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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Holz - der Werkstoff der Zukunft für den Passivhausbau!Ressourcen, Ökologie, geeignete Holzarten
Dr. Bernhard Zimmer
FH Holztechnikum Kuchl,Salzburg Fachhochschulgesellschaft mbH
Markt 136 A-5431 KuchlE-Mail: bernhard.zimmer@holztechnikum.at
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Die Grenzen des Wachstums
• die Weltbevölkerung wächst weiter
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1800 1850 1900 20001950
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Die Grenzen des Wachstums
• Energie- und Ressourcenverbrauch steigen weiter an
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Bevölkerung
Steinkohle
Erdöl
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Die Grenzen des Wachstums
280
300
320
340
360
380C
O2-
Geh
alt
ppm
1880 1920 1960 2000
• die mit dem Energie- und Ressourcen-verbrauch gekoppelten Emissionen steigen ebenfalls weiter an
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Globalisierung der Umweltpolitik
Verminderung aller klimarelevanten Emissionen
Steigerung der Ressourcenproduktivität
Ökologieorientierte Produktpolitik – Material-Intensitäts-Analyse (MAIA) – Produkt-Ökobilanz– Eco-Labelling– . . .
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Sustainability - Nachhaltige Entwicklung
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Sustainability - Nachhaltige Entwicklung
Ökonomie
Ökologie
Sozia les
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Sustainability - Nachhaltige Entwicklung
Ökonomie
Wald+
Holz
Ökologie
Sozia les
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Primärenergieverbrauch in Deutschland
22%
20%
10%18%
30%Verkehr
Haushalte
Gewerbe
Industrie
Umwandlung
(Quelle: Daten zur Umwelt 2000)
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Energieeffiezientes Bauen
Umsetzung der im Kyoto-Protokoll definierten Reduktion der Treibhausgas-Emissionen in Österreich aufgeteilt auf einzelne Gruppen:
– 4,0 Mio t/Jahr bei Raumwärme und sonstige Kleinverbraucher
– 2,1 Mio t/Jahr bei Energieerzeugung
– 3,7 Mio t/Jahr beim Verkehr
– 1,25 Mio t/Jahr in der Industrie
– 0,4 Mio t/Jahr in der Landwirtschaft
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Energieeffizientes Bauen
Energieeffizientes Bauen zielt heute primär darauf ab, den Energieverbrauch (Heizwärmebedarf) während der Nutzungsphase des Gebäudes zu reduzieren. Es existieren unterschiedliche Konzepte mit unterschiedlichen Standards:
– „gesetzlicher Standard“
– Energiesparhaus
– Niedrigenergiehaus
– Minenergie-Haus
– 3-Liter-Haus
– Passivhaus
– Null-Heizenergiehaus
– Null-Energiehaus
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Energieeffizientes Bauen
Je geringer der Heizenergiebedarf umso höher werden die Anforderungen an:
– Ausrichtung, Planung, Konstruktion, Bauphysik
– Baustoffe (Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, etc.)
– Wandaufbauten, Fenster und Türen
– Anschlußdetails
– Qualität in der Ausführung
– Haustechnik
– Nutzerverhalten
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Der Lebensweg: „von der Wiege bis zur Bahre“
R o h s t o ff
Rec yc ling
K ompos tierung(bio log. A bbau)
Deponie
E nergetis c heN utzung
P r o d u k t -h e r s t e l l u n g Produkt-
herstellung
Rohstoff
N u t z u n gd e s
P r o d u k t e s
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Die Sachbilanz
Erfassung aller Input- und Outputströme
– Energie
– Betriebsstoffe
– Hilfsstoffe
– Emissionen aller Art
E n e r g i e , f o s s i l
E n e r g i e , r e g e n e r a t i v
W a s s e r
B e t r i e b s -s t o f f
H i l f s s t o f f
I n p u t
E m i s s i o n ,g a s f ö r m i g
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W a s s e r
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L ä r m
O u t p u t
A l t h o l z A l t f e n s t e r . . . . . . . . . .
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Die Wirkungsabschätzung
• am Input orientierte Wirkungskategorien– Ressourcenverbrauch– Naturraumbeanspruchung (land use)
• am Output orientierte Wirkungskategorien– Global Warming Potential (GWP100)– Ozonabbaupotential– Versauerungspotential – Eutrophierungspotential– Ökotoxizität– Humantoxizität– . . .
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Holz - Baustoff mit Tradition und Zukunft
Wald und Holz sind in besonderer Weise eng mit der Menschheitsgeschichte verbunden.
Holz ist einer der ältesten Roh-, Bau-, Werkstoffe und Energieträger und dadurch dem Menschen vertraut wie kein anderer1.
Holz ist der wichtigste nachwachsende Rohstoff.
Holz ist ein Kohlenstoffspeicher und weist damit, gegenüber anderen Rohstoffen nicht zu ersetzende Vorteile für eine nachhaltige Entwicklung auf.
1 Schulz, Horst (1993): Die Entwicklung der Holzverwendung im 19., 20. und 21.Jahrhundert. Holz Roh- Werkstoff, 51: 75-81.
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Holz im Bauwesen
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Moderner Holzbau - ein Beispiel
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Holz - Rohstoff mit Tradition und Zukunft
Im wichtigsten nach-wachsenden Natur- und Rohstoff Holz steckt also aufgrund des chemischen und strukturellen Aufbaus des Holzes auch für die Zukunft ein enormes Potential für eine breite und zukunftsfähige Produktpalette, die Produkte aus fossilen und nicht nachwachsenden Rohstoffen ablösen werden.
