T9 E - Gebäude technisch und nachhaltig bewerten

Einleitung

Ein Gebäude ist ein technisches System. Es verbindet Tragwerk, Gebäudehülle, Energieversorgung, Lüftung, Nutzung und Instandhaltung. Eine gute Bewertung betrachtet deshalb nicht nur einen einzelnen Wert.

In diesem aiMOOC lernst Du, Gebäudevarianten mit Daten, Kriterien und nachvollziehbaren Begründungen zu vergleichen. Das entspricht dem E‑Niveau im Wahlpflichtfach Technik in Baden-Württemberg: Beim Bereich „Bauen und Wohnen“ werden energetische, ökologische, ökonomische und nutzerbezogene Aspekte abgewogen. Beim E‑Niveau gehören auch energieeffizientes Bauen, Thermografien und die Abwägung „Sanierung oder Neubau?“ dazu.

Prüfungsziel: Nicht „Ich finde Variante B besser“, sondern: „Variante B ist unter den festgelegten Kriterien günstiger, weil …; dagegen spricht …; bei anderer Gewichtung könnte …“.

Du kannst am Ende …	Woran man das erkennt
Daten auswerten	Du liest Tabellen, Einheiten, Diagramme und Medien korrekt.
Zusammenhänge erklären	Du verknüpfst Baustoff, Wärme, Energie, Nutzung, Lebensdauer, Kosten und Komfort.
Varianten vergleichen	Du verwendest dieselben Kriterien für alle Varianten.
technisch bewerten	Du gewichtest Kriterien, rechnest transparent und nennst Zielkonflikte.
entscheiden	Du formulierst eine begründete Gesamtbewertung mit Bedingungen und Grenzen.

Sicherheit bei Praxisaufgaben

Praxis findet nur nach schulischer Unterweisung, unter Aufsicht und mit der erforderlichen Schutzausrüstung statt. Du nutzt keine gefährlichen Maschinen eigenständig. Du arbeitest nicht an Netzspannung und öffnest keine elektrische Gebäudeinstallation. Elektrische Versuche erfolgen nur mit von der Lehrkraft freigegebenen Komponenten und sicherer Kleinspannung.

Bei Gebäudeuntersuchungen gilt zusätzlich: keine Dächer oder ungesicherten Leitern, keine Bohrungen in unbekannte Bauteile, keine heißen oder scharfkantigen Bauteile ohne Freigabe. Wärmebilder und Fotos werden nur in erlaubten Bereichen erstellt; Personen und private Bereiche werden nicht unnötig aufgenommen.

Fachbegriffe direkt erklärt

Fachbegriff	Kurze Erklärung	Prüffrage
Lebenszyklus	Alle Phasen eines Gebäudes: Rohstoffe, Herstellung, Bau, Nutzung, Wartung, Reparatur, Erneuerung, Rückbau, Wiederverwendung oder Entsorgung.	Welche Folgen entstehen nicht nur heute, sondern über Jahrzehnte?
Primärenergieidee	Nicht nur die Energie am Gebäude zählt. Auch die Vorkette des Energieträgers wird betrachtet: Gewinnung, Umwandlung und Verteilung.	Wie viel Energie steckt hinter der gelieferten Endenergie?
Sanierung	Ein bestehendes Gebäude wird technisch verbessert. Möglich sind zum Beispiel Dämmung, bessere Fenster, optimierte Lüftung oder neue Anlagentechnik.	Welche vorhandenen Bauteile können weiter genutzt werden?
Ressourceneffizienz	Eine benötigte Funktion wird mit möglichst wenig Material, Energie und Fläche erreicht. Haltbarkeit, Reparierbarkeit und Wiederverwendung gehören dazu.	Wie viel Nutzen entsteht pro eingesetzter Ressource?
Endenergie	Energie, die dem Gebäude für seine Nutzung zugeführt wird, zum Beispiel für Heizung, Lüftung oder Warmwasser.	Was kommt am Gebäude an?
Graue Energie	Energieaufwand für Baustoffe und Bauteile vor und außerhalb der Nutzungsenergie, zum Beispiel für Rohstoffgewinnung, Herstellung und Transport.	Welche Energie steckt im Bauteil?
U-Wert	Maß für den Wärmedurchgang eines ganzen Bauteils. Einheit: W/(m²·K). Kleiner bedeutet meist: weniger Wärmeverlust durch das Bauteil.	Wie stark lässt das Bauteil Wärme durch?
Wärmeleitfähigkeit λ	Stoffwert in W/(m·K). Je kleiner λ, desto schlechter leitet der Stoff Wärme.	Welcher Baustoff leitet Wärme stärker?
Wärmebrücke	Bereich eines Bauteils mit erhöhtem Wärmestrom. Dort können innere Oberflächen stärker auskühlen.	Wo fließt mehr Wärme als in der Umgebung?
Lebenszykluskosten	Kosten über den Betrachtungszeitraum: zum Beispiel Investition, Energie, Wartung, Reparatur und Erneuerung.	Welche Kosten entstehen nach dem Kauf oder Bau?
Komfort	Nutzungsqualität eines Raums, zum Beispiel Luftqualität, Temperatur, Feuchte, Zugluft, Licht und Schall.	Ist der Raum für seine Nutzung angenehm und funktional?

Lebenszyklus: vom Rohstoff bis zum Rückbau

Ein niedriger Heizenergiebedarf allein macht ein Gebäude noch nicht automatisch nachhaltig. Herstellung, Ersatz von Bauteilen, Nutzung und Rückbau zählen ebenfalls. Das Umweltbundesamt untersucht deshalb den kumulierten Energieaufwand von Gebäuden über den gesamten Lebenszyklus und zeigt, dass der Energiestandard der Nutzung besonders wichtig ist, während die Weiterverwendung eines Bestandsgebäudes Herstellungsaufwand vermeiden kann.

