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Nachhaltige Baustoffe in der Bauindustrie

Ökologisches Bauen erfordert die Verwendung von nachhaltigen Baustoffen. Wie man sie nach Energieleistung, Recyclingfähigkeit und Haltbarkeit auswählt

Derzeit sind Gebäude in Europa für etwa 40% des endgültigen Energieverbrauchs verantwortlich, wobei 25% auf Wohngebäude und 15% auf den Dienstleistungssektor entfallen. Dieser Wert übertrifft die Anteile der Industrie (28%) und des Verkehrs (32%).

Der Bausektor trägt etwa 30% der Treibhausgasemissionen in die Atmosphäre bei.

Ein weiterer kritischer Aspekt im Baugewerbe betrifft den Flächenverbrauch, wobei die künstliche Fläche in Europa derzeit 4% des Gesamten ausmacht, aber von 2000 bis 2006 einen Verlust von etwa 600.000 Hektar landwirtschaftlicher Flächen verzeichnete, was zu einem Anstieg von 3,4% der bebauten Flächen führte.

Ein wichtiger Aspekt des grünen Bauens ist zweifellos die Auswahl der Baumaterialien. Erfahren Sie, welche nachhaltigen Baustoffe es gibt und warum es wichtig ist, sie zu wählen.

Richtung Umwelt-, Wirtschafts- und Sozialnachhaltigkeit

Die befestigten und städtischen Flächen nehmen zu, während gleichzeitig landwirtschaftliche Flächen abnehmen, mit einem Rückgang von 0,2% für Ackerland und Dauergrünland und 0,3% für Weideland.

Es ist entscheidend, diesen Problemen mit einer rationalen Bodennutzung entgegenzuwirken. In welche Richtung sollte also gegangen werden? Sicherlich in Richtung Reduzierung des Energieverbrauchs und schädlicher Emissionen durch gezielte Raum- und Stadtplanungspolitiken; hin zur Nutzung von Hochleistungstechnologien, Verwendung von Materialien mit geringer Umweltbelastung und Einsatz erneuerbarer Energien. Diese Maßnahmen zielen auf Umwelt-, Wirtschafts- und Sozialnachhaltigkeit ab. Diese Transformation betrifft nicht nur Neubauten, sondern stellt vor allem eine Herausforderung bei der Sanierung des bestehenden Gebäudebestands dar, worauf wir später eingehen werden.

Dies sind die Eckpfeiler des nachhaltigen Bauens, des ökologischen Bauens und des grünen Bauens.

Nachhaltige Architektur: Wie wählt man die Materialien aus?

Die Auswahl der Materialien für den Bau ist das Herzstück der Umsetzungsphase eines Projekts. Wir erleben eine Rückkehr zu traditionellen Baustoffen, jedoch mit zwei Vorteilen: der Entwicklung von Technologie und Modernität. Die Verwendung natürlicher Materialien bedeutet eine verantwortungsbewusste Wahl sowohl für das Wohlergehen des Menschen als auch für die Umwelt.

Die nachhaltige Architektur tendiert immer mehr zu Bauweisen, die mit natürlichen Materialien kombiniert werden (Bio-Bauweisen). Holz zum Beispiel hat auch in Regionen mit gemäßigtem Klima ein exponentielles Wachstum erlebt. Aber wie kann man die Auswirkungen der Materialien auf die Umwelt bewerten? Sicherlich durch die Analyse ihres gesamten Lebenszyklus, von der Gewinnung bis zum Recycling. Zu den zu berücksichtigenden Aspekten gehören:

  • die dominierende Energieeinsparung im Produktionsprozess, um die CO2-Emissionen in der Luft zu minimieren;
  • die Toxizität des Materials während des Betriebs;
  • die Haltbarkeit und der Recyclinggrad;
  • die durch den Transport des Materials verursachte Verschmutzung.

Für die Bewertung der Energieleistung von Gebäuden jeglicher Art ist es entscheidend, eine Software für dynamische Energieanalyse und Gebäudesimulation zu verwenden, die es ermöglicht, bei der Modellierung von Gebäuden nachhaltige Baustoffe und bei der Anlagentechnik hocheffiziente Generatoren und Anlagen mit erneuerbaren Energien zu berücksichtigen.

