LENGTH – Verlängerte Lebensdauer von Gebäudetechnik – Netto-Null-Beitrag einer zirkulären Gebäudetechnik

• Research unit: SFOE
• Project number: SI/502860

Short description (German)

Die Graue Energie der gebäudetechnischen Anlagen kann ein Viertel bis ein Drittel der gesamten Grauen Energie eines Neubaus betragen. Daher ist die Lebensdauer der eingesetzten Gebäudetechnik von Bedeutung und Massnahmen zu deren Verlängerung vor allem bei anstehenden Erneuerungen in der Planungsphase wichtig. Ziel des Projekts ist es, Strategien zur Verlängerung der Lebensdauer von Gebäudetechnik zu identifizieren und deren Umsetzungspotenzial anhand konkreter Nichtwohngebäude zu untersuchen. Durch Analyse von und Anwendung an ausgewählten Fallbeispielen werden realistische Optionen für Weiterverwendung oder Re-Use aufgezeigt. Das Einsparpotenzial an grauen Treibhausgasemissionen wird quantifiziert. Empfehlungen zur Berechnung der Emissionen von Gebäudetechniksystemen in Anbetracht ihrer effektiven bzw. verlängerten Lebensdauer werden gegeben. Mit den Erkenntnissen wird eine Abschätzung des Potentials einer zirkulären Gebäudetechnik im Hinblick auf die Netto-Null-Ziele erfolgen.

Short description (English)

The embodied energy of building services can account for a quarter to a third of the total embodied energy of a new building. The lifespan of the building technology used is therefore important, and measures to extend this lifespan are particularly important in the planning phase when renovations are pending. The aim of the project is to identify strategies for extending the lifespan of building technology and to examine their implementation potential on the basis of specific non-residential buildings. By analyzing and applying selected case studies, realistic options for further use or reuse are identified. The savings potential in terms of gray greenhouse gas emissions is quantified. Recommendations will be made for calculating the emissions of building technology systems in view of their effective or extended service life. The findings will be used to estimate the potential of circular building technology with regard to net-zero targets.

Short description (French)

L'énergie grise des installations techniques du bâtiment peut représenter un quart à un tiers de l'énergie grise totale d'un nouveau bâtiment. C'est pourquoi la durée de vie de la technique du bâtiment utilisée est importante et les mesures visant à la prolonger sont particulièrement importantes lors de la phase de planification des rénovations à venir. L'objectif du projet est d'identifier des stratégies pour prolonger la durée de vie de la technique du bâtiment et d'étudier leur potentiel de mise en œuvre à l'aide de bâtiments non résidentiels concrets. L'analyse et l'application à des exemples de cas sélectionnés permettront d'identifier des options réalistes de réutilisation ou de réemploi. Le potentiel d'économie d'émissions de gaz à effet de serre gris est quantifié. Des recommandations sont faites pour calculer les émissions des systèmes de gestion technique des bâtiments en fonction de leur durée de vie effective ou prolongée. Les connaissances acquises permettront d'évaluer le potentiel d'une technique du bâtiment circulaire en vue d'atteindre les objectifs de zéro net.

Publications / Results (German)

