Energie sparen im Denkmal
Der Erhalt der Baukunst sowie dessen Nutzbarkeit haben hohe Prioritäten für die Haustechnik. Zumeist sind die hohen wärmeverluste der Gebäudehülle, die die TGA vor besondere Herausvorderungen stellen.
Die folgende Darstellung zeigt drei mögliche Verläufe der thermischen Gebäudehülle. In Rot ist die klassische Innendämmung für denkmalgeschützte Gebäude dargestellt. In Blau werden nur die Außenwände von Innen gedämmt. Dächer und Terrassen werden von außen gedämmt. Drempel Wände haben bei der blauen Variante keine thermische Anforderung.
Daher schlagen wir aus energetischer Sicht auch Außendämmung für dieses unter Denkmalschutz stehende Haus vor. Die Fassade ist verputzt und schlicht gehalten. Sie lebt hauptsächlich durch die Form der Erker und die Fenster teils mit Sprossen teils rund. Diese Optik lässt sich wirtschaftlich nachbilden.
Bei dem Bruchsteinsockel ist unklar, ob dieser Nachgebildet werden kann und muss.
Innen sind die Wände besonders im Erdgeschoss teils aufwändig verkleidet und mit Architektonischen Stuckelementen versehen. Diese würden mit Innendämmung verschwinden und sind heute handwerklich nur teuer nachzubilden.
Abbildung 50 Die thermische Gebäudehülle kann über verschieden Bauteile geführt werden, muss jedoch durchgängig sein
In jedem Fall ist die thermische Gebäudehülle durchgängig und komplett zu Planen. Die beste Decke hilft nicht vor Kälte, wenn die Füße herausschauen.
Die Entscheidung welche Maßnahme machbar ist, liegt beim Denkmalamt.
-Praktische Denkmalpflege-
Die Denkmalbehörde hat sowohl eine Innen- sowie Außendämmung zunächst abgelehnt. Eine sichtbare Photovoltaikanlage kommt weder im Garten noch auf der Fassade in Frage. Die abgebildeten Sanierungsmaßnahmen werden, gegebenenfalls nicht genehmigt.
Wir haben aber, wie Sie bei diesem Projekt sehen, schon Solaranlagen in Denkmälerm genehmigt bekommen.
Gestern durfte ich auf den Energietagen in Berlin einem tollen Vortrag zu Gebäudeintegrierter PV im Denkmal hören.
Vielleicht Interessieren Sie ja, die gelungen Projekte bei denen Photovoltaik im Denkmal erfolgreich eingesetzt wurde.
Hier bei Interesse einige Informationen
Deutsche Stiftung Denkmalschutz – Solaranlagen auf Denkmalen
Innendämmung ist immer sehr aufwendig und weniger Wirksam wie Außendämmung. Bei Denkmalgeschützten Gebäuden ist Innendämmung oft die einzige Möglichkeit den energetischen Standard zu verbessern.
Heizkörper und Einbauteile müssen von den Wänden abgerückt werden, um die Dämmung innen ohne Luftspalt direkt ans Mauerwerk zu kleben.
Innenwände müssen mit Dämmkeilen, sogenannter Flankierender Dämmung bekleidet werden.
Sobald Raum für Raum die Wände gedämmt sind können die Fenster ergänzt werden. In diesem Fall in die Dämmebene.
Da die Fenster dann dichter sind und viele Fugen von der Innendämmung verschlossen werden, sollte eine mechanische Lüftung eingebaut werden. Lässt man diese Maßnahme weg, läuft man Gefahr, dass dauergekippte Fenster die Energieeinsparung zu Nichte machen.
Die ca. 50.000 € Heizkosten pro Jahr lassen sich so gut F. Es ist also von einer Einsparung von 40.000 €/a auszugehen, wenn das Gebäude auf GEG 40 Standard saniert wird.
