Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand : Eine ganzheitliche Untersuchung der Treibhausgas-Reduktionspotenziale von lebenszyklusorientierten Gebäudesanierungsmaßnahmen im Rahmen einer energetischen Quartierssanierung

Die aktuellen Veränderungen der Rahmenbedingungen und die damit verbundenen Herausforderungen zur Erreichung der Klimaziele erfordern neue Ansätze bei der energetischen Sanierung von Bestandsgebäuden. Bisher lag der Fokus auf der Verbesserung der energetischen Qualität, um den Energieverbrauch im Betrieb zu senken. Dadurch weisen Gebäude mit hohen Energiestandards einen sehr geringen Energiebedarf im Betrieb auf. Mit der fortlaufenden Reduzierung des Energieverbrauchs in der Nutzungsphase rücken Ressourcenverbrauch und THG-Emissionen bei Herstellung, Instandhaltung, Rückbau und Entsorgung (graue Emissionen) stärker in den Fokus. Diese grauen Emissionen werden in bisherigen Sanierungsplanungen oft zu wenig berücksichtigt. Um jedoch den gesamten Gebäudebestand in Deutschland klimaneutral zu gestalten, müssen der Lebenszyklus von Gebäuden und Baustoffen sowie deren Umweltauswirkungen stärker berücksichtigt werden. Diese Arbeit widmet sich diesem Aspekt.

Das Hauptziel dieser Dissertation besteht darin, einen praxisorientierten Ansatz zur Erreichung der Klimaziele im Gebäudebestand zu entwickeln. Dabei werden die bestehenden Bilanzierungs- und Bewertungsmethoden weiterentwickelt, um eine lebenszyklusorientierte Bewertung von Sanierungsmaßnahmen auf Quartiersebene zu ermöglichen. Die Sanierungsmaßnahmen umfassen Eingriffe an der Gebäudehülle, die Optimierung der Haustechnik sowie den Einsatz erneuerbarer Energien in den Energieversorgungssystemen. Dieser umfassende Ansatz eröffnet Möglichkeiten, Synergien und Effizienzpotenziale durch integrierte Maßnahmen im Quartier zu nutzen. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Methodik berücksichtigt sowohl Betriebsemissionen als auch graue Emissionen und erweitert damit herkömmliche Ansätze. Sie ermöglicht eine effiziente Analyse mehrerer Bestandsgebäude im Verbund und unterstützt die Bewertung von Sanierungsmaßnahmen hinsichtlich der Reduzierung von THG-Emissionen.

Der Schwerpunkt dieser Untersuchung liegt darauf, herauszufinden, wie eine lebenszyklusbasierte Bilanzierung die Gesamtbilanz eines Quartiers beeinflusst und wie diese Methodik praktisch umgesetzt werden kann. Dabei werden Fragen zur Gestaltung der Methodik, ihrer Anwendung in einer Fallstudie sowie ihrem Einfluss auf die Gesamtbilanz des Quartiers untersucht. Zur Abbildung der Umweltauswirkungen über den gesamten Lebenszyklus von Gebäuden wurden Ökobilanzierungen für repräsentative Wohngebäudetypen durchgeführt, Varianten berechnet und nach festgelegten Kriterien optimiert.

Die Erkenntnisse aus den Ökobilanzberechnungen sollen dazu beitragen, verschiedene Sanierungsoptionen bereits in der frühen Planungsphase besser einzuordnen und eine fundierte Entscheidungsgrundlage für eine vorausschauende und umfassende Planung zu schaffen. Dies ermöglicht eine gezielte Reaktion auf die spezifischen Gegebenheiten einer Quartierssanierung und die Auswahl von Planungsvarianten mit geringeren THG-Emissionen.

The recent changes in framework conditions and challenges in achieving climate goals require new approaches to the energy refurbishment of existing residential buildings. So far, the focus has been on improving energy quality to reduce energy consumption in operations. As a result, buildings with high energy standards can have very low operational energy demand. However, to make the entire building stock in Germany not only energy-efficient but also climate-neutral, the entire life cycle of buildings and construction materials, as well as their environmental impacts, need to be considered more thoroughly. With the ongoing reduction in energy consumption during the operational phase, resource use and greenhouse gas emissions (GHG emissions) from manufacturing, maintenance, demolition, and disposal (known as grey or embodied emissions) are coming into sharper focus. These emissions are often insufficiently considered in current refurbishment planning. This study addresses this issue.   The main goal of this dissertation is to develop a practice-orientated approach to achieving climate goals in existing residential buildings. This involves further development of existing analysis and evaluation methods to enable a lifecycle-orientated assessment of energy refurbishment measures at the urban district level. Energy refurbishment measures include interventions on the building envelope, optimization of building services and the integration of renewable energy sources in heating systems. This comprehensive approach to district-level energy refurbishment creates opportunities to maximize synergies and efficiency potentials through integrated measures. The methodology developed in this study accounts for both operational and embodied emissions, thereby extending conventional approaches. It enables an efficient analysis of multiple existing residential buildings and supports the evaluation of energy refurbishment measures in terms of reducing GHG emissions.   The focus of this study is to find out how lifecycle-based assessment influences the overall GHG emission balance of a district and how this methodology can be practically implemented. It explores questions related to the design of the methodology, its application in a case study, and its effect on the district's overall environmental balance. To map the environmental impacts over the entire life cycle of buildings, life cycle assessments were carried out for representative types of residential buildings, variants were calculated and optimized according to defined criteria.   The conclusions drawn from these life cycle assessments aim to better evaluate various refurbishment options in the early planning stages and provide a solid foundation for comprehensive and forward-looking planning. This approach enables targeted responses to the specific conditions of district refurbishments and the selection of planning options with lower GHG emissions.