Heizungstechnik im Denkmal
1 Einleitung
Die Liegenschaft besteht aus 5 Gebäuden. Das Hauptgebäude stammt von 1910 und beeindruckt durch seine symmetrisch angeordnete Backsteinfassade mit Walmdächern.
Der Wandaufbau ist doppelschaliger Backstein. In diesen 2.300 m² schönen Backsteinen stecken eine Million Kilowattstunden, also ca. 100 Tonnen fossile Kohle, die dafür verbrannt wurden.
Nicht nur die Herstellenergie, sondern auch sein Antlitz lassen diesen Bau unter Denkmal stehen.
Im Erdgeschoss befindet sich der Empfang für Kinder- und Jugendliche in Not. Nebst Verwaltung gibt es in den darüber liegenden Etagen Zimmer und Wohngruppen für die Kinder.
Die Großküche ist außerbetrieb und dessen Lüftung steht still.
Es wird weder im Winter noch im Sommer Unbehaglichkeit beklagt.
Gebäude B ist innen in einem modernisierten Zustand. Innendämmung kann im Zuge einer Renovierung ergänzt werden.
Die Oberste Geschossdecke von Gebäude B ist mangelhaft gedämmt. Die Treppen zu dem Dachgeschoss sind teils nicht gedämmt.
2 Gebäudedaten
Ca. 3100 m² Energiebezugsfläche
Ca. 880 m² Keller (teils Beheizt)
Ca. 1700 m² Außenwand gegen Aussenluft
Ca. 697 m² Wand gegen Erdreich
Ca. 1100 m² Dach
Ca. 80 m² potenzielles PV
Ca. 530 m² Fensterfläche
Ca. 600 m Gebäudeumfang
3 Inhaltsverzeichnis
3.1 Thermische Gebäudehülle. 3
3.1.5 Oberste Geschossdecke. 4
3.3 Anteile der Wärmeverluste. 4
5.2 Wirtschaftlichkeit gegebener PV-Flächen 5
3.1 Thermische Gebäudehülle
Bislang ist nur die oberste Geschossdecke und Teile des Dachs gedämmt.
3.1.1 Wand
Das zweischalige Backsteinmauerwerk hat eine Dicke von 52 cm. Schätzungsweise ist zwischen Klinker und Wand eine Luftschicht von 3 Zentimetern. Die Wand hat somit einen Wärmedurchlasswiederstand von 1 bis 1,2 W/(m²*K).
3 cm Zellulose Einblasdämmung würden die Wärmeverluste über die Außenwände halbieren.
3.1.2 Fenster
Die Fenster sind doppelt verglast. Die schlechteste Verglasung wurde im Obergeschoss des Anbaus konstatiert.
Abbildung 8 Fenster von 2000 Zwischenraum zwischen der Mehrfachverglasung klein
Die Fenster im Erdgeschoss und im ersten Obergeschoss sind fast neu.
Im 2ten Obergeschoss befinden sich gute Fenster von 2008.
3.1.3 Türen
Die Dichtungen der Türen weisen meist Mängel auf. Thermisch gesehen ist die Qualität verbesserungsfähig.
3.1.4 Dach
Das Dach ist nicht gedämmt. Lichtschächte beleuchten die obersten Gemeinschaftsräume der Wohngruppen.
Abbildung 10 Die Lichthöfe im Dach sind von innen mit Akustikplatten verkleidet
Abbildung 11 Die Wände der Lichtschächte sind ungedämmt und sind eine Wärmebrücke
Die Dachschräge zu den Beheizten Räumen scheint im Zuge der Dacharbeiten gut mit Mineralwolle gedämmt worden zu sein.
