Ökobilanzierung von Bestandsgebäuden : Einfluss nicht tragender Strukturen und ökologische Alternativen im Fokus der Lebenszyklusanalyse

Abstract

Der globale Ressourcenverbrauch ist in den letzten Jahrzehnten angestiegen [1]. Dieses Wachstum zeigt sich in zahlreichen Sektoren, insbesondere im Bauwesen: Die Bauindustrie ist für 33 % des globalen Abfallaufkommens [2] und 38 % der Treibhausgasemissionen verantwortlich [3]. Vor diesem Hintergrund wird die ökologische Bedeutung nicht tragender Innenwände in Bestandsbürogebäuden bislang in Forschung und Praxis unterschätzt, obwohl häufige Umbauten substanzielle Einwirkungen auf die Umwelt verursachen [4]. Ziel dieser Arbeit ist es, die Relevanz nicht tragender Strukturen gegenüber tragenden Strukturen im Rahmen von Lebenszyklusanalysen (LCA) zu bestimmen und ökologische Optimierungspotenziale im Innenausbau zu identifizieren. Es wird eine Forschungslücke adressiert, die sich aus der unzureichenden Abbildung dynamischer Umbauprozesse in gängigen Bewertungsansätzen ergibt [5].Untersucht wurde ein Hochhaus (Baujahr 1998) im 22. Wiener Gemeindebezirk. Grundlage bildet eine Datenerhebung, resultierend in 60 ausgeführten Planständen (1998–2024), die nach mehrstufiger Selektion in eine statistische Analyse einfließen. Auf dieser Basis wurde ein BIM-Modell in der Software ArchiCAD 27 erstellt und für die Mengenermittlung herangezogen. Die anschließende Ökobilanzierung folgte EN 15978 unter Nutzung EN 15804+A2-konformer Datensätze. Bilanziert wurden Treibhaus- (GWP), Versauerungspotenzial (AP) und nicht erneuerbarer Primärenergiebedarf (PENRT) über die Lebenszyklusphasen der Herstellung (Module A1-A3), der Entsorgung (Module C1-C4) und der Vorteile und Belastungen außerhalb der Systemgrenze (Modul D) hinweg. Ergänzend wurden Prospektivszenarien nicht tragender Innenwände entwickelt. In diesen wurden zyklische Austauschereignisse gemäß der empirisch bestimmten Umbaufrequenz im Innenausbau über den Betrachtungszeitraum (RSP) des untersuchten Gebäudes von 100 Jahren (1998–2098) fortgeschrieben und bauteil- bzw. systembezogene Alternativen bewertet.Die retrospektive Auswertung ergab durchschnittliche Umbauzyklen von sieben Jahren (Median) bzw. elf Jahren (gewichteter Median) je Ebene. In der Praxis entspricht dies pro Umbau einer Größenordnung von 4.420,64 m2 Nettowandfläche (1.626,4 lfm) Innenwand im Gesamtgebäude, welche abgebrochen und 3.513,58 m2 (1.292,7 lfm), welche neu errichtet werden. Auf Bauteilebene lässt sich somit über 100 Jahre durch ein alternatives, materialsubstituiertes Wandsystem eine potenzielle Reduktion des Treibhauspotenzials um 19,0 % erzielen (Status quo vs. Szenario 1.3). Der Anteil der untersuchten nicht tragenden Innenwände beträgt im Jahr 2024 3,7 % des Gesamtgebäudes, wobei dieser durch die hohen Wechselraten im Innenausbau mit fortlaufender Lebensdauer des Gebäudes zunimmt. Der Anteil des Innenausbaus beträgt im Jahr 2024 10,2 % GWPb des Gesamtgebäudes.Die Ergebnisse belegen die ökologische Relevanz nicht tragender Innenwände im Gebäudekontext, insbesondere aufgrund der hohen Wechselrate. Der Vergleich auf Gebäudeebene zeigt, dass nicht tragende Innenwände trotz erhöhter Austauschfrequenzen keinen höheren Einfluss auf die LCA des Gesamtgebäudes haben als tragende Bauteile. Der Befund ist dabei von Systemgrenzen, Betrachtungszeitraum und Aggregationsebene abhängig. Zugleich wird deutlich, dass zirkuläre Konstruktionsprinzipien (Design-for-Disassembly), Product-as-a-Service-Modelle (PaaS) und materialbasierte Substitutionen relevante Reduktionspotenziale erschließen, während Einflüsse des Nutzerverhaltens dominant bleiben. Methodische Einschränkungen ergeben sich u. a. aus der Ein-Fallstudienbasis sowie aus Vergleichbarkeitsfragen zwischen komponenten- und systembasierten Datensätzen einzelner Wandtypen.

Global resource use has increased in recent decades [1]. This growth is evident in numerous sectors, particularly in the building sector: the construction industry is responsible for 33% of global waste generation [2] and 38% of greenhouse gas emissions [3]. Against this background, the environmental significance of non-load-bearing partition walls in existing office buildings has so far been underestimated in both research and practice, even though frequent refurbishments cause substantial environmental impacts [4]. The aim of this thesis is to determine the relevance of non-load-bearing structures compared to load-bearing ones within the framework of life cycle assessment (LCA) and to identify ecological optimisation potentials in interior fit-out. In doing so, a research gap is addressed that arises from the inadequate representation of dynamic refurbishment processes in common assessment approaches [5].The study focuses on a high-rise office building (constructed in 1998) in the 22nd district of Vienna. The empirical basis is a data collection resulting in 60 executed planning states (1998–2024), which, after multi-stage selection, were subjected to statistical analysis. On this basis, a BIM model was created in the software ArchiCAD 27 and used for mass evaluation. The subsequent life cycle assessment has been carried out in accordance with EN 15978 using datasets compliant with EN 15804+A2. The assessment covered global warming potential (GWP), acidification potential (AP) and non-renewable primary energy demand (PENRT) across the life cycle stages of production (modules A1–A3), end-of-life (modules C1–C4) and benefits and loads beyond the system boundary (module D). In addition, prospective scenarios were developed in which cyclical replacement events in the interior fit-out, based on the empirically determined refurbishment frequency, were projected over the reference study period (RSP) of 100 years (1998–2098) of the building, and component- and system-level alternatives were evaluated.The retrospective assessment yields average refurbishment cycles of seven years (median) and eleven years (weighted median) per floor. In practice, this corresponds per refurbishment to approximately 4,420.64 m2 net wall area (1,626.4 linear metres) of interior partitions demolished and 3,513.58 m2 (1,292.7 linear metres) newly constructed across the entire building. At component level, a potential reduction of global warming potential of approximately 19.0 % over 100 years can thus be achieved through an alternative partition system designed for immediate reuse (status quo vs. szenario 1.3). In 2024, the share of the investigated non-load-bearing interior partitions amounts to approximately 3.7 % of the overall building, while this share increases with advancing service life due to the high replacement rates in interior fit-out. In 2024, the share of interior fit-out amounts to approximately 10.2 % GWPb of the overall building.The results demonstrate the ecological relevance of non-load-bearing interior partitions in the building context, particularly due to high replacement rates. At the same time, a building-level comparison indicates that non-load-bearing interior partitions, despite elevated replacement frequencies, do not exert a greater influence on the overall building LCA than load-bearing components. This finding depends on system boundaries, reference study period, and level of aggregation. In parallel, it is shown that circular construction principles (design for disassembly), Product-as-a-Service (PaaS) models, and material-based substitutions unlock relevant reduction potentials, while the influence of user behaviour remains dominant. Methodological limitations arise, from the single-case-study basis and from comparability issues between component- and system-based datasets of individual partition typologies.