Life cycle assessment of a wooden high-rise building in comparison to a conventional construction

Abstract

Durch neue Technologien werden die Grenzen der Leistungsfähigkeit von Holz-fabrikaten als Bauteile immer weiter ausgedehnt. Solche Holzbauteile werden entsprechend immer mehr zu High-Tech Produkten. Während gleichermaßen ein Streben nach höheren vertikalen Grenzen im Sinne von Hochhäusern basierend auf Holzkonstruktionen mit der Entwicklung dieser Materialien Hand in Hand geht, ist ein Ende dieses Voranstrebens nicht in Sicht. Es stellt sich jedoch die Frage, ob den daraus entstehenden neuen Konstruktionen ein praktikabler und nachhaltiger neuer Ansatz gegenüber der Verdichtung unserer urbanen Landschaft innewohnt. Um Klarheit über dies zu schaffen werden die Komponenten eines der welthöchsten Holzgebäudes mithilfe des Ökobilanz-Ansatzes analysiert und die Auswertung sowie zusätzliche Daten und Faktoren mit einem konventionell konstruierten, gleichwertigen Gebäude verglichen. Obgleich volumetrisch größer als Stahlbetonkonstruktionen, bieten Holzhochhäuser eine nachhaltige Lösung zu den Verdichtungs- sowie Verstädterungsproblematiken unserer Zeit. Da Holz CO2 inkorporiert kann der Erderwärmungsfaktor eines solchen Holzhochhauses tatsächlich bis zu zwei Dritteln der negativen Emissionen eines äquivalenten Stahlbetongebäudes kompensieren. Durch Wiederverwertung kann die Lebensspanne sowie energetische Rückgewinnung der Ressource Holz einen weiteren Pluspunkt im Vergleich zu Beton nachweisen. Der Bauprozess mit vorgefertigten Holzkomponenten ist zeiteffizient und generiert eine vergleichsweise geräuscharme Baustelle. Die Planungsphasen solcher Großbauvorhaben sind jedoch im Moment noch fernab von konventionellen Projekten und benötigen daher auch länger. Durch weitere Projekterfahrungen mit dieser neuen Bauweise wird diese Problematik jedoch auch verringert werden.. Forschung und Entwicklung sollten der optimierten Materialnutzung weiter nachgehen. Zusätzlich muss die Industrie sich einer erweiterten Produktion neuer und effizienter Holzbauteile widmen um diese Komponenten realisierbar, wirtschaftlich, preiseffizient und damit wettbewerbsfähig gegenüber Stahlbeton und anderen Konstrutkionsformen zu machen. Als nächster Schritt ist es denkbar die Effizienz verschiedener Performanceparameter von unterschiedlichenHolzhochhäusern zu analysieren. Der Fokus kann hierbei beispielsweise auf unterschiedlichen Gebäudetypen, Nutzungen oder Konstruktionsformen liegen. Individuelle Lösungen können helfen Vergleichswerte für zukünftige Entwicklungen zu kreieren. Mit dem weltweiten Aufkommen einer Vielzahl an Holzhochhäusern existiert dann Substanz für solche Forschungsbemühungen.

New technologies in timber technology emerge and have an innovation effect onto the performance of wooden building components. As such, components made from this material – which is generally known to be a sustainable material – are becoming more and more of high-tech products. Currently, a growing number of high-rise buildings is constructed based on timber. Thereby, these building compete against each other regarding the technological limits of timber construction in view of construction height. However, it has to be critically questioned, if such high-rise structure offer a feasible and sustainable approach toward densification of the urban landscapes, given the amount of knowledge, and technological skills required to use the material for high-rise construction. In order to investigate in this direction, one of the world’s current highest timber construction buildings and its components are to be analyzed via life-cycle-assessment methods. Subsequently, the outcome of these efforts are compared with corresponding data of conventionally constructed buildings of similar size, layout, and usage. Although the structures and volumetric dimensions of timber high-rise buildings are usually larger than those of comparable concrete buildings, timber buildings offer a rather sustainable solution to the densification and urbanization problems of recent times. The capability to store CO2 can be considered as a big advantage: The global warming potential of a timber high-rise compensates up to two thirds of emissions connected with an equivalent concrete structure. Moreover, additional benefits include the recycling of wood, their long lifespan and energetic payback of the resource wood. Furthermore, the construction time required to erect a timber construction building can be considered as time-efficient, and construction-related noise is moderate compared to other building sites. However, while the construction time is short, the planning of timber high-rise buildings currently requires more time than conventional projects. This might be due to the fact that the technology is still not very common throughout the planning practice. This, most likely, will change with an increased number of high-rise timber constructions to be built and the establishment of corresponding knowledge-bases. Future Research and Development efforts need to further investigate the optimization of the material use. In addition, the industry has to adapt toward a broader manufacturing practice of new and efficient wooden elements in order to make the components more feasible, cost-efficient and competitive to concrete and other construction forms. The next steps in investigation thus should encompass a critical comparison between different construction methods for timber high-rise construction. The different individual solutions and build use cases will contribute to create benchmarks for future developments. Given the increasing number of timber constructions in planning, building, or even in use, such comparison efforts can offer substantive improvements for the design, planning, and construction of timber high-rise buildings.