Abbildung 12 gedämmte Dachschräge 2tes OG
3.1.5 Oberste Geschossdecke
| Abbildung 13 Dachbodentreppe Ost, gedämmt |
Abbildung 14 mangelhafte Dämmarbeiten an oberster Geschossdecke mit Glaswolle Alukaschiert
Es zeigt sich das Glaswolle die falsche Dämmung für die abgehangene Decke gewesen ist. Die Mineralwolle wurde nicht vollflächig aufgelegt und wurde teils in Zwischenräume gepresst als auch einfach in Richtung Traufe geworden. Die Planer handelten verantwortungslos. Diejenigen Handwerker, die das Dämmen mussten, haben unter dem Juckreiz und dem Feinpartikelstaub bestimmt gelitten und die qualvollen Arbeiten möglichst schnell beendet. Außerdem viel im Zuge nachfolgender Dacharbeiten der Speis der Ziegel auf die flexible Dämmung. Die Dachbodentreppen West ist nicht gedämmt.
| Abbildung 15 Dachbodentreppe West |
Im Bereich des Mittelturms des Gebäudes sind Teile der Decke nicht gedämmt. Traufbretter fehlen wodurch die thermische Gebäudehülle nicht geschlossen ist.
3.1.6 Boden
Die Wärmeverluste nach unten betreffen beheizte Keller.
Die Bodenplatte ist nicht gedämmt.
3.2 Wärmebrücken
Wie oben beschrieben stellen die Lichthöfe im Dachgeschoss und einige Details zu Wärmebrücken bei.
3.2.1 Traufdetail
Im Obergeschoss ragt die Betondecke nach Außen und auch die Attika ragt wie ein Wärmeleiter in die kalte Winterbrise.
3.2.2 Kellerwände
Obwohl vor einigen Jahren eine Trockenlegung des Kellers stattgefunden hat, sind die Kellerwände nicht gedämmt.
3.3 Anteile der Wärmeverluste
| Oberflächentyp | Anteile der Wärmeverluste W/K | Prozent je Bauteil |
| Außenwand | 7207 | 52,3% |
| Fenster | 1448 | 10,5% |
| Boden | 261 | 1,9% |
| Oberste Geschossdecke | 190 | 1,4% |
| Dach | 43 | 0,3% |
| Tür (keine Schiebetür) | 31 | 0,2% |
| Wärmebrücken | 918 | 6,7% |
| Lüftungsverluste | 2754 | 20,0% |
| Infiltration | 918 | 6,7% |
| Gesamtergebnis | 13770 |
Abbildung 17 Anteilige Wärmeverluste der thermischen Gebäudehülle nach Bauteil
Bei der obersten Geschossdecke ist die mangelhafte Einbausituation nicht berücksichtigt.
Die Wärmebrücken stammen auch aus den Lichthöfen, dessen Wände und Dach ungedämmt sind.
4 Elektromobilität
Der Parkplatz vor dem Gebäude biete 10 Elektrofahrzeugen das Laden. Dafür gibt es einen außenstehenden Verteiler.
5 Erneuerbare Energien
Erneuerbare Energien können den Stromverbrauch senken.
5.1 Photovoltaik
Abbildung 18 typischer Berliner Sommertag und daraus resultierende Stromproduktion durch PV
Auf dem flach geneigten Teil des „Turmdaches“ in der Mitte gäbe es 70-80 m² Platz für eine Aufdach PV Anlage. Die Module sind nur sichtbar, wenn man sich weiter vom Gebäude entfernt.
5.2 Wirtschaftlichkeit gegebener PV-Flächen
Abbildung 19 Potentielle PV Fläche
Die PV-Module dürfen wegen des Denkmalschutzes nicht sichtbar sein.