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Holz - der moderne Baustoff
• Holz verfügt über ein breites technologisches Potenzial– hohe Festigkeiten bei geringem Gewicht– hohe natürliche Dauerhaftigkeit (konstruktiver Holzschutz)– geringe Wärmeleitfähigkeit– breite Produktpalette an Holzwerkstoffen
• Holz hat ein sehr gutes ökologisches Profil– nachwachsender Rohstoff– Kohlenstoffspeicher– geringer Energieaufwand bei der Be- und Verarbeitung– lässt sich problemlos in die natürlichen Kreisläufe zurückführen.
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Moderne Holzwerkstoffe
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Holz der nachwachsende Rohstoff
Rohholz
Kartoffeln
Weizen
Reis
Mais
Gerste
RoggenHafer
0
0,5
1,0
1,5
2,0
[Mrd. t]
HFM
2,5Er
ntem
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t (19
99)
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Globale Jahresproduktion 1999
• Holz ist der mengenmäßig wichtigste Rohstoff
• die Nutzungspotentiale sind bislang bei weitem nicht ausgeschöpft
Rundholz
Nutzholz
Zement
Stahl
Kunststoff
Aluminium
Mrd. m3
3,6
1,9
1,2
0,10
0,16
Mrd. t
2,1
1,1
1,5
0,8
0,17
0,02 0,01Quelle: FAO, BDZ, SSV, vke, StBA
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Holz - Zusammensetzung
Eine Tonne Holzatro:
– 500 kg Kohlenstoff
– 430 kg Sauerstoff
– 60 kg Wasserstoff
– 10 kg andere Elemente
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Holzbildung durch Photosynthese
Photosynthese:
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Modellrechnungzur Berechnung der Massenströme beim Aufbau von Holz:
8,4 CO2 + 12 H2O C8,4H12O5,4 + 8,7 O2 + 6 H2O
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Sachbilanz der Photosynthese
Holzproduktiondurch
Photosynthese
Sonnenenergie
19100 MJ
Wasser
NährelementeN, P, K, Mg, Ca
Wasser541 kg
Sauerstoff1392 kg
Holzmasse atro(Nadelholz)
1000 kg
Wasser1082 kg
Kohlendioxid1851 kg
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Sachbilanz der Holzproduktion
Prozessenergie (Sonne): 18200-19300 MJ/tatro
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Kohlenstoffspeicher Holz
Endnutzung
Durchforstung
CO - Speich er2
Fichte - Stammholz
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Das Treibhauspotential (GWP100)
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
Beton Ziegel Kalksandstein Porenbeton Schnittholz(u=30-40%)
GW
P [k
g]
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Kohlenstoffspeicher Holz
Beispiel: GWP100 für Furnierschichtholz (Kerto)
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Holz braucht keine langen Transportwege
Holz wächst dezentral und braucht deshalb keine langen Transportwege
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Hohe Rohstoffausnutzung
Die während der Produktion anfallenden Resthölzer sind entweder Rohstoff für andere Produkte oder können zur Energieerzeugung eingesetzt werden.
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Energieeffizienz
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Späne undHackschnitzel
SonstigesRestholz
Schnittholz, frisch Schnittholz, frischund imprägniert
Schnittholz,technischgetrocknet
Schnittholz,getrocknet und
imprägniert
Hobelware, frisch Hobelware,technischgetrocknet
Schnittholzproduktion (regenerativ)
Schnittholzproduktion (fossil)
Rundholztransport
Forstwirtschaft
Die Holzbe- und -verarbeitung ist energieeffizient; der Anteil an erneuerbaren Energieträgern ist überdurchschnittlich groß.
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Holz ist Energieträger
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Holz bietet jederzeit die Alternative der
– stofflichen
– energetischenVerwendung bzw. Verwertung
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Energieaufwand im Vergleich
Masse Primärenergieverbrauch Energie-
[kg]
fossil [MJ]
erneuerbar [MJ]
gesamt [MJ]
inhalt [MJ]
Brettschichtholz 2398 25317 10850 36167 39802
Stahl 3980 51740 2388 54128 0
Stahlbeton 14838 15816 890 16706 0
Tab. 1: Materialvergleich für einen 20 m Dachbinder
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Kohlenstoffspeicher „Holzprodukte“
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Fazit (Thesen)
Holz wird unter einmalig ökologischen Bedingungen produziert, wobei die Wälder zugleich einzigartige und vielfältige Wohlfahrtswirkungen erbringen.
Holz ist ein nachwachsender und nachhaltig verfügbarer Rohstoff.
Holz ist umweltfreundlich und mit geringem Energieaufwand bereitzustellen, zu bearbeiten, mehrfach zu nutzen und zu entsorgen.
Holz ist kreislauffähig.
Holz hat stoffliches und energetisches Potential.
Holz erfüllt alle technischen und konstruktiven Anforderungen an einen modernen Baustoff.
Holz ist dem Menschen vertraut und angenehm, Holz ist menschenfreundlich.
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„Haus 21“ = Passivhaus ?
Wie sieht das „Haus 21“, das Haus des 21 Jahrhunderts, das weitgehend die Kriterien einer nachhaltigen Entwicklung erfüllt, aus?
Das Haus 21 wird über den gesamten Lebenszyklus dem komplexen Ansatz der Nachhaltigkeit (Ökonomie-Ökologie-Soziales) gerecht:
– Nachhaltigkeitskriterien fließen bereits bei der Planung ein.
– alle verwendeten Bau- und Werkstoffe weisen ihre Umweltverträglichkeit über LCAs nach.
– die Nutzungsphase ist hinsichtlich Energie- und Ressourceneinsatz optimiert (Wartungsintervalle, Langlebigkeit, etc.)
– das „End-of-Life“ des Gebäudes ist bereits mit in die Planung eingeflossen. Demontage, Wiederverwendung, -verwertung ist geklärt und es entstehen keine problematischen Abfälle
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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !