Multi-Komfort - Nachhaltigkeit

Unter einem Passivhaus bzw. Nullenergiehaus versteht man ein Wohnhaus, in dem ein komfortables Innenklima ohne Heizungs- und Klimatisierungssysteme erreicht werden kann. Passivhäuser sind zwar allseits im Gespräch, die Anzahl der in der BRD gebauten Passivhäuser ist jedoch noch sehr klein. Passivhäuser benötigen eine extrem gute Wärmedämmung bei der Gebäudehülle, bei Fenstern und Außentüren. Wesentliche Voraussetzung ist eine Südorientierung und Verschattungsfreiheit des Baukörpers, da Solarenergieerzeugung wesentlicher Faktor eines Passivhauses ist. Der technische Aufwand in einem Passivhaus ist nicht unerheblich; dies betrifft insbesondere die Belüftung und die Wärmerückgewinnung über Wärmetauscher. Auch aus diesem Grund sind Passivhäuser teurer als Niedrigenergiehäuser, wie sie heutzutage bei Neubauten Standard sind.

Der Heizbedarf ist allgemein die Größe, welche thermische Energie zum Heizen notwendig ist. Für die bautechnischen Anwendungen steht speziell die Größe Heizenergiebedarf (Qh, HEB) zur Verfügung.

Heizbedarf
Der Heizbedarf ist eine Größe der Energie (Wärmemenge), und wird in Joule (J), auch Kilojoule (kJ) oder Megajoule (MJ), oder (messtechnisch veraltet, in der Technik aber noch verbreitet) in Kilowattstunden (kWh) bzw. Megawattstunden (MWh) angegeben (1 kWh = 3,6 MJ). Er bemisst sich also aus

Heizbedarf = thermische Leistung in Kilowatt (kW) × Heizzeit in Stunden (h)

Es ist zweckdienlich, den Heizbedarf auf eine Heizperiode (bzw. ein Jahr) zu bemessen, und gibt den Jahresenergiebedarf dann in Joule bzw. Kilowattstunden pro Jahr (kWh/a) bzw. Watt, in Einheiten der Leistung (Physik), den vom Heizsystem auf das Gebäude übertragenen Wärmestrom, bzw. die notwendige Heizlast. Auch monatliche Angaben sind üblich. Für die wirtschaftliche Rechnung interessant ist der Heizstoffbedarf, daher rechnet man Heizbedarf in Einheiten der Heizmittelmenge um:

Heizbedarf = Heizwert (J oder kWh/m3 oder kg) × Heizmittelmenge in Gewicht oder Volumen, in Einheiten Kilogramm (kg), Tonnen (t), Kubikmeter (m3), Liter (l) oder ähnlichem, je nach Material

Damit ergibt sich die nötige Versorgungsmenge. Für die Vergleichsrechnung steht hier etwa das Heizöläquivalent (oe) oder die Steinkohleeinheit (SKE) zur Verfügung. An der Dimenson der Größe, Fläche×Masse÷Zeit2 (L2·M·T−2), ist zu sehen, dass neben dem Baukörper im Besonderen die Zeit in der zweiten Potenz eingeht. Natürlich ist der Energiebedarf einerseits für ein Gebäude typisch, schwankt aber andererseits enorm mit den Witterungsverhälnissen des Jahres, daher gibt man neben dem aktuellen Heizbedarf auch einen mittleren Heizbedarf an, der sich aus den mittleren meteorologischen Daten (meist bemessen auf 30 Jahre) des Standorts bezieht.

Um aber speziell Gebäude unabhängig von Standort und Nutzung bautechnisch zu vergleichen, gibt man auch eine spezifische Gebäudekenngröße, den (spezifischen) Heizenergiebedarf an. Er wird je Heizzeit und Quadratmeter als Kennwert gerechnet, und dann in Megawattstunden je Quadratmeter und Jahr (MWh/m²a) ermittelt.