Tabelle 1 Preis-Leistungsverhältnis unterschiedlicher Photovoltaiktypen
| Mono-kristallin | Poly-kristallin | ||
| Made in | Germany | China | |
| Hersteller | Axcum | Re-Use Trina Solar TSM245PC05 | |
| Technologie | Silizium | Silizium | |
| Höhe | m | 1,495 | 1,65 |
| Breite | m | 0,682 | 0,992 |
| Fläche | m² | 1,02 | 1,64 |
| Gewicht | kg | 11,2 | 19,5 |
| Leistung | W | 195 | 220,5 |
| Dauer | y | 10 | 10 |
| Preis | € | 199 | 50,58 |
| Wirkungsgrad | % | 0,15 | |
| W/m² | 191,25 | 134,71 | |
| €/W | 1,02 | 0,23 | |
| €/m² | 195,18 | 30,90 | |
| Datum | 03.12.2021 | 13.12.2021 | |
| Quelle | Axsun M-36 mono Solar-Module – Preise uvm. (shop-muenchner-solarmarkt.de) | https://2ndlifesolar.de/ reused-pv-module |
Die Re-used Module werden in Deutschland gemessen und saniert.
5.2.1 Batteriespeicher
Für dieses Gebäude ist kein Batteriespeicher erforderlich, weil
- Die PV-Anlage mit ca. 15 kW Peak recht klein ist
- Der Hilfsenergiebedarf in Heizungskeller mit den ganzen Pumpen enorm ist
- Weil Betriebszeiten und Sonnenverlauf gut übereinstimmen
6 Denkmalschutz
Die Sanierungsmaßnahmen sollten im Zuge der Planung mit dem Denkmalamt abgesprochen werden.
7 Haustechnik
Aus dem Haus B werden die Gebäude: Hauptgebäude, Neubau und Krankenstation, Heimschule und Erziehungsgruppen versorgt.
Die Haustechnik scheint in einem Nutzbaren zustand. Es besteht kein Sanierungsstau.
Ein Budget für den Austausch korrodierter Bauteile sollte für die Sanierungsmaßnahme vorgehalten werden.
7.1 Heizlast
Die Überschlägliche Heizlast für das Gebäude ergibt 304 kW ohne Warmwasser Bereitstellung.
7.2 Wärmeerzeuger
Die fossilen Gaskessel sind zeitgemäß und sollten von Solarthermie unterstütz werden. Die Vorlauftemperatur ist mit ca. 70 °C hoch. Die Flächenkollektoren werden selten brauchbare Übertemperaturen erzeugen. Der Wärmemengenzähler der Solaranlage ist defekt. Zwei große 1000 Liter Puffer speichern das Glykol Gemisch der Solaranlage. Eine undichte Flanschverbindung wartet mit einem darunter stehenden Eimer auf Reparatur.
| Glaserei |
2*Remeha Gas 210 eco pro 200 von 2012
- Gaskesselkaskade
- Brennwerttechnik
- 2*330 kW
- Spreizung 70 / 50 (Hohe Vorlauftemperatur-> hohe Übertragungsverluste)
- 2*800 Liter Heizungspuffer
Es besteht kein Grund die Kessel auszutauschen.
7.3 Solarthermie
Eine Solarthermieanlage wurde installiert. Zur Begehung konnte die Funktion dieser nicht bestätigt werden.
Die Wärmemengenzähler sollten repariert werden und der ordnungsgemäße Betrieb sichergestellt werden.
| Abbildung 21 Gaskessel |
Abbildung 22 links Solarpuffer, rechts ein von zwei Heizungspuffern
Wie zu sehen ist, ein sonniger Tag im April mit idealem Einfallswinkel der Sonne auf die Solar-Flächenkollektoren. Trotzdem sehen wir nur 30 °C in der Vorlaufleitung des Solarkreises.
Beide Pufferspeiche sind kaum über 20 °C warm.
Zwei Mal 18 Flachkollektoren mit ca.2,6 m² sollten 93,6 m² Sonnen beschienene Fläche eine Leistung von mind. 9,3 kW haben. Ausgegangen von einer Außentemperatur von 10 °C und einer Anfangs Puffer Temperatur von ebenfalls 10 °C.
| m/m² | m [kg/h] | kW | Wh/kg K | T1 [K] | T2 |
| 4,8172052 | 399,828031 | 9,3 | 1,163 | 10 | 30 |
Die Einheit m/m² beschreibt dem Massenstrom pro Stunde und Quadratmeter Solarthermie. Der Massenstrom bei LowFlow Anlagen liegt bei ca. 10 kg/h. Dies ist ein Indiz für eine nicht funktionierende Anlage.