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Nachhaltige Baustoffe

Baumaterialien machen etwa 50% der aus der Erdkruste gewonnenen Materialien für unsere täglichen Aktivitäten aus. Der globale Primärenergieverbrauch und die Treibhausgasemissionen betragen 40%. Daher ist es entscheidend, die Materialien sorgfältig auszuwählen, um die Umweltverträglichkeit zu fördern. Wie bereits erwähnt, sollte der Lebenszyklus des Materials berücksichtigt und eine umfassende Bewertung durchgeführt werden, um die Umwelt-, Wirtschafts- und sozialen Auswirkungen eines Materials zu berücksichtigen.

Ein Material ist nachhaltig, wenn es mindestens die folgenden Merkmale erfüllt:

  • geringerer Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Gebäuden während des gesamten Lebenszyklus;
  • geringerer Wasserverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Gebäuden;
  • geringerer Umwelteinfluss über den gesamten Lebenszyklus;
  • bessere Qualität und Innenkomfort;
  • längere Haltbarkeit im Vergleich zu einem herkömmlichen Gebäude;
  • keine giftigen Substanzen;
  • Recyclingfähigkeit.

Aber welche sind die gängigsten als nachhaltig betrachteten Baumaterialien? Wir können verschiedene Arten von Ziegeln, gegossenem Beton und Blähtonblöcken, Naturstein und ungebrannter Erde in die Liste aufnehmen. Lassen Sie uns diese im Detail analysieren.

Ziegel

Im alten Rom bezeichnete der Begriff „Ziegel“ den Ziegelstein, der in der Mauerwerkstechnik verwendet wurde. Im Laufe der Jahre hat der Begriff eine allgemeinere Bedeutung erlangt, die eine Vielzahl von Produkten umfasst, darunter Voll- und Lochziegel, Töpfe, Fliesen, Dachziegel usw., die für vertikale Strukturen (Tragwände usw.) und horizontale Strukturen (Decken, Dächer usw.) verwendet werden.

Ziegel sind das Ergebnis einer Mischung aus Ton, Sand und Wasser, die nach dem Mischen durch Extrusion oder Formung geformt wird. Die anschließende Trocknung und das Brennen in Tunnelöfen bei einer Temperatur von 1200° ergeben das fertige Produkt. Um die Isoliereigenschaften des Materials zu verbessern, können verschiedene Komponenten wie Styroporkugeln, Sägemehl, Reste aus der Papierverarbeitung oder andere Abfallmaterialien dem Rohmaterial zugesetzt werden. Diese werden nach dem Brennen entfernt, wodurch kleine Luftlöcher entstehen. Dies verringert die Dichte des Ziegels und erhöht seine thermisch-akustischen Eigenschaften.

Es handelt sich um Produkte, die aus natürlichen Rohstoffen hergestellt werden und bei deren Herstellungsprozess keine Abfälle entstehen, sondern Abfälle aus anderen Prozessen wiederverwertet werden können. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Brennvorgang eine erhebliche Menge an thermischer Energie erfordert, die in der Regel mit fossilen Brennstoffen erzeugt wird und erhebliche Umweltauswirkungen hat.

Ziegel bieten auch die Möglichkeit, nach Gebrauch recycelt zu werden: Sie können als Basis für Straßen verwendet werden, nachdem sie zerkleinert wurden. Während des Herstellungsprozesses werden die Abfälle eines Zyklus im nächsten Zyklus wiederverwendet, was zu einer nachhaltigen Ressourcennutzung beiträgt.

Blähtonblöcke

Blähtonblöcke werden durch Mischen von Blähtongranulat mit der traditionellen Mischung für die Herstellung von Blöcken für tragende Wände, Ausfachungen, Trennwände und Fußböden hergestellt. Blähton wird durch Mahlen und Brennen von Rohton gewonnen. Während des Erhitzungsprozesses dehnt sich das Granulat bei steigender Temperatur durch die Bildung von Kohlendioxid und Wasser aus. Anschließend kühlt das Granulat beim Durchgang durch ein Fließbett mit Luftströmungen ab und verhärtet seine äußere Schicht, während der innere Kern porös bleibt. Diese Eigenschaft verleiht dem Material eine hohe Leichtigkeit und gleichzeitig eine gute mechanische Festigkeit.

Die losen Blähtongranulate weisen eine gute Wärmeinertie und Druckfestigkeit auf. Da sie mineralischen Ursprungs sind, zeichnen sie sich durch Nichtbrennbarkeit, Feuerfestigkeit, chemische Inertheit, zeitliche Stabilität, Unvergänglichkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit aus. Die Anwesenheit dieser Granulate verleiht den Betonblöcken erhebliche Isoliereigenschaften, sowohl thermisch als auch akustisch, sowie eine beträchtliche Leichtigkeit, die die Installation erleichtert und zu wirtschaftlichen Vorteilen führt. Die Dampfdurchlässigkeit dieser Blöcke verhindert die Bildung von Kondenswasser und Schimmel in den Wänden und gewährleistet die Atmungsaktivität des Gebäudes.

Die feuerfesten Eigenschaften in Kombination mit der kontrollierten Geometrie der Blähtonblöcke ermöglichen es, den Mörtel in den Fugen zu minimieren und gegebenenfalls die Putzschicht zu reduzieren.

Naturstein

Im 20. Jahrhundert wurde Naturstein teilweise durch Materialien wie Stahl, bewehrten Beton und Glas ersetzt. Mit dem zunehmenden Interesse an Baumaterialien mit geringer Umweltbelastung hat der Naturstein sowohl bei Renovierungen als auch bei Neubauten wieder an Bedeutung gewonnen. Aus ökologischer Sicht ist Naturstein geeignet, aber es ist wichtig, Anforderungen wie bioökologische Eigenschaften (Permeabilität und Wärmeleitfähigkeit), Volumengewicht, Kompaktheit und Porosität, Haltbarkeit, Festigkeit und ästhetisches Erscheinungsbild zu berücksichtigen.

Steine, klassifiziert nach Volumengewicht und Verarbeitung, umfassen Tuff, Granit, Travertin, Marmor, Diorit, Syenit, Porphyr und Basalt. Die Auswahl des Steins sollte auch die Kompatibilität mit Mörteln berücksichtigen, um die strukturelle Kohärenz zu gewährleisten. Die Verarbeitung von Steinen kann roh, gegerbt, geschnitten oder als Platten erfolgen.

Lehm

Lehm wird durch Trocknen einer Mischung aus Ton, pflanzlichen Fasern wie Hanf und Stroh sowie Inerten verschiedener Korngrößen wie Sand und Kies gewonnen. Dieses natürliche Baumaterial, das seit der Antike bekannt ist, ist leicht zu verarbeiten, umweltfreundlich und vollständig recycelbar. Dank der Flexibilität bei der Mischungszusammensetzung kann es für den Bau von Tragwänden, Dächern, Fußböden und Oberflächen verwendet werden. Die bemerkenswerte Wärmeinertie des Lehms bietet eine effektive Wärmedämmung, die auch für extreme Klimazonen geeignet ist. Darüber hinaus wirkt der Ton wie ein „Schwamm“, der Feuchtigkeit kontrolliert aufnimmt und abgibt und so ein angenehmes relatives Feuchtigkeitsniveau in den Räumen aufrechterhält.

Es gibt 3 Haupttechniken für die Verarbeitung von Lehm, je nach den Anteilen in der Mischung. Die Technik des Stampflehms, die bei einem niedrigen Tonanteil verwendet wird, beinhaltet das Einfüllen des Lehms in gewünschte Formen, Verdichten und Stampfen jeder nachfolgenden Schicht. Mit einem hohen Ton- und Sandanteil wird die Technik des Rohziegels angewendet, bei der der Lehm und das Stroh in Holzformen für die Trocknung eingebracht werden, um übermäßige Schrumpfung zu vermeiden, wobei die Trocknung unter Sandhaufen erfolgt. Schließlich, mit einem hohen Schluffgehalt, wird die Technik des Fachwerks verwendet, bei der die Mischung auf Holzrahmen aufgetragen wird, die an der Gebäudestruktur befestigt sind.

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Entwurf von umweltfreundlichen Gebäuden mit Edificius

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Umweltfreundliche Baumaterialien: Isoliermaterialien

Ein wichtiger Aspekt der ökologischen Nachhaltigkeit ist sicherlich die Isolierfähigkeit eines Materials. Die Wärmeisolierung, oft mit Schalldämmung verbunden, ist ein wesentlicher Aspekt des Bauentwurfs, da sie den Energieverbrauch und die Wärmeverluste durch die äußere Hülle beeinflusst. Die Verwendung von Materialien mit hervorragenden Wärmedämmeigenschaften trägt zur Reduzierung des Energiebedarfs von Gebäuden bei, senkt die CO2-Emissionen und reduziert die Betriebskosten.

