Untersuchungen zur Temperierung historischer Gebäude


