialien auf der Banned List des PII (Blei ist nur für die Biosphäre nicht geeignet; als Vorsichtsmaßnahme könnte aber trotzdem Abstand davon genommen werden). Beton als Verbundmaterial ist nur schwierig als C2C zu bezeichnen, also könnte eine Bevorzugung von Stahl oder Grauguss argumentiert werden – wobei dies kein Ausschlusskriterium wäre.

Handläufe Fahrtreppen

Handläufe der Rolltreppen sind derzeit ein Verbund aus mehreren Gewebeschichten mit einer gummierten Stahleinlage, und haben im Betrieb eine Lebensdauer von 4 bis 7 Jahren.[176] Durch die nicht trennbare Verbindung verschiedener Materialien entspricht der Handlauf nicht den C2C-Kriterien; zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es jedoch noch keinen C2C-zertifizierten oder mit ähnlicher Qualität ausgeführten Handläufe für Rolltreppen, so dass keine Alternative besteht.

Hydrauliköl

Als Alternative zu herkömmlichen aus Erdöl gewonnenen Hydraulikölen, können Öle auf erneuerbarer Basis dienen. Bisher gibt es kein Hydrauliköl, das eine vollständige C2C-Zertifizierung besitzt; das „BioBlend Enviromax 2.0 Biodegradable Elevator Hydraulic Oil“ – laut Hersteller das erste Hydrauliköl für Aufzüge das zur 100% recyclingfähig und pflanzenbasiert (Raps) ist – besitzt allerdings eine C2C Material Health Zertifizierung in Platin (höchste Stufe).

Peripheriegeräte

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens, gibt es noch keine C2C-zertifizierten oder an C2C orientierten Peripheriegeräte wie z. B. Sprechanlagen, Lichtschranken, Brandmelder, Lautsprecher, Kameras, Bewegungsmelder, Kartenleser etc..

Puffer

In der Schachtgrube muss gemäß der EN 81-20 ein Puffer montiert werden, der im Notfall die Aufzugkabine abfedern kann. Man unterscheidet hier zwischen energiespeichernden und energieverzehrenden Puffern.

Energiespeichernde Puffer aus Polyurethan werden als Aufsetzpuffer für Geschwindigkeiten <1 m/s eingesetzt; energieverzehrende Ölpuffer werden für die übrigen Anwendungen eingesetzt.

Ölpuffer sind weitestgehend metallische Bauteile (Informationen zu Metall und C2C im Kapitel „Material“), bei denen Öl zur Energieabsorption eingesetzt wird. Wenn möglich ist biobasiertes und biologisch abbaubares Hydrauliköl einzusetzen. Das bisher einzige C2C-Material-Health-zertifizierte Hydrauliköl (Platin) „Environmax“ wird von Thyssen Krupp produziert.

Aufsetzpuffer sind zumeist monomaterialistische Bauteile; die üblicherweise benutzten Elastomere sind derzeit nicht nach C2C optimiert.

Auch wenn die Puffer noch nicht C2C-Krierien erfüllen, da die Materialien nicht definiert sind, sind die Bauteile zumindest aus einem Monomarial gefertigt, mit einer zumeist aus Stahl gefertigten Montagefläche, was ein Recycling ermöglichen sollte. Ein Einsatz in C2C-Gebäuden ist also prinzipiell möglich.

Steuerung

Moderne Aufzüge benötigen eine elektronische Steuerung; ein Großteil der Funktionen wird durch Programmierung und nicht durch neue technische Komponenten gelöst. Aufgrund der technischen Komplexität der elektronischen Bauteile erfüllen diese derzeit allerdings die C2C-Kriterien größtenteils nicht.

Wegen des geringen Materialaufwands und des hohen Energieeinsparpotentials ist der Einsatz solcher Steuerungen auch in C2C-Gebäuden aber durchaus akzeptabel; dabei sollten

moderne Steuerungsanlagen zum Einsatz kommen, die die Auslastung erhöhen und damit den Energieverbrauch der Anlagen und ggf. sogar die Anzahl der Aufzüge reduzieren können.

Genauere Informationen zu elektronischen Bauteilen sind im Kapitel 12 „Gebäudeautomation“ zu finden.

Stufen der Fahrtreppen

Die Stufen für Fahrtreppen werden aus Aluminiumdruckguss oder Stahl gefertigt; beide Materialien sind theoretisch gut recyclingfähig, wobei dieser Recyclingprozess sehr energieaufwendig ist und bisher nicht mit erneuerbaren Energien durchgeführt werden kann.

Zumeist werden Stufen aus Aluminiumdruckguss verwendet, da das geringere Gewicht die Bewegung der Stufen vereinfacht; dies führt zu einem geringerem Energieverbrauche und der Möglichkeit, die zur Bewegung der Treppe nötigen Komponenten kleiner zu dimensionieren.

Auch wenn nach C2C-Kriterien in dieser Arbeit keine allgemein gültige Aussage zur Eignung von Aluminium- oder Stahlstufen zu treffen ist, so scheinen Aluminiumstufen derzeit im Vorteil zu sein.

Auf zusätzliche farbige Lackierungen oder Beschichtungen ist aufgrund der nicht gegebenen Recyclingfähigkeit und des herabsetzen der Materialqualität in beiden Fällen zu verzichten.

Tragmittel

Je nach Gebäudegröße können die Stahlseile einen bedeutenden bzw. den größten Anteil am Materialeinsatz der Aufzüge haben.

Stahlseile sind die in den meisten Fällen eingesetzte Technologie. Stahl ist gut recyclingfähig; es ist allerdings noch nicht möglich, Stahl allein durch erneuerbare Energie zu recyceln, weshalb das Material so lange wie möglich verwendet (und danach wiederverwendet) werden sollte; dem kommt eine möglichst hohe Festigkeitsklasse entgegen.

Im Betrieb wird Schmiermittel eingesetzt. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten Schmiermittel.

Die Firma Otis benutzt anstelle von Stahlseilen Gurte, die aus kleinen Stahlseilen bestehen, die mit einer Polyurethanschicht ummantelt sind. Diese Gurte gelten als umweltfreundlich, weil sie schmiermittelfrei betrieben werden können; die C2C-Bewertung hängt allerdings von der Recyclingfähigkeit des Polyurethans ab, zu der ist bisher keine Informationen der Hersteller gibt.

Die Gurte weisen eine höhere Lebensdauer auf als Stahlseile und wären in dieser Hinsicht den Stahlseilen vorzuziehen; ob dies den Einsatz der Polyurethanschicht aufwiegt, ließ sich aufgrund der fehlenden Transparenz der Hersteller im Rahmen dieser Arbeit nicht klären und wäre im Rahmen zukünftiger Arbeiten zu beurteilen.

Nutzungsspezifische und verfahrenstechnische Anlagen

Diese Anlagengruppe enthält eine große Bandbreite an Anlagen, die oft für sehr spezifische Anwendungsfälle geplant werden. Im Rahmen dieses Leitfadens können nicht alle Anlagentypen behandelt werden; die Priorität wird deshalb auf Löschanlagen gelegt, da diese praktisch in jedem Gebäude Anwendung finden; weitere Anlagen (z. B. küchentechnische, labortechnische, badetechnische) werden nur kurz behandelt und wären ggf. in zukünftigen Versionen des Leitfadens zu bewerten, wobei Anlagen zur Wasseraufbereitung im Kapitel 3 „Abwasser und Wasseranlagen“ bewertet werden.

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel Es gibt keine eigenen Ziele für nutzungsspezifische und verfahrenstechnische Anlagen –
sie unterstützen nur ggf. die C2C-Ziele anderer Bereiche (z. B. Energienutzung, Materialnutzung, Wasserreinigung, etc.)
C2C-No-Go-Kriterium Einsatz von Materialien auf der Banned List des PII
C2C-Mindestkriterium Optimierung des Energieverbrauchs und
der Materialnutzung
C2C-Materialkriterien Siehe Kapitel 13 auf Seite 139
C2C-Bauweise Siehe Kapitel 14 auf Seite 146

Erläuterungen

Von den C2C-Zielen beeinflussen die nutzungsspezifischen und verfahrenstechnischen Anlagen als Technologie im Prinzip nur Materialnutzung und den Energieverbrauch – wobei der sie versorgende Strom bereits unter Starkstromanlagen behandelt wird. Daher sind Sie im Sinne einer C2C-Betrachtung als Produkte zu sehen und müssen in ihrer Materialität und der Energienutzung nach C2C-Kritieren optimiert werden.

Die Optimierung der Materialität und der Energienutzung nach C2C-Kritieren könnte eine kritische Betrachtung der Notwendigkeit von Systemen bzw. Elementen einschließen – weniger Elemente und weniger Systeme brauchen weniger Material und Energie und vereinfachen dadurch den Schritt zu einem positiven Fußabdruck des Gebäudes.

Selbstverständlich können die C2C-Anforderungen dabei nicht die Anforderungen des Brandschutzes aushebeln – die Sicherheit der Personen im Gebäude geht vor. Dies ist auch im Sinne der Kreislauffähigkeit, da ein Schaden durch Brände und Löschsysteme den Wert der Komponenten deutlich senken und C2C-gerechtes Recycling unmöglich machen kann. Wo jedoch im Rahmen des Brandschutzkonzeptes Alternativen bestehen, sind jeweils die zu wählen, die den optimalen Material- oder Energieverbrauch (mit Vorrang beim Materialverbrauch) aufweisen.

Ähnliches gilt für andere nutzungsspezifische oder verfahrenstechnische Anlagen – ihre Nutzung steht im Vordergrund und ist nur gemäß der C2C-Kriterien zu optimieren; eine Einschränkung oder gar ein Entfall ganzer Nutzungen ist nicht gefordert.

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

In der Grundlagenermittlung sollten die No-Go- und Mindestkriterien aufgeführt sein – die Zielsetzung der Material- und Energienutzung nach C2C sollte klar dargestellt sein.

Im Prinzip gibt es keine spezifischen Auslegungskriterien; in der Grundlagenermittlung sollte aber kritisch hinterfragt werden, ob alle Systeme notwendig sind, und die Ziele einer C2C-Kriterien entsprechenden Material- und Energienutzung festgehalten werden.

Im Bereich sicherheitstechnischer Anlagen wie z. B. den Löschanlagen ist eine klare Priorität zur Sicherheit der Menschen zu setzen; auch dies sollte in den Grundlagen dargestellt sein.

Systemauswahl

Die Systemauswahl wird hauptsächlich von den Vorgaben des Brandschutzkonzeptes abhängen; hierbei wäre ggf. zu hinterfragen, ob durch den erweiterten Einsatz von Löschanlagen Anforderungen an erhöhten Materialverbrauch in anderen Bereichen (Schaffung von Brandabschnitten) verringert werden können.

Eine weitere Frage wäre, ob das Brandrisiko durch gezielte passive und aktive Maßnahmen (z. B. Frühesterkennung, Vermeidung von Brandursachen wie Funkenentstehung) die Löschanlagen ganz oder teilweise vermieden werden können; hier wäre ggf. eine Risikoanalyse durchzuführen, mit dem Ziel, möglichst materialsparende Lösungen zur Risiko-Reduzierung zu finden.

In diesem Kapitel wird deshalb nur auf die Systemwahl eingegangen, wo diese im Rahmen des Brandschutzkonzeptes noch Optionen zulässt; im Bereich Materialwahl wird genauer betrachtet, ob es innerhalb der verschiedenen Systeme Optimierungspotential nach C2C-Gesichtspunkten gibt, ohne die Leistung der Anlagen herabzusetzen.

Löschanlagen

Derzeit gibt es noch keine C2C-zertifizierten oder C2C-inspirierten Löschanlagen; daher ist die Systemauswahl derzeit auf eine möglichst geringe Material- und Energienutzung auszulegen (so wenige Elemente wie möglich, Materialeinsatz so gering wie möglich) und es ist auf die Recyclingfähigkeit der Materialien zu achten – die Implementierung von C2C wird in einem technisch und materiell möglichst wenig komplexen System vereinfacht.

Sollte eine Entscheidung zwischen Materialverbrauch oder Energieverbrauch getroffen werden müssen, wäre im Prinzip der optimierten Materialnutzung Vorrang zu geben; im Normalfall ist davon auszugehen, dass die Anlagen nur im Ausnahmefall im Betrieb sind und somit in der Gesamtbilanz des Energieverbrauchs des Gebäudes keine Rolle spielen.

Manuelle Brandbekämpfung

Handfeuerlöscher: Bei Handfeuerlöschern ist zwischen verschiedenen Brandklassen zu unterscheiden, die im Brandschutzkonzept vorgegeben werden; innerhalb der Brandschutzklassen besteht kaum eine Wahl, mit Ausnahme des Löschschaums bei Klasse F (siehe hierzu die entsprechenden Angaben im Unterkapitel „Löschmittel“).

Hydrantenanlagen: Da es zu diesen Anlagen klare Vorschriften zu ihrer Auswahl gibt und C2C hier keine Vorgaben besitzt, wird in diesem Bereich nicht weiter darauf eingegangen.

Sicherheitsbrausen: Sicherheitsbrausen sind Sonderanwendungen, die im Prinzip wie Wasseranlagen zu betrachten sind; siehe dazu das entsprechende Kapitel.

Automatische Brandbekämpfung

Sprinkleranlagen: C2C gibt zunächst einmal keine Vorgabe, ob Nass-, Trocken- oder Nass-Trocken Leitungssysteme zu bevorzugen sind. Trockensysteme werden normalerweise eingesetzt, um entweder das Wasser in den Leitungen gegen Einfrieren zu schützen, oder um das Risiko einer versehentlichen Auslösung (z. B. durch das Zerbrechen eines Sprinklerkopfes) zu verringern; wegen des größeren Tanks bei Trockenanlagen wird dort mehr Material verbraucht, aber ggf. durch die Einsparung der Wärmedämmung der Sprinklerleitungen oder Begleitheizung wieder aufgewogen.

Eine Löschwasserrückhaltung bei einer Gefahr von Freisetzung von Schadstoffen durch das Löschwasser wird im Rahmen des Brandschutzkonzeptes abgedeckt und daher hier nicht behandelt.

Als Pumpen kommen elektrisch betriebene oder Dieselpumpen zum Einsatz. Wo elektrisch betriebene Pumpen mit regenerativer Energie betrieben werden können (z. B. bei einer sogenannten „Sprinklerschaltung“), wären diese zu bevorzugen (auch wegen des Materialverbrauchs); bei Dieselpumpen oder aus Notstromaggregaten betriebenen Elektropumpen wäre auf den Brennstoff zu achten (siehe entsprechendes Kapitel).

Wassernebel-Löschanlagen: Bei einer Wassernebel-Löschanlage werden sehr kleine Wassertropfen als Löschmittel eingesetzt; so wird dem Feuer schnell eine große Menge an Energie entzogen und der Kühleffekt des Löschmittels (Wasser) kann optimal genutzt werden. Bei diesem System können die Löschwassermenge und somit auch die Wasserbevorratung, die Größe der Leitungen sowie Schäden durch das Wasserlöschmittel reduziert werden; daher ist eine solche Anlage – soweit vom Brandschutz-Sachverständigen und der Behörde zugelassen – für eine C2C-Nutzung zu favorisieren.

Anlagen mit offenen Düsen: Dieser Anlagentyp dient zur schnellen Überflutung besonders brandgefährdeter Räume oder Objekte, außerdem zur Berieselung von Tanks oder ähnlichen Einrichtungen zur Verhinderung unzulässig hoher Temperaturen[177]. Hier ist noch zwischen Einphasensysteme, die lediglich mit Wasser löschen, und Mehrphasensystemen zu unterscheiden; generell sind – so weit dies das Brandschutzkonzept zulässt – Einphasensysteme zu bevorzugen.

Stationäre Schaumlöschanlagen: Diese werden eingesetzt, wo mit brennbaren Flüssigkeiten zu rechnen ist, z. B. in Lagern, bei Tankanlagen, Landeplätzen, etc. Es gibt keine C2C-Vorgaben für das System aber in C2C-Gebäuden ist aufgrund der Umweltauswirkung so weit es die Nutzung des Gebäudes erlaubt auf fluorhaltige Löschschäume zu verzichten[178].

Gaslöschanlagen: Gaslöschanlagen werde in Fällen angewendet, in denen andere Löschmittel (Wasser oder Schaum) große Schäden anrichten würden, wie z. B. hochwertige Technologien, Kulturgüter, Schalt- und Steueranlagen, Labors etc.

Inertgase löschen bei Auslösung durch das Einströmen des Gases und die resultierende Herabsetzung der Luftsauerstoffkonzentration. Ein Vorteil bei diesen Anlagen ist der Umstand, dass das Löschmittel elektrisch nicht leitend und völlig rückstandsfrei ist; sie können allerdings wegen der Erstickungsgefahr bei Auslösung nur in nicht ständig besetzten Bereichen eingesetzt werden. Der Materialverbrauch (Lagerung des Inertgases) ist zudem für größere Flächen zu hoch, so dass diese Lösung auf einzelne Bereiche beschränkt bleibt.