1 Inhaltsverzeichnis
4.1 Thermische Gebäudehülle.. 5
4.1.4 Oberste Geschossdecke. 8
5 Erneuerbare Energien im Denkmal 8
8 Vorschläge und Optionen.. 13
2 Einleitung
Wie eine Villa einer edlen Familie steht das weiß gestrichene Gebäude in einem parkartigen Garten.
Erker und Terrassen bieten Licht und eine Verbindung nach draußen für die Bewohner. Das Natursteinfundament ragt ca. einen Meter über den Rasen. Rote Bierschwänze decken das Zeltdach mit Gauben zu allen Seiten. Nur der Fußballplatz lässt auf die heutige Verwendung des Bauwerks als Kinderschutzhaus deuten. Eine Zypresse und eine Buche ragen bis zum First um das Gebäude herum. Das eingezäunte Gelände ist über ein Tor zur Zufahrtsstraße erreichbar. Die kunstvollen Sprossen der hölzernen Eingangstür mit Rundbogen weisen den Haupteingang. Die Mamorverkleidung und die Stuckdecke schmücken den Windfang. Der aus Sandsteingemauerte Kamin mit gusseiserner Haube wärmte den Gast in der Eingangshalle vor der Zentralheizung.
3 Gebäudedaten
Ca. 1.000 m² Energiebezugsfläche
Ca. 678 m² Außenwand gegen Aussenluft
Ca. 480 m² Dach Gauben
Ca. 141 m² Fensterfläche
Ca. 91 m Gebäudeumfang
4.400 m³ Volumen
4 Energieverbrauch
Der theoretische Energieverbrauch beträgt 173 kWh/(m²*a). Der tatsächliche Verbrauch ist sehr viel höher als die theoretischen Werte. Dies kann auf ein ungewöhnliches Nutzerverhalten deuten. Wenn mit offenem Fenster geheizt wird oder die Raumtemperatur über 20 °C gewünscht wird, weichen die theoretischen Berechnungen von den praktischen Energieverbräuchen ab.
Teilt man den Energieverbrauch durch die 1000 m² Energiebezugsfläche kommt man auf einen Jahresenergieverbrauch von über 254 kWh/m²*a.
| Name | Summe von m² | Summe von kWh |
| Außenwand | 678 | 78490 |
| Boden Keller | 323 | 9719 |
| Dach | 211 | 8816 |
| Decke Balkon | 41 | 3088 |
| Fenster | 141 | 33570 |
| Infiltration | 5000 | |
| Lüftung | 1000 | 14212 |
| Oberste geschossdecke | 93 | 13024 |
| Tür | 24 | 6683 |
| Gesamtergebnis | 2511 | 172602 |
Abbildung 8 Wärmeverlustanteile nach Bauteil
Wenn eine kleine Fläche (inneres Kuchendiagramm) viele Wärmeverluste verursacht (äußeres Kreisdiagramm) ist das Bauteil zu dämmen. Die Maßnahme hat die größte Wirkung auf die Heizkosten, bei der kleinstmöglichen Investition.
So geht hervor, dass die oberste Geschossdecke (93 m²) mit sehr wenig Aufwand gedämmt, viele Energieverluste vermeiden kann. Es folgen die ungedämmten Außenwände und die Fenster. Hohe Wärmeverluste entstehen ebenso bei einfach verglasten Türen ohne Dämmung und Dichtung.
4.1 Thermische Gebäudehülle
In diesem Abschnitt werden zu transparenzzwecken die Flächen der unterschiedlichen Bauteile und dessen U-Werte abgebildet. Da es für das Gebäude keinen Energieausweis gibt werden die Energieverbräuche hier grob geschätzt.
Das Gebäude verbraucht zu Heizzwecken theoretisch ca. 172.000 kWh fossiles Gas. Wenn es nach GEG 40 Standard saniert ist, verbraucht es nur noch 35.500 kWh pro Jahr. Falls der Kessel dann ausgetauscht werden sollte, würde ein 15 kW Wandboiler reichen, um das Haus im Winter schön warm zu halten. Der Gaskessel bräuchte jetzt 65 kW Spitzenleistung. Tatsächlich hat der Gaskessel jetzt 196 kW und beheizt ein Nebengebäude mit
4.1.1 Wand
Die Wände sind außen aus Back- und Bruchstein und beidseitig verputzt oder vertäfelt.
