Öko-Effizientes Bauen
Current Trends and Stakeholder Expectations
Eco-Efficiency – Delinking use of nature from quality of life
Quality
of life
4
Faktor 4/8/10
10
8
Economic
growth
Use of
nature
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2
Material requirements for
satisfying human needs & wants
material intensity
per capita per year
hidden material “backpack”
76 tonnes = 100 %
others
11
community
6
leisure
13
education
5
health
9
clothing
6
food
20
residence
erosion
earth
displacement
visible material load
unconverted
materials
mineral raw fossile
materials
fuels
biological raw
materials
29
tonnes 10
per capita
8
6
4
2
0
2
4
6
source: Wuppertal Institute
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3
Quelle: http://www.passivhaus-institut.de/
Energiekennwerte im zeitlichen Verlauf
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4
Quelle: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)
Ein Paradigmenwechsel steht noch aus!
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5
What is the mipsHAUS-Institute?
Short presentation
• Since 2003 independent research institute and consultancy
• Main issues:
„Sustainability and resource efficiency
in the building sector
- more than only energy efficiency“

•
•
•
Services:
Planning accompanied services
Practice oriented services
Life cycle wide assessments
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6
Who? – The mipsHAUS-team
An interdisciplinary team of planers, architects,
building engineers and environmental scientist
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7
Öko-Effizientes Bauen
REB project
Ecological and Economical
assessment of two façade
concepts
- Glass versus plastic -
Goals of the project
1. Planning accompanied ecological consulting
2. Life cycle wide assesment of the facade concepts:
• Profile construction glass
• PMMA-Stegplatten
• PC-Stegplatten
• GFK-Stegplatten
3. Assessment of different
insulation concepts
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9
TMR: ein Leitindikator nach dem MIPS-Konzept
Material-Input pro Service-Einheit (MIPS):
• abiotische Rohstoffe
• biotische Rohstoffe
• Wasser
• Luft
• Boden
Leitindikator TMR = Summe aus:
• abiotischen Rohstoffen
• biotischen Rohstoffen
• Erosion
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10
Chosen Indicators
 Total Material Requirement (TMR)
 Cummulated Energy demand (KEA)
 Global Warming Potential (GWP)
www.gesteinsgarten.de/ erdgas.htm
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aida.astroinfo.org/ sciesielski/blitz.jpg
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ifff.boku.ac.at/ images/Emissionen.JPG
11
Relevance of the indicators
Energy
47% of the use energy is used for the
heating of a building
Emissions
45% of the CO2-Emissions are related to the
building sector
Material
29% of the german ecological rucksack are
related to the building sector
Ca. 75 % of the total amount of waste are
related to the building sector
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12
Software Gabi 4.0 (life cycle wide assessment)
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13
Outer wall facade
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14
Umweltwirkungspotenziale der
Profilbauglas-Variante
Um w eltw irkungen nach Bestandteilen pro m 2: Wetterschutz Profilbauglas
300
250
200
150
100
50
0
Menge in kg/m2
TMR (kg)
KEAgesamt (MJ)
GWP 100 (CO2Äquivalent)
Aluminium
2
42
261
24
Glas
22
65
265
25
PVC-Einlegeprofil
1
5
58
3
Polyurethan-Weichschaum
0
0
0
0
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15
Umweltwirkungspotenziale der
Polycarbonat-Stegplatten-Variante
Um w eltw irkung nach Bestandteilen pro m 2: Wetterschutz aus PC-Stegplatten
350
300
250
200
150
100
50
0
Menge in kg/m2
TMR (kg)
KEAgesamt (MJ)
GWP 100 (CO2Äquivalent)
Aluminium
1
37
230
21
Polycarbonat
3
26
345
17
Polypropylen
0
0
4
0
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16
Umweltwirkungspotenziale der
Polymethylmethacrylat-Stegplatten-Variante
Um w eltw irkungspotenziale nach Bestandteilen pro m 2: PMMA-Wetterschutz
350
300
250
200
150
100
50
0
Menge in kg/m2
TMR (kg)
KEAgesamt (MJ)
GWP 100 (CO2Äquivalent)
Aluminium
2
43
272
24
Polymethylmethacrylat
3
22
340
21
Polypropylen
0
0
5
0
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Umweltwirkungspotenziale der
GFK-Stegplatten-Variante a (mit UP-Harz)
Um w eltw irkungspotenzial nach Bestandteilen pro m 2:
GFK-Wetterschutz (UP-Harz)
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Menge in kg/m2
TMR (kg)
KEAgesamt (MJ)
GWP 100 (CO2Äquivalent)
Aluminium
2
43
272
24
GFK
6
37
383
0
Polypropylen
0
0
5
0