Als Inertgas (nicht brennbares Gas) werden CO2, Stickstoff und Edelgase (Argon) eingesetzt[179], bzw. Gemische aus diesen Gasen (z. B. Inergen, Argonite). Nähere Informationen zu den Löschmitteln im Unterkapitel „Materialwahl“ unter „Löschmittel“.

Nach C2C-Kriterien wird eine Gaslöschanlage nicht ausgeschlossen; alle Bauteile müssen allerdings C2C-Kriterien entsprechen. Als negativ ist das Erstickungsrisiko bei Einsatz der Löschgase zu sehen; es sind alle sicherheitsspezifischen Aspekte einzuhalten, um dieses Risiko so gering wie möglich zu halten.

Chemische Löschanlagen: Bei chemischen Löschanlagen wird dem Brandraum nicht Sauerstoff entzogen, sondern die Flamme abgekühlt, bis eine Aufrechterhaltung der Verbrennung nicht mehr möglich ist. Dadurch, dass kein Sauerstoffentzug stattfindet, führen die Löschmittel nicht zu einer Erstickungsgefahr.

Bei diesem Anlagentyp werden chemische Löschmittel (z. B. HFC-227ea, HFC-23, Novec™ 1230) eingesetzt; die Technologie kommt gerade bei elektronischen Bauteilen wie Rechenzentren etc. zum Einsatz.

Nach einer Studie des Umweltbundesamts (UBA) können beim Einsatz der Löschmittel negative Effekte entstehen: Die Löschmittel besitzen zwar keine Ozonabbaupotential und auch die Toxikologie der Löschmittel selbst wird vom UBA als akzeptabel angesehen, aber sie besitzen dasselbe Treibhauspotential wie Kohlendioxid und beim Löschvorgang können ätzende und toxische Zersetzungsprodukte entstehen.[180]

Positive Effekte sind der geringe Platzbedarf und die guten Löscheigenschaften. Eine detaillierte Betrachtung ist in Folgearbeiten durchzuführen, doch die in der Studie des UBA genannten negativen Effekte macht es schwer vorstellbar, dass diese Technologie den C2C-Kritierien entsprechen kann. Nach derzeitigen Wissensstand ist vom Einsatz dieser Art der Löschanlagen aufgrund der toxischen Zersetzungsprodukte und der damit verbundenen negativen Umweltaspekte in C2C-Gebäuden abzusehen.

Sauerstoffreduzierungsanlagen: Diese Anlagen stellen einen Sonderfall dar; hier wird die Reduzierung des Sauerstoffgehalts durch eine permanente Stickstoffzuführung erreicht, durch die bereits ein Entstehen eines Brandes verhindert wird. Diese Anlagen haben gegenüber konventionellen Inertgasanlagen einen höheren Material- und Energieverbrauch. Der Energieverbrauch würde bei einer 100%igen Stromversorgung aus regenerativen Quellen keine Rolle spielen, jedoch fällt der Materialverbrauch ins Gewicht; solche Anlagen sollten daher nur genutzt werden, wo ein besonders hoher Schutz des Materials – z. B. unersetzliche Kulturgüter – notwendig ist.

Weitere nutzungsspezifische Anlagen

Im Rahmen dieser Arbeit können nicht alle nutzungsspezifischen und verfahrenstechnischen Anlagen behandelt werden; im Folgenden sollen jedoch einige erste Hinweise zu diesen Anlagen gegeben werden.

Küchentechnische Geräte und Anlagen: Eine zentrale Frage wäre hier die Energieversorgung; aus C2C-Sicht wären elektrische Küchen mit einer Stromversorgung aus regenerativen Energiequellen zu bevorzugen. Ein weiteres Thema wäre die Abwasserbehandlung, die im Prinzip im Kapitel 3 „Abwasser- und Wasseranlagen“ abgedeckt wird.

Wäscherei- oder Reinigungsgeräte: Zentrale Themen wären hier Energieverbrauch, Wasserverunreinigung und der Einsatz von Chemikalien; es ist eine Stromversorgung aus regenerativen Energiequellen sicherzustellen, und es sind nach C2C-Kriterien optimierte Verfahren zu wählen sowie geeignete Anlagen zur Wasseraufbereitung vorzusehen (siehe Kapitel 3 „Abwasser- und Wasseranlagen“).

Medizin- oder labortechnische Anlagen: Das zentrale Thema wäre hier Energieverbrauch; durch die Systemwahl der Anlagen kann z. B. der Lüftungsbedarf reduziert werden. Ein weiteres Thema wäre die Abwasserbehandlung, die zwar im Prinzip im Kapitel 3 „Abwasser- und Wasseranlagen“ abgedeckt wird, aber auch durch die Systemwahl der Anlagen ggf. vereinfacht bzw. unterstützt werden sollte.

Bühnentechnische Anlagen: Hauptaugenmerk wäre hier der Energieverbrauch für Bühnenbeleuchtung, der im Sinne von C2C zu optimieren wäre; hier sei auf das Kapitel „Starkstromanlagen“ verwiesen, sowie auf das Kapitel 12 „Gebäudeautomation“ zur Beleuchtungssteuerung.

Medienversorgungsanlagen: Das Hauptthema wird hier sein, wie die Medien jeweils hergestellt werden; z. B. wäre eine effiziente Drucklufterstellung sicherzustellen.

Badetechnische Anlagen: Neben der Wärmeerzeugung wird hier die Wasserverunreinigung die zentrale Rolle spielen; hier wären z. B. Ozonierungsanlagen zu wählen, die das Wasser mit möglichst wenigen Chemikalien belasten, und z. B. eine an die tatsächliche Wasserqualität angepasste Erneuerung des Beckenwassers anzustreben. Es sei hier auf die Kapitel 3 „Abwasser- und Wasseranlagen“ sowie Kapitel 5 „Wärmeversorgungsanlagen“ hingewiesen.

Systemauslegung

Sobald die Systeme ausgewählt sind, greifen die üblichen Vorgaben der Systemauslegung, sowie die unter „Auslegungskriterien und Randbedingungen“ definierten Auslegungskriterien.

Der Auslegung kommt bei der Einhaltung der C2C-Kriterien eine besondere Rolle zu; es ist hier, wo Materialeinsatz und Energieverbrauch optimiert werden können.

Neben der kritischen Hinterfragung der Auslegungskriterien („welcher Sicherheitsstandard ist notwendig?“) hat eine effiziente Planung des Gebäudelayouts Einfluss auf die Anzahl der löschtechnischen Einrichtungen (z. B. Notwendigkeit von Löschanlagen zur Kompensierung von fehlenden passiven Maßnahmen) und des Materialeinsatzes (z. B. die Nähe der Löschanlagen zu den betroffenen Bereichen); hier sind die Objektplanerinnen möglichst frühzeitig in dieser Hinsicht zu informieren bzw. beraten.

Bei der Auslegung der Pumpen ist auf eine optimierte Energienutzung zu achten, damit die Pumpen die minimal nötige Größe haben; ähnliches gilt sinngemäß für Sprinklertanks und Löschmittelleitungen.

Bei der Auslegung der Löschanlagen ist auch auf Reparierbarkeit und Demontierbarkeit der Anlagen zu achten. Es wäre in diesem Sinne hilfreich, Hersteller während der Auslegung mit der C2C-Thematik zu konfrontieren (Zertifizierung von Elementen und Materialien, Aufstellung verwendeter Materialien, Zerlegbarkeit) und Hersteller zu bevorzugen, die Anstrengungen auf diesem Gebiet unternehmen.

Materialwahl

Wie schon bei der Systemauswahl werden viele Aspekte der Materialwahl bereits in Normen und Vorschriften vorgegeben sein; dieses Kapitel beschreibt daher zunächst nur die Materialien und geht nur wo vorhanden auf Wahlmöglichkeiten ein. Wo solche Wahlmöglichkeiten bestehen, ist das Material nach C2C-Kriterien zu optimieren.

Rohrsysteme

Metallrohre: Sprinklerrohre werden üblicherweise entweder aus verzinktem C-Stahl (unlegierter Stahl) oder in Edelstahl ausgeführt. Aus wirtschaftlichen Gründen kommen meist C-Stahl-Systeme zum Einsatz, die die VdS-Zertifizierung für Sprinkler-Nassanlagen sowie das Gütezeichen „FM APPROVED“ tragen. Diese Materialien besitzen generell eine gute Recyclingfähigkeit; allerdings ist dieses Recycling nur durch den Einsatz von fossilen Energien möglich. Die Rohre können aber wiederverwendet werden, da sie bereits einen gewissen Grad an Modularität besitzen.

Nach C2C-Gesichtspunkten ist, wenn es das Projekt zulässt, auf eine zusätzliche Lackierung der Rohrleitungen zu verzichten; die Lackierung lässt zwar weiterhin ein Recycling des Stahls zu, wird aber im folgenden Prozess zu Abfall. Die Lackierung selbst ist derzeit noch nicht recyclingfähig und zumeist auf Erdölbasis.

Eine generell gültige Faustregel, ob Acryllack vor Kunstharz oder Nitrolack zu verwenden sind, ist im Rahmen dieser Arbeit aufgrund der Komplexität schwer zu verfassen; als Zwischenlösung ist auf Typ I Nachhaltigkeitssiegel wie der Blaue Engel zu achten. Es gibt zwar einen ersten Lack (Rustgrip von Superior Poducts International Inc,) der zwar bisher nur das C2C Material Health Zertikat besitzt, aber diesen gibt es noch in keine Farben außer Grau (Sprinklerrohre sind gewöhnlich rot zu lackieren).

Bei der Verzinkung gibt es mit ZINQ bereits eine Firma die eine C2C-Zertifizierung (Bronze) besitzt. Zink besitzt eine gute Recyclingfähigkeit; die niedrige Zertifizierungsstufe hängt mit dem geringen Einsatz von erneuerbaren Energie bei der Herstellung zusammen.

Press- oder Schraubverbindung: Neben den verschraubbaren Systemen gibt es auch Rohre, deren Verbindungen gepresst werden (z. B. Viega). Die Materialeigenschaften sind hinsichtlich C2C gleich zu bewerten; allerdings macht ein Verpressen das Trennen der Rohre und damit die Demontage nicht möglich, was aus C2C Gesichtspunkten als negativ zu bewerten ist – Schraubverbindungen sind aus C2C-Sicht vorzuziehen.

Flexible Sprinklerschläuche: Flexible Sprinklerschläuche werden aus Edelstahl gefertigt. Die flexiblen Sprinklerrohre werden durch Schraubverbindung an die starren Sprinklerrohre angeschlossen, eine Demontage des Systems und eine Wiedererlaubt. Das System ist somit für C2C-Gebäude geeignet.

Anschlussteile, Kupplungen, Reduzierstücke können auch aus Stahl gefertigt sein und werden entweder beschichtet oder verzinkt. Da es noch keine C2C-Lackierungen, es aber bereits einen C2C-zertifizierten Verzinkungsprozess (Voigt & Schweitzer GmbH, Bronze Level) gibt, sind verzinkte Komponenten nach C2C-Kriterien vorzuziehen.

Kunststoffrohre: Neben den zumeist verwendeten Metallrohren gibt es auch Kunststoffrohre die für Sprinkleranlagen verwendet werden dürfen; dies aber nur unter einigen Einschränkungen, wie z. B. nur für hängende Sprinkleranordnungen, nur für Nass-Systeme, nur im Innenbereich und mit besonderer Sorgfalt bei Schmelzverbindungen.

Die Rohre (z. B. der Firma Aquaterm) sind Verbundrohre aus zwei Schichten PP-R sowie einer Faserschicht. Durch das Verbundsystem ist ein qualitativ gleichwertiges Recycling nach C2C Kriterien derzeit nicht möglich; damit sind diese Rohre nach C2C-Gesichtspunkten derzeit nicht zu nutzen.

Befestigungen

Nähere Informationen zu Befestigungen von Rohren sind im Kapitel 3 „Abwasser- und Wasseranlagen“ unter „Materialwahl“ zu finden.

Brandschutzhülsen

Die Firma Hilti produziert zwei C2C Material Health zertifizierte (jeweils Bronze) Brandschutzhülsen (Firestop Cast-in Device CP 680-M/ -P/ -PX und CP 653 BA – Firestop Cast-In & Sleeve Device). Die Hülsen besitzen lediglich das Material-Health Zertifikat und hier auch lediglich Bronze; es ist aber trotzdem zu unterstützen, dass sich eine Firma wie Hilti darum bemüht, die Materialgesundheit ihrer Komponenten zu verbessern. Für Planerinnen in Deutschland gibt es allerdings noch keine Möglichkeit, auf C2C-Bauteile zurückzugreifen – sie sind in Deutschland derzeit noch nicht erhältlich.

Einbauten

Einbauten wie Ventilstationen, Manometer, Kugelhähne, Schieber, Entflüftungseinrichtungen und Schmutzfänger sind ebenfalls nach C2C-Kritierien zu optimieren. Die Betrachtung aller Bauteile im Einzelnen ist im Rahmen dieser Arbeit nicht möglich, und wären in zukünftigen Arbeiten zu beurteilen; es lässt sich nur sagen, dass es zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens noch keinen C2C-zertifizierten Armaturen gab.

Handfeuerlöscher

Handfeuerlöscher bestehen hauptsächlich aus dem Behälter, dem Auslösemechanismus, und dem Löschmittel. Die Behälter bestehen aus Metall, was sie prinzipiell recyclingfähig macht; siehe „Löschmittel“ zu weiteren Ausführungen zu diesem Thema. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es keine C2C-zertifizierten Handfeuerlöscher.

Löschmittel

Löschgase: CO2 ist toxisch und in löschwirksamer Konzentration grundsätzlich lebensgefährlich; sein Einsatz als Löschgas ist in C2C-Gebäuden ist daher nicht empfohlen.

Bei der Auswahl von Inertgasen wäre Stickstoff gegenüber Argon zu bevorzugen, da Stickstoff häufiger vorkommt und bei der Herstellung weniger Energie zum Einsatz kommt; dies ist jedoch kein Ausschlusskriterium für Argon. Wie Stickstoff wird Argon als ungefährlich für die Umwelt eingestuft;[181] es wird der Luft entzogen und fällt als Nebenprodukt bei der Stickstoff- und Sauerstoffproduktion an[182]; aufgrund der weiteren Prozessschritte benötigt die Argongewinnung mehr Energie als die Stickstoffgewinnung.

Chemische Löschgase wie HFC-227ea, HFC-23, Novec™ 1230 besitzen kein Ozonabbaupotential, dafür aber dasselbe Treibhauspotential wie Kohlendioxid. Nach einer Studie des UBA[183] können beim Einsatz dieser Stoffe auch weitere negative Effekte entstehen:. Wenn der Brand nicht direkt gelöscht werden kann, entstehen beim Löschvorgang ätzende und toxische Zersetzungsprodukte, die schädigend für das Löschpersonal sowie bei Entweichen in die Atmosphäre schädlich für die Umwelt sind. Dies bedeutet, dass die Löschmittel nicht für das Nutzungsszenario ausgelegt wurden und dadurch nicht den C2C-Kriterien entsprechen.

Detaillierte Vergleiche konnten im Rahmen der Recherche zu dieser Arbeit nicht gefunden werden. Eine detailliertere Betrachtung ist ggf. in Folgearbeiten durchzuführen.

Löschpulver: Die meisten Handfeuerlöscher benutzen ABC-Pulver, das überwiegend aus feinst vermahlenem Ammoniumdihydrogenphosphat und Ammoniumsulfat besteht. Beide Stoffe werden auch als Düngemittel eingesetzt, bzw. sogar als Nährstoff für Mikroorganismen in Kläranlagen; einem Einsatz in C2C-Gebäuden steht daher im Prinzip nichts entgegen. Eine genauere Analyse kann aber in anschließenden Arbeiten durchgeführt werden.

Löschschaum: Es gibt fluor- und nicht fluorhaltigen Löschschaum. Fluorhaltige Löschschäume enthalten poly- und perfluorierte Chemikalien, die in der Natur sehr schwer oder gar nicht abbaubar sind[184]; dies bedeutet, dass diese Schäume nicht C2C-geeignet sind.

Auch nicht-flourhaltige Löschschäume können Auswirkungen auf die Umwelt und speziell auf Gewässer haben. In der Recherche zu diesem Leitfaden konnte jedoch nicht ermittelt werden welche fluorfreien Löschmittel besser oder schlechter geeignet sind – dies wäre ggf. in Folgearbeiten zu prüfen.

Bei Handgeräten gibt es erste umweltfreundliche Alternativen, die laut Hersteller biologisch abbaubar sind (Saclon 2 Eco, F-exx); die genaue Zusammensetzung wird jedoch nicht veröffentlicht, so dass sich im Rahmen dieser Arbeit nicht final klären lässt, ob diese tatsächlich besser für C2C-Nutzung geeignet sind.