Abbildung 10 Wandstärke in Fensterleibung, Tiefparterre ca. 50 cm
Abbildung 11 Wand UG Kohlenkeller
Abbildung 12 Konzeptlose Dämmung der Drempel
Warum nur 2 von 3 Spülkästen in den Vorwänden gedämmt wurden, ist nicht nachvollziehbar. Auch die Rohrdämmung endet spontan. Ob die Dachschräge und die Balkenlage gedämmt sind, ist unklar und muss, vor den Bauarbeiten klar definiert werden.
4.1.2 Türen
Die Türen mit Rundbögen sind wahrhafte Kunstwerke und Baulich gut in Schuss.
Abbildung 14 Haupteingangstür mit einer zusätzlichen Tür zum Windfang
Beim Haupteingang gibt es einen Eingangsbereich der einen Windfang bildet. Da dieser Beheizt wird ist die Wirkung des Zwischenraumes gering.
4.1.3 Fenster
Bei den Fenstern ist von einfach verglast, über Kastenfenster einfach verglast, Dünn doppelt verglast und Stand 2000 Isolierverglasung alles dabei. Keines der Fenster entspricht dem GEG 40 Standard.
4.1.4 Oberste Geschossdecke
Ob die Oberste Geschossdecke gedämmt ist oder nicht, kann mit der vorhandenen Information nicht genau gesagt werden.
Abbildung 22 Foto des Hohlraumes der Balkenlage, Stichprobenartig
Die Dachluke sollte gedämmt werden.
4.1.5 Dach
Die Dacheindeckung ist in einem sehr guten Zustand und kann gut noch einige Dekaden halten.
Vereinfacht wird von einer Dämmstärke von 6 statt 12 cm ausgegangen, weil die gepresste Dämmung kaum Dämmwirkung aufweist.
4.1.6 Boden
Ob der Boden gedämmt ist, konnte nicht herausgefunden werden. Die Wärmeverluste zum warmen Erdreich sind jedoch nicht so groß und sind hier vernachlässigt.
5 Erneuerbare Energien im Denkmal
Erneuerbare Energien können den fossilen Energieverbrauch in Denkmalgeschützen Gebäuden senken.
5.1 Photovoltaik
Tatsächlich ist die Dachform sehr verwinkelt und eignet sich kaum für Photovoltaik.
Abbildung 27 Solarsimulation der vereinfachten Dachflächen
Obwohl das Dach gut gegen Süden ausgerichtet ist, würden nur wenige PV Module Platz finden und die Optik des Biberschwanzes gedeckten Hauses wäre arg beeinträchtigt.
Abbildung 28 Wirtschaftlichkeit von Freiflächen PV im Garten teils verschattet
Abbildung 29 Ansicht des Gebäudes von der Straße mit Freiflächen PV
Etwa 12,6 kW Peak PV können problemlos auf dem Rasen installiert werden. Allerdings verschatten die schönen Bäume die Module.
Gebäudeintegrierte Photovoltaik in der Fassade und als Balkongeländer könnten eine Lösung sein.
Photovoltaikmodule können auch in Sonderformaten angefertigt werden und Solararchitekten können die Platten in die Fassade einarbeiten, so dass eine harmonische Verbindung von der Denkmalgeschützten Fassade und den Solarzellen zur Erzeugung erneuerbarer Energie entsteht. In dieser Darstellung sind die Standard Module dargestellt.
Gebäudeintegriertes PV für denkmalgeschützte Immobilien
6 Elektromobilität
Abbildung 31 Vier Ladesäulen ermöglichen das Laden von Elektroautos
Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bestehen reichlich.