Eventuel gehen dem Gebäudebetreiber hier 1200 kWh je Modul verloren. In Euro bedeutet das einen Verlust von 45.600 kWh/a*0,23 Euro/kWh bei den aktuellen Gaspreisen 2023 von 10.400 €/a.
Es sollte entweder ein Niedertemperatur-Verbraucher eingebunden werden. Denn es ist fraglich, ob ein Schichtenspeicher, der oben mit 70 ° C von dem Gaskessel gespeist wird, 30 °C oder die normale Mitteltemperatur für Solarthermie Flächenkollektoren von 50 °C verwenden kann.
Die hohe Vorlauftemperatur verursacht hohe Übertragungsverluste. Eine Herabsetzung der Vorlauftemperatur und eine Ergänzung von Heizflächen, z.B. Deckensegel könnte Abhilfe schaffen.
7.4 Wasserstoff
Im Zuge der Dekarbonisierung ist der schrittweise umstieg Fossiler Brennstoffe auf Wasserstoff zu erwarten.
Die verbauten Gaskessel sind nicht „H2 ready“. Es ist noch nicht abzusehen, ob der Gasnetzbetreiber den Wasserstoffanteil erhöht. Desweiteren hat der Hersteller zwar einige moderne Gasbrenner, die bis 20% Wasserstoff vertragen, Austauschbrenner für ältere Kessel sind noch nicht im Programm.
7.5
| Abbildung 24 Einbindung einer Wärmerückgewinnung in die Badabluft und ein zusätzliches Zuluftkanalsystem grün |
Lüftung
Die Badabluft wird ungenutzt rausgeblasen. Die Wärme der feuchten Duschluft kann einfach mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und einem Zuluft System in die Schlafzimmer eingebunden werden. Die Jugendlichen hätten bessere Luft und 80 % der Lüftungsverluste lassen sich reduzieren.
8 Vorschläge und Optionen
Abbildung 25 Glaser Diffusionsberechnung für im Zwischenraum des Doppelschaligen Mauerwerks gedämmtes Wandsystem
Es muss geprüft werden, ob der Zwischenraum zwischen den Backsteinen nutzbar ist und das Einblasen von Dämmung möglich ist. Die kosten für Gerüst und Dämmarbeiten und Arbeiten an den Fugen sind abzufragen. Deswegen wird in folgender Empfehlung von innen Dämmung ausgegangen.
- Heizungsanlage reparieren
- Solarthermie reaktivieren
- Rohrisolierung / Rohrdämmung ergänzen
- Fernwärmetrasse Dämmen
- Wärmebrücken reduzieren
- Dachbodentreppen Dämmen
- Lichtschächte Dämmen
- Maximale Innendämmung von Bauphysiker berechnen lassen
- Innendämmung der Außenwände
- Flankierende Dämmungsdetails
- Dämmkeile gegen Wärmebrücken
- Oberste Geschossdecke
- Mineralwolle Raus
- Säubern
- Zellulose aufblasen
- Dach
- Dreifachverglaste Lichtschacht Dachfenster
- Kleine PV-Anlage auf den flachen Teil des Turmes
- 2nd Life Photovoltaik auf alle Dachflächen 80 m² 15 kWp
- Fenster
- Neue Fenster innen anschlagen (Kastenfenster)
- Türen thermisch Verbessern
- Haustechnik
- Vorlauftemperatur der Heizung reduzieren, um Übertragungsverluste zu reduzieren
- Heizkörperflächen bei Bedarf ergänzen (Deckensegel)
- Lüftungsgeräte an Badabluft anschließen
Es müssen nicht alle Maßnahmen ausgewählt werden.