Pumpen

Pumpen für Löschanlagen bestehen hauptsächlich aus Metallteilen und Dichtungen; sie sind in der Regel gut zerlegbar und damit recyclingfähig.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten oder an C2C orientierten Pumpen.

Sprinklerköpfe

Sprinklerköpfe bestehen hauptsächlich aus Buntmetall und einer Glasampulle, die mit einer Spezialflüssigkeit gefüllt ist; hier gibt es im Prinzip keine Wahlmöglichkeiten.

Aus architektonischen Gründen werden Sprinklerköpfe oft verchromt oder lackiert; aus C2C-Sicht ist dies wegen der Reduzierung der Recyclingfähigkeit zu vermeiden.

Verdeckte Sprinklerköpfe sind wegen des höheren Materialverbrauchs zunächst einmal für C2C-Gebäude nicht zu favorisieren.

Tanks

Bei Wasser als Löschmittel sind Informationen zum Thema Tanks im Kapitel 3 „Abwasser- und Wasseranlagen“ unter „Materialwahl“ zu finden.

Bei Gas als Löschmittel sind Informationen zum Thema Tanks im Kapitel 4 „Gasanlagen und Brennstoffe“ unter Materialwahl zu finden.

Wandhydranten

Die Einhausungen für Wandhydranten und Löschwasseranschlüsse werden aus verzinktem Stahlblech oder aus Edelstahl gefertigt; diies bedeutet im Prinzip eine gute Recyclingfähigkeit.

Auf eine Lackierung oder Pulverbeschichtung sollte in C2C-Gebäuden nach Möglichkeit verzichtet werden; wo eine farbliche Kennzeichnung gefordert ist , ist auf den Einsatz von möglichst umweltfreundlichen Lacken zu achten. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es noch keine C2C-zertifizierten C2C-Lacke; Acryllacke mit Umweltzertifizierung (z. B. Blauer Engel) sind den Kunstharzlacken vorzuziehen.

Die Löschwasseranschlüsse bestehen aus Buntmetall (Messing); dies besitzt als Kupfer-Zink Legierung eine gute Recyclingfähigkeit für beide Metalle.[185] Mit der Einschränkung des hohen Energieaufwands ist Messing nach C2C-Kriterien als geeignet anzusehen. Es ist auf die Reinheit der metallischen Inhaltsstoffe zu achten.

Wandhydranten werden entweder mit Flachschläuchen oder formstabilen Schläuchen ausgestattet. Flachschläuche bestehen zurzeit aus Polyestergeflecht und einer innenliegenden Gummierung; die Materialien sind untrennbar miteinander verbunden, so dass ein den C2C-Kritieren entsprechendes Recycling nicht möglich ist. Formstabile Schläuche werden aus teilweise mehrschichtigem EPDM-Kunstoffen gefertigt; auch diese entsprechen derzeit noch nicht den C2C-Materialkriterien.

Es gibt bisher auch keine C2C-zertifizeriten Löschschläuche. Für Kunststoff gibt es bereits eine Recyclingstruktur; ab diese C2C-Kriterien erfüllen kann, ist in Folgearbeiten zu klären, aber es ist davon auszugehen, dass bei der Nutzung von formstabilen Löschschläuchen ein gewisser Teil des Materials recycelt werden kann. Deshalb ist derzeit diese Schlauchart für C2C-Gebäude zu bevorzugen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens gibt es keine C2C zertifizierten Wandhydranten bzw. Löschwasseranschlüsse.

Gebäudeautomation

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel Es gibt keine eigenen Ziele für die
Gebäudeautomation (GA) – sie unterstützt nur die C2C-Ziele anderer Bereiche
(z. B. Nutzung von erneuerbarer Energie, gesundes Innenraumklima, Einsatz von
Rohstoffen)
C2C-No-Go-Kriterium Betrieb mit Strom aus fossilen Energieträgern; Einsatz von Materialien auf der
„Banned List“ des PII
C2C-Mindestkriterium Energiemonitoring; eingesetzte Materialien und Bauweisen folgen C2C-Kriterien
C2C-Materialkriterien Siehe Kapitel 13 auf Seite 139
C2C-Bauweise Siehe Kapitel 14 auf Seite 146

Erläuterungen

Für die Gebäudeautomation gibt es keine eigenen C2C-Ziele; der Material- und Energieverbrauch der Anlage selbst ist relativ gering, so dass sie auch diese Ziele nur minimal beeinflusst. Trotzdem kommt Ihr beim Erreichen der C2C-Ziele eine besondere Rolle zu, denn sie ist Voraussetzung für das Erreichen der Ziele anderer Gewerke:

  • Die Gebäudeautomation steuert die Luftzufuhr, -temperatur und -feuchte, misst die Luftqualität, steuert die Beleuchtung und Verschattung, etc., womit sie kritisch für das Erreichen der Ziele eines gesunden Innenraumklimas ist.
  • Ähnliches gilt für Wärme- und Stromverbrauch – beide werden nachhaltig durch die Gebäudeautomation bestimmt, und die Einhaltung der Ziele dann wiederum durch die Gebäudeautomation gemessen.
  • Die Gebäudeautomation steuert auch die Stromerzeugung und stimmt im Zweifel auch Stromverbrauch und Stromerzeugung aufeinander ab, und ist somit auch kritisch für das Erreichen des Ziels der Nutzung selbst erzeugter erneuerbarer Energie.
  • Durch die Optimierung des Energieverbrauchs (und natürlich durch die Kosten des Systems selbst) hat die Gebäudeautomation Einfluss auf die Ökonomie des Gebäudes.
  • Gebäudeautomation kann auch dazu genutzt werden, den positiven Fußabdruck des Gebäudes erkennbar zu machen. Positive Effekte wie die Luftreinigung, positive Energieautarkie etc. sollen auch kommunizierbar sein, um C2C weiter bekannt zu machen; sie sollen auch auswertbar sein, um die positiven Effekte bei den nächsten Projekten noch weiter verbessern zu können. Auch hier spielt die Gebäudeautomation eine zentrale Rolle.

Diese Unterstützung der Ziele der anderen Gewerke ist auch aus C2C-Sicht die Hauptfunktion der Gebäudeautomation; Ziele der Optimierung des Materialeinsatzes treten ggf. dahinter zurück.

Trotzdem sind Komponenten der Gebäudeautomation im Sinne einer C2C-Betrachtung als Produkte zu sehen, die in ihrer Materialität und der Energienutzung nach C2C-Kritieren optimiert werden sollten. Dies schließt eine kritische Betrachtung der Notwendigkeit von Systemen bzw. Elementen mit ein – weniger Elemente und weniger Systeme brauchen weniger Material und Energie, was zu einer vereinfachten Umsetzung diverser C2C-Ziele führen kann.

Der die Gebäudeautomation versorgende Strom wird bereits unter Starkstromanlagen behandelt; hier gibt es eine Wechselwirkung, denn die Gebäudeautomation sollte nicht nur das Ziel haben, andere Gebäudebereiche effizient zu betreiben, sondern auch die Nutzung der selbst erzeugten erneuerbaren Energien zu erhöhen.

Eines der C2C-Kriterien für die gebaute Umwelt ist ein Monitoring des Energieverbrauchs des Gebäudes und seiner regenerativen Energieproduktion; die Gebäudeautomation muss dieses Kriterium erfüllen.

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

Im Prinzip gibt es keine spezifischen Auslegungskriterien; in der Grundlagenermittlung sollte aber kritisch hinterfragt werden, ob alle Systeme notwendig sind, und die Ziele einer C2C-Materialnutzung, der Optimierung des Energieverbrauchs, sowie der Unterstützung der C2C-Ziele der anderen Gewerke (z. B. eine erhöhte Nutzung selbst erzeugter erneuerbarer Energie, Verbesserung der Luftqualität) festgehalten werden.

C2C gibt keine Vorgaben zu Automatisierungsgraden; hier gelten die Vorgaben der Kapitel „Systemauswahl“ und „Systemauslegung“.

In der Grundlagenermittlung ist noch anzugeben, wie detailliert das Energiemonitoring zu betreiben ist. In den C2C-Kriterien wird dies nicht konkret vorgegeben, aber das Monitoring sollte den Nutzer in die Lage versetzen, den Energieverbrauch zu optimieren und Verbrauch und Produktion aufeinander abzustimmen.

Dazu sollten zumindest

  • zentrale Geräte
  • Beleuchtung / Steckdosen
  • Hauptnutzungsbereiche
  • erneuerbare Energiequellen

jeweils separat gemessen und in möglichst kurzen zeitlichen Abschnitten (z. B. mindestens 10-minütig (Strom) bzw. stündlich (Wärme)) gespeichert werden, um die einzelnen Tages- und Jahresgänge auswerten und vergleichen zu können.

Es ist auch anzugeben, inwieweit weitere Werte für die Einhaltung der Kriterien der anderen Gewerke zu messen sind; so wären zum Beispiel ggf. die Luftqualität, der Wasserverbrauch und die Wasserqualität zu messen, wobei diese Messungen im Prinzip auch manuell durchgeführt werden könnten.

Ein weiteres Kriterium eines anderen Gewerkes ist die Beeinflussbarkeit der Luftqualität; in der Grundlagenermittlung ist anzugeben, inwieweit und wie dies durch die Gebäudeautomation sicherzustellen ist.

Systemauswahl

Vorrangig sollte die Systemauswahl so getroffen werden, dass die Gebäudeautomation die Einhaltung der C2C-Ziele der anderen Gewerke möglichst effektiv unterstützt. Die Ziele sind in den einzelnen Kapiteln dargestellt; die Optimierung der Systeme ist bereits in anderen Leitfäden ausreichend abgedeckt und nicht C2C-spezifisch, so dass hier auf eine weitere Ausführung verzichtet wird.

Da es derzeit noch keine C2C-zertifizierten oder -inspirierten Komponenten der Gebäudeautomation gibt, ist eine effektive Material- und Energienutzung der Anlage selbst noch nicht möglich. Deshalb ist die Systemauswahl derzeit auf einen möglichst geringen Material- und Energieverbrauch der Geräte auszulegen (so wenige Elemente wie möglich, möglichst kurze Leitungswege) – jedoch ohne die o. a. Funktionen der Anlage einzuschränken.

Ein Beispiel für geringeren Materialverbrauch wäre eine strukturierte Verkabelung, in der die Menge der notwendigen Kabel verringert wird; ein anderes Beispiel wären kombinierte Sensoren, bei denen der Materialverbrauch für Gehäuse verringert wird.

Besonders viel Material ist durch die Vermeidung von Systemen einzusparen:

  • Ein Beispiel wäre die Programmierung und Steuerung von Beleuchtungsszenarien, die häufig so komplex ist, dass die Nutzer sie nicht verstehen und nutzen; ein einfacher Einsatz von Schaltern wäre in diesem Falle im Sinne von C2C.
  • Selbststeuernde Systeme wie Volumenstrombegrenzer (anstelle von Volumenstromreglern) oder selbstauslösende Brandschutzklappen erfordern keine Integration in die Gebäudeautomation, und sparen so Kabel und Steuerungen.
  • Ein manuell bedienter Blendschutz erfordert keine zentrale Steuerung, erreicht aber dasselbe Ziel wie ein elektrisch betriebener.
  • Manche Messungen lassen sich auch indirekt durchführen, z. B. indem man den Gesamtverbrauch aus den Einzelverbräuchen berechnen lässt und nicht noch einmal separat misst.

Die Systemauswahl ist in diesem Sinne zu hinterfragen und die Gebäudeautomation entsprechend zu optimieren – oft gilt „weniger ist mehr“. C2C gibt keine Vorgaben, bis zu welchen Grad ein Gebäude automatisiert werden soll; ein gewisser Grad an Automation wird allerdings unumgänglich sein, um die Funktion des Gebäudes und das Erreichen der C2C-Ziele aus anderen Bereichen einhalten zu können – jedoch sollte die Automatisierung „mit Augenmaß“ betrieben werden.

Ähnliches gilt beim Energie- und Qualitätsmonitoring – es ist jeweils nur so viel Technik einzusetzen, dass die Ziele (Optimierung des Verbrauchs, Abstimmung von Verbrauch und Erzeugung, Prüfung der Qualität) erreicht werden können.

Der Energieverbrauch der Anlage tritt weit hinter den Energieverbrauch der gesteuerten Anlagen zurück, so dass er üblicherweise mit der erreichten Energieerzeugung (über-) kompensiert wird; er steht daher nicht im Zentrum der Betrachtungen.

Ob zentrale oder dezentrale Systeme Anwendung finden, ist nach C2C nicht entscheidend – wobei dies den Materialeinsatz beeinflussen kann; wo die Systeme denselben Effekt auf die Einhaltung der C2C-Ziele anderer Gewerke haben, wäre die Variante zu wählen, die den geringeren Materialeinsatz hat.

Ähnliches gilt für übergeordnete Steuerung: Eine zentrale Gebäudeleittechnik hat einen größeren Materialeinsatz als autark regelnde Systeme; sie ist bei C2C-Gebäuden nur dort einzusetzen, wo sie für das Erreichen der C2C-Ziele anderer Gewerke notwendig ist.

Wie groß der positive oder negative Einfluss der GA ist, hängt auch sehr stark vom Nutzerverhalten ab; es sollte im Sinn behalten werden, dass geschulte und für C2C-Themen sensibilisierte Nutzerinnen einen größeren Einfluss auf die Energieeinsparung im Betrieb haben als die Gebäudeautomation, und umgekehrt ungeschulte Nutzerinnen den Effekt der GA aushebeln können.

In der Planung kann dies allerdings nur durch möglichst intuitiv verständliche Systeme berücksichtigt werden (ein Beispiel wären sogenannte „Hotelsteuerungen“ für Raumsysteme, die eine besonders einfache und offensichtliche Bedienung erlauben); ggf. könnte in der Ausschreibung eine Einweisung der Nutzerinnen in die Systeme aufgenommen werden.

Bei der Systemauswahl könnte auch die Möglichkeit zur Nutzung von wiederaufbereiteten oder ReUse Systemen berücksichtigt werden, um den negativen ökologischen Effekt der Komponenten zu verringern; dies könnte u. U. die Hersteller- oder Systemauswahl beeinflussen, wobei auch hier zunächst das Erreichen der Ziele der anderen Gewerke im Vordergrund stünde.

Systemauslegung

Sobald die Systeme ausgewählt sind, greifen die üblichen Vorgaben der Systemauslegung, sowie die unter „Auslegungskriterien und Randbedingungen“ definierten Auslegungskriterien; auch hier gilt der Grundsatz „weniger ist mehr“ – Kabelwege und Einsatz von Peripherieelementen sind nach Möglichkeit zu minimieren.

Es ist durchaus möglich, dass die Kriterien für die Materialwahl einen Einfluss auf die Systemauslegung haben; sie sind daher schon frühzeitig zu berücksichtigen.

Es ist darauf zu achten, dass die in den anderen Gewerken geforderten Messungen von der Gebäudeautomation abgedeckt werden; so ist z. B. die Qualität des Innenraumklimas und des Abwassers zu messen (wobei Letzteres auch manuell geschehen kann).

Zusätzlich zu den vorgegebenen Messungen sind nach Möglichkeit noch weitere Werte aufzunehmen, um den positiven Fußabdruck des Gebäudes messen, optimieren und kommunizieren zu können; das ist kein Muss, hilft aber, den positiven Effekt zu überprüfen und Erfahrungen für nächste Projekte zu sammeln. Beispiele wären:

  • Luftqualität innen und außen; Vergleich ob Innenluft konstant besser ist als Außenluft
  • Luftqualität außen und Umgebung; Messung ob Gebäude Außenluft reinigt
  • Effekt der biologischen Filter bzw. der Pflanzen messen; wichtig für nächste Projekte
  • Regenwasserqualität und Abwasserqualität; Effekt der Wasserreinigung durch Gebäude
  • Solaren Deckungsgrad bestimmen; Auskunft über Energienutzung
  • Qualität des Innenraumklimas

Weitere für C2C relevante Auslegungskriterien sind:

Flexibilität: Die Systeme sind jeweils flexibel genug auszulegen, dass sie bei vorhersehbaren Änderungen nicht ersetzt werden müssen, sondern anpassbar/ erweiterbar sind.

Systemschnittstellen: Es sind möglichst offene, erweiterbare und universell anwendbare Standards zu verwenden. Dies ermöglicht Erweiterungen und damit eine besser Anpassung an neuere technische Entwicklungen.

C2C-Materialität: Auch wenn bisher noch keine Komponenten C2C-Kriterien einhalten, sind Hersteller zu konfrontieren und – abhängig von Ihrer Eignung für die gewünschte Automatisierung – die zu unterstützen, die bereits erste Schritte (z. B. Herkunft der Rohstoffe, Materialinfos gespeichert (Tag & Track), einheitlicher Standard) in die richtige Richtung unternehmen. Näher Informationen dazu im Kapitel 13 „Material“.