Lebenszyklus-Kette: Rohstoffe → Baustoffherstellung → Transport → Errichtung → Nutzung → Wartung → Reparatur/Ersatz → Rückbau → Wiederverwendung/Recycling/Entsorgung.

Merksatz: Eine technische Bewertung fragt immer: Was wird benötigt, wie lange hält es, was muss ersetzt werden und was bleibt am Ende nutzbar?

Medienauftrag 1: Tragwerk und Materialeinsatz vergleichen

Bildlegende: Holzrahmenbau im Bauzustand. Untersuche Raster, Querschnitte und mögliche Hohlräume.

Bildlegende: Bewehrung eines Stahlbetonbauteils. Achte auf Materialkombination und spätere Trennbarkeit.

1. Beobachten: Nenne je drei sichtbare Konstruktionsmerkmale.
2. Markieren: Skizziere Lastabtragung, Hohlräume und Materialübergänge.
3. Vergleichen: Wo ist Demontage wahrscheinlich einfacher? Begründe nur mit sichtbaren Merkmalen und bekannten Materialeigenschaften.
4. Fehler finden: Warum wäre „Holz ist immer nachhaltig, Beton nie“ keine technische Gesamtbewertung?

Selbstkontrolle: Eine tragfähige Antwort nennt mindestens einen Vorteil, einen Nachteil und eine fehlende Information pro Variante. Herkunft des Holzes, Betonrezeptur, Spannweiten, Brandschutz, Lebensdauer und tatsächliche Mengen sind auf den Fotos nicht vollständig erkennbar.

Baustoffe: Daten statt Bauchgefühl

Die folgenden Werte sind typische bauphysikalische Orientierungsbereiche. Für konkrete Planung gelten normgerechte Produkt- und Bauteildaten. Die Quelle der Stoffwerte weist selbst auf die verbindliche Ermittlung nach DIN 4108-4 hin.

Baustoffgruppe	Rohdichte ρ in kg/m³	Wärmeleitfähigkeit λ in W/(m·K)	Technischer Hinweis
Normalbeton	ca. 2400	ca. 2,10	Hohe Druckfestigkeit und Speichermasse; leitet Wärme deutlich stärker als Dämmstoffe.
Ziegelmauerwerk	ca. 700–2000	ca. 0,30–0,96	Eigenschaften hängen stark von Ziegelart und Aufbau ab.
Naturholz	ca. 600–800	ca. 0,13–0,20	Tragfähig bei vergleichsweise niedriger Wärmeleitfähigkeit.
Faserdämmstoff	ca. 8–500	ca. 0,035–0,050	Geringe Wärmeleitfähigkeit; Einbauqualität ist entscheidend.
Kork	ca. 80–500	ca. 0,045–0,055	Dämmstoff aus nachwachsendem Rohstoff.
EPS-Hartschaum	ab ca. 15	ca. 0,025–0,040	Sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit; Lebenszyklus und Rückbau mitbewerten.

Wichtig: Ein Stoffwert ist noch keine Gebäudebewertung. Für ein Bauteil zählen Schichtdicken, Anschlüsse, Feuchte, Luftdichtheit, Wärmebrücken und Ausführung.

Rechnen mit Wärmeleitfähigkeit

Für eine einzelne homogene Schicht gilt vereinfacht:

Wärmewiderstand R = d / λ

Beispiel: Dämmstoff mit d = 0,16 m und λ = 0,040 W/(m·K).

R = 0,16 / 0,040 = 4,0 m²K/W

Nur für diese Schicht entspricht 1/R = 0,25 W/(m²·K). Der reale U-Wert einer Wand berücksichtigt weitere Schichten und Wärmeübergangswiderstände.

Prüfungstipp: Schreibe Einheit, Rechenweg und Aussage dazu. Eine Zahl ohne Bedeutung ist keine technische Bewertung.

Medienauftrag 2: Dämmung beobachten und Einbaufehler suchen

Bildlegende: Einbau von Zellulosedämmstoff. Entscheidend ist nicht nur der Stoff, sondern auch eine lückenarme Ausführung.

Bildlegende: Vorbereitete Gefache. Suche Anschlüsse, Leitungswege und Stellen, an denen Hohlräume entstehen könnten.

1. Beobachten: Wo soll der Dämmstoff später liegen?
2. Markieren: Kennzeichne auf einer Kopie drei kritische Anschlüsse.
3. Fehler finden: Erkläre, warum eine Lücke in einer Dämmschicht die Wirkung verschlechtern kann.
4. Transfer: Formuliere eine Qualitätskontrolle, die ohne Beschädigung möglich ist.

Hilfe: Suche besonders an Ecken, Durchdringungen und Bauteilanschlüssen.

Selbstkontrolle: Gute Antworten trennen Materialeigenschaft von Ausführungsqualität.

Energie: Endenergie, Primärenergie und Gebäudebetrieb

Endenergie ist die Energie, die dem Gebäude zugeführt wird. Primärenergie erweitert den Blick um die Vorkette des Energieträgers. Deshalb können zwei Systeme mit gleicher Endenergie unterschiedliche Primärenergiewerte haben.

Das Umweltbundesamt weist für Deutschland aus: 2024 entfielen 27,4 % des gesamten Endenergieverbrauchs auf Raumwärme und weitere 5,1 % auf Warmwasser. Für eine Schulaufgabe ist deshalb die Gebäudehülle zusammen mit Anlagentechnik und Nutzung ein zentraler Untersuchungsbereich.