7 Haustechnik
Die Haustechnik ist in einem guten Zustand. Es besteht kein Sanierungsstau. Das Nebengebäude (Abbildung 31 Vier Ladesäulen ermöglichen das Laden von Elektroautos) mit Flachdach rechts im Bild wird mit von der Heizung im denkmalgeschützten Altbau versorgt. Dieses Gebäude ist derzeit vermietet. Das Gebäude links im Bild ist neu und nach KFW 40 Standard gebaut.
Abbildung 33 Gaszähler und Stromanschluss in der Werkstatt der Tiefparterre
7.1 Heizlast
Die Heizlast für dieses Gebäude dürfte 100 kW betragen. Der Brennwertkessel bietet 196 kW.
| Flächenname | Fläche (m²) | Volumen (m³) | Spitzenkühllast (W) | Kühlung – Luftstrom | Spitzenheizlast (W) | Heizung – Luftstrom (m³/h) |
| 12 DG | 328.33 | 1,099.91 | 14,082 | 2,946 | 30,490 | 12,540 |
| 13 OG | 313.95 | 1,192.81 | 11,651 | 2,438 | 18,830 | 7,745 |
| 14 EG | 328.96 | 1,348.74 | 12,465 | 2,608 | 22,633 | 9,309 |
| 15 UG | 328.96 | 855.30 | 10,529 | 2,203 | 13,092 | 5,385 |
| 1617 | 85,045 |
Bei dieser Heizlast wird von einem geheizten Keller ausgegangen.
7.2 Wärmeerzeuger
Die Gastherme ist in einem guten Zustand und kann problemlos noch einige Jahre betrieben werden.
Die Wirtschaftlichkeit hängt vom Gaspreis ab. Bei dem gegebenen Energieverbrauch ist nicht über eine Pelletheizung nachzudenken, weil solche Pellet Mengen nicht lagerbar sind. Eine Wärmepumpe kann die erforderliche Vorlauftemperatur nicht effizient erreichen. Bei den Arbeiten an der Innendämmung könnte eine Wandheizung angebracht werden, die mit den geringen Vorlauf Temperaturen einer Wärmepumpe harmonisiert.
Abbildung 34 Vorlauftemperatur der Heizung ca. 60 °C
7.3 Wärmeverteilung
Im Keller wurden die Verteilleitungen noch gedämmt. Die Heizungsrohre darüber sind teils verkleidet meist ungedämmt. Dies führt zu Wärmeverteilverlusten, die vermieden werden sollten. Dazu wird empfohlen die Rohre zu Dämmen. Im Zuge der Innendämmung können die Rohre umverlegt und gedämmt werden.
Abbildung 36 Strangregulierventil deutet auf hydraulischen Ausgleich
Abbildung 37 Heizungsrohre im Keller üppig gedämmt und vergipst. Alte Heizungsrohre dienen als Leerrohr für Netzwerkkabel.
7.4 Wärmeübertragung
Die Zimmer werden mit Heizkörpern unterschiedlichster Ausführungen beheizt. Die Thermostate sind teils alt, aber funktionsfähig.
Abbildung 38 ungedämmte Anbinde-Leitungen der Heizungen sorgen für hohe Übertragungsverluste
Abbildung 39 Rippenradiator aus Gusseisen im Eingangsraum
Abbildung 40 Heizkörper im Kinderzimmer des Obergeschosses
Abbildung 41 Planheizkörper im Treppenhaus Obergeschoss
Abbildung 42 Der Besprechungsraum braucht lange zum Aufheizen, weshalb die Nutzer die Heizung beim Lüften anlassen
Dieses Bild zeigt die aufwändige Vertäfelung und die Stuckleisten, die einer Innendämmung entgegen sprechen.
Abbildung 43 Rippenradiator mit Thermostat dessen Temperaturfühler außerhalb der Rattan verkleideten Heizkörpernische ist
7.5 Warmwasser
Warmwasser wird zentral im Heizungskeller bereitet und durch das ganze Haus verteilt.
Durchlauferhitzer wurden keine gesehen. Bei viel genutzten Sanitäreinrichtungen ist das die wirtschaftlichere Lösung gewesen mit Gas zu heizen.