Materialwahl

Bei der Materialauswahl sind die C2C-Kriterien zu Materialien einzuhalten (siehe Kapitel 13 „Material“); dies beeinflusst u. U. auch die Systemauswahl und die Systemauslegung, und ist daher frühzeitig in die Betrachtungen einzubeziehen.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine kompletten Systeme der Gebäudeautomation, die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden. Bei der Materialwahl ist Druck auf die Hersteller aufzubauen und Material zu bevorzugen, dass zumindest Anstrengungen in Richtung einer C2C-Zertifizierung oder Materialkriterien unternimmt. Zertifikate der Green-IT-Bewegung wie z. B. TCO, Epeat, Energy Star, Blauer Engel, EU Ecolabel können als erste Orientierung dienen[186].

Die Beurteilung der Gebäudeautomation nach C2C-Kriterien ist aufgrund der technologischen Komplexität und der vielen elektronischen Bauteile sehr schwierig. Die einzelnen Bauteile enthalten eine Vielzahl von seltenen Erden und anderen wenig verfügbaren Materialien. Diese Materialien sind zwar in sehr geringen Mengen in den Bauteilen enthalten, lassen sich aber nicht wieder voneinander trennen und wären damit nicht C2C-geeignet.

Der Materialverbrauch ist daher durch geeignete Maßnahmen bei der Systemwahl und -auslegung zu reduzieren; diese werden einen größeren Effekt haben als die eigentliche Materialwahl. Hier seien jedoch noch einige Hinweise zur Materialwahl gegeben:

Aufbereitete oder wiederverwendete Komponenten

Eine gute Variante, um den negativen Effekt der Gebäudeautomation zu verringern, ist die Wiederverwendung von gebrauchten Komponenten. Aufgrund stetiger technischer Neuerungen wird nicht die gesamte Anlage aus gebrauchten Teilen zu verwenden sein, aber es sollte geprüft werden, welche gebrauchten Komponenten ggf. eingesetzt werden können. In den folgenden Paragraphen ist jeweils angegeben, wo dazu ggf. Möglichkeiten bestehen.

Schalt- und Serverschränke

Informationen zu Schaltschränken sind bereits im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ enthalten; die Anmerkungen gelten entsprechend für Serverschränke.

Server (Rechner)

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Server , die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Bei elektronischen Bauteilen wie Server sind zum derzeitigen Zeitpunk wenig Möglichkeiten auf recyclingfähige und fair produzierte Technik zurückzugreifen. Der Materialeinsatz ist so effizient wie möglich zu gestalten.

Peripheriegeräte wie Bedienkonsolen, Drucker, Modems etc.

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Peripheriegeräte, die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Bei der Auswahl der Drucker sind Tintenstrahldrucker zu bevorzugen. Laserdrucker emittieren Feinststaubpartikel, die gesundheitsschädlich sein können[187]. Auch wenn die entsprechenden Studien auf noch weitere Forschungsbedarf hinweisen, können die bisherigen Ergebnisse bereits als Argument herangezogen werden, keine Laserdrucker in Innenräumen einzusetzen. Es gibt zwar Filter für Laserdrucker, die die Emission senken können, aber dies ist nach C2C keine zielführende Lösung – der negative Effekt wird lediglich minimiert und nicht gelöst.

Für viele Anwendungen wie Drucker etc. gibt es bereits einen Re-Use Markt; da es noch keine C2C-Peripheriegeräte gibt, ist es zu prüfen, ob bereits genutzte Geräte verwendet werden können, auch wenn diese Geräte noch nicht dem C2C-Konzept entsprechen. Es ist dabei darauf zu achten das keine Geräte eingesetzt werden, die Materialien aus der „Banned-List“ des PII enthalten – der Materialgesundheit ist gegenüber der Wiederverwendung Priorität zu geben.

Im Druckbereich gibt es dazu seit März 2017 die „Healthy Printing Alliance“, die Drucker und Druckprodukte nach C2C-Kriterien optimieren will; zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens steht das Projekt jedoch noch am Anfang und es können noch keine konkreten Empfehlungen gegeben werden.

Für Computer-Mäuse gibt es die Initiative der „Fairen-Maus“ von Nager-IT. Es wurde auf eine möglichst faire und recyclingfähige Konstruktion geachtet. Alle eingesetzten Materialien und deren Bewertung nach Kriterien der Fairness sind transparent und open source einsehbar.

Datenkabel

Informationen zu Stromkabeln sind im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ enthalten. Es gibt derzeit nur eine Firma die C2C-zertifizierte Kabel anbietet; Datenkabel sind in der angebotenen Produktpalette noch nicht enthalten.

Zur Reduzierung des Materialverbrauchs bieten sich strukturierte Netze an, die die Daten mehrerer Netze übertragen und so weniger Kabel brauchen.

Lebensdauer von Glasfaserkabeln ein nennenswertes Altproduktrecycling noch nicht zulässt.

Glasfaserkabel sind komplexere Bauteile, deren Materialien schwer voneinander zu trennen sind; die Glasfaser selbst kann zwar recycelt werden, aber das Kabel ist ein Verbundstoff. Es wurden zwar EU-Projekte wie L-Fire (Long fibre recycling) durchgeführt, um auch das Recyclingpotential der Glasfaserkabel zu nutzen, aber ein flächendeckendes Recycling ist derzeit noch nicht verfügbar.

Kupferkabel sind dagegen im Prinzip recyclingfähig und werden wegen des Kupferpreises in der Realität auch recycelt; Kupferrecycling wird derzeit jedoch noch nicht mit erneuerbaren Energien durchgeführt. Wird dies allerdings wieder in Relation mit der Energie- und Ressourcenaufwand für Glasfaserkabel gesetzt, die auch aus Primärmaterial erstellt werden, sind Kupferkabel zu bevorzugen, auch wenn dies bei der Installation einen erhöhten Materialaufwand bedeutet; der Einbau von Glasfaserkabeln ist nach C2C-Krierien so weit wie möglich zu vermeiden.

Eine detaillierte Betrachtung dieses Zielkonflikts ist in Anschlussarbeiten näher zu betrachten.

Kabeltrassen, Befestigungen

Informationen zu Kabeltrassen, Befestigungen etc. sind bereits im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ enthalten; hier soll nur auf spezifische Anlagen der Gebäudeautomation eingegangen werden.

DDC Automationsstationen

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Automationsstationen, die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Ein und Ausgabeeinheiten (E/A-Module)

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine E/A- Module, die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Mess- und Zählgeräte, Fühler, Sensoren

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens werden noch keine Sensoren und Wächter für Temperatur, CO2, Luftqualität, Feuchte, Druck, Pegel, etc. nach C2C-Kriterien zertifiziert oder hergestellt. Eine Möglichkeit zur Materialeinsparung sind Multifunktions-Sensoren, die zumindest weniger Material für die Gehäuse verbrauchen.

Steuer- und Regelelemente

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine nach C2C-Kriterien zertifizierten oder mit ähnlicher Qualität hergestellten Aktoren.

Die Steuer- und Regelelemente auch Aktoren genannt bestehen zumeist aus elektronischen Bauteilen, einem Gehäuse (Kunstoff oder Metall) sowie anderen Bauteilen wie Federn, Sensoren, Motoren, Trafos, Anschlussklemmen etc.; Aufgrund der Vielzahl an verschiedenen Aktoren kann keine Aussage über die generelle Materialität getroffen werden.

Schaltschränke

Schaltschränke werden bereits im Kapitel 8 „Starkstromanlagen“ behandelt.

Bedieneinheiten und Touchpanels

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Bedieneinheiten, die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Bei Bedieneinheiten gibt es die Möglichkeit, diese als Tablets auszuführen und bereits gebraucht oder bei Herstellern zu kaufen, die sich bereits um eine nachhaltige Herstellung bemühen (z. B. Fairphone oder Shift). Des Weiteren kann bei Bedieneinheiten auf bereits vorhandene Komponenten des Nutzers zurückgegriffen werden, z. B. Steuerung über Smartphones – dadurch werden keine neuen Bedieneinheiten nötig.

Cloud

Zur Material- und Komponentenreduktion können IT-Dienste in die Cloud verlegt werden. Dies kann ermöglichen, dass die Daten zentral von einem möglichst energieeffektiven und materialoptimierten Rechenzentrum verwertet werden, anstatt pro Gebäude in einem einzelnen kleinen Rechenzentrum; hier wäre jedoch beim Anbieter zu prüfen, ob dies auch tatsächlich zutrifft.

Controller

Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Controller, die nach C2C-Kriterien zertifiziert oder erstellt wurden.

Controller sind elektronische Bauteile, welche eine Vielzahl an Materialien enthalten; diese sind nach C2C-Kriterien kreislauffähig eingesetzt.

Material

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel 100% C2C-Materialien
C2C-No-Go-Kriterium Materialien aus der „Banned-List“ des PII
C2C-Mindestkriterium Erstellung eines Materialpasses
für alle Systeme

Erläuterungen

Die Verwendung von 100% C2C-Materialien bedeutet, dass alle im Gebäude verwendeten Materialien definiert und im entsprechenden Nutzungsszenario gesund für Mensch und Umwelt sind.

Um den Prinzipien von C2C zu entsprechen, müssen Materialien folgende Kriterien erfüllen:

  • Das Material muss kreislauffähig sein
  • Der Lebenszyklus des Materials muss beschrieben sein (inkl. Nutzungsdauer)Das Material muss auf Unbedenklichkeit bzw. auf Gesundheit überprüft worden sein
  • Das Material muss gekennzeichnet sein
  • Eine sortenreine Trennung der Materialkomponenten muss möglich sein
  • Der Produktionsprozess des Materials muss nach C2C-Kriterien der sozialen Fairness, Wasserqualität und Energienutzung erfolgen

Dies wird in vielen Fällen für die in der TGA und der Baukonstruktion derzeit eingesetzten Materialien nicht möglich sein. Es ist daher als Mindestkriterium gefordert, dass keine Materialien verwendet werden, die auf der „Banned List“ des Products Innovation Institute (PII) stehen, und dass für alle in den Systemen verwendeten Materialien ein Materialpass geführt wird.

Ein interessantes und gerade für die TGA hilfreiches Bild ist, das Gebäude als Materialbank zu sehen, in der wiederverwertbares Material gelagert wird (wobei es gleichzeitig auch für eine Funktion genutzt wird); beim Planung und im Verbau ist sicherzustellen, dass das jeweilige Material nach Gebrauch auch wieder (einzeln abrufbar) zur Verfügung steht.

Ebenfalls wichtig zu verstehen ist, dass nach C2C-Kriterien hergestellte Materialien im Prinzip unbegrenzt eingesetzt werden können – bei Einhaltung der Kriterien ist keine Minimierung des Materialeinsatzes notwendig (wobei eine Minimierung von Ausschuss sehr wohl gefordert ist).

Für diverse Materialien und Systeme gibt es eine Zertifizierung des PII; zertifizierte Produkte können in C2C-Gebäuden je nach Zertifizierungsgrad bedenkenlos genutzt werden. Leider ist die Mehrzahl der zertifizierten Produkte derzeit aus dem Hochbau und nicht aus der technischen Gebäudeausrüstung, so dass diese Route relativ beschränkt ist.

Umso wichtiger ist es, Ziele und Mindestkriterien für den Materialeinsatz in C2C-Gebäuden zu definieren; ob diese Mindestkriterien über ein C2C-Zertifikat oder über einen anderen Weg erreicht werden, ist dabei nicht entscheidend.

Banned List des PII

Das PII (www.c2ccertified.org, gemeinnützige Einrichtung) führt eine Liste von Materialien, deren Verwendung aus Umwelt- und Gesundheitskriterien nicht erlaubt (verbannt) sind. Diese Liste ist öffentlich einsehbar.[188]

Dass ein Material oder Produkt keine verbannten Inhaltsstoffe enthält, ist nicht zwangsläufig ein Beleg für die Ungefährlichkeit des Materials/ Produkts, jedoch sind solche „Banned-Lists“ für die derzeitige Situation ein erster guter Orientierungspunkt.

Es gibt neben den verbannten Stoffen auch problematische Stoffe, die je nach Nutzungsszenario und Anwendung anders bewertet werden können; eine Liste dieser problematischen Stoffe wird vom Institut allerdings derzeit leider nicht bereitgestellt.

Zertifizierte Materialien

Das PII bietet neben der generellen C2C-Zertifizierung (mit den Kategorien Wassermanagement, Kreislauffähigkeit, Erneuerbare Energien, Soziale Fairness und Materialgesundheit) auch eine Material Health Zertifizierung (nur die Kategorie Materialgesundheit) an. Bei dieser Zertifizierung werden Stoffe in einer sogenannten ABC-X Matrix eingeteilt; die Buchstaben stehen für:

A = optimal

B = könnte besser sein

C = tolerierbar

X = problematisch

Materialien, die auf der Banned-List stehen, dürfen in C2C-Gebäuden nicht eingesetzt werden.

Materialien können dabei verschiedene Zertifizierungs-Niveaus erreichen:

Basic

Bronze

Silber

Gold

Platin

Ab einer Material Health Zertifizierung von Gold enthält das Produkt keine mit X bewerteten problematischen Inhaltsstoffe mehr. Detailliertere Informationen sind in den Rahmenbedingungen der C2C-Zertifizierung des PII zu finden.

Neben der C2C-Zertifizierung des PII von Materialien gibt es auch weitere Zertifizierungen für Baustoffe (z. B. NaturePlus); auf einen detaillierten Vergleich der Zertifizierungen wird in diesem Leitfaden aufgrund des Umfangs verzichtet.

Kreislauffähigkeit

Die in einem C2C-Gebäude verwendeten Materialien sollten wiederverwendbar sein; dafür ist z. B. eine Demontierbarkeit und eine sortenreine Trennfähigkeit der einzelnen Stoffe notwendig. Für die technischen Gebäudeanlagen bedeutet das z. B., möglichst auf Verbundstoffe zu verzichten, und z. B. Verklebungen zu vermeiden, die Stoffe untrennbar miteinander verbinden.

Bei der Kreislauffähigkeit wird zwischen biologischem und technischen Kreislauf unterschieden (Ausführliche Beschreibung im Kapitel 1.3.3).

Biosphäre – umfasst Materialien, die gesundheitsverträglich und kompostierfähig sind und dadurch am Ende ihrer Nutzung als biologische Nährstoffgrundlage neues organisches Wachstum ermöglichen[189].

Technosphäre – bezieht sich auf definierte Materialien wie z.B. Metalle oder Kunststoffe, die als Primärrohstoffe begrenzt zur Verfügung stehen und nicht direkt biologisch Abbaubar sind müssen in technischen Kreisläufen zirkulieren.

Für die Materialien ist festzulegen, ob sie im technischen oder biologischen Kreislauf zirkulieren; dabei muss der komplette Lebenszyklus des Materials beschrieben werden, und die Möglichkeit einer möglichst qualitativ gleichwertigen Weiternutzung nachgewiesen.

Materialpass bzw. Gerätepass

Wenn man dem Bild der Materialbank folgt, dann wären Material- bzw. Gerätepässe sozusagen die Sparbücher; sie dokumentieren im Idealfall die vollständige Materialhistorie, zu der u. a. die Extraktion, Verarbeitung, Verwendung, Umformung etc. zählen, wie auch Angaben zur späteren Rezyklierung. Die Ziele dabei sind, die Befolgung der C2C-Kriterien bei der Herstellung aller Materialien im Gebäude sicherzustellen, und bei Rückbau die Elemente wieder ihren Kreisläufen zuführen zu können.

Bisher gibt es noch keine einheitlichen Standards und Regulierungen zu Material- oder Gerätepässen. Als Beispiele können hier die Materialpässe des EU-Projekts „Building as Material Banks“, EPEA „Circularity Passports“ und die Madaster Platform genannt werden;, diese sind derzeit erst teilöffentlich, folgen aber im Grunde alle der unten beschriebenen Struktur.

Die Grundidee ist , alle material- und geräterelevanten Informationen in einem Pass zu speichern, der dann mit dem Material bzw. dem System verbunden wird; das kann in Papier- oder elektronischer Form sein, wobei das Material an sich eine Referenznummer oder RFID tragen sollte, um es mit den Daten in der Datenbank abgleichen zu können.

In einem Materialpass sollten mindestens die folgenden Daten aufgenommen werden:

  • Kennzeichnungsnummer des Materials
  • Zusammensetzung des Materials
  • Verwendete Menge des Materials
  • Hersteller / Lieferant des Materials
  • Kreislauf-Zugehörigkeit des Materials (biologisch / technologisch)
  • Angaben zur Wartung
  • Angaben zum Rückbau, der Wiederverwertung bzw. der sortenreinen Trennung
  • ggf. Zertifizierung des Materials
  • ggf. Angaben von Materialgesundheit / Schädlichkeit für den Menschen

Wo verfügbar, können noch weitere Informationen aufgenommen werden

  • Herkunft: Informationen über Extraktionsorte von Rohmaterialien, Weiterverarbeitung zu Halbzeugen etc.
  • Ressourcenaufwand: Erfassung und Dokumentation des Aufwandes von Wasser und Energie (auch „grauer“ Energie)
  • Soziale Verantwortung: Informationen über die Liefer- und Wertschöpfungskette, Bedingungen der Zulieferer etc.