Ebene	Leitfrage	Beispiel
Endenergie	Wie viel Energie kommt am Gebäude an?	kWh Wärme oder Strom pro Jahr
Primärenergie	Wie viel vorgelagerter Energieaufwand steckt im Energieträger?	Gewinnung, Umwandlung und Verteilung mitgedacht
Herstellungsenergie	Wie viel Energie ist für neue Baustoffe und Bauteile erforderlich?	Dämmstoff, Fenster, Tragwerk
Lebenszyklus	Wie verändern Betrieb, Ersatz und Rückbau das Ergebnis?	30 oder 50 Jahre statt nur ein Jahr betrachten

Medienauftrag 3: Thermografie richtig lesen

Bildlegende: Thermogramm mit unterschiedlich gedämmten Gebäuden. Farben zeigen Oberflächentemperaturen im jeweiligen Messkontext.

1. Beobachten: Vergleiche Außenflächen, Fenster und Dachbereiche.
2. Markieren: Kennzeichne drei Bereiche mit auffälligem Farbunterschied.
3. Messen: Lies nur Werte ab, wenn eine Temperaturskala vorhanden ist.
4. Fehler finden: Warum darf „rot = schlechte Dämmung“ nicht ohne Messbedingungen verallgemeinert werden?

Selbstkontrolle: Für Thermografie brauchst Du mindestens Temperaturmaßstab, Innen-/Außentemperatur, Messrichtung und Hinweise auf Wetter, Oberflächen und Reflexionen. Farbe allein ist kein Beweis.

Medienauftrag 4: Wärmebrücke im Modell

Bildlegende: FEM-Modell einer Wärmebrücke. Ein massiver Verbindungsbereich führt Wärme stärker als der umgebende dämmende Bereich.

1. Beobachten: Verfolge den Temperaturverlauf von innen nach außen.
2. Markieren: Kennzeichne den Bereich des erhöhten Wärmestroms.
3. Erklären: Warum kann dort die innere Oberfläche kälter werden?
4. Transfer: Nenne einen Gebäudeanschluss, an dem Wärmebrücken konstruktiv vermindert werden sollten.

Hilfe: Suche Stellen, an denen gut wärmeleitende Materialien eine Dämmschicht durchdringen.

Selbstkontrolle: „Wärmebrücke“ beschreibt einen erhöhten Wärmetransport. Sie ist keine Stelle, an der „Kälte hineinläuft“.

Komfort und Nutzung

Ein energiearmes Gebäude muss trotzdem gut nutzbar sein. Für Unterrichtsräume nennt das Umweltbundesamt CO₂, relative Luftfeuchte und Zugluft als wichtige Größen. Als Orientierung werden ein CO₂-Mittelwert von 1000 ppm über eine Unterrichtseinheit, etwa 30–60 % relative Luftfeuchte und höchstens 0,15 m/s Luftgeschwindigkeit im genutzten Unterrichtsraum genannt.

Komfortgröße	Mess- oder Beobachtungsgröße	Technischer Zielkonflikt
Luftqualität	CO₂-Konzentration in ppm	Mehr Lüftung verbessert Luftqualität, kann ohne Wärmerückgewinnung aber Heizenergie erhöhen.
Luftfeuchte	relative Feuchte in %	Zu hohe Feuchte kann das Schimmelrisiko erhöhen; sehr trockene Luft kann als unangenehm empfunden werden.
Zugluft	Luftgeschwindigkeit in m/s	Hoher Luftwechsel soll nicht zu störender Zugluft führen.
Sommerkomfort	Raumtemperatur und Sonneneintrag	Große Fenster bringen Licht, können ohne Verschattung Überhitzung verstärken.
Akustik	Nachhall und Störgeräusche	Lüftungstechnik muss auch akustisch geeignet sein.

Nutzerverhalten gehört zur Technikbewertung. Falsche Fensterlüftung, dauerhaft gekippte Fenster, verdeckte Heizkörper oder falsch eingestellte Regelungen können Verbrauch und Komfort verändern.

Sicherer Messauftrag: Raumkomfort untersuchen

Nur mit von der Schule freigegebenen Messgeräten und unter Aufsicht:

1. Miss CO₂, Temperatur und relative Feuchte an einem geeigneten Platz.
2. Dokumentiere Uhrzeit, Personenzahl und Lüftungszustand.
3. Wiederhole vor und nach einer geplanten Lüftungsphase.
4. Bewerte die Veränderung. Trenne Messwert und Ursachenvermutung.
5. Formuliere eine energiesensible Lüftungsstrategie.

Keine Messung an Netzspannung oder geöffneten Anlagen. Ein CO₂-Messgerät wird nur bestimmungsgemäß verwendet.

Lebensdauer, Instandhaltung und Sanierung

Lebensdauer ist keine Garantiezeit. Bauteile altern unterschiedlich schnell. Entscheidend sind Material, Konstruktion, Beanspruchung, Wartung und Reparatur.

Für eine technische Bewertung ist wichtig:

Bauteil	Didaktische Modell-Lebensdauer	Typische Bewertungsfrage
Tragwerk	50+ Jahre	Kann die Struktur weiter genutzt werden?
Dachabdichtung	25 Jahre	Ist Erneuerung eingeplant und zugänglich?
Fenster	30 Jahre	Sind Dichtungen, Beschläge und Verglasung instandsetzbar?
Fassadenbekleidung	30 Jahre	Lässt sie sich einzeln austauschen?
Wärmeerzeuger	20 Jahre	Passt die Leistung auch nach Dämmmaßnahmen?
Lüftungsgerät	20 Jahre	Sind Filter, Ventilatoren und Wärmetauscher wartbar?