*GWP-Daten für UP-Harz lagen nicht
in ausreichender Qualität vor
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Umweltwirkungspotenziale der
GFK-Stegplatten-Variante b (mit Epoxid-Harz)
Um w eltw irkungspotenzial nach Bestandteilen pro m 2: GFK-Wetterschutz (Epoxidharz-Variante)
700
600
500
400
300
200
100
0
Menge in kg/m2
TMR (kg)
KEAgesamt (MJ)
GWP 100 (CO2Äquivalent)
Aluminium
2
43
272
24
GFK
6
73
663
32
Polypropylen
0
0
5
0
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19
Ecological comparison of weather protection
facade concepts
Wetterschutzvarianten im Vergleich (pro m 2)
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Menge in kg/m2
TMR (kg)
KEAgesamt (MJ)
GWP 100 (CO2Äquivalent)
Wetterschutz aus Profilbauglas
25
111
584
51
Wetterschutz aus PC-Stegplatten
5
62
579
38
Wetterschutz aus PMMA-Stegplatten
5
66
617
45
Wetterschutz aus GFK-Stegplatten
(Epoxidharz)
8
117
941
57
Wetterschutz aus GFK-Stegplatten (UPHarz)
8
81
660
0
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20
Heating system comparison
Gasoline-high
efficiency heating
Gasoline
normal
heating
Oil heating
system
Electro heating
TMR in kg/kWh
0,1
0,1
0,1
4,7
KEA in kWh PE/ kWh
use heat
1,2
1,4
1,4
3
GWP 100 in kg CO2Equivalent/kWh
0,3
0,3
0,4
951,5
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21
Gasoline-heating system over the whole use phase
Heating energy in the use
phase (in total for 20 years)
Heating energy per m2 and 20
years
Heating energy in total per year
Heating energy per m2 and
year
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Gasoline
(kg)
TMR
(kg)
KEA total (MJ)
GWP 100
(CO2Equivalent)
171.887
211.421
8..245411
497.430
70
86
3.370
203
8.594
10.571
412.271
24.872
4
4
168
10
07.11.2005 – REB Abschlusspräsentation
22
Ecological comparison of the facades
per m2 and year
Relative Um w eltw irkungspotenziale der Fassadenvarianten pro m 2 Fassade*Jahr
120
100
80
60
40
20
0
Menge in
kg/(m2*a)
TMR in
kg/(m2*a)
KEA in
kWh/(m2*a)
GWP 100 (CO2Äquivalent) in
kg/(m2*a)
Variante 1: Profilbauglas
8
13
100
22
Variante 2: Polycarbonat
7
11
100
21
Variante 3: Polymethylmethacrylat
7
12
100
22
Variante 4a: Glasfaserverstärkter
Kunststoff (UP-Harz-Variante)
7
12
100
0
Variante 4b: Glasfaserverstärkter
Kunststoff (Epoxidharz-Variante)
7
13
103
22
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23
Summary
• Ecological minimization in the planning phase through the
substitution of aluminum bands
• PC-Stegplatten are in the ecological comparison the best
choice; even more in the ecological-economic assessment
(about 20% cheaper)
• Heating standard is under the regulation for new buildings
• Maintenance costs are lower than with other concepts (compact
heating Insulation system has to be cleaned every 5 years)
• Insulation materials: Celluloses has the lowest ecological
rucksack
This success could only be achieved because of the
planning accompanied teamwork with the planers and
architects!
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24
Lost potentials!
The Landesvertretung of the Land North Rhine Westphalia in Berlin
TMR (ohne Keller) der Landesvertretung und der
vier Referenzgebäude
15000
Kostengruppe
400
Kostengruppe
300
kg/m
2
10000
5000
lü
th
ol
ar
K
as
e
rn
e
K
S
ag
ne
r
W
ch
e
ni
s
Te
ch
G
rü
n
de
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en
tru
er
ke
m
O
H
sn
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R
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ng
rtr
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u
ve
nd
es
La
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ng
m
W
0
07.11.2005 – REB Abschlusspräsentation
25
Our vision
2010: The existing energy efficiency regulation (EnEV) in Germany has
been transferred to a resource efficiency regulation (ReEV).
kg per m2
and year
Detached
houses
Double
houses
Small
apartment
houses
Large
apartment
houses
Older than
1900
4.500 kg
3.900 kg
4.400 kg
3.800 kg
3.400 kg
3.100 kg
4.700 kg
3.700 kg
3.300 kg
3.000 kg
4.800 kg
4.300 kg
3.800 kg
3.300 kg
4.000 kg
4.000 kg
3.500 kg
3.000 kg
4.500 kg
3.900 kg
3.500 kg
3.000 kg
1900 - 1945
1945 - 1960
Factor 10
1960 - 1980
1980 - 1998
1998 - …
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26
Next steps
•
•
•
•
•
•
•
•
Simplification of calculation rules (Materials, Components, Buildings)
Integrating MIPS in a voluntary building standard (e.g. LEED)
Good practice show rooms
Support the creation of a “market” for resource efficient
materials/buildings
Frontrunner initiatives from official institutions
National Rehabilitation programs
Influence the education system
…
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27