Gerätepässe würden Angaben zu allen im Bauteil bzw. Gerät verwendeten Materialien geben, sowie Informationen über die Zusammenfügung und spätere Zerlegung von Elementen bzw. Materialien (Baupläne) und ggf. zu Betriebsmitteln.

Ggf. würde eine Gliederung nach Systemen Sinn machen, wo die o. a. Information noch um Angaben zum Zusammenspiel der einzelnen Elemente sowie Besonderheiten bei deren Rückbau (z. B. unter Druck oder Strom stehende Systeme, Systeme, bei denen sich im Laufe des Betriebs schädliche Stoff bilden können, etc.) erweitert werden (siehe dazu Unterkapitel 14.1.2.2 „Systempass“ im Kapitel „Bauweise“).

Bei Geräten kann von den Planerinnen nicht erwartet werden, dass sie die vollständige Information aller Einzelteile zusammentragen, wenn diese vom Hersteller nicht zur Verfügung gestellt werden; als Mindestanforderung ist die Informationen jedoch bei den Herstellern anzufordern (die sich derzeit jedoch mit diesen Angaben schwer tun).

Kennzeichnung

Wie oben beschrieben gehören zu einem Material-, Geräte- bzw. Systempass auch eine Kennzeichnung aller Materialien bzw. Produkte, um sie mit der Information im Pass in Verbindung bringen zu können; das ist insbesondere für die spätere Weiternutzung bzw. Recycling unabdingbar.

Dieses „Tagging“ kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Es gibt Projekte mit einer Materialkennzeichnung mit den bekannten Recyclingnummern, RFID-Chips oder QR-Codes; auch eine Farbcodierung ist möglich.

Wichtig ist dabei, dass

  • alle einzelnen im Gebäude verbauten Produkte eindeutig den Materialinformationen im Pass zugeordnet werden können,
  • die Kennzeichnungen lesbar und auffindbar sind, und
  • sie so dauerhaft sind, dass sie insbesondere am Ende der Lebenszeit der Materialien noch lesbar sind.

In der TGA kann die Kennzeichnung auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Viele Geräte werden ohnehin eine Kennzeichnung haben, die auch für den Gerätepass benutzt werden können. Einzelne Materialien werden auch bereits Recycling-Nummern haben, die für die Identifizierung genutzt werden können; andere Materialien werden einen Farbcode haben, der – solange er ein-eindeutig ist – ebenfalls genutzt werden kann.

Eine Besonderheit bilden die Leitungen der Systeme; hier ist es nicht ausreichend, sie nur an der Anbindung am Gerät zu identifizieren – es ist im Sinn zu behalten, wie der Rückbau durchgeführt wird, in dessen Verlauf die Materialien an jeder Stelle des Gebäudes identifizierbar sein müssen. Hier ist die Referenzierung ggf. raumweise zu wiederholen, und an gut lesbarer Stelle anzubringen.

Insgesamt wird an dieser Thematik derzeit weiter geforscht um diesen wichtigen Prozess zu optimieren.

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

Die Randbedingungen des Verbots von Materialien aus der „Banned List“ des PII und der Erstellung eines Materialpasses sind während der Grundlagenermittlung aufzuführen.

Es wäre zudem wünschenswert, den geplanten Grad der Erreichung des C2C-Ziels zu definieren; dies wird voraussichtlich jedoch schwierig sein, da in vielen Fällen in der TGA Informationen über verwendete Materialien in Geräten fehlen, kaum zertifizierte Produkte existieren, und die Materialwahl einen nachhaltigen Einfluss auf die Ökonomie des Projekts haben kann.

Sinnvoll wäre eine Vorgabe von Regeln für die Auswahl von Materialien; geeignete Regeln wären z. B.

  • Nach Möglichkeit Auswahl von zertifizierten Materialien
  • Monomaterial vor Verbundmaterial
  • Bei gleicher Eignung ist biologisches Material gegenüber technischem Material vorzuziehen
  • Gesundheit geht vor Performance

Im Rahmen der Festlegung der Grundlagen ist auch die geplante Umsetzung des Materialpasses, sei es mit Hilfe von „Building Information Modelling (BIM)“ oder anderen Plattformen, zu definieren.

Materialwahl

Bei der Materialwahl sind die während der Festlegung der Grundlagen etablierten Regeln umzusetzen; als Hilfestellung sind in den einzelnen Kapitel für die diversen Installationen mögliche Materialien angegeben.

Ebenfalls ist darauf zu achten, ob Second-Hand Geräte genutzt werden können, oder die ausgewählten Anlagen wiederverwendbar sind.

Wahl der Bauart

Es sind auch die Kriterien für den Einbau der Materialien zu beachten. Diese entsprechen der „Design for Disassembly“ Kriterien wie im Kapitel 14 „Bauweise“ definiert.

Dokumentation

Die Materialinformation zu jedem Systemelement ist in Form eines Materialpasses zu dokumentieren und in einen Gebäude- oder Systempass zu übertragen; dies findet sinnvollerweise in der Ausführungsplanung (LPh 5 der HOAI) oder Vorbereitung der Vergabe (LPh 6 der HOAI) statt.

Ausschreibung

Für eine erfolgreiche Umsetzung der C2C-Kritieren ist eine Beschreibung des Konzepts und der einzuhaltenden Regeln in der Ausschreibung fundamental; hierzu gehört auch die Weiterführung des System- bzw. Gebäudepasses.

Bauweise

Ziele und Kriterien

Übersicht

C2C-Ziel 100% Kreislauffähigkeit
C2C-No-Go-Kriterium Bauteil-Verbindungen, die keine sortenreine Trennung erlauben
C2C-Mindestkriterium Anwendung der „Design for Disassembly“ Grundprinzipien

Erläuterungen

Auch wenn die im Bau benutzten Materialien nach C2C-Kriterien ausgewählt wurden, ist hiermit nur ein Teil des nach C2C geforderten Materialkreislaufs gesichert; die Materialien sind auch so miteinander zu Bauteilen, Baugruppen oder Austauschclustern zusammenzufügen, dass nach Ende ihrer Nutzung eine sortenreine Trennung ohne Herabsetzen der Materialqualität möglich ist – das Zyklieren des jeweiligen Materials in der Bio- oder Technosphäre darf nicht gefährdet werden, sonst entsteht Abfall und zerstört so den langfristigen Wert des Materials.

Dabei gibt es verschiedene Ebenen der Verbindung: Sortenreine Materialien werden zu Bauteilen verbunden, mehrere Bauteile zu Baugruppen und mehrere Baugruppen zu sogenannten Austauschclustern[190], wobei die Grenzen der Ebenen untereinander durchaus fließend sein können.

Ein Beispiel:

Material: z. B. Metall, Kunststoff, Lack

Bauteil: z. B. Schraube, Gehäuse, Rotor, Dichtung, Kabel

Baugruppe: z. B. Pumpe, Motor, Antrieb

Austauschcluster: z. B. Pumpengruppe

Bei allen Verbindungen in den verschiedenen Ebenen sind die Kriterien für eine C2C-Bauweise einzuhalten; das heißt, dass lösbare Verbindungen vorzusehen und bei der Materialwahl und der Festlegung der Bauweise zu bevorzugen sind. Nicht lösbare Verbindungen sind nur dann C2C-entsprechend, wenn das Verbindungsmaterial aus demselben Material wie die zu verbindenden Stoffe sind (damit die Sortenreinheit weiter gegeben ist), oder wenn alle Komponenten der Verbindung für die Biosphäre optimiert sind.

Bei der Auswahl von Bauteilen ist darauf zu achten, dass bei ihrer Herstellung nach Möglichkeit keine unlösbaren Verbindungen benutzt wurden; ein Beispiel wären hier Verbund-Kunststoffrohre, die nicht mehr sortenrein getrennt werden können und daher in C2C-Gebäuden zu vermeiden sind.

Auch beim Bau ist auf eine Verwendung von lösbaren Verbindungen zu achten; so ist z. B. nach Möglichkeit das Verkleben mit sortenfremdem Material oder eine chemische Verbindung zu vermeiden, wenn dies eine sortenreine Trennung verhindert.

Die Nutzung eines Bauteils endet nicht notwendigerweise erst mit Ende der Nutzung des Gebäudes; gerade in der TGA sind deutlich kürzere Nutzungszeiten üblich als beim Gebäude selbst, und es sind auch Havariefälle möglich, bei denen Bauteile ausgetauscht werden müssen.

Aus diesem Grund sind Baugruppen zu bevorzugen, die einen Austausch von Verschleißteilen erlauben und keinen vollständigen Austausch der gesamten Baugruppe bei Ausfall eines Bauteils erfordern. Der Einbau der einzelnen Bauteile bzw. Baugruppen ist so zu gestalten, dass die Teile möglichst ohne Rückbau anderer Teile austauschbar sind; dies würde z. B. ein Einbetonieren von Bauteilen in C2C-Gebäuden ausschließen.

Design for Disassembly (DfD)

Das Prinzip DfD (übersetzt: Planen für Demontierbarkeit) ist sehr gut in der Veröffentlichung „Design for Disassembly: a guide to closed-loop design and building“ der Pennsylvania State University (PSU)[191] zusammengefasst; daher wird in dieser Arbeit auf eine detaillierte Betrachtung dieses Prinzips verzichtet.

Die 10 Grundprinzipien des Design for Disassembly entnommen aus oben genannter Publikation[192] :

  1. Dokumentation der Materialien und Methoden für Rückbau
  2. Auswahl der Materialien unter Verwendung des Vorsorgeprinzips (bzw. C2C-Kriterien)
  3. Zugängliche Verbindungsstellen
  4. Minimierung von oder Verzicht auf chemische Verbindungsarten
  5. Verwendung lösbarer Verbindungen
  6. Zugänglichkeit der TGA-Systeme
  7. Berücksichtigung der Arbeit und der Arbeiter*innen der Separation
  8. Möglichst einfache Strukturen und Formen
  9. Austauschbarkeit
  10. Sicherer Abbau

Auf diese Grundprinzipien ist in der Planung einzugehen und eine Berücksichtigung beim Bau sicherzustellen.

System Pass

Neben dem im Kapitel 13.1.2.4 vorgestellten Materialpass sind auch Informationen über Bauteile, Baugruppen oder Austauschcluster zu sammeln und zu speichern; das kann durch einen Systempass erreicht werden, der im speziellen auf die Bauweise (siehe Kategorien unten) eingeht und allen Beteiligten eine Übersicht auch in der Nutzungsphase erlaubt.

In einem Systempass enthaltenen Kategorien können folgende Daten enthalten sein (entnommen und übersetzt aus[193]:

  • Dokumentation: Verwendete Materialien, Verbindungen sowie Dokumentation eines De-Konstruktionsplanes
  • Selektion: Hohe Qualität, geringer CO2-Fußabdruck, rezyklierfähige Materialien
  • Zugang: Transparente Konstrukion, sichtbare und zugängliche Verbindungen
  • Keine Chemischen Verbindungen: Vermeidung von chemischen Verbindungen, Fugendichtmitteln, Kontaminationen
  • Mechanische Verbindungen: Standardisierte Verbindugen, Klemmen, Schrauben, Nägel
  • Separate Haustechnik: Zugang zu Haustechnik, Entwirrung von verschiedenen Systemen
  • Menschliches Maß: Die Austauschbarkeit einzelner Komponenten sollte möglichst ohne schweres Gerät erfolgen können
  • Einfachheit: Einfache Grundrisse, klare Raster, Reguläre Dimensionen
  • Austauschbarkeit: Modulare Aufbauten
  • Sicherheit: Sicherer und einfacher Zugang zu Einzelkomponenten des Systems

Verbindungsarten

Die unten stehende Abbildung zeigt eine Übersicht der häufigsten Bauteilverbindungen und eine Bewertung ihrer jeweiligen Lösbarkeit.

Abbildung 12: Bauteilverbindungen – Kategorisierung nach Wirkprinzipien und Lösbarkeit

(Quelle: Basierend auf (Brenner, 2010, S. 58), editiert)

Nach C2C sind lösbare Verbindungen permanenten Verbindungen vorzuziehen. Entscheidend ist aber, ob zusätzliche Stoffe für die Verbindung benötigt werden, wie z. B. Klebstoff; dieser müsste ebenfalls C2C-Kriterien entsprechen: Bei einer permanenten Verbindung mit Zusatzstoff müssten z. B. alle Komponenten für die Biosphäre optimiert sein oder der Zusatzstoff ist aus demselben sortenreinen Material wie die für die Technosphäre optimierten Komponenten.

In der Praxis können permanente Verbindungen wie Kleben eine langfristige Nutzung der Komponenten ermöglichen. Gibt es zu dieser Verbindungsart noch keine Alternative, ist darauf zu achten, dass das gesamte Bauteil, Baukomponente oder Austauschcluster auf gleichbleibenden Nutzungsniveau zirkulieren kann, d. h. dass es nach dem Ausbau überholt und dann wieder seiner vorgesehenen Nutzung zugeführt werden kann.

Mittel zur Umsetzung

Auslegungskriterien & Randbedingungen (Festlegung der Grundlagen)

Die Randbedingungen des Verbots von Bauteil-Verbindungen, die keine sortenreine Trennung erlauben, und die Forderung nach einer Anwendung der „Design for Disassembly“ Grundprinzipien sind in der Grundlagenermittlung aufzuführen; hierbei wären sinnvollerweise die DfD-Grundprinzipien zu nennen.

Systemauswahl

Die Systemauswahl wird einen eher begrenzten Einfluss auf eine sortenreine Trennung haben; bestimmte Technologien (z. B. Photovoltaik) erfordern jedoch den Einsatz von Bauteilen die keine sortenreine Trennung erlauben, was jeweils in der Systemauswahl zu berücksichtigen ist.

Systemauslegung

Bei der Systemauslegung spielen drei Aspekte bei der Sicherstellung einer sortenreinen Trennung eine große Rolle:

  • Die Auswahl von Baugruppen, die sortenrein getrennt werden,
  • die Auswahl der Verbindungsarten der Bauteile bzw. Baugruppen, und
  • die Detaillierung des Verbaus.

Derzeit wird es noch nicht möglich sein, für alle Baugruppen Hersteller zu finden, die ihre Produkte nach C2C-Kriterien herstellen; die Thematik ist jedoch bei der Auswahl von Komponenten bei den Herstellern anzubringen, um eine Weiterverbreitung des C2C-Konzepts und Weiterentwicklungen in diesem Bereich voranzutreiben. Wo bereits Produkte vorhanden sind, die eine sortenreine Trennung ermöglichen bzw. vereinfachen, ist diesen bei der Auswahl Vorrang zu geben.

Ähnliches gilt im Bereich der Verbindungsarten; auch hier wird es nicht in allen Fällen möglich sein, Alternativen zu nicht lösbaren Verbindungen zu finden, jedoch sollte dieser Frage jeweils nachgegangen werden und die gewählten Verbindungsarten aufzuführen, deren C2C-Eignung zu bewerten, und die jeweils am besten geeigneten zu wählen.

Bei der Detaillierung des Verbaus haben die Planerinnen die größte Einflussmöglichkeit (wobei dies teilweise im Widerspruch zur gewünschten Ästhetik oder zur Flächeneffizienz stehen wird); in der Planung sollte jeweils sichergestellt sein, dass Verschleißteile ohne Rückbau anderer Elemente ausgetauscht werden können (Zentralenplanung, Verteilung; auch: Transportwegekonzept, Einbringöffnungen) und dass alle Anlagenteile zugänglich sind (z. B. kein Einbetonieren; Zugänglichkeit von Schächten; Revisionsöffnungen).

In diesem Zusammenhang wäre auch das „Safe by Design“ (sinngemäß „Betriebssicherheit in der Planung berücksichtigen“) Konzept zu nennen, bei dem in der Planung berücksichtigt wird, wie Bauteile im Betrieb gewartet bzw. ausgetauscht werden können, und die jeweiligen Methoden zu beschreiben sind – auch dies wäre im Sinne von C2C.

Ausschreibung

Für eine erfolgreiche Umsetzung der C2C-Kritieren ist eine Beschreibung des Konzepts und der einzuhaltenden Regeln in der Ausschreibung fundamental; hierzu gehören insbesondere die DfD-Grundprinzipien (insbesondere Zugänglichkeit, Vermeidung nicht lösbarer Verbindungen und Dokumentation), sowie eine Vermeidung bzw. Wiedernutzung von Überschuss / Abfall.

Fazit

Diese Arbeit zeigt den Einfluss des C2C-Konzepts im speziellen auf die TGA-Planung, da der Einfluss des C2C-Konzepts auf die Baukonstruktion bereits in diversen Arbeiten behandelt wird. Die hier definierten C2C-Ziele, C2C-Mindestkriterien und C2C-No-Go-Kriterien für die einzelnen TGA-Gewerke können als Grundlage für eine weiterführende Diskussion zur Transformation des Bauwesen zu C2C-Gebäuden genutzt werden. Diese C2C-Ziele stellen zusammen mit den erstellten C2C-Roadmaps und der praxisorientierten Struktur der Arbeit den Mehrwert dieser Arbeit dar.

Um den Einfluss der TGA nach C2C-Kriterien auf den Hochbau zu evaluieren, war es nötig zu definieren welchen Einfluss das C2C-Prinzip auf Zielstellung und Auswahl der Technologien der TGA besitzt. Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens gibt es noch keine Vorgaben zu C2C in der TGA, so dass in vielen Fällen Grundlagenforschung betrieben wurde, um einen ersten Vorschlag für die Anwendung des C2C-Prinzips in den verschiedenen Gewerken ableiten zu können.

Die definierten Ziele beeinflussen die TGA-Planung vor allem im Bereich der Materialität der Technologien aber in einigen Bereichen beeinflussen sie darüber hinaus auch den Fokus der TGA-Planung:

Im Bereich der Wasser- und Abwasseranlagen ist ein größerer Fokus auf die Wasserqualität und -aufbereitung zu legen, als nur auf die reine Reduzierung des Wasserverbrauchs. Dies bedeutet, dass mehr Regen- und Grauwasser-Aufbereitungsanlagen eingebaut werden und eine Bilanzierung der Wasserqualität stattfindet. Eine der größten Veränderungen ist aber die Integration eines Nährstoffkreislaufes um einen positiven Einfluss auf den Phosphatkreislauf sowie die Bodenerosion zu erzeugen.

Gas als Brennstoff zu nutzen ist nach der C2C-Definition in dieser Arbeit nur möglich, wenn die Außenluftqualität nicht herabgesetzt wird. Dies bedeutet das Schließen des CO2-Kreislaufs innerhalb des Gebäudes durch Abgasnutzung oder anwenden einer kalten Verbrennung (Brennstoffzelle).

Im Bereich der Lufttechnischen Anlagen ist der starke Fokus auf eine gesunde Innenluft und damit ein positiver Einfluss auf die Gesundheit der Nutzer zu setzen. Durch C2C rückt auch die Betrachtung der Außenluftqualität, die durch Grünfassaden und -dächer gereinigt werden in den Aufgabenbereich der Planerinnen.

Im Bereich der Energie wird ein größerer Fokus auf die Deckung des Verbrauchs durch selbst erzeugte Energie gelegt als darauf nur den Jahresverbrauch zu senken. Die Energieeffizienz von Gebäuden ist nicht das Ziel nach dem C2C-Konzept. Es ist aber ein Mittel um das Ziel der positiven Energieautarkie zu erreichen.

So weit es möglich war, wurde versucht die C2C-Ziele durch bestehende DIN-Norm oder in Zertifizierungssysteme einzuordnen. Dies erwies sich als schwierig, da in einigen Bereichen noch keine C2C-Richtlinien definiert sind, z. B. ab wann Innenluft als Gesund gilt.

Gerade die Materialauswahl hat gezeigt, dass Informationen über die Zusammensetzung vieler Produkte so wie Informationen über gesunde Materialien fehlen. Die Banned List des PII wurde hier als Überprüfung angewendet, obwohl diese nur die gefährlichsten Stoffe beinhaltet. Hier liegt noch ein großer Bedarf C2C-Kriterien mit bestehenden Systemen zu vergleichen und detailliert auf Unterschiede hinzuweisen.

Es wurde bewusst von Abstufungen der Zielerfüllung in Prozent oder Grenzwerten abgesehen, da dies einem Zertifizierungsystem gleich kommen würde und im Rahmen dieser Arbeit die Argumentation von festen Abstufungen nicht möglich war. Es sind die No-Go-Kriterien und Mindestkriterien zu erfüllen und danach ein so großer positiver Einfluss wie möglich zu erreichen. Dies erfordert in den einzelnen Bereichen unterschiedlichen planerischen Aufwand, bietet aber auch große Möglichkeiten positive Effekte zu erreichen.

In dieser Arbeit wurden die Gewerke losgelöst voneinander betrachtet. Es können dadurch Zielkonflikte übergangen, aber auch Synergien nicht betrachten worden sein. Diese sind in Anschlussarbeiten genauer und für jedes Planungsprojekt einzeln zu betrachten.

Nach der Definition der C2C-Ziele für die einzelnen Gewerke, die erstmals in dieser Arbeit definiert wurden, konnten die einzelnen Systeme und Technologien auf Basis der Beurteilungskriterien (Recyclingfähigkeit, Materialgesundheit, Energieeinsatz etc.) aufgezeigt werden.

Bei der Systemauswahl und Beurteilung sind die in dieser Arbeit erstmals aufgestellten C2C-Roadmaps für einzelne Gewerke hilfreich. Wo Informationen verfügbar waren, wurden Praxisbeispiele gegeben um ein Gefühl für die Größenordnung und den aktuellen Stand der benötigen Systeme zu geben.

Der Prozess der Produktbewertung für die Unterkapitel „Materialwahl“ stellte sich aufgrund der äußerst geringen Transparenz der herstellenden Firmen als schwierig heraus. Die Informationen zur Materialzusammensetzung bzw. über geplante Recylingprozesse sind nur sehr selten verfügbar und werden zumeist nicht näher spezifiziert. Hier liegt ein großer Bedarf an genaueren Betrachtungen im Bereich der Qualität des Recyclingkreislaufes, der Lebenszykluskosten und der Zusammensetzung einzelner Produkte vor.

Wo bereits Produkte ein C2C-Zertifkat besitzen, wurden diese empfohlen, obwohl gerade bei niedrigen Zertifizierungsgrad durchaus die Möglichkeit besteht, dass andere Produkte die Kriterien besser erfüllen. Es ist jedoch zumindest die Überprüfung der Materialzusammensetzung gewährleistet. Diese Informationslücken bei herkömmlichen Produkten sind zu schließen.

Ein großer Faktor der Transformation der TGA besitzt die Bauweise der einzelnen Systeme und Technologien. Die Rückbaubarkeit der Technologien ermöglicht die Werterhaltung der verbauten Materialien und Produkte. Ein Verkleben vorher positiv definierter Materialien lässt trotzdem Abfall entstehen.

Aufgrund der derzeitigen Informationslage ist die Komplexität der technischen Systeme gering zu halten und auf effiziente Technologien zu achten, da die Materialkreisläufe derzeit noch nicht nach C2C entsprechendem Qualitätsstandard geschlossen werden können.

Es konnte keine klare Lösung für ein komplettes TGA-Konzept erstellt werden. Es sind für alle Projekte individuelle Konzepte anzufertigen, weil auch auf lokale Gegebenheiten reagiert werden muss, was dem C2C-Prinzip „Zelebriere die Vielfalt“ entspricht. Es ist z. B. das Wasservorkommen, sowie die Außenluftqualität vor Ort zu beachten. Die Gegebenheiten vor Ort besitzen dadurch Einfluss auf die Auswahl und Dimensionierung der Systeme.

Die Umsetzung von C2C als ganzheitliches Konzept erfordert auch eine interdisziplinäre Zusammenarbeit, dies haben auch C2C-Projekte wie die Stadtverwaltung Venlo (Niederlande) gezeigt. Durch abgleichen der TGA C2C-Ziele mit anderen Bereichen wie der Baukonstruktion können Herausforderungen aber auch Synergien gefunden und gelöst werden.

Im Prozess der Erstellung hat sich gezeigt, dass es gerade aufgrund der großen Veränderungen im Bereich der Wasser- und Gasanlagen, es den größten Diskussions- und Definitionsbedarf gibt.

Ein großes Potential dieser Arbeit liegt in der Erstellung einer praxisorientierten Struktur eines Planungsleitfadens, der sich an der HOAI orientiert. Diese Struktur bietet eine gute Möglichkeit für Anschlussarbeiten um das Thema weiter zu vertiefen, in dieser Arbeit getroffene Definitionen zu verfeinern und die auftretenden Herausforderungen zu lösen.

Das Aufstellen von positiven Visionen, die über die bisherigen Ziele der Nachhaltigkeit hinaus gehen, zeigen für die TGA und das gesamte Gebäude einen Prozess auf, den es zu Unterstützen gilt.

Wegen der Neuheit des Themas und der großen Bandbreite dessen war es im Rahmen einer Masterarbeit nicht möglich, alle Aspekte abschließend zu behandeln. Noch offene Themen, deren Bearbeitung für eine ausführlichere Bewertung der Systeme aus Sicht des Autors sinnvoll erscheinen, sind im Anhang A aufgeführt, mit der Hoffnung, dass zukünftige Masterarbeiten diese Lücken schließen werden.

Die Arbeit hat gezeigt das der Einfluss des C2C-Konzepts auf die Planung der TGA aber auch der Baukonstruktion sehr groß ist und in einigen Bereichen neue Aspekte in den Fokus rücken. Den größten Einfluss besitzt das C2C-Konzept in den Gewerken Abwasser- und Wasseranlagen, Gasanlagen, Lufttechnische Anlagen und Starkstromanlagen, da sich dort nicht nur Materialeinsatz und Bauweise verändern sondern auch die Zielsetzungen.

Ausblick

Die Arbeit hat gezeigt, dass für eine Transformation zu einer C2C-TGA noch einige offene Themenbereiche weiter zu führen sind. Im Anhang A sind gesammelte, noch offene Themen, die in zukünftigen Arbeiten bearbeitet werden sollten, aufgelistet.

Das Wissen über Produkt- und Materialzusammensetzung muss transparenter gestaltet werden, sowie mehr in Richtung Materialgesundheit untersucht werden. Neben der Banned-List des PII sollte die Entwicklung perspektivisch aber auch eine Art Positiv-Liste beinhalten, die Informationen zu den jeweilig zulässigen Nutzungsszenarien mit abdeckt. Ob dies ebenfalls vom PII kommen sollte oder über Kriterien von anderen Institutionen umgesetzt wird ist dabei nicht entscheidend. Ob dafür Zertifikate oder andere Lösungen sinnvoll sind, ist in weiteren Forschungsarbeiten zu klären.

Es ist zu betrachten wie sich die hier definierten C2C-Ziele und Kriterien auf andere Systemgrenzen anwenden lassen. In dieser Arbeit ist das Gebäude als Systemgrenze gewählt worden. Es ist denkbar diese auf Quartiere oder Städte anzuwenden.

Der Detailgrad der Beurteilung der Produkte und Systeme kann weiter erhöht werden. Im Rahmen dieser Masterarbeit konnten nicht alle Komponenten bis ins benötigte Detail betrachtet werden.

Des weiteren sind auch neue Technologien zu untersuchen und nach C2C-Kriterien weiterzuentwickeln. Als Beispiele können hier die Wirkung von Pflanzen als Luft- bzw. Abgasfilter und eine dezentrale Phosphat- bzw. Düngergewinnung genannt werden.

In zukünftigen Forschungsprojekten ist unter anderem Kontakt mit Recycling- und Rückbauunternehmen zu knüpfen, um genauer zu verstehen wie die derzeitigen Materialströme in der TGA genau aussehen.

Diese Arbeit hat die Wichtigkeit der Forschung an Material- und Systempässen aufgezeigt. Projekte wie das EU-Horizon2020 „Building as Material Banks“-Projekt (BAMB2020) leisten einen wichtigen Beitrag zur Schließung der oben genannten Informationslücken. Sie eröffnen die Möglichkeit wissen zu generieren um Kreisläufe zu schließen, um damit auch ökonomische Vorteile zu erreichen.

In dieser Arbeit wurde der Fokus auf die technischen Komponenten und Ziele gelegt. In Folgearbeiten kann ein größerer Fokus auf die Veränderung der Ökonomie (z. B. Servicekonzepte, geringere Nutzungskosten etc.) gelegt werden.

Abkürzungsverzeichnis

BIM Building Information Modelling – Gebäude Informationsmodellierung

C2C Cradle to Cradle – Von der Wiege bis zur Wiege

CSB Chemische Sauerstoffbedarf

DDC Direct Digital Contral

DfD Design for Disassembly –

DGNB Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen

EPDM Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk

EPEA Environmental Protection Encouragement Agency

EVOH Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer

FBR Fachvereinigung Betriebs- und Regenwassernutzung

GA Gebäudeautomation

GFK Glasfaserverstärkter Kunsstoff

HFKW Fluorierte Kohlenwasserstoffe

HNBR Hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk

HOAI Honorarordnung für Architekten und Ingenieure

KWK Kraft-Wärme-Kopplung

LCA Life Cycle Assessment – Lebenszyklusanalyse

NBR Nitrile Butadiene Rubber – Nitrilkautschuk

ODA Outdoor Air – Außenluft

PA Polyamid

PE Polyethylen

PE-X Vernetztes Polyethylen

PEMFC Proton Exchange Membrane Fuel Cell
Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle

PII Product Innovation Institute

PP Polypropylen

PP-R Poypropylen-Random-Copolymer

PSU Power Supply Unit – PC-Netzteil

PUR Polyurethane

PVC Polyvinylchlorid

SOFC Solid oxide fuel cell – Festoxidbrennstoffzelle

SBR sequencing batch reactor – Sequentiell beschickter Reaktor

UBA Umweltbundesamt

USV Unterbrechungsfreie Stromversorgung

VOC volatile organic compounds – Flüchtige organische Verbindungen

VOIP Voice over IP – Telefonieren über Rechnernetze

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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Darstellung eines Paradigmenwechsel hin zu einem positiven Fußabdruck 5

Abbildung 2: Übersicht C2C Konzept mit Techno- und Biosphäre (EPEA Returnity Partners) 7

Abbildung 3: C2C-Roadmap Wasser 16

Abbildung 4: C2C-Roadmap Gas und Brennstoffe 39

Abbildung 5: Übersicht Gassystem in einem C2C Gebäude 41

Abbildung 6: C2C-Roadmap Wärmeversorgungsanlagen 50

Abbildung 7: Übersicht Wärmesystem 51

Abbildung 8: C2C-Roadmap Lufttechnische Anlagen 66

Abbildung 9: Übersicht System Luft 69

Abbildung 10: Grünfassaden mit und ohne Abluftfilterung 71

Abbildung 11: C2C-Roadmap Starkstromanlagen 91

Abbildung 12: Bauteilverbindungen – Kategorisierung nach Wirkprinzipien und Lösbarkeit 149

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Kriterien der C2C Zertifizierung des PII 8

Tabelle 2: C2C Kriterien für die gebaute Umwelt, (deutsche Übersetzung) 10

Tabelle 3: Übersicht C2C Ziele und Kriterien für Gebäudeenergiesysteme 13

Tabelle 4: Exemplarische Übersicht über Inhalt wichtiger Stoffe in Trink-, Grau- und Schwarzwasser und deren Grenzwerte 17

Tabelle 5: Übersicht naturnahe Behandlung von Grauwasser 21

Tabelle 6: Übersicht technische Behandlung von Grauwasser 21

Tabelle 7: Beispiele für Gebäude mit Grau- oder Regenwasseranlagen 27

Tabelle 8: Größenbeispiele für Grauwasseraufbereitungsanlagen 28

Tabelle 9: Kleinkläranlagen Mena-Water 29

Tabelle 10: WHO Richtwerte für wichtige Schadstoffe 40

Tabelle 11: Beispiele Kleinstbiogasanlagen zum Einsatz in wärmeren Klimazonen 42

Tabelle 12: Wasserstofftechnik Energieautarkes Mehrfamilienhaus Brütten (Schweiz) 43

Tabelle 13: Übersicht Listenpreise Brennstoffzellenheizung (Stand 30.05.17) ohne Montagekosten 93

Tabelle 14: Beispielhafter Zusammenhang Speichergröße und Autarkiegrad 95

Tabelle 15: Vergleich Batterietechnologie 95

Anhang A: Zukünftige Aufgaben

Abwasser- und Wasseranlagen

* Detailierte C2C-Analyse der verschiedener Abwasserarten (Gelb-, Braun- und Grauwasser)

* Bedarfsgerechte Warmwasseraufbereitung

* Legionellenschutz bei der Warmwassererzeugung sicherstellen (kleine Wasservolumen in den Systemen sparen direkt Energie, da weniger Volumen aufgeheizt werden muss)

* Wärmerückgewinnung aus dem Duschwasser (Kapitel Wärme)

* Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser (Kapitel Wärme)

* Eignung von Wasseraufbereitungstechnologien für C2C-Gebäude

* UV-Hygienisierung nach C2C Kriterien zulässig?