Hinweis: Diese Lebensdauern sind bewusst gerundete Unterrichtsannahmen für Rechnungen. Reale Nutzungsdauern sind objektspezifisch.

Eine Sanierung sollte als System geplant werden. Wer zuerst eine große Heizungsanlage dimensioniert und später die Gebäudehülle stark verbessert, kann eine unnötig große Anlage erhalten. Eine Reihenfolge mit Blick auf das Gesamtsystem vermeidet solche Fehlentscheidungen.

Medienauftrag 5: Sanierung in Maßnahmenketten einordnen

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Videoauftrag: Das Video der Verbraucherzentrale Energieberatung dient als Einstieg in Modernisierungsmaßnahmen.

1. Notiere drei genannte oder gezeigte Maßnahmen.
2. Ordne jede Maßnahme einem Bereich zu: Gebäudehülle, Anlagentechnik oder Nutzung.
3. Formuliere zu jeder Maßnahme eine notwendige Vorprüfung.
4. Fehler finden: Warum reicht die Aussage „Neue Technik spart immer Energie“ nicht?

Selbstkontrolle: Eine gute Reihenfolge beachtet Wechselwirkungen: Wärmebedarf, Anlagengröße, Luftdichtheit, Lüftung, Feuchte und Nutzeranforderungen.

Ressourceneffizienz und Kreislaufidee

Ressourceneffizienz heißt nicht nur „weniger Material“. Ein Bauteil kann ressourceneffizienter sein, wenn es lange hält, repariert, getrennt und wiederverwendet werden kann. Das Umweltbundesamt verweist auf große Materialbestände im Gebäudesektor und auf das Potenzial von Wiederverwendung und Recycling, um Primärrohstoffe und Abfälle zu vermindern.

Prüfschema für ein Bauteil:

1. Wie viel Material wird benötigt?
2. Wie lange erfüllt es seine Funktion?
3. Wie gut ist es reparierbar?
4. Kann es sortenrein getrennt werden?
5. Kann es wiederverwendet oder hochwertig recycelt werden?
6. Welche Energie braucht Herstellung und Nutzung?

Medienauftrag 6: Gebäudekonzept als System lesen

Bildlegende: Schematische Darstellung eines Passivhaus-Konzepts. Untersuche Hülle, Lüftung, solare Gewinne und Energieflüsse als zusammenhängendes System.

1. Beobachten: Nenne vier technische Elemente.
2. Markieren: Zeichne Energieflüsse mit Pfeilen nach.
3. Vergleichen: Welches Element reduziert Verluste, welches nutzt Gewinne, welches sichert Luftaustausch?
4. Fehler finden: Warum bedeutet „sehr gut gedämmt“ nicht „niemals lüften“?

Selbstkontrolle: Gebäudehülle und Lüftung erfüllen unterschiedliche Funktionen. Luftdichtheit soll unkontrollierte Leckagen vermindern; hygienischer Luftwechsel bleibt notwendig.

Kosten über den Lebenszyklus

Lebenszykluskosten verhindern den Vergleich „billig beim Bau = billig insgesamt“. Für schulische Rechnungen genügt zunächst ein transparentes Modell:

Lebenszykluskosten = Investition + Energie über den Zeitraum + Wartung/Instandhaltung + geplante Erneuerungen

Zinsen, Preissteigerungen, Förderungen und Restwerte können später ergänzt werden.

Fallstudie: Drei Varianten für denselben Schultrakt

Aufgabe: Ein Schultrakt mit 1000 m² Nutzfläche soll für die nächsten 30 Jahre technisch bewertet werden.

Wichtig: Alle Zahlen in dieser Fallstudie sind didaktische Modelldaten. Sie sind keine Baukostenprognose, kein Energieausweis und kein rechtlicher Nachweis. So kannst Du das Bewertungsverfahren üben, ohne Scheingenauigkeit.

Einheitliche Modellannahmen: 30 Jahre Betrachtungszeit, 1000 m² Nutzfläche, Wärmeenergie 0,12 €/kWh, Strom 0,30 €/kWh, keine Abzinsung, keine Fördermittel, kein Restwert.

Kriterium	Variante A: Weiterbetrieb + Reparaturen	Variante B: umfassende Sanierung	Variante C: Ersatzneubau, sehr effizient
Investition inkl. geplanter größerer Erneuerungen	730.000 €	650.000 €	2.600.000 €
Heiz-Endenergie	160 kWh/(m²·a)	60 kWh/(m²·a)	35 kWh/(m²·a)
sonstiger Strom	25 kWh/(m²·a)	22 kWh/(m²·a)	20 kWh/(m²·a)
Modellwert Primärenergie Betrieb	190 kWh/(m²·a)	65 kWh/(m²·a)	45 kWh/(m²·a)
zusätzlicher Herstellungs-Primärenergieaufwand	90 MWh	350 MWh	1200 MWh
jährliche Energiekosten im Modell	26.700 €	13.800 €	10.200 €
Wartung/Instandhaltung pro Jahr	12.000 €	10.000 €	8.000 €
technische Perspektive	größere Erneuerung nach ca. 15 Jahren	Nutzungsdauer des Bestands um 30+ Jahre verlängert	neues Tragwerk für 50+ Jahre geplant
Komfort im Modell	2 von 5	4 von 5	5 von 5
Eingriff in vorhandene Bausubstanz	gering	mittel	sehr hoch durch Rückbau und Neubau

Rechenweg 1: jährliche Energiekosten

Variante B:

Heizenergie pro Jahr = 60 kWh/(m²·a) × 1000 m² = 60.000 kWh/a.

Heizkosten = 60.000 kWh/a × 0,12 €/kWh = 7.200 €/a.

Strom = 22 kWh/(m²·a) × 1000 m² = 22.000 kWh/a.

Stromkosten = 22.000 kWh/a × 0,30 €/kWh = 6.600 €/a.

Energiekosten gesamt = 13.800 €/a.

Rechenweg 2: Lebenszykluskosten über 30 Jahre

Variante	Investition	Energie 30 Jahre	Wartung 30 Jahre	Modell-Lebenszykluskosten
A	730.000 €	801.000 €	360.000 €	1.891.000 €
B	650.000 €	414.000 €	300.000 €	1.364.000 €
C	2.600.000 €	306.000 €	240.000 €	3.146.000 €

Interpretation: In diesem Modell ist C im Betrieb am günstigsten, aber wegen der hohen Anfangsinvestition über 30 Jahre nicht kostenminimal. Das Ergebnis gilt nur für diese Annahmen.

Rechenweg 3: Primärenergie über 30 Jahre

Vereinfachtes Unterrichtsmodell:

Gesamt = Herstellungs-Primärenergie + Betriebs-Primärenergie × Fläche × Jahre

Variante	Herstellung	Betrieb über 30 Jahre	Gesamt im Modell
A	90 MWh	5700 MWh	5790 MWh
B	350 MWh	1950 MWh	2300 MWh
C	1200 MWh	1350 MWh	2550 MWh

Technische Aussage: C benötigt im Betrieb am wenigsten Primärenergie. B benötigt in diesem Modell aber weniger Primärenergie über den gesamten 30-Jahres-Zeitraum, weil weniger neue Bausubstanz hergestellt wird.

Kriterienmatrix: von Daten zur Gesamtbewertung

Eine Kriterienmatrix macht Entscheidungen nachvollziehbar. Zuerst werden Kriterien und Gewichte festgelegt. Dann erhalten alle Varianten dieselbe Punkteskala.

Skala: 5 = sehr günstig im Sinne des Kriteriums, 1 = sehr ungünstig.

Kriterium	Gewicht	A Punkte	B Punkte	C Punkte	Datengrundlage
Energie/Primärenergie	25 %	1	4	5	30-Jahres-Energie
Ressourcen/Lebenszyklus	20 %	1	4	2	Bestandserhalt, Herstellungsaufwand, Rückbau
Lebenszykluskosten	20 %	3	5	1	30-Jahres-Kostenmodell
Komfort/Nutzung	15 %	2	4	5	Modellbewertung zu Luft, Wärme, Akustik, Bedienung
technische Robustheit/Lebensdauer	15 %	1	4	5	Erneuerungsbedarf und technische Perspektive
Anpassungsfähigkeit	5 %	2	4	5	Umbau- und Erweiterungsfähigkeit im Modell
gewichtete Gesamtpunktzahl	100 %	1,60	4,20	3,60	Punkte × Gewicht, dann addieren

Beispielrechnung B: 4×0,25 + 4×0,20 + 5×0,20 + 4×0,15 + 4×0,15 + 4×0,05 = 4,20.

Bewertungssatz: Unter den festgelegten Modelldaten und Gewichten erreicht Variante B die höchste gewichtete Punktzahl. Ausschlaggebend sind niedrige 30-Jahres-Kosten, deutlich verringerter Betriebsenergiebedarf und die Weiterverwendung großer Teile des Bestands. Variante C hat den niedrigsten Betriebsenergiebedarf und den höchsten Modell-Komfort, benötigt aber deutlich mehr Anfangsinvestition und Herstellungsenergie. Eine andere Gewichtung oder ein anderer Betrachtungszeitraum kann das Ergebnis verändern.

Prüfmethode: die 6 Schritte der technischen Gesamtbewertung

1. Ziel festlegen: Was soll das Gebäude leisten?
2. Daten prüfen: Sind Einheit, Zeitraum und Quelle vergleichbar?
3. Kriterien bestimmen: Energie, Ressourcen, Kosten, Komfort, Lebensdauer und Nutzung.
4. Gewichte begründen: Warum zählt ein Kriterium stärker?
5. Varianten mit derselben Skala bewerten: Daten vor Meinung.
6. Gesamturteil formulieren: Ergebnis, Hauptgründe, Zielkonflikte und Unsicherheiten nennen.

Satzstarter für Prüfungen: „Unter der Annahme … ist Variante … günstiger beim Kriterium …, weil … . Gegen diese Variante spricht … . Insgesamt ist sie für das vorgegebene Ziel …, sofern … .“

Sensitivitätsprüfung: Wie stabil ist Dein Urteil?

Ein gutes Urteil wird getestet. Ändere zum Beispiel das Kosten-Gewicht von 20 % auf 10 % und erhöhe Energie/Primärenergie von 25 % auf 35 %. Rechne neu.

Frage: Bleibt die Reihenfolge gleich? Wenn ja, ist die Bewertung gegenüber dieser Änderung stabil. Wenn nein, hängt die Entscheidung stark von der Gewichtung ab.

Selbstkontrolle: Eine Kriterienmatrix ist kein Automat, der „die Wahrheit“ ausgibt. Datenqualität, Skala und Gewichtung müssen begründet werden.

Nachhaltigkeit in mehreren Dimensionen

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Medienauftrag 7: Das kurze DGNB-Erklärvideo zeigt, dass nachhaltiges Bauen mehrere Qualitätsbereiche umfasst.

1. Notiere mindestens drei Bewertungsbereiche, die über reine Heizenergie hinausgehen.
2. Ordne sie ökologischen, ökonomischen, technischen oder nutzerbezogenen Fragen zu.
3. Vergleiche die Videoaussagen mit der Kriterienmatrix der Fallstudie.
4. Ergänze ein fehlendes Kriterium und begründe es.

Selbstkontrolle: Wenn Dein Zusatzkriterium bereits indirekt in einem anderen Kriterium steckt, droht Doppelbewertung. Prüfe die Abgrenzung.

Medienauftrag 8: Nachhaltiges Bauen als Lernprojekt

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1. Beobachte, welche baulichen oder energetischen Maßnahmen sichtbar oder genannt sind.
2. Sortiere die Maßnahmen nach Baustoff, Energie, Nutzung und Lern-/Sozialfunktion.
3. Wähle eine Maßnahme und formuliere eine messbare Prüffrage.
4. Nenne eine Information, die Du für eine echte technische Gesamtbewertung zusätzlich bräuchtest.

Transfer: Medien liefern Hinweise. Eine Bewertung braucht prüfbare Daten und passende Bezugsgrößen.

Medienauftrag 9: Wärmebild-Inspektion kritisch prüfen

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1. Beobachte drei Schritte einer Gebäudeinspektion mit Infrarotkamera.
2. Notiere, welche Bauteile miteinander verglichen werden.
3. Finde mindestens eine Stelle, an der ein Wärmebild ohne Kontext falsch gedeutet werden könnte.
4. Formuliere zwei Regeln für eine schulische, sichere und datenschutzgerechte Wärmebilduntersuchung.

Sicherheit: Keine elektrischen Verteilungen öffnen, keine Dächer betreten, keine verdeckten Bauteile anbohren. Nur zugängliche Oberflächen untersuchen.

Digitale Simulation und Datenprüfung

Für vertiefte Lebenszyklusanalysen gibt es Fachwerkzeuge. Das vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung bereitgestellte Online-Werkzeug eLCA unterstützt Ökobilanzierungen von Gebäuden und kann Lebenszyklusphasen und Nutzungsdauern berücksichtigen.

Schulische Simulation ohne Spezialsoftware: Nutze eine Tabellenkalkulation mit den drei Varianten.

1. Verändere den Betrachtungszeitraum von 30 auf 50 Jahre.
2. Verändere einen Energiepreis, aber kennzeichne ihn als Annahme.
3. Ergänze einen Ersatzzyklus, zum Beispiel einen Wärmeerzeuger nach 20 Jahren.
4. Erstelle ein Säulendiagramm für Kosten und eines für Primärenergie.
5. Prüfe, ob sich Deine technische Gesamtbewertung ändert.

Fehlerfinder: Kosten in € und Primärenergie in MWh dürfen nicht einfach addiert werden. Sie brauchen getrennte Kriterien oder eine begründete Umrechnung.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Warum ist Primärenergie nicht dasselbe wie Endenergie? (Primärenergie berücksichtigt zusätzlich die Vorkette des Energieträgers.) (!Primärenergie zählt nur die Raumtemperatur.) (!Primärenergie ist immer gleich dem Stromverbrauch.) (!Primärenergie beschreibt nur die Baukosten.)

Welche Betrachtung gehört zum Lebenszyklus eines Gebäudes? (Herstellung, Nutzung, Instandhaltung und Rückbau werden gemeinsam betrachtet.) (!Nur der Heizenergieverbrauch eines Winters wird betrachtet.) (!Nur der Kaufpreis wird betrachtet.) (!Nur die Farbe der Fassade wird betrachtet.)

Was bedeutet eine kleine Wärmeleitfähigkeit eines Baustoffs? (Der Baustoff leitet Wärme vergleichsweise schlecht.) (!Der Baustoff ist automatisch besonders schwer.) (!Der Baustoff ist automatisch nicht brennbar.) (!Der Baustoff hat automatisch die längste Lebensdauer.)

Was ist eine Wärmebrücke? (Ein Bereich mit erhöhtem Wärmetransport gegenüber der Umgebung.) (!Ein Rohr, das kaltes Wasser transportiert.) (!Eine besonders helle Stelle auf jedem Foto.) (!Ein Bauteil ohne Temperaturunterschied.)

Welche Aussage beschreibt Ressourceneffizienz am besten? (Eine benötigte Funktion wird mit möglichst geringem Ressourcenaufwand dauerhaft erreicht.) (!Ein Gebäude verwendet möglichst viele verschiedene Baustoffe.) (!Jedes Bauteil wird möglichst oft ersetzt.) (!Nur der niedrigste Kaufpreis zählt.)

Warum kann eine Sanierung trotz höherem Betriebsenergiebedarf gegenüber einem sehr effizienten Neubau im Lebenszyklus günstig sein? (Weil vorhandene Bausubstanz weitergenutzt und Herstellungsaufwand vermieden werden kann.) (!Weil bei Sanierungen keine Baustoffe benötigt werden.) (!Weil Neubauten grundsätzlich keine Dämmung besitzen.) (!Weil Sanierungen immer kostenlos sind.)

Was gehört in eine einfache Lebenszykluskostenrechnung? (Investition, Energie, Wartung und geplante Erneuerungen.) (!Nur die Investition am ersten Tag.) (!Nur die Stromkosten eines Monats.) (!Nur die Grundstücksfläche.)