Abbildung 44 Waschbecken mit zentralem Warmwasser
7.6 Beleuchtung
Die Beleuchtung der Räume findet über sparsame Leuchtstoffröhren statt.
Abbildung 45 Lichtprismen im Dachgeschoss erhellen den Wohnbereich
7.7 Lüftung
Abbildung 46 Lüftungsöffnungen in der Fassade
Das Gebäude und die Sanitärräume werden über die Fenster und über Ventilatoren gelüftet.
7.8 Sanitär
Die Rohrleitungen sind alt, aber funktionsfähig.
Abbildung 47 Trinkwasserzähler Q3
7.9 Internet
Es sind zwei Glasfaserleitungen angeschlossen, wodurch das Internet sehr schnell ist.
Abbildung 48 Netzwerkschrank mit Glasfaserleitungen oder auch Lichtwellenleiter LWL in Pink
Abbildung 49 Geschwindigkeitstest des Internets zeigt sehr gute Ergebnisse
8 Vorschläge und Optionen
Die folgende Darstellung zeigt drei mögliche Verläufe der thermischen Gebäudehülle. In Rot ist die klassische Innendämmung für denkmalgeschützte Gebäude dargestellt. In Blau werden nur die Außenwände von Innen gedämmt. Dächer und Terrassen werden von außen gedämmt. Drempelwände haben bei der blauen Variante keine thermische Anforderung.
Daher schlagen wir aus energetischer Sicht auch Außendämmung für dieses unter Denkmalschutz stehende Haus vor. Die Fassade ist verputzt und schlicht gehalten. Sie lebt hauptsächlich durch die Form der Erker und die Fenster teils mit Sprossen teils rund. Diese Optik lässt sich wirtschaftlich nachbilden.
Bei dem Bruchsteinsockel ist unklar, ob dieser Nachgebildet werden kann und muss.
Innen sind die Wände besonders im Erdgeschoss teils aufwändig verkleidet und mit Architektonischen Stuckelementen versehen. Diese würden mit Innendämmung verschwinden und sind heute handwerklich nur teuer nachzubilden.
In jedem Fall ist die thermische Gebäudehülle durchgängig und komplett zu Planen. Die beste Decke hilft nicht vor Kälte, wenn die Füße herausschauen.
Die Entscheidung welche Maßnahme machbar ist liegt beim Denkmalamt.
-Praktische Denkmalpflege-
Die Denkmalbehörde hat sowohl eine Innen- sowie Außendämmung abgelehnt. Eine sichtbare Photovoltaikanlage kommt weder im Garten noch auf der Fassade in Frage. Die abgebildeten Sanierungsmaßnahmen werden, gegebenenfalls nicht genehmigt.
Abbildung 50 Die thermische Gebäudehülle kann über verschieden Bauteile geführt werden, muss jedoch durchgängig sein
Innendämmung ist immer sehr aufwendig und weniger Wirksam wie Außendämmung. Bei Denkmalgeschützten Gebäuden ist Innendämmung oft die einzige Möglichkeit den energetischen Standard zu verbessern.
Heizkörper und Einbauteile müssen von den Wänden abgerückt werden, um die Dämmung innen ohne Luftspalt direkt ans Mauerwerk zu kleben.
Innenwände müssen mit Dämmkeilen, sogenannter Flankierender Dämmung bekleidet werden.
Sobald Raum für Raum die Wände gedämmt sind können die Fenster ergänzt werden. In diesem Fall in die Dämmebene.
Da die Fenster dann dichter sind und viele Fugen von der Innendämmung verschlossen werden, sollte eine Mechanische Lüftung eingebaut werden. Lässt man diese Maßnahme weg, läuft man Gefahr, dass dauergekippte Fenster die Energieeinsparung zu Nichte machen.
Die ca. 50.000 € Heizkosten pro Jahr lassen sich so gut auf 20 % reduzieren. Es ist also von einer Einsparung von 40.000 €/a auszugehen, wenn das Gebäude auf GEG 40 Standard saniert wird.