| Feuerberg-str. | Genauig-keit | Fläche | Energiever-brauch | Gaspreis | Heizkosten unsaniert | Saniert | Heizkosten saniert | Einsparung pro Jahr | Kosten Sanierung | Amortisation | |
| Gebäude | grob | m² | kWh/a | Jahr | c/kWh | € | kWh/m² | €2 | Jahre | ||
| C | ~ | 600 | 2021 | 0,07 | 70.000 € | 35 | 4.410 € | 353.200 € | |||
| B | ~ | 3.100 | 35 | 16.275 € | 1.642.100 € | ||||||
| D | ~ | 261 | 2022 | 0,15 | 150.000 € | 35 | 1.370 € | 262.600 € | |||
| AA | ~ | 800 | 35 | 4.200 € | |||||||
| AB | ~ | 400 | Außer Betrieb | ||||||||
| AC | ~ | 680 | 2023 | 0,21 | 210.000 € | Außer Betrieb | 26.255 € | 183.745 € | 2.257.900 € | 12 | |
| Ist Zustand | 5.841 | 1.000.000 | 171 |
Bei einem pragmatischen Gebäude mit Außendämmung beträgt die Amortisation von Dämmmaßnahmen oft unter 5 Jahren. Gebäude B und D stehen unter Denkmalschutz und können nur von innen Gedämmt werden. Innendämmung ist weniger wirtschaftlich, aber dringend erforderlich, um die Gebäude weiter nutzen zu können. Gebäude C ist zweischalig, leider aus heutiger Sicht unzureichend gedämmt. Weite Teile der Vorsatzschale aus Backstein müssen Rückgebaut werden. Klinkerfassaden sind teuer.
Alles in allem führt zu einer Amortisation der Energetischen Maßnahmen für die Liegenschaft von über 10 Jahren, je nach Energiepreisentwicklung.
Werden die Gebäude noch 10 Jahre unsaniert betrieben sind 2.000.000 € für Gas ausgegeben worden.
9 Fazit
Sollten alle energetischen Empfehlungen umgesetzt werden, so werden die Energieverluste um 55 % reduziert.
10 Kostenschätzung
| Fläche | Anzahl | Bezeichnung | Flächentyp | Preis | Einheit | Summe | ||||
| 530 | 237 | Fenster als Kastenfenster | 300 | €/Stk | 71.100 € | |||||
| 1,04 | 12 | Dachfenster Dreifachverglast | 800 | €/Stk | 9.600 € | |||||
| 6 | 5 | Haustüren | 1000 | €/Stk | 5.000 € | |||||
| 2400 | 2400 | Innendämmung | 500 | €/m² | 1.200.000 € | |||||
| 880 | 880 | Oberste Geschossdecke dämmen | 300 | €/m² | 264.000 € | |||||
| 80 | 50 | PV Module Wechselrichter | 15 kWpeak | 400 | €/Stk | 20.000 € | ||||
| Reparaturen Heizung | 5.000 € | |||||||||
| Fernwärme Dämmen | 5.000 € | |||||||||
| Solarthermie einbinden | 5.000 € | |||||||||
| 237 | Digitale Thermostate | 200 | €/Stk | 47.400 € | ||||||
| Lüftungsgeräte Dach | 10.000 € | |||||||||
| Ergebnis | netto | 1.642.100 € | ||||||||
| 3897,04 | Hüllfläche | |||||||||
11 Disclaimer
Bei den angenommenen Werten handelt es sich um sehr grobe Schätzungen gemäß des detaillierungsgrades des Projektes.
Keiner der geschätzten Berechnungen ist für die Ausführung der Baumaßnahme heranzuziehen und muss gesondert beauftragt werden. Der Ersteller haftet nicht für Abweichungen.
Alle Angaben wurden gewissenhaft nach den anerkannten Regeln der Technik erstellt.
Dieses Dokument dient der Entscheidungsfindung. Die gewählte Variante kann in einem Folgenden Schritt nach VDI 2067 wirtschaftlich betrachtet werden.
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