* Detaillierte Analyse der verschiedenen Technologien der wasserlosen Urinale

* C2C-Eignung von chemisch-physikalischen Technologien zur Grauwasseraufbereitung

* C2C-Eignung von Kautschuk

* Sortenreine Trennung verzinnte Kupferrohre

* Detaillierte Betrachtung der Filtertechnologien nach C2C-Kriterien

* Trinkwasseraufbereitungsanlagen nach C2C-Bewerten

* Detaillierte Betrachtung von Emaille als Werkstoff (Recyclingfähigkeit nach C2C-Kriterien)

* Genauere Betrachtung der Einbauten

Gasanlagen und Brennstoffe

* Experten zu Zielsetzung und generellen Umgang mit Gas befragen

* Nutzung von Schadstoffen (z. B. Filterkuchen) aus heißer Verbrennung für C2C-Anwndungen nutzbar?

* Ist ein Verzicht wirklich das Ziel? Oder nur ein intelligenter Umgang (also Reinigung)?

* Detaillierte Informationen zu Lackierungen und die Bewertung nach C2C

* Detailliere Beurteilung und Betrachtung der Außenluftschadstoffe nach C2C-Kriterien. Sind Änderungen zu den bestehenden DIN Normen nötig?

* Betrachtung der Technologien der Abgasbehandlung

* Nutzung von CO2 als Nährstoff für Pflanzen in Bauprojekten. Detailliertere Betrachtung der Potentiale und ob nach C2C-Kriterien nur kalte Verbrennung erlaubt.

*Ob das Bevorzugen von Batterieanlagen aufgrund der Abgase final ist, ist in einer detaillierten Betrachtung des Materialeinsatzes und einer LCA zwischen Batterie- und Notstromaggregaten zu überprüfen.

* Materialanalyse Dichtungen für Gasrohre

* Welches Lot ist beim Hartlöten eher C2C

* Zusammensetzung des Gleitmittels für Pressverbindungen

Wärmeversorgungsanlagen

* Betrachtung der einzelnen Armaturen

* Materialanalyse von IR-Heizungen im speziellen der Heizvliese

* Analyse der Heizkörpermaterialien (Besonders Lacke)

* Genauere Betrachtung von Dichtungsmaterialien für Rohre und Speicher

Luftechnische Anlagen

* positive Effekte von Gewächshäusern oder Pflanzenanlagen zur Luftfilterung im Gebäude quantifizieren

* Genauere Analyse von Komponenten der Lüftungsanlage

* Genauere Analyse der Wärmedämmmaterialien für Lüftungsanlagen.

* Entsorgung von Filteranlagen

* Zielkonflikt zwischen HOAI (jedes Gewerk für sich) und C2C-Kriterien (holistische Lösungen für Luftqualität)

* Genauere Betrachtung der Volumenstromregler

* Lacke oder Pulverbeschichtung was ist weniger schlecht nach C2C-Kriterien

Kälteanlagen

* Druck auf Hersteller erhöhen

* Potential von ReUse Plattformen überprüfen

* Kältemittel nach C2C bewerten

* Materialbewertung von Einbauten

* Genauere Untersuchengen der Kühlleistung von Pflanzen im Innenraum oder als vorgehängte Fassade

* Lithiumchlorid als C2C-Sorptionsmittel geeignet bzw. was hindert es daran?

Starkstromanlagen

* Definition von Mindest-Abdeckungsgraden abhängig von Gebäudetypen, Flächen, und klimatischen Verhältnissen

* Bewertung der Über-Erfüllung von Kriterien wie bei LEED oder DGNB-Zertifizierungen

* Marktforschung zu Materialien und Recyclingfähigkeit

* Marktforschung zu C2C-zerfifizierten Produkten und Materialien

Fernmelde- und Informationstechnische Anlagen

* Druck auf Hersteller erhöhen

* Potential von ReUse Plattformen überprüfen

* Open Source als Werkzeug für längere Nutzung und bessere Reparierbarkeit

Förderanlagen

* Druck auf Hersteller erhöhen

* Potential von ReUse Plattformen überprüfen

* Detailliertere Betrachtung der einzelnen Komponenten

* C2C-Analyse zu Seilaufzügen oder Hydraulikaufzügen

* C2C-Analyse über Tragmittel Stahlseil oder Gurt

Nutzungsspezifische Anlagen

* Bewertung der restlichen nutzungsspezifischen und verfahrenstechnischen Anlagen

* Detaillierte Analyse der Löschschäume

* Detaillierte Analyse und Umweltwirkung der verschiedene Inertgase

* Genauere Betrachtung der Lachthematik

* Analyse von Löschpulver nach C2C-Kriterien

* Detaillierte Betrachtung von löschschäumen

Gebäudeautomation

* Analyse des Potentials von Refurbishment Anlagen

* Welche einheitlich Standards oder Bussysteme unterstützen C2C am besten?

* Genauer Analyse des Zielkonflikts zwischen Kupferkabeln und Lichwellenleiter.

Material

* Untersuchung existierender Material- bzw. Systempässe

* Vorlage für einen Material-/Systempass

* Datenbank für Informationen über geeignete (und nicht geeignete) Materialien (für nicht geeignete gibt es die banned list; Erstellen von Datenbanken äußerst umfangreich

* Vergleich von Material-Zertifizierungs-Systemen (z. B. C2C, NaturePlus)

* Systematische Erhebung von Herstellerdaten zu verwendeten Materialien und C2C-Zertifizierungen für TGA-Produkte

Bauweise

* Genauere Analyse der DfD-Prinzipien mit Bezug auf TGA

* Detaillierte Planungshinweise für einzelne Gewerke

Anhang B: Fragebogen

Um die in dieser Arbeit definierten C2C-Ziele, Mindestkriterien und No-Go Kriterien möglichst genau definieren zu können, wurde vor Fertigstellung der Arbeit eine Befragung von Expertinnen durchgeführt. Es wurde jeweils eine Vorabfassung des Leitfadens, sowie ein Fragebogen (siehe folgende Seiten) an 15 Personen (Architektinnen, Ingenieurinnen und Forscherinnen im Bereich C2C und in offene Kanäle des Bündnis Bau & Architektur des C2C e. V. verschickt. Der Befragungszeitraum ging vom 12.12.17 bis 10.01.2018 also 4 Wochen. Aufgrund des Zeitpunkts der Befragung über den Jahreswechsel war es nur wenigen Expertinnen möglich detailliertes Feedback zu geben.

Das grundsätzlichen Rückmeldungen waren positiv und es wurde Interesse bekundet den Leitfaden in die praktische Arbeit einfließen zu lassen. Allerdings haben nur drei Personen den Fragebogen ausgefüllt und dies auch nicht komplett. Damit sind die antwortenden Personen zu wenige um eine aussagekräftige Statistik aus den Antworten anzufertigen.

Von zwei Personen wurden noch Kommentare direkt im Leitfaden ergänzt. Diese Kommentare sind in die Bearbeitung der Arbeit eingeflossen.

Trotz der geringen Teilnahme kann hier kurz auf die Antworten eingegangen werden in denen alle Teilnehmenden gleich geantwortet haben. Daraus kann durchaus eine Tendenz abgeleitet werden.

Die Antworten zeigen, das C2C in der TGA als wichtig erachtet wird (2 x hoch, 1 x sehr hoch), aber in der Praxis aktuell noch keine Anwendung findef (3x).

Als positiv ist zu bewerten, dass alle Teilnehmenden den Leitfaden als praktikabel und als Hilfe ansehen eine C2C-inspierierte TGA zu planen.

Als größte Einstiegshürde wurde das Kosten-Nutzen-Verhältnis genannt.

Die Teilnehmenden waren sich einig, dass eine Planung nach C2C als besondere Leistungen vergütet werden müsste.

Als besonders positiv ist zu bewerten, dass der Leitfaden bei allen Teilnehmenden zu einem besseren Verständnis der Anwendung von C2C in der TGA beigetragen hat und die Struktur des Leitfadens der Vorgehensweise bei der Planung entgegenkommt.

Fragenkatalog

1 Allgemeine Fragen zu C2C

Wie bekannt ist C2C …

bei Ihnen und Ihren Kollegen

□ unbekannt x□ kaum bekannt □ bekannt □ bereits in Anwendung □ ein Bereich in dem wir eigene Expertise haben

bei Ihren Kunden?

□x unbekannt □ kaum bekannt □ bekannt □ ein Teil des geforderten Leistungsbilds □ übliche Praxis

Welchen Stellenwert hat C2C aktuell im Markt bei der Planung der Gebäudetechnik?

□x keine Bedeutung □ gering □ moderat □ hoch □ sehr hoch

Als wie Wichtig erachten Sie eine Gebäudetechnik nach C2C Kriterien für eine Transformation des Bauwesens?

□ keine Bedeutung □ gering □ moderat x□ hoch □ sehr hoch

Was sind aus Ihrer Sicht die Einstiegshürden für den Einsatz von C2C in der Gebäudetechnik?

Kenntnisse / Information zur Anwendung? □ keine Bedeutung x□ gering □ moderat □ hoch □ sehr hoch

Verfügbarkeit von Produkten / Material? □ keine Bedeutung □ gering □ moderat □ hoch x□ sehr hoch

Investitionskosten? □ keine Bedeutung □ gering □ moderat □ hoch □ sehr hoch

Kosten-Nutzen-Verhältnis? □ keine Bedeutung □ gering □ moderat □ hoch □ sehr hoch

Andere? □ keine Bedeutung □ gering □ moderat □ hoch □ sehr hoch

Wenn ja, welche? ________________________________________________________________________________________

Was würde aus Ihrer Sicht zu einem höheren Einsatz von C2C in der Gebäudetechnik führen?

Information / Anweisungen zur Anwendung von C2C? □ keine Bedeutung □ gering □ moderat □ hoch □x sehr hoch

Zertifizierte C2C-Produkte für die TGA? □ keine Bedeutung □x gering □ moderat □ hoch □ sehr hoch

C2C-Zertifizierungssystem für Gebäude? □ keine Bedeutung □x gering □ moderat □ hoch □ sehr hoch

Andere? □ keine Bedeutung □ gering □ moderat □ hoch □ sehr hoch

Wenn ja, welche? _______die Zertifizierung eines Gebäudes hat keinen Einfluss auf die die Besitzverhältnisse uns somit auch nicht auf den Lebenszykluss des Gebäudes_________________________________________________________________________________

Bieten Sie C2C als Teil Ihrer TGA-Planungsleistungen an?
□ ja □ nein vielleicht

Wenn ja, wie häufig wird diese Leistung abgerufen / eingesetzt?

□ bisher gar nicht □ selten □ ab und zu □ häufig □ in allen Projekten

Spielt die C2C-Zertifizierung von Produkten eine Rolle bei der Produktauswahl für Ihre Projekte?

□x keine Bedeutung □ gering □ moderat □ hoch □ sehr hoch

Haben Sie bereits ein C2C-inspiriertes Projekt durchgeführt?

□ ja □x Nein □ versucht aber gescheitert

Wurden dabei auch in der TGA-Planung C2C-Kriterien angewandt?

□ ja □x nein

Wenn ja, welche Erfahrung haben Sie gemacht?

□ unproblematisch □ leicht erhöhter Aufwand □ deutlich erhöhter Aufwand □ sehr komplex / aufwändig

Lässt sich C2C innerhalb der Grundleistungen der HOAI abbilden oder ist eine Vergütung als besondere Leistungen erforderlich?

□x innerhalb der HOAI-Grundleistungen □ als besondere Leistungen

Falls besondere Leistungen erforderlich sind: Worin bestehen diese?

________________________________________________________________________________________________________

2 Allgemeine Fragen / Fragen zum Leitfaden
und dessen Nutzung

a) Sind das C2C-Konzept und seine Prinzipien für Sie verständlich und nachvollziehbar erklärt?

□ unverständlich □ einige Unklarheiten □ klar verständlich

Anmerkungen (was ist noch unklar):

_____________________________________________________________________________________________________

Hat der Leitfaden zu einem besseren Verständnis zur Anwendung von C2C im Bereich der Gebäudetechnik beigetragen?

□ ja □ nein

b) Kommt die Strukturierung des Leitfadens Ihrer Vorgehensweise bei der Planung entgegen?

□ gar nicht □ teilweise □ entspricht meiner Arbeitsweise

Anmerkungen (was sollte anders strukturiert werden):

_____________________________________________________________________________________________________

c) Würden Sie sich noch Ergänzungen wünschen?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche?

_____________________________________________________________________________________________________

d) Welche Bereiche der TGA (Wasser, Wärme, Lüftung, Elektro, etc.) empfinden Sie als besonders wichtig?

_____________________________________________________________________________________________________

Sind diese in den vorliegenden Kapiteln ausreichend bearbeitet?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

e) Weitere allgemeine Kommentare zum Leitfaden (spezifische Kommentare zu den Kapiteln bitte in den folgenden Seiten eintragen)

_____________________________________________________________________________________________________

f) Werden Sie den Leitfaden zukünftig in Ihrer Planung nutzen?

□ ja □ nein

g) Werden Sie den Leitfaden weiterempfehlen?

□ ja □ nein

3 Wasseranlagen

a) Sind die formulierten Ziele und Kriterien klar und verständlich?

□ unverständlich □ einige Unklarheiten □ klar verständlich

Anmerkungen (was ist noch unklar):

_____________________________________________________________________________________________________

b) Halten Sie die formulierten Ziele und Kriterien für umsetzbar?

□ nicht umsetzbar □ schwer umsetzbar □ realistisch umsetzbar □ leicht umsetzbar

Anmerkungen (welche Ziele und Kriterien sollten in welcher Hinsicht überarbeitet werden):

_____________________________________________________________________________________________________

c) Fühlen Sie sich nach der Lektüre in der Lage, dieses Gewerk für ein aktuelles Projekt nach C2C-Kriterien zu planen?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

d) Welche Komponenten der einzelnen Anlagen empfinden Sie für die Planung nach C2C als besonders wichtig?

_____________________________________________________________________________________________________

Sind diese in den vorliegenden Kapiteln ausreichend bearbeitet?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

e) Wo sehen Sie besondere Herausforderungen bei der Umsetzung des C2C-Konzepts?

__________________________________________________________________________________________________________________

f) Würden Sie sich noch weitere Ergänzungen wünschen (z. B. noch zu bewertende Systeme oder Materialien)?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Sind sie bei bestimmten Themen anderer Meinung?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche und warum?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Haben Sie bereits eine C2C-inspirierte Planung im Bereich der Wasseranlagen durchgeführt?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche Maßnahmen wurden in diesem Projekt umgesetzt?

_____________________________________________________________________________________________________

Ergeben sich daraus noch Ergänzungen für den Leitfaden?

_____________________________________________________________________________________________________

4 Gasanlagen

a) Sind die formulierten Ziele und Kriterien klar und verständlich?

□ unverständlich □ einige Unklarheiten □ klar verständlich

Anmerkungen (was ist noch unklar):

_____________________________________________________________________________________________________

b) Halten Sie die formulierten Ziele und Kriterien für umsetzbar?

□ nicht umsetzbar □ schwer umsetzbar □ realistisch umsetzbar □ leicht umsetzbar

Anmerkungen (welche Ziele und Kriterien sollten in welcher Hinsicht überarbeitet werden):

_____________________________________________________________________________________________________

c) Fühlen Sie sich nach der Lektüre in der Lage, dieses Gewerk für ein aktuelles Projekt nach C2C-Kriterien zu planen?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

d) Welche Komponenten der einzelnen Anlagen empfinden Sie für die Planung nach C2C als besonders wichtig?

_____________________________________________________________________________________________________

Sind diese in den vorliegenden Kapiteln ausreichend bearbeitet?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

e) Wo sehen Sie besondere Herausforderungen bei der Umsetzung des C2C-Konzepts?

_____________________________________________________________________________________________________

f) Würden Sie sich noch weitere Ergänzungen wünschen (z. B. noch zu bewertende Systeme oder Materialien)?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Sind sie bei bestimmten Themen anderer Meinung?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche und warum?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Haben Sie bereits eine C2C-inspirierte Planung im Bereich der Wasseranlagen durchgeführt?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche Maßnahmen wurden in diesem Projekt umgesetzt?

_____________________________________________________________________________________________________

Ergeben sich daraus noch Ergänzungen für den Leitfaden?

_____________________________________________________________________________________________________

5 Wärmeversorgungsanlagen

a) Sind die formulierten Ziele und Kriterien klar und verständlich?

□ unverständlich □ einige Unklarheiten □ klar verständlich

Anmerkungen (was ist noch unklar):

_____________________________________________________________________________________________________

b) Halten Sie die formulierten Ziele und Kriterien für umsetzbar?