Welcher CO₂-Wert wird in der verwendeten UBA-Empfehlung für Unterrichtsräume als Mittelwert über eine Unterrichtseinheit genannt? (1000 ppm) (!100 ppm) (!10000 ppm) (!1 ppm)

Was ist der wichtigste Unterschied zwischen Meinung und technischer Gesamtbewertung? (Eine technische Gesamtbewertung nutzt nachvollziehbare Kriterien, Daten und Begründungen.) (!Eine technische Gesamtbewertung enthält möglichst viele Adjektive.) (!Eine Meinung muss immer eine Rechnung enthalten.) (!Eine technische Gesamtbewertung vermeidet Zielkonflikte.)

Welche Variante erreicht in der Modell-Kriterienmatrix mit den vorgegebenen Gewichten 4,20 Punkte? (Variante B umfassende Sanierung) (!Variante A Weiterbetrieb) (!Variante C Ersatzneubau) (!Alle Varianten erhalten gleich viele Punkte)

Memory

Lebenszyklus	Rohstoff-bis-Rückbau-Betrachtung
Primärenergie	Endenergie-plus-Vorkette
Sanierung	Technische-Verbesserung-des-Bestands
Ressourceneffizienz	Hohe-Funktion-mit-wenig-Ressourcen
Wärmebrücke	Bereich-erhöhten-Wärmetransports
Lebenszykluskosten	Investition-Betrieb-Instandhaltung

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Lebenszyklus	Herstellung, Nutzung, Instandhaltung und Rückbau gemeinsam betrachten
Endenergie	Energie, die dem Gebäude zugeführt wird
Primärenergie	Energiebetrachtung einschließlich vorgelagerter Kette
Sanierung	Vorhandenes Gebäude technisch verbessern
Ressourceneffizienz	Funktion mit möglichst geringem Ressourcenaufwand erreichen

Kreuzworträtsel

Primärenergie	Welche Energiebetrachtung schließt die Vorkette des Energieträgers ein?
Sanierung	Wie heißt die technische Verbesserung eines bestehenden Gebäudes?
Komfort	Wie heißt die nutzerbezogene Qualität aus Luft, Wärme, Licht und Schall?
Dämmung	Wie heißt eine Maßnahme zur Verminderung von Wärmeverlusten durch die Gebäudehülle?
Lebenszyklus	Wie heißt die Betrachtung von Herstellung bis Rückbau?
Wärmebrücke	Wie heißt ein Bereich mit erhöhtem Wärmetransport?

Lückentext

Vervollständige den Text.

Ein Gebäude wird technisch über seinen gesamten betrachtet.

Die dem Gebäude zugeführte Energie heißt .

Die Primärenergie berücksichtigt zusätzlich die des Energieträgers.

Die technische Verbesserung eines Bestandsgebäudes heißt .

Eine kleine Wärmeleitfähigkeit bedeutet, dass ein Stoff Wärme relativ leitet.

Ein Bereich mit erhöhtem Wärmetransport heißt .

Kosten für Investition, Betrieb und Instandhaltung gehören zu den .

Eine Kriterienmatrix macht die Gewichtung einer Entscheidung .

Für eine Gesamtbewertung müssen auch Zielkonflikte und genannt werden.

Eine begründete technische Entscheidung stützt sich auf Daten statt auf bloße .

Offene Aufgaben

Leicht

1. Wärmebild markieren: Nutze das Thermogramm im aiMOOC. Markiere drei auffällige Bereiche und formuliere zu jedem eine Beobachtung ohne vorschnelle Ursachendeutung.
2. Materialkarten: Erstelle für Beton, Holz, Ziegel und einen Dämmstoff je eine Karte mit Rohdichte, Wärmeleitfähigkeit, möglicher Funktion und einer offenen Frage zum Lebenszyklus.
3. Energiedaten lesen: Erfinde nicht, sondern nutze von der Lehrkraft bereitgestellte Monatsdaten. Berechne Mittelwert und Jahreswert und kennzeichne fehlende Informationen.
4. Komfortprotokoll: Miss unter Aufsicht mit freigegebenen Geräten CO₂, Temperatur und Feuchte vor und nach dem Lüften. Dokumentiere Randbedingungen und formuliere eine vorsichtige Schlussfolgerung.

Standard

1. Dämmversuch mit Modellboxen: Vergleiche zwei von der Lehrkraft vorbereitete Boxen mit unterschiedlicher Dämmung bei sicherer Versuchstemperatur. Zeichne Temperatur-Zeit-Kurven und erkläre Unterschiede. Keine Heizelemente oder Netzspannung eigenständig verwenden.
2. Erneuerungsplan: Erstelle für die Modell-Lebensdauern einen 50-Jahres-Zeitstrahl. Markiere mögliche Ersatzzeitpunkte und erkläre ihren Einfluss auf Kosten und Ressourcen.
3. Kostenmodell: Rechne die Fallstudie mit einem anderen, klar als Annahme gekennzeichneten Energiepreis. Zeige, welche Variante besonders empfindlich reagiert.
4. Video-Faktencheck: Wähle eines der eingebetteten Videos. Trenne Beobachtung, Aussage und belegte Zahl. Prüfe zwei Aussagen mit einer seriösen Quelle.

Schwer

1. Sensitivitätsanalyse: Entwickle zwei nachvollziehbare Gewichtungen, zum Beispiel „Budget knapp“ und „Energie besonders wichtig“. Rechne beide Matrizen aus und erkläre, warum das Urteil wechseln kann.
2. Sanierungskonzept: Entwickle für einen fiktiven Klassenraum eine Maßnahmenfolge aus Hülle, Lüftung, Regelung und Nutzung. Begründe die Reihenfolge mit Wechselwirkungen.
3. Stakeholder-Vergleich: Entwirf Kriterien aus Sicht von Schulträger, Lernenden, Hausmeisterei und Umwelt. Führe sie zu einer gemeinsamen Matrix zusammen, ohne ein Interesse doppelt zu zählen.
4. Prüfungsbericht: Schreibe eine einseitige Gesamtbewertung der Varianten A, B und C. Nutze mindestens vier Kennwerte, einen Rechenweg, einen Zielkonflikt, eine Unsicherheit und eine bedingte Entscheidung.