Obwohl die Isolierwirkung von „künstlichen“ Materialien petrochemischen Ursprungs (wie expandiertes oder extrudiertes Polystyrol, Polyurethan usw.) effektiv ist, birgt ihre Herstellung Risiken für die Umweltverschmutzung, potenzielle giftige Emissionen im Brandfall und Herausforderungen beim Recycling. Daher sollte die Auswahl von Isoliermaterialien pflanzlichen oder tierischen Ursprungs bevorzugen, wie Holzfaser, Kork, Zellulose, Schafwolle, Baumwoll- oder Leinenfasern. Diese Auswahl zielt darauf ab, hohe Isolierleistungen zu gewährleisten, während negative Umweltauswirkungen minimiert werden.

Holzfaser

Die Holzfaserplatten werden weitgehend als natürliche Isolationskomponenten verwendet. Der Herstellungsprozess beinhaltet das Mahlen von Fichten- oder Kiefernholz, gefolgt von einer Trocknung bei hohen Temperaturen (350°C) und Pressen. Die Zugabe von Alaun fördert die Freisetzung der natürlichen Harze des Holzes und verleiht der Platte eine ausgeprägte Hydrophobie, die durch Behandlungen mit Wachs oder Latex weiter verstärkt wird. Diese Methode nutzt natürliche Rohstoffe wie Sägespäne und schwaches Holz und macht die Platte vollständig recycelbar. Die Reste der Platten können für die Herstellung anderer Isolierstoffe wiederverwendet oder kompostiert werden.
Holzfaserplatten zeichnen sich durch ausgezeichnete thermische Isoliereigenschaften aus, mit einem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von etwa 0,04 W/mK, sowie akustische Eigenschaften aufgrund des Faserverbundes, der die Ausbreitung von Schallwellen behindert. Die offene Struktur der Platten ermöglicht den Durchgang von Wasserdampf, fördert die Atmungsaktivität von Dächern oder Wänden und trägt zur natürlichen Feuchtigkeitsregulierung in Innenräumen bei. Darüber hinaus ermöglicht die ästhetische Qualität der Platten die Schaffung angenehmer Räume und bietet ein visuelles und taktiles Wohlbefinden aufgrund des natürlichen Ursprungs des Materials.

Kork

Die Korkplatten werden durch die Kompression von Spänen der weniger wertvollen Rinde einer spezifischen Eiche (Quercus Suber L.), bekannt als männlicher Kork, hergestellt. Diese Komponenten, ebenfalls aus natürlichen Rohstoffen hergestellt, sind biologisch abbaubar und frei von giftigen Substanzen. Es ist wichtig zu beachten, dass der Regenerationszyklus der Baumrinde etwa 9 Jahre dauert. Die zelluläre Struktur des Korks, mit etwa 30-40 Millionen Luftkammern pro cm3, verleiht dem Material hohe Elastizität, mechanische Festigkeit und ausgezeichnete thermische Isoliereigenschaften (mit einem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von etwa 0,038 W/mK) sowie akustische Eigenschaften. Kork ist auch wasserdicht, feuerfest und beständig gegen Angriffe von Insekten, Nagetieren, Holzwürmern und Bakterien.
Die Platten, die in Größen von 50×100 cm mit Dicken von 1 bis 6 cm erhältlich sind, werden zur thermischen und akustischen Isolierung von vertikalen Strukturen wie Außenwänden und Zwischenwänden sowie von horizontalen Elementen wie Decken, Dachböden und Dächern verwendet. Kork ist verrottungsbeständig, was es ermöglicht, ihn direkt unter der Dachdeckung aus Ziegeln oder Dachziegeln ohne die Notwendigkeit einer wasserdichten Schicht zu platzieren.

Zellulosefaser

Die Zelluloseisolierung wird durch das Mahlen von Zeitungspapier hergestellt, gefolgt von der Behandlung der resultierenden Flocken mit Borax zur feuerhemmenden und insektenabweisenden Wirkung. Der Herstellungsprozess hat eine geringe Umweltbelastung, aber das resultierende Material kann aufgrund der genannten Boraxe nicht auf Deponien entsorgt werden, was die Verbrennung erforderlich macht.
Die Zellulosefaser mit einem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von etwa 0,037 W/mK ist ein effektiver Wärmedämmstoff aufgrund der winzigen Hohlräume in den Flocken, die die Wärmeübertragung behindern. Aufgrund ihrer hohen Hygroskopizität kann sie etwa 30% der Feuchtigkeit in einem Raum aufnehmen und langsam abgeben, um den Wohnkomfort zu gewährleisten.

Die Installation erfolgt durch Einblasen der Flocken in die Hohlräume oder durch Sprühen auf die zuvor befeuchteten Wände. Neben den Flocken sind auch gepresste Zelluloseplatten als Verkleidungen für bestehende Wände während Renovierungsarbeiten erhältlich.