Jahresheizbedarf = (spezifischer) Heizenergiebedarf × Gebäudefläche × Heizzeit

Der Heizenergiebedarf (Qh, HEB) ist die Energiemenge, die für die Heizung eines Gebäudes notwendig ist. (EN 832Auf die Masse des Baukörpers bezogen ist der (spezifische) Heizenergiebedarf nurmehr von der Zeit abhängig, von der aber in der dritten Potenz: Der Heizenergiebedarf ist eine Größe, die für ein Gebäude in Bauform und besonders Standort und seine Nutzung kennzeichnend ist, und wird etwa nach ÖNORM B 8110-1 Flächenbezogener Heizwärmebedarf genannt und mit HWBBGF bezeichnet. Bezugsgröße für die Fläche ist dabei nicht die Wohnfläche, sondern nach in Deutschland gültiger Norm (EnEV) die Gebäudenutzfläche, in Österreich (OIB Leitfaden ua.)[2] die beheizte Bruttogeschossfläche und in der Schweiz die Energiebezugsfläche (ebenfalls brutto, geschoßbezogen).

Nach EN 832 rechnet man die Summe der Wärmemengen durch Wärmeleitung:
Q_\mathrm{h} = (Q_\mathrm{T} + Q_\mathrm{V}) - \eta \cdot (Q_\mathrm{i} + Q_\mathrm{s})
mit
QT: Transmissionswärmeverluste infolge Wärmeleitung in den Bauteilen und Wärmeübergang an den Oberflächen
    QV: Lüftungswärmeverluste infolge Luftaustausch
    Qi: interne Wärmegewinne infolge Betrieb elektrischer Geräte, künstlicher Beleuchtung und Körperwärme von Personen
    Qs: solare Wärmegewinne über transparente Bauteile
    η: Ausnutzungsgrad der Wärmegewinne (vereinfacht 1,00 für schwere Bauweisen bis 0,90 für leichte Bauweisen)

Nach gewissen Berechnungsarten gliedert man in Heizwärmebedarf (HWB) und Heiztechnikenergiebedarf (HTEB), und rechnet den Warmwasserwärmebedarf (WWWB) getrennt, oder gemeinsam
HEB = HWB + HTEB ( + WWWB)

Er wird als spezifische Größe auch vereinfacht aus dem Jahresnutzungsgrad Hh des Heizsystems (ÖNORM H 5055)[3] ermittelt.
HEB = HWB/hH

Der Jahresnutzungsgrad ist dabei ein Wert des Wärmebereitstellungssystems, Wärmeverteilsystems, Regelmesssystems[3], und ist eine numerischer Faktor (Dimensionslose Größe), der (dezimal) den Prozentsatz der Zeit gibt, den das Heizsystem in Betrieb sein muss, um die Innentemperator konstant auf dem Zielwert zu halten (allgemein die Heizperiode in Tagen, spezieller die Heizzeit in Stunden, oder in genauer Rechnung aus den lokalen Heizgradtagen ermittelt, die neben der Zeit auch die mittlere Temperaturdifferenz Heizziel Norminnentemperatur zu langfristig mittlerer Außentemperatur gibt).

Die CO2-Bilanz soll ein Maß für die nachhaltige, ökologisch-langfristige Betrachtung der Menge des Treibhausgases Kohlendioxid CO2 bieten: Fast alles Leben auf unserer Erde bezieht seine Energie aus dem Prozess der Veratmung (z. B. Kohlenhydrate werden mit Sauerstoff umgesetzt – verbrannt – zu CO2 + Wasser). Tierische Organismen müssen das Substrat dafür mit der Nahrung aufnehmen, Pflanzen sind in der Lage, dieses mittels Fotosynthese (aus CO2 + Wasser werden Kohlenhydrate + Sauerstoff gebildet) selbst herzustellen. Seit der Entstehung des Lebens hat sich auf der Erde inzwischen ein Gleichgewicht mit einer konstanten CO2-Konzentration in der Atmosphäre gebildet.

Reduziert man nun die CO2-Verbraucher (durch Zerstörung von für Pflanzen verfügbaren Boden oder Verschmutzung der Meere), und setzt man „altes“ (z. B. in der Biomasse des Regenwaldes gebundenes) oder fossiles CO2, (bspw. aus Erdöl, Erdgas oder Kohle) frei, steigt der Kohlendioxidgehalt der Luft (was zum Treibhauseffekt führt), d. h., hier ist die CO2-Bilanz nicht ausgeglichen. Das wäre sie genau dann, wenn beim Wachsen von Bäumen wieder genauso viel CO2 gebunden wird, wie bei der Verbrennung von z. B. Holz frei wird. Bei der „Verfütterung“ von Biomasse (Aufnahme von Kohlenstoffverbindungen) in der Nahrungskette geht der größte Teil als Energieverbrauch durch Veratmung (unter Ausatmung von CO2) wieder verloren. Wichtige natürliche Kohlenstoffspeicher sind z. B. außer Wäldern auch Humus-bildende Böden (Schwarzerde) oder bestimmte Lebewesen im Meer, deren tote kohlenstoffhaltige Biomasse sich am Meeresboden ablagert. CO2-Bilanzen sind nicht leicht aufzustellen, da diverse Nebenfaktoren die Rechnung erschweren (in unserem Beispiel: Das Holz muss auch wieder unter Energieaufwendung transportiert werden, auch der Ofen braucht zu seiner Herstellung Energie und selbst das Bier welches der Holzfäller „verbraucht“ wurde unter CO2-Freisetzung hergestellt), jedoch ist auch eine grobe Abschätzung durchaus sinnvoll.

Die Erstellung einer CO2-Bilanz kann sowohl die Aufgabe spezieller Studien sein, vermehrt werden CO2-Bilanzen jedoch auch von Unternehmen im Kontext ihres Nachhaltigkeitsberichtes erstellt. Betriebliche Verfahren des Rechnungswesens, die der Erstellung einer CO2-Bilanz dienen, werden als Carbon-Accounting bezeichnet.

Ökoeffizienz ist der Quotient aus dem wirtschaftlichen Wert eines Produktes und den durch den Herstellungsvorgang auf die Umwelt ausgeübten Auswirkungen, gemessen in einer geeigneten Einheit. Ökoeffizienz unterscheidet sich vom Begriff der Ökoeffektivität, welcher durch den deutschen Chemiker Michael Braungart und den US-amerikanischen Architekten William McDonough geprägt wurde.

Der Begriff wurde 1991 vom Wirtschaftsrat für nachhaltige Entwicklung (Business Council for Sustainable Development, heute World Business Council for Sustainable Development (WBCSD) – Weltwirtschaftsrat für Nachhaltige Entwicklung) in die Wirtschaftswelt eingeführt. Die Motivation dafür war, dass negative ökologische Wirkungen und die Ressourcenintensität über den gesamten Lebenszyklus (des Produktes) auf ein Niveau verringert werden sollen, welches mit der Tragfähigkeitsgrenze der Erde vereinbar ist. Ökoeffizienz wird erreicht, wenn Güter und Dienstleistungen preislich wettbewerbsfähig sind, menschliche Bedürfnisse befriedigen und Lebensqualität bringen.

Der Handelsrat für nachhaltige Entwicklung definiert Ökoeffizienz über die Formel:
Ökoeffizienz = (Wirtschaftlicher Wert eines Produktes)/(Einfluss bzw. Auswirkungen auf die Umwelt)

Dieses Konzept fordert die Maximierung des Wertes (utility) pro Einheit „Umweltbelastung“. Dabei wird sowohl der Herstellungsprozess als auch der Gebrauch/Nutzen und die spätere Entsorgung (bei Produkten) in die Bilanz einbezogen („von der Wiege bis zur Bahre“). Die Verminderung der Material- und Energieintensität von Produkten und die Reduzierung des Schadstoffausstoßes sollen zusammen mit der Erhöhung der Recyclingfähigkeit von Produkten sowie dem maximalen Einsatz wiederverwendeter Materialien eine möglichst geringe Umweltbelastung bewirken. Ökoeffizienz ist eine Kennzahl, mit der Produktionsprozesse und Produkte wirtschaftlicher gestaltet werden sollen. Die Steigerung der Umweltverträglichkeit ist dabei ein positiver Nebeneffekt. Die Reduktion der vielfältigen Umweltbelastung auf einen skalaren Divisor erfordert die Zusammenfassung verschiedener Faktoren wie beispielsweise Kohlendioxidausstoß und Schwermetallemissionen, die notwendigerweise als willkürlich gewählten Rechenverfahren vorgenommen werden muss. Die Kennzahl Ökoeffizienz trifft keine Aussage über die grundsätzliche Nachhaltigkeit (Tragfähigkeit des Ökosystems).