Lernkontrolle

1. Rechnen und begründen: Berechne für Variante B die 30-Jahres-Energiekosten aus den Ausgangsdaten selbst. Vergleiche Dein Ergebnis mit der Tabelle und erkläre jeden Rechenschritt mit Einheit.
2. Betrieb gegen Herstellung: Erkläre, warum Variante C beim Betriebswert besser als B ist, aber im 30-Jahres-Gesamtwert des Modells schlechter abschneidet. Nenne die entscheidenden Zahlen.
3. Gewichtung prüfen: Verdopple das Gewicht „Anpassungsfähigkeit“ und reduziere ein anderes Gewicht so, dass die Summe 100 % bleibt. Rechne neu und beurteile, ob das Ergebnis stabil ist.
4. Fehlerdiagnose: Du erhältst ein Wärmebild ohne Temperaturskala. Formuliere, was Du sicher beobachten kannst, was Du nicht beweisen kannst und welche Zusatzdaten Du brauchst.
5. Maßnahmenfolge: Ein Gebäude soll erst eine neue Heizung und drei Jahre später eine starke Dämmung erhalten. Erkläre das Risiko dieser Reihenfolge und entwickle eine technisch bessere Planungsfolge.
6. Komfort und Energie: Ein Klassenraum zeigt während einer Stunde steigende CO₂-Werte, während die Heizung läuft. Entwickle eine Lösung, die Luftqualität und Energiebedarf gemeinsam betrachtet.
7. Transfer: Übertrage das Bewertungsverfahren auf eine Sporthalle. Nenne zwei Kriterien, die gleich bleiben, und zwei Nutzungsanforderungen, die stärker gewichtet werden könnten.
8. Gesamturteil: Formuliere zu den drei Varianten ein Urteil in fünf Sätzen: Ziel, Datengrundlage, stärkstes Argument, stärkstes Gegenargument, bedingte Entscheidung.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du nicht nur Begriffe wiedergibst, sondern technische Zusammenhänge nachvollziehbar bewertest.

Bereich	Erwartete Leistung
Fachbegriffe	Lebenszyklus, Primärenergieidee, Sanierung, Ressourceneffizienz, U-Wert, Wärmebrücke und Lebenszykluskosten korrekt verwenden.
Daten	Einheiten lesen, Bezugsflächen und Zeiträume beachten, Modellwerte von realen Messwerten unterscheiden.
Rechnen	Energie, Kosten und einfache gewichtete Punkte nachvollziehbar berechnen.
Medienanalyse	Beobachtung von Interpretation trennen; fehlende Messbedingungen benennen.
Bewertung	Mindestens vier Kriterien nutzen, Gewichte begründen und Zielkonflikte nennen.
Gesamturteil	Eine technische Entscheidung mit Daten stützen und Bedingungen sowie Unsicherheiten angeben.
Sicherheit	Grenzen schulischer Praxis einhalten; keine gefährlichen Maschinen oder Netzspannung eigenständig nutzen.

Mögliche Bewertungsanteile: Daten und Fachbegriffe 25 %, Rechenwege 20 %, Kriterien und Gewichtung 20 %, technische Begründung 25 %, Darstellung und Sicherheit 10 %.

Lösungen und Selbstkontrolle

Fallstudie – Kontrollwerte: A = 1.891.000 € und 5790 MWh; B = 1.364.000 € und 2300 MWh; C = 3.146.000 € und 2550 MWh im jeweiligen 30-Jahres-Unterrichtsmodell.

Kriterienmatrix – Kontrollwerte: A = 1,60; B = 4,20; C = 3,60.

Lösungsweg für Bewertungsaufgaben: Daten nennen → Kriterium zuordnen → Vergleich formulieren → Zielkonflikt nennen → Gewichtung beachten → bedingtes Gesamturteil schreiben.

Typischer Fehler: „C hat den niedrigsten Betriebsenergiebedarf, also ist C insgesamt am nachhaltigsten.“ Das ist unvollständig. Herstellung, Ressourcen, Kosten, Lebensdauer, Komfort und gewählter Zeitraum fehlen.

Wiederholung: Kannst Du jede Zahl in Deinem Urteil auf eine Tabelle, Messung oder Quelle zurückführen? Wenn nicht, kennzeichne sie als Annahme oder entferne sie.

Quellen und Datenhinweise

1. Bildungsplan Baden-Württemberg – Technik Sekundarstufe I, V3.0
2. Umweltbundesamt – kumulierter Energieaufwand im Gebäudebereich
3. Umweltbundesamt – Energieverbrauch für Gebäude
4. Umweltbundesamt – Lüftung in Bildungseinrichtungen
5. Gebäudeforum/dena – Energieausweis und Erläuterungen zu End- und Primärenergie
6. Universität Stuttgart – bauphysikalische Grundlagen
7. Verbraucherzentrale – Wärmedämmung
8. Gebäudeforum klimaneutral – eLCA
9. Umweltbundesamt – Materialinventare und Kreislaufwirtschaft im Bauwesen

Verknüpfte Lernbereiche

Gebäude technisch und nachhaltig bewerten Technik Bauphysik Baustoff Wärmedämmung Wärmebrücke Energieeffizienz Primärenergie Lebenszyklus Sanierung Ressourceneffizienz Kreislaufwirtschaft Lebenszykluskosten Raumklima