□ nicht umsetzbar □ schwer umsetzbar □ realistisch umsetzbar □ leicht umsetzbar

Anmerkungen (welche Ziele und Kriterien sollten in welcher Hinsicht überarbeitet werden):

_____________________________________________________________________________________________________

c) Fühlen Sie sich nach der Lektüre in der Lage, dieses Gewerk für ein aktuelles Projekt nach C2C-Kriterien zu planen?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

d) Welche Komponenten der einzelnen Anlagen empfinden Sie für die Planung nach C2C als besonders wichtig?

_____________________________________________________________________________________________________

Sind diese in den vorliegenden Kapiteln ausreichend bearbeitet?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

e) Wo sehen Sie besondere Herausforderungen bei der Umsetzung des C2C-Konzepts?

_____________________________________________________________________________________________________

f) Würden Sie sich noch weitere Ergänzungen wünschen (z. B. noch zu bewertende Systeme oder Materialien)?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Sind sie bei bestimmten Themen anderer Meinung?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche und warum?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Haben Sie bereits eine C2C-inspirierte Planung im Bereich der Wasseranlagen durchgeführt?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche Maßnahmen wurden in diesem Projekt umgesetzt?

_____________________________________________________________________________________________________

Ergeben sich daraus noch Ergänzungen für den Leitfaden?

_____________________________________________________________________________________________________

6 Lufttechnische Anlagen

a) Sind die formulierten Ziele und Kriterien klar und verständlich?

□ unverständlich □ einige Unklarheiten □ klar verständlich

Anmerkungen (was ist noch unklar):

_____________________________________________________________________________________________________

b) Halten Sie die formulierten Ziele und Kriterien für umsetzbar?

□ nicht umsetzbar □ schwer umsetzbar □ realistisch umsetzbar □ leicht umsetzbar

Anmerkungen (welche Ziele und Kriterien sollten in welcher Hinsicht überarbeitet werden):

_____________________________________________________________________________________________________

c) Fühlen Sie sich nach der Lektüre in der Lage, dieses Gewerk für ein aktuelles Projekt nach C2C-Kriterien zu planen?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

d) Welche Komponenten der einzelnen Anlagen empfinden Sie für die Planung nach C2C als besonders wichtig?

_____________________________________________________________________________________________________

Sind diese in den vorliegenden Kapiteln ausreichend bearbeitet?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

e) Wo sehen Sie besondere Herausforderungen bei der Umsetzung des C2C-Konzepts?

_____________________________________________________________________________________________________

f) Würden Sie sich noch weitere Ergänzungen wünschen (z. B. noch zu bewertende Systeme oder Materialien)?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Sind sie bei bestimmten Themen anderer Meinung?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche und warum?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Haben Sie bereits eine C2C-inspirierte Planung im Bereich der Wasseranlagen durchgeführt?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche Maßnahmen wurden in diesem Projekt umgesetzt?

_____________________________________________________________________________________________________

Ergeben sich daraus noch Ergänzungen für den Leitfaden?

_____________________________________________________________________________________________________

7 Starkstromanlagen

a) Sind die formulierten Ziele und Kriterien klar und verständlich?

□ unverständlich □ einige Unklarheiten □ klar verständlich

Anmerkungen (was ist noch unklar):

_____________________________________________________________________________________________________

b) Halten Sie die formulierten Ziele und Kriterien für umsetzbar?

□ nicht umsetzbar □ schwer umsetzbar □ realistisch umsetzbar □ leicht umsetzbar

Anmerkungen (welche Ziele und Kriterien sollten in welcher Hinsicht überarbeitet werden):

_____________________________________________________________________________________________________

c) Fühlen Sie sich nach der Lektüre in der Lage, dieses Gewerk für ein aktuelles Projekt nach C2C-Kriterien zu planen?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

d) Welche Komponenten der einzelnen Anlagen empfinden Sie für die Planung nach C2C als besonders wichtig?

_____________________________________________________________________________________________________

Sind diese in den vorliegenden Kapiteln ausreichend bearbeitet?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

e) Wo sehen Sie besondere Herausforderungen bei der Umsetzung des C2C-Konzepts?

_____________________________________________________________________________________________________

f) Würden Sie sich noch weitere Ergänzungen wünschen (z. B. noch zu bewertende Systeme oder Materialien)?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Sind sie bei bestimmten Themen anderer Meinung?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche und warum?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Haben Sie bereits eine C2C-inspirierte Planung im Bereich der Wasseranlagen durchgeführt?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche Maßnahmen wurden in diesem Projekt umgesetzt?

_____________________________________________________________________________________________________

Ergeben sich daraus noch Ergänzungen für den Leitfaden?

_____________________________________________________________________________________________________

Sonstige Kapitel

a) Sind die formulierten Ziele und Kriterien klar und verständlich?

□ unverständlich □ einige Unklarheiten □ klar verständlich

Anmerkungen (was ist noch unklar):

_____________________________________________________________________________________________________

b) Halten Sie die formulierten Ziele und Kriterien für umsetzbar?

□ nicht umsetzbar □ schwer umsetzbar □ realistisch umsetzbar □ leicht umsetzbar

Anmerkungen (welche Ziele und Kriterien sollten in welcher Hinsicht überarbeitet werden):

_____________________________________________________________________________________________________

c) Fühlen Sie sich nach der Lektüre in der Lage, dieses Gewerk für ein aktuelles Projekt nach C2C-Kriterien zu planen?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

d) Welche Komponenten der einzelnen Anlagen empfinden Sie für die Planung nach C2C als besonders wichtig?

_____________________________________________________________________________________________________

Sind diese in den vorliegenden Kapiteln ausreichend bearbeitet?

□ ja □ nein

Wenn nicht, was fehlt?

_____________________________________________________________________________________________________

e) Wo sehen Sie besondere Herausforderungen bei der Umsetzung des C2C-Konzepts?

_____________________________________________________________________________________________________

f) Würden Sie sich noch weitere Ergänzungen wünschen (z. B. noch zu bewertende Systeme oder Materialien)?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Sind sie bei bestimmten Themen anderer Meinung?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche und warum?

_____________________________________________________________________________________________________

g) Haben Sie bereits eine C2C-inspirierte Planung im Bereich der Wasseranlagen durchgeführt?

□ ja □ nein

Wenn ja, welche Maßnahmen wurden in diesem Projekt umgesetzt?

_____________________________________________________________________________________________________

Ergeben sich daraus noch Ergänzungen für den Leitfaden?

_____________________________________________________________________________________________________

  1. (Deilmann, Reichenbach, Krauß, & Gruhler, 2017, S. 8)
  2. (McDonough & Braungart, 2002)
  3. Mindest steht im englischen für das deutsche Wort Mentalität.
  4. (Cradle to Cradle e. V., 2017)
  5. (Products Innovation Institute, 2014)
  6. (McDonough Braungart Design Chemistry, LCC, 2012)
  7. (EPEA Internationale Umweltforschung GmbH, 2017a)
  8. (Mulhall & Braungart, 2010)
  9. (van der Westerloo, Halman, & Durmisevic, 2012)
  10. (Mulhall & Braungart, 2010)
  11. (van der Westerloo u. a., 2012)
  12. (Waldhausen, 2017)
  13. (Deilmann u. a., 2017, S. 21)
  14. (Brand, 1995)
  15. (Mulhall & Braungart, 2010)
  16. (Mulhall & Braungart, 2010, S. 9)
  17. (Europäisches Parlament und der Rat der Europäischen Union, 2013)
  18. (Herbst, 2008, S. 43)
  19. (Bundesministerium für Gesundheit, 2001)
  20. (Fachvereinigung Betriebs- und Regenwassernutzung e.V. (fbr), 04.05, S. 12)
  21. (FBR e. V., 2017)
  22. (Alfiltra GmbH, 2013)
  23. (Hillenbrand & Böhm, 2004)
  24. (Burkhardt, 2015)
  25. (Fachvereinigung Betriebs- und Regenwassernutzung e.V. (fbr), 2017, S. 4)
  26. (Herbst, 2008, S. 70)
  27. (Herbst, 2008, S. 45)
  28. (Herbst, 2008, S. 73)
  29. (Universität Bremen Institut für Umweltverfahrenstechnik, o. J.)
  30. (DIN e. V., 2007)
  31. (Wallbaum & Prof. Dr.-Ing. Weining, 2012, S. 2)
  32. (Wiechmann, 2013)
  33. (Forschungsszentrum Karlsruhe GmbH, 2009)
  34. (Forschungsszentrum Karlsruhe GmbH, 2009, S. 447)
  35. (University of Southampton, 2015)
  36. (University of Southampton, 2016)
  37. (Fraunhofer ISI, 2010, S. 104)
  38. (Steinbach Ingenieurtechnik, o. J., S. 4)
  39. (ARUP, 2017)
  40. (Fachvereinigung Betriebs- und Regenwassernutzung e.V. (fbr), 2017, S. 4)
  41. (Bauer, Mösle, & Schwarz, 2013, S. 63)
  42. (Benz GmbH, 2016, S. 22)
  43. (Herbst, 2008, S. 82)
  44. (Terra Water GmbH, 2013)
  45. (Prof. Treberspurg & Reim, 2004)
  46. (Benz GmbH, 2016, S. 45)
  47. (Umweltbundesamt, 2016)
  48. (Fachvereinigung Betriebs- und Regenwassernutzung e.V. (fbr), 2017, S. 84–85)
  49. (Nolde & Partner, o. J., S. 1)
  50. (Fachvereinigung Betriebs- und Regenwassernutzung e.V. (fbr) 2017)
  51. (Dr. Winker, 2013, S. 34)
  52. (Mena Water GmbH, o. J.)
  53. (Weißenberger, 2016)
  54. (Rampf Holding GmbH, 2018)
  55. (Ökobaudat, 2016a)
  56. (University of Southampton, 2015)
  57. (Ökobaudat, 2016b)
  58. (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 07.12, S. 48)
  59. (Uridan GmbH, 2014)
  60. (Wuppertal Institut, 2009)
  61. (Umweltbundesamt, 2006, S. 10)
  62. (Deutsches Kupferinstitut, 2001, S. 3)
  63. (Aurubis AG, 2017)
  64. (Deutsches Kupferinstitut, o. J.)
  65. (Meisinger Ingenieurleistungen, 2018)
  66. (Weißenberger, 2016)
  67. (Düker GmbH, 2017, S. 5)
  68. (Düker GmbH, 2014)
  69. (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 2014)
  70. (Evonik Resource Efficiency GmbH, 08.17)
  71. (Hanffaser Uckermark eG, o. J.-b)
  72. (Hanffaser Uckermark eG, o. J.-a)
  73. Persönliche Kommunikation, Matthias Bruhnke Würth GmbH, 26.06.17
  74. (Fachvereinigung Betriebs- und Regenwassernutzung e.V. (fbr), 2017, S. 20)
  75. (Fachvereinigung Betriebs- und Regenwassernutzung e.V. (fbr), 2017, S. 4)
  76. (Deutsches Kupferinstitut, 2015, S. 17)
  77. Greenpeace Energy, Windgas
  78. (World Health Organization (WHO), 2005)
  79. (GE Power & Water, 2014)
  80. (H+H Engineering & Service GmbH, 2018)
  81. (Van Loon, 2016)
  82. (Sterner, Thema, Eckert, Lenck, & Götz, 2015, S. 43)
  83. (Umwelt Arena Spreitenbach, 2015)
  84. (Umwelt Arena AG, 04.16)
  85. (Knauber Gas GmbH & Co. KG, 2017)
  86. (Chartčenko, 1997, S. 252)
  87. (Krimmling, Deutschmann, Preuß, & Renner, 2014, S. 322)
  88. (Infiltec GmbH, 2004)
  89. (Steinbach, 2015)
  90. (Deutsches Kupferinstitut, 2010, S. 24)
  91. (Avraam & Keyuan, 2014)
  92. (Steinbach, 2015)
  93. (Rex Industrie Produkte, o. J.)
  94. (Deutsches Kupferinstitut, 2010, S. 7)
  95. (Krimmling u. a., 2014, S. 173, 2014)
  96. (Baumschlager Eberle Architekten, o. J.)
  97. (Usemann, 2005, S. 526)
  98. (Griebler & Kellermann, 2014)
  99. (Kälte Klima Aktuell – Bauverlag GmbH, 04.11)
  100. (Vattenfall Europa Wärme AG, o. J.)
  101. (Albers, Recknagel, & Sprenger, 2015, S. 797)
  102. (Krimmling u. a., 2014, S. 57)
  103. (Albers u. a., 2015, S. 815)
  104. (Kaltschmitt, Streicher, & Wiese, 2014)
  105. (RAL gGmbH, o. J.)
  106. (ENTEK GmbH & Co. KG, 2016)
  107. (SET Schröder GmbH, 2017)
  108. (Solar Promotion GmbH, 2014)
  109. (Krimmling u. a., 2014, S. 242)
  110. (Adler, 2017, S. 70)
  111. (Albers u. a., 2015, S. 768)
  112. (Hanffaser Uckermark eG, o. J.-b)
  113. (Bielefelder Verlag GmbH & Co. KG, o. J.)
  114. (Albers u. a., 2015, S. 768)
  115. (PELIA Gebäudesysteme GmbH, o. J.)
  116. (Becker Plastics GmbH, 2015)
  117. (Avraam & Keyuan, 2014)
  118. (Alpina Farben GmbH, 2017)
  119. (Umweltbundesamt, 2012, S. 8)
  120. (Kosack, 2009)
  121. (Prof. Dr.-Ing. Meier, 2006)
  122. (Krimmling u. a., 2014, S. 173)
  123. (WELL Building Institute pbc, 2017)
  124. (WELL Building Institute pbc, 2017, S. 33)
  125. (BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V., 03.17, S. 24)
  126. (Filtec Luftfilter, o. J.)
  127. (Freudenberg Filtration Technologies SE & Co. KG, o. J.)
  128. (Filtec Luftfilter, o. J.)
  129. (Wieninger Gmbh, o. J.)
  130. (EP0612793B1, 1998)
  131. (Krimmling u. a., 2014, S. 183)
  132. (Promat GmbH, o. J.)
  133. (Isover G+H, 2018)
  134. (Rüegg, 2002)
  135. (Rex Industrie Produkte, o. J.)
  136. (Umweltbundesamt, 2012, S. 8)
  137. (DGNB GmbH, 2018, S. 30)
  138. (FIZ Karlsruhe, 2016)
  139. (FIZ Karlsruhe, 2016, S. 12)
  140. (Airedale International & Air Conditioning Ltd, o. J.)
  141. (Kälte Klima Aktuell – Bauverlag GmbH, 04.11)
  142. (Mulhall & Braungart, 2010, S. 18)
  143. (Heizungs-Journal, 2017)
  144. (Chartčenko, 1997, S. 252)
  145. (Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie, o. J.)
  146. (ZBT GmbH, 2016)
  147. (Renewable Energy Focus, 2017)
  148. (Bundesverband Windenergie e.V., 2010)
  149. (ARUP, o. J.)
  150. (Fraunhofer IBP, 2015)
  151. (Valence Technology, o. J.)
  152. (Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA), o. J.)
  153. (Umwelt Arena Spreitenbach, 2015)
  154. (Vogtmann & Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie, 2014)
  155. (Agora Energiewende, 2016)
  156. (Bundesnetzagentur, 07.16)
  157. (Agora Energiewende, 2016)
  158. (U. S. Green Building Council 2016)
  159. (Philips, 2015)
  160. („Verzinkter Stahl – WECOBIS – Ökologisches Baustoffinformationssystem“, o. J.)
  161. („Forum | Nachhaltiges Bauen • Baustoffe • Ökobilanz Zink“, o. J.)
  162. (NH/HH-Recycling e. V., o. J.)
  163. (Products Innovation Institute, o. J.)
  164. Überprüft Gira, Junker und Hager
  165. (Umweltbundesamt, 2017)
  166. (IHK Braunschweig, o. J.)
  167. (Paul, 2017)
  168. reACT – Rückgewinnung und Wiedereinsatz von Edelmetallen aus Brennstoffzellen
  169. (Kernbaum & Hübner, 2013)
  170. (Weißenberger, 2016, S. 104)
  171. (Unger, 2015, S. 213)
  172. (Laasch & Laasch, 2013, S. 867)
  173. (Schindler Deutschland AG & Steeger, 2016)
  174. (Unger, 2015, S. 213)
  175. (Thyssen Krupp, o. J.)
  176. (Unger, 2015, S. 244)
  177. (Laasch & Laasch, 2013, S. 155)
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  179. (Krimmling u. a., 2014, S. 263)
  180. (Pleß, 2003)
  181. (Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, o. J.)
  182. (Messer Group GmbH, o. J.)
  183. (Pleß, 2003)
  184. (Umweltbundesamt u. a., 2013)
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  188. (McDonough Braungart Design Chemistry, LCC, 2012)
  189. (EPEA Internationale Umweltforschung GmbH, o. J.)
  190. (Brenner, 2010)
  191. (Guy & Ciarimboli, 2005)
  192. (Guy & Ciarimboli, 2005)
  193. (Guy & Ciarimboli, 2005)

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