Die Graue Energie der gebäudetechnischen Anlagen kann ein Viertel bis ein Drittel der gesamten Grauen Energie eines Neubaus betragen. Daher ist die Lebensdauer der eingesetzten Gebäudetechnik von Bedeutung und Massnahmen zu deren Verlängerung vor allem bei anstehenden Erneuerungen in der Planungsphase wichtig. Ziel des Projekts ist es, Strategien zur Verlängerung der Lebensdauer von Gebäudetechnik zu identifizieren und deren Umsetzungspotenzial anhand konkreter Nichtwohngebäude zu untersuchen. Durch Analyse von und Anwendung an ausgewählten Fallbeispielen werden realistische Optionen für Weiterverwendung oder Re-Use aufgezeigt. Das Einsparpotenzial an grauen Treibhausgasemissionen wird quantifiziert. Empfehlungen zur Berechnung der Emissionen von Gebäudetechniksystemen in Anbetracht ihrer effektiven bzw. verlängerten Lebensdauer werden gegeben. Der Stand der Forschung zeigt, dass die tatsächliche Nutzungsdauer (Zeitraum zwischen Inbetriebnahme und Ersatz) die technische Lebensdauer (Ende der Funktionsfähigkeit) gebäudetechnischer Anlagen durchaus übersteigen kann. Normative Standardwerte stellen dabei lediglich Orientierungsgrössen dar; die effektive Nutzungsdauer hängt wesentlich von Nutzung, Beanspruchung, Wartungsintensität sowie von wirtschaftlichen und strategischen Entscheiden der Eigentümerschaft ab. Eine systematische Wiederverwendung gebäudetechnischer Komponenten ist bislang jedoch kaum etabliert und beschränkt sich überwiegend auf wenig komplexe Bauteile wie Heizkörper, Sanitärapparate oder Photovoltaikmodule. Für mechanisch und regelungstechnisch integrierte Systeme fehlen standardisierte Prüfverfahren, klare Haftungsregelungen sowie belastbare Datengrundlagen zur Zustandsbewertung. Auch in der Ökobilanzierung bestehen methodische Defizite. Es fehlen geeigneten Datensätzen für gebäudetechnische Anlagen und konsistenten Modellierungsansätzen zur Berücksichtigung von Restlebensdauer, Zusatzaufwand (Demontage, Transport, Aufbereitung) sowie zur Allokation von Umweltlasten zwischen Erst- und Zweitnutzung. Damit fehlt derzeit eine robuste Grundlage für die systematische Bewertung zirkulärer Strategien in der Gebäudetechnik. Die Methodik der Ökobilanzierung ist im Projekt definiert. Es wird das Prinzip der Emissionsrealität angewendet: Herstellungs- und Bauemissionen werden zum Zeitpunkt der jeweiligen Erstellung bzw. Erneuerung bilanziert, Emissionen aus Instandsetzungs- und Ersatzmassnahmen zu den entsprechenden Eingriffszeitpunkten. Die Betriebsemissionen werden kontinuierlich über den gesamten Betrachtungszeitraum erfasst. Das Potenzial zur Weiter- und Wiederverwendung wird mittels einer vierstufigen Klassierung bewertet (nicht weiter- bzw. wiederverwendbar; teilweise weiter- bzw. wiederverwendbar; weiter- bzw. wiederverwendbar nach Revision; direkt weiter- bzw. wiederverwendbar) und mit der verbleibenden Restlebensdauer kombiniert, die ebenfalls in vier Stufen erfasst wird (= 25 %; 25–50 %; 50–75 %; = 75 %). Diese mehrdimensionale Betrachtung ermöglicht eine differenzierte, transparente und vergleichbare Bewertung einzelner Komponenten. Untersucht wurden drei reale Nichtwohngebäude mit deutlich unterschiedlichen Ausgangslagen: Ein Objekt weist lediglich selektives Weiterverwendungspotenzial auf, da nur Teile der Gebäudetechnik erneuert wurden und zahlreiche Komponenten ihre Standardlebensdauer bereits erreicht oder überschritten haben. Ein zweites Gebäude ist weitgehend erneuerungsbedürftig. Ein drittes, vor weniger als 20 Jahren umfassend saniertes Gebäude befindet sich überwiegend in gutem Zustand und erfordert lediglich gezielte Erneuerungsmassnahmen. Wiederkehrende Herausforderungen sind unvollständige Dokumentationen, zahlreiche Eingriffe im Lebenszyklus, heterogene Systemzustände infolge partieller Erneuerungen sowie bereits überschrittene Standardlebensdauern. Dies verdeutlicht, dass das Potenzial zur zusätzlichen Lebensdauerverlängerung teilweise bereits ausgeschöpft ist. Gleichzeitig zeigt sich jedoch, dass eine selektive und zustandsbasierte Strategie dazu beitragen kann, den vollständigen Ersatz funktionsfähiger Anlagen möglichst zu vermeiden. In der nächsten Projektphase wird quantifiziert, welche Einsparungen an grauen Treibhausgasemissionen durch unterschiedliche Erneuerungsszenarien realisiert werden können.