Ökologische Designmaterialien: Oberflächenmaterialien

Die Oberflächenmaterialien sind die Schicht, die Gebäude bedeckt. Es ist wichtig, sie sorgfältig auszuwählen, um die Arbeit während des Baus nicht zunichte zu machen. Es müssen daher zwei Elemente berücksichtigt werden: Farbe und Putz.

Natürlicher Putz

Der Putz wird auf die Mauern aufgetragen, um der Oberfläche Homogenität zu verleihen und als Schutz vor Witterungseinflüssen und/oder mechanischen Faktoren zu dienen. Die Atmungsaktivität ist sicherlich das wichtigste Merkmal, das berücksichtigt werden muss: Im Allgemeinen bevorzugt man Kalkputze mit dehumidifizierenden und atmungsaktiven Eigenschaften. Es ist gut zu bedenken, dass Kalk der beste natürliche Isolator ist, ein Material, das schon in sehr alten Zeiten verwendet wurde. Darüber hinaus ist Kalkputz sehr atmungsaktiv: Er fördert den Austausch mit der Außenwelt und verhindert die Bildung von Kondenswasser an den Wänden.
Ein weiteres Beispiel für natürlichen Putz ist Lehmputz, ein ebenfalls natürliches Material, das leicht zu gewinnen und zu 100% recycelbar ist. Er verbreitet sich immer mehr aufgrund seiner ästhetischen und funktionalen Eigenschaften, von porös bis glatt mit einer Vielzahl von Farben. Lehmputz kann auf verschiedene Untergründe aufgetragen werden, bietet Wärme- und Schalldämmung und ist biokompatibel, allergenfrei und hygroskopisch. Er spielt eine bedeutende Rolle in den Passivhäus, indem er dazu beiträgt, Temperatur und Feuchtigkeit stabil zu halten und den Wohnkomfort zu verbessern.

Natürliche Farben

Die natürlichen Farben, auch als natürliche Lacke bekannt, werden ausschließlich aus biologischen Zutaten hergestellt, hauptsächlich basierend auf Harzen, die aus Nadelbäumen wie Lärchen und Kiefern gewonnen werden. Diese Materialien bieten zahlreiche Vorteile, darunter hohe Atmungsaktivität, antiallergische und antimykotische Eigenschaften, Abwesenheit von giftigen Substanzen, Langlebigkeit, Staubschutz, angenehmer Duft aus natürlichen Pigmenten, können auch bei geschlossenen Fenstern aufgetragen werden, bieten eine hochwertige Ästhetik, sind einfach zu verarbeiten und erfordern nur eine einfache Wartung. Diese natürlichen Farben sind ideal für ökologische Bauprojekte, sowohl für Innen- als auch für Außenbereiche, und können sowohl für Neubauten als auch für die Renovierung von bestehenden Gebäuden, einschließlich historischer Gebäude, verwendet werden. Ihre gesunde, sichere und leistungsstarke Natur trägt zum allgemeinen Wohlbefinden und zum hohen Wohnkomfort bei.

Umweltfreundlichkeit: zwischen Innovation und Nutzen

Abschließend stellt die immer häufigere Verwendung von umweltfreundlichen Materialien im Bauwesen einen wichtigen Schritt in Richtung der Schaffung von Wohnräumen dar, die Umweltfreundlichkeit, Energieeffizienz und das Wohlbefinden der Bewohner verbinden. Die sorgfältige Auswahl von Materialien wie zertifiziertem Holz, Lehm, Holzfaser und anderen umweltverträglichen Lösungen reduziert nicht nur die Umweltauswirkungen des Baus, sondern trägt auch dazu bei, gesündere Räume zu schaffen, die für das Wohlbefinden der Menschen geeignet sind.
Diese Materialien erfüllen nicht nur strenge Umweltstandards, sondern bieten auch intrinsische Vorteile wie hervorragende thermische Regulation, die Fähigkeit, überschüssige Feuchtigkeit aufzunehmen und die Beständigkeit gegenüber Krankheitserregern wie Schimmel und Bakterien. Jenseits der Umweltüberlegungen führt die Verwendung dieser Lösungen langfristig zu erheblichen Energieeinsparungen und trägt somit zur wirtschaftlichen Nachhaltigkeit von Gebäuden bei.

In einer Zeit, in der Umweltbewusstsein immer wichtiger wird, greift die Bauindustrie diese Praktiken auf, um den aktuellen und zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden.

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