9 Kostenschätzung
| Fläche | Anzahl | Bezeichnung | Preis | Einheit | Summe |
| 141 | 100 | Fenster als Kastenfenster Doppelverglast außen anschlagen | 400 | €/Stk | 40.000,00 € |
| 141 | 100 | Bestandsfenster schleifen und Streichen | 150 | €/Stk | 15.000,00 € |
| 100 | Dichtungen Fenster | 50 | €/Stk | 5.000,00 € | |
| 8 | 4 | Velux Fenster Tauschen | 400 | €/Stk | 1.600,00 € |
| 25 | 8 | Türen | 1000 | €/Stk | 8.000,00 € |
| 1 | Dachluke Dämmen Armaflex | 100 | €/Stk | 100,00 € | |
| 8 | Dichtungen Türen | 50 | €/Stk | 400,00 € | |
| 680 | 680 | Außenwand Außendämmung 20 cm mit Struktur | 400 | €/m² | 272.000,00 € |
| 100 | Verteilleitungen Dämmen Rohleitungen | 20 | €/m | 2.000,00 € | |
| 220 | 220 | Oberste Geschossdecke begehbare Dämmung 15 cm | 100 | €/m² | 22.000,00 € |
| 220 | 220 | Oberste Geschossdecke Zellulose ausflocken 18 | 100 | €/m² | 22.000,00 € |
| 480 | Dach dämmen alternativ | ||||
| 70 | 4 | Gauben dämmen | 300 | €/m² | 1.200,00 € |
| 24 | 15 | PV Module mit Befestigung und Wechselrichter | 350 | €/Stk | 5.250,00 € |
| 2 | Lüftungsgeräte | 20.000 | €/Stk | 40.000,00 € | |
| Ergebnis | netto | 434.550,00 € |
Die Markierten Baumaßnahmen werden eventuell nicht genehmigt.
Verzeichnis
Abbildung 8 Wärmeverlustanteile nach Bauteil 3
Abbildung 10 Wandstärke in Fensterleibung, Tiefparterre ca. 50 cm… 4
Abbildung 11 Wand UG Kohlenkeller. 4
Abbildung 12 Konzeptlose Dämmung der Drempel 4
Abbildung 14 Haupteingangstür mit einer zusätzlichen Tür zum Windfang.. 5
Abbildung 22 Foto des Hohlraumes der Balkenlage, Stichprobenartig.. 6
Abbildung 27 Solarsimulation der vereinfachten Dachflächen.. 7
Abbildung 28 Wirtschaftlichkeit von Freiflächen PV im Garten teils verschattet 8
Abbildung 29 Ansicht des Gebäudes von der Straße mit Freiflächen PV.. 8
Abbildung 31 Vier Ladesäulen ermöglichen das Laden von Elektroautos. 10
Abbildung 32 Heizungsschema.. 10
Abbildung 33 Gaszähler und Stromanschluss in der Werkstatt der Tiefparterre.. 10
Abbildung 34 Vorlauftemperatur der Heizung ca. 60 °C… 10
Abbildung 36 Strangregulierventil deutet auf hydraulischen Ausgleich.. 11
Abbildung 38 ungedämmte Anbinde Leitungen der Heizungen sorgen für hohe Übertragungsverluste.. 11
Abbildung 39 Rippenradiator aus Gusseisen im Eingangsraum… 11
Abbildung 40 Heizkörper im Kinderzimmer des Obergeschosses. 11
Abbildung 41 Planheizkörper im Treppenhaus Obergeschoss. 11
Abbildung 44 Waschbecken mit zentralem Warmwasser. 11
Abbildung 45 Lichtprismen im Dachgeschoss erhellen den Wohnbereich.. 12
Abbildung 46 Lüftungsöffnungen in der Fassade.. 12
Abbildung 47 Trinkwasserzähler Q3.. 12
Abbildung 48 Netzwerkschrank mit Glasfaserleitungen oder auch Lichtwellenleiter LWL in Pink.. 12
Abbildung 49 Geschwindigkeitstest des Internets zeigt sehr gute Ergebnisse.. 12