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• Zwischenbericht 2026_deutsch [PDF] 5'998 kB

Publications / Results (English)

The embodied energy of building services systems can account for one quarter to one third of the total embodied energy of a new building. The service life of installed building systems is therefore of particular relevance, and measures aimed at extending their lifespan are especially important during the planning phase of upcoming refurbishments. The objective of the project is to identify strategies for extending the service life of building services systems and to assess their implementation potential based on specific non-residential buildings. Through analysis and application to selected case studies, realistic options for continued use on site or re-use are identified. The potential for reducing embodied greenhouse gas emissions is quantified. In addition, recommendations are provided for calculating the emissions of building services systems, considering their effective or extended service life. Current research shows that the actual service life (period between commissioning and replacement) may exceed the technical lifetime (end of functional performance) of building systems. Normative standard values merely provide reference benchmarks; the effective service life depends largely on usage patterns, operational loads, maintenance intensity, and the economic and strategic decisions of the building owner. Systematic re-use of components of building services is not yet well established and is largely limited to less complex elements such as radiators, sanitary appliances, or photovoltaic modules. For mechanically and control-integrated systems, standardized testing procedures, clear liability frameworks, and robust data bases for condition assessment are lacking. Methodological deficits also persist in life cycle assessment (LCA). There is a lack of suitable datasets for building services systems and of consistent modelling approaches to account for residual service life, additional efforts (dismantling, transport, refurbishment), and the allocation of environmental burdens between first and subsequent uses. Consequently, a robust basis for the systematic evaluation of circular strategies in building services engineering is currently missing. The LCA methodology is defined within the project framework. The principle of “emission realism” is applied: manufacturing and construction emissions are accounted for at the time of installation or renovation, while emissions from maintenance and replacement measures are allocated to their respective intervention points. Operational emissions are recorded continuously over the entire assessment period. The potential for continued use and re-use is evaluated using a four-level classification (not suitable for continued use or re-use; partially suitable; suitable after refurbishment; directly suitable) and combined with residual service life, which is also categorized into four levels (= 25%; 25–50%; 50–75%; = 75%). This multidimensional approach enables a differentiated, transparent, and comparable assessment of individual components. Three real non-residential buildings with significantly different initial conditions were investigated. One building exhibits only selective potential for continued use, as only parts of the building services have been renewed and numerous components have reached or exceeded their standard service life. A second building requires extensive renewal. A third building, comprehensively renovated less than 20 years ago, is largely in good condition and requires only targeted renewal measures. Recurring challenges include incomplete documentation, numerous interventions over the life cycle, heterogeneous system conditions resulting from partial refurbishments, and standard service lives already exceeded. This demonstrates that the potential for further service life extension is in some cases already largely exhausted. At the same time, it becomes evident that a selective and condition-based strategy can help avoid the complete replacement of still-functional systems wherever possible. In the next phase of the project, the potential reductions in embodied greenhouse gas emissions achievable through different refurbishment scenarios will be quantified.