Unter einer Ökobilanz (engl. auch LCA – Life Cycle Assessment) versteht man eine systematische Analyse der Umweltwirkungen von Produkten während des gesamten Lebensweges („von der Wiege bis zur Bahre“). Dazu gehören sämtliche Umweltwirkungen während der Produktion, der Nutzungsphase und der Entsorgung des Produktes, sowie die damit verbundenen vor- und nachgeschalteten Prozesse (z. B. Herstellung der Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe). Zu den Umweltwirkungen zählt man sämtliche umweltrelevanten Entnahmen aus der Umwelt (z. B. Erze, Rohöl) sowie die Emissionen in die Umwelt (z. B. Abfälle, Kohlendioxidemissionen). Der Begriff der Bilanz wird bei der Ökobilanz im Sinne von einer Gegenüberstellung verwendet, sie ist nicht mit der Bilanz innerhalb der Buchhaltung zu verwechseln.

Allgemein unterscheidet man zwischen
- einer Ökobilanz, die den Umweltaspekt eines einzelnen Produkts berücksichtigt,
- einer vergleichenden Ökobilanz, die eine Gegenüberstellung mehrerer Produkte verfolgt, sowie
- einer ganzheitlichen Bilanzierung, die wirtschaftliche, technische und/oder soziale Aspekte mit einbezieht.

Neben der Ökobilanz (produktbezogene Ökobilanz, Produktökobilanz) kann eine Stoffstromanalyse der Bestimmung weiterer Stoff- und Energiebilanzen dienen: Betriebliche Umweltbilanzen und Prozessökobilanzen. Diese unterscheiden sich von der Ökobilanz dadurch, dass sie einen Periodenbezug haben (oft Bilanzjahr genannt) und dass ihnen das Verursachungsprinzip nicht zugrunde liegt (Welche Stoff- und Energieströme hat das Produkt über den gesamten Lebensweg verursacht?). Die betriebliche Umweltbilanz findet sich beispielsweise oft in Umwelt- und Nachhaltigkeitsberichten von Unternehmen.

Mit der Norm ISO 14040 ist der Begriff Ökobilanz zwar ausschließlich auf produktbezogene Ökobilanzen anwendbar. Allerdings definiert diese Norm „Product“ als „any goods or services“ und beinhaltet ausdrücklich auch Dinge wie Transporte, die Reparatur eines Fahrzeuges oder die Bereitstellung von Information im Kontext von Wissensvermittlung. Damit ist die Methodik einer Ökobilanz auch für die (ökologische) Untersuchung von Verfahren und Prozessen anwendbar und wird dafür auch genutzt.

Im betriebswirtschaftlichen Umfeld kann die Ökobilanz zu den ökologieorientierten Planungsinstrumenten des Controlling gezählt werden. Größere Bedeutung jedoch findet sie in der (Umwelt-)Politik und der Gesetzgebung.

Gemeinsames Ziel der verschiedenen Unternehmens-Ökobilanzmethoden ist es, das betriebliche Geschehen auf mögliche ökologische Risiken und Schwachstellen systematisch zu überprüfen und Optimierungspotenziale aufzuzeigen. Ausgangspunkt hierfür ist die Überlegung, dass der jährliche Input (in Kilogramm und Kilowattstunden), der in das Unternehmen eingeht, mengenmäßig dem Output und den Bestandsveränderungen entsprechen muss. Wichtig für diese Gleichung ist vor allem, dass Input, Output und Bestandsveränderungen vollständig gemessen werden (also beispielsweise inklusive des hinzufließenden Regenwassers, der Verdampfung, Leckagen, des Zwischenlagers o. Ä.). Aufbauend auf dieser Sachbilanz, werden die jeweiligen In- und Outputstoffe hinsichtlich ihrer Wirkungen auf die Umwelt analysiert, und schließlich wird die Gesamtzahl an Stoffen und ihre Wirkungen bewertet. Die Erstellung von Sachbilanzen wird auch als Stoffstromanalyse bezeichnet.