In einem Projekt geht die Volkswohnung Karlsruhe die energetische Sanierung eines kompletten Wohnquartiers im Rintheimer Feld in Karlsruhe an. Eines der Vorhaben ist dabei, drei baugleiche Gebäude mit unterschiedlichen Standards zu sanieren und anschließend langfristig die Ergebnisse zu vergleichen. Solche Vergleiche gibt es bislang nur selten.
Für alle drei Gebäude, die bis Ende 2010 fertig sein sollen, erfolgt eine intensive messtechnische Begleitung durch die Fachhochschule Karlsruhe und die RWTH Aachen über drei bis vier Heizperioden. Die Aachener haben Simulationsmethoden entwickelt, die sie dazu verwenden wollen.
Ein erstes Gebäude ist bereits fertig. Es wurde im derzeit üblichen Standard-Verfahren der Volkswohnung saniert. Der mittlere U-Wert der Hüllflächen liegt bei rund 0,50 W/(m2K), die Gebäude haben kontrollierte Lüftungsanlagen, automatische Thermostatventile an den Heizungen sowie drehzahlgeregelte Umwälzpumpen. "Dieser Standard führt zu einem Heizenergiebedarf im Bereich von 45 bis 55 kWh pro Quadratmeter und Jahr", sagt Reinhard Jank, Energieexperte des Karlsruher Wohnungsunternehmens. Das Gebäude wird 2011 nachträglich mit dezentralen Umwälzpumpen ausgerüstet, um deren Energieeinsparpotential messen zu können.
In einem weiteren Gebäude, dem so genannten Demo-Gebäude kommen neue Techniken zum Einsatz, die aber bereits erprobt sind. Ziel ist es, Niedrigenergiestandard zu erreichen. Dazu kommen Dämmmaterialien der Wärmeleitgruppe 022 und teils auch Platten mit Phasenwechselmaterialien (PCM) zum Einsatz. PCM-Platten dienen als Wärmepuffer, da sie Wärme- beziehungsweise Kälteabgabe beim Phasenübergang der Stoffe nutzen. Sie erhöhen die thermische Trägheit.
Teilweise werden die Wohnungen in diesem Haus mit Einzel-Heizkörpern, teils auch mit Fußbodenheizung versehen. Flächendeckend kommen Umwälzpumpen zum Einsatz, die einzelne Räume ansteuern können. Experimentiert wird auch mit unterschiedlichen zentralen und dezentralen Lüftungsgeräten, teils mit und teils ohne Wärmerückgewinnung.
Im "Pilot-Gebäude" kommen Materialien zum Einsatz, die noch nicht massenhaft erprobt sind. Es wird als Experimentierfeld genutzt. An die Außenwand kommen Vakuumverbunddämmplatten mit einer Gesamtdicke von 8 Zentimeter und einer Vakuumschicht von 4 Zentimeter. "Dieses Element hat laut Herstellerangaben eine effektive Wärmeleitfähigkeit von 0,11 W/(m2K), bezogen auf die Gesamtdicke", sagt Jank. Die Häuser haben entweder 2-Scheiben-Verglasung mit Kunstofffenster oder 3-Scheiben-Passivhaus-Fenster.
Die Wärmeerzeugung übernehmen unterschiedliche Wärmepumpen-Systeme. "Aufgrund von Genehmigungsproblemen für die Wärmepumpen-Quellen sowie der Ergebnisse der Kostenermittlung wurde es notwendig, in iterativen Schritten mehrere Varianten zu berechnen, bis die mit allen Beteiligten abgestimmten End-Varianten der Wärmebereitstellung definiert werden konnten", berichtet Jank. Genutzt werden nun zwei Wärmepumpen mit CO2-Erdsonden-Heat-Pipes und eine Wärmepumpe mit Außenluft als Wärmequelle.
Messreihen geben Aufschluss über neue Technik
Auch bei den Heizsystemen in den Häusern kommen unterschiedliche Systeme zum Einsatz. In einem Teil verwenden die Techniker ein Luftheizungssystem mit Wärmerückgewinnung, in anderen eine Klimaboden-Heizung.
Außerdem gibt es in den drei Hauseingängen unterschiedliche Arten von Wärmerückgewinnungsanlagen für die Fortluft. Die erste Variante ist ein dezentrales wohnungsbezogenes Lüftungssystem, bei dem mit möglichst gutem Rückgewinnungsgrad der Wohnung genau so viel vorgewärmte Luft zugeführt wie abgesaugt wird. Durch möglichst kurze Leitungslängen und optimierte Querschnitte soll der Ventilatorstrom minimiert werden.
Die zweite Variante ist ein reines Luftheizungssystem. Um an Heiztagen eine ausreichende Wärmezufuhr zu ermöglichen, ist ein wesentlich größerer Zuluft-Volumenstrom erforderlich. Die zugeführte Luft muss aus dezentralen Heizregistern nachgeheizt werden. Hier muss der Aufwand für die Heizenergie und den Ventilatorstrom durch eine geeignete Regelung minimiert werden. Die dritte Variante ist ein zentraler Wärmetauscher, mit dem der gesammelten Abluft mittels Wärmepumpe Wärme entzogen wird, die zur Bereitstellung von Warmwasser genutzt wird.
Neben der Sanierung der Mustergebäude haben die Karlsruher auch eine Gebäudetypologie erstellt. Sie soll Sanierungskosten vergleichbar machen und die Entscheidung für ein wirtschaftliches Optimimum erleichtern. "Wesentliches Ergebnis ist, dass bei einer integralen Sanierung von großen Mehrfamiliengebäuden aus den 50er und 60er Jahren der Dämmstandard im optimierten Fall zu einem Heizenergiebedarf nach Sanierung im Bereich von 45 kWh/m2 pro Jahr führt", fasst Jank eines der Ergebnisse zusammen.
Passivhaus-Fenster, Lüftung mit Wärmerückgewinnung und Solarkollektoren zur Warmwasser-Bereitung sind nach seinen Ergebnissen noch nicht wirtschaftlich, "hierzu müssten die Energiepreise nochmals um zirka 50 Prozent ansteigen." Die wirtschaftlich optimalen Dämmstärken, etwa der Außenwand, hängen vom untersuchten Gebäudetyp ab, "aber wegen der flachen Kostenkurve sollte man sich eher für höhere Dämmstärken entscheiden, das heißt im Bereich von 16 bis 20 Zentimeter an der obersten Geschossdecke, 12 bis 16 Zentimeter an der Außenwand und die nach der verfügbaren Raumhöhe maximale Dämmstärke an der Kellerdecke." 117pgl