Publications / Results (French)

L’énergie grise des installations techniques du bâtiment peut représenter entre un quart et un tiers de l’énergie grise totale d’une construction neuve. La durée de vie des systèmes techniques mis en oeuvre revêt dès lors une importance déterminante, et la mise en place de mesures visant à la prolonger est particulièrement importante lors de rénovations prévues, notamment dès la phase de planification. L’objectif du projet est d’identifier des stratégies de prolongation de la durée de vie des installations techniques du bâtiment et d’en analyser le potentiel de mise en oeuvre sur la base de bâtiments tertiaires existants. L’analyse et l’application à des études de cas sélectionnées permettent de mettre en évidence des options réalistes de maintien en service sur site ainsi que de réemploi (re-use). Le potentiel d’économie d’émissions de gaz à effet de serre grises est quantifié. Des recommandations sont en outre formulées pour le calcul des émissions des systèmes techniques en tenant compte de leur durée d’utilisation effective ou prolongée. L’état de la recherche montre que la durée d’utilisation réelle (période entre la mise en service et le remplacement) peut dépasser la durée de vie technique (fin de la fonctionnalité) des installations techniques du bâtiment. Les valeurs normatives standard constituent uniquement des ordres de grandeur ; la durée d’utilisation effective dépend fortement des conditions d’usage, des sollicitations, de l’intensité de la maintenance ainsi que des décisions économiques et stratégiques du propriétaire. Le réemploi systématique des composants techniques du bâtiment reste toutefois peu développé et se limite principalement à des éléments peu complexes tels que les radiateurs, les appareils sanitaires ou les modules photovoltaïques. Pour les systèmes mécaniques et de régulation intégrés, il manque des procédures d’essai standardisées, des cadres clairs en matière de responsabilité ainsi que des bases de données fiables pour l’évaluation de l’état. Des lacunes méthodologiques subsistent également en matière d’analyse du cycle de vie. Il manque des jeux de données adaptés aux installations techniques ainsi que des approches de modélisation cohérentes permettant d’intégrer la durée de vie résiduelle, les efforts supplémentaires (démontage, transport, remise en état) et l’allocation des charges environnementales entre première et seconde utilisation. Il n’existe donc pas encore de base robuste pour l’évaluation systématique de stratégies circulaires appliquées aux systèmes techniques du bâtiment. La méthodologie d’analyse du cycle de vie est définie dans le cadre du projet. Le principe de la réalité des émissions est appliqué : les émissions liées à la fabrication et à la construction sont comptabilisées au moment de la mise en oeuvre ou du renouvellement, celles liées aux mesures de maintenance et de remplacement aux moments correspondants des interventions. Les émissions d’exploitation sont prises en compte de manière continue sur l’ensemble de la période d’analyse. Le potentiel de maintien en service et de réemploi est évalué au moyen d’une classification en quatre niveaux (non réutilisable respectivement non réemployable ; partiellement réutilisable respectivement réemployable ; réutilisable respectivement réemployable après révision ; directement réutilisable respectivement réemployable) et combiné avec la durée de vie résiduelle, également structurée en quatre classes (= 25 % ; 25–50 % ; 50–75 % ; = 75 %). Cette approche multidimensionnelle permet une évaluation différenciée, transparente et comparable des différents composants. Trois bâtiments tertiaires existants présentant des situations initiales contrastées ont été analysés : Un premier objet ne présente qu’un potentiel sélectif de maintien en service, certaines installations ayant déjà été renouvelées et de nombreux composants ayant atteint ou dépassé leur durée de vie standard. Un deuxième bâtiment nécessite un renouvellement quasi complet. Un troisième bâtiment, rénové en profondeur il y a moins de vingt ans, se trouve majoritairement en bon état et ne requiert que des interventions ciblées. Les difficultés récurrentes concernent la documentation incomplète, les nombreuses interventions au cours du cycle de vie, l’hétérogénéité des états des systèmes à la suite de rénovations partielles ainsi que le dépassement des durées de vie standard. Ces constats montrent que le potentiel de prolongation supplémentaire de la durée de vie est parfois déjà en grande partie exploité. Ils soulignent également qu’une stratégie sélective et fondée sur l’état réel des installations peut contribuer à éviter, dans la mesure du possible, le remplacement complet d’équipements encore fonctionnels. Dans la phase suivante du projet, les économies potentielles d’émissions de gaz à effet de serre grises seront quantifiées pour différents scénarios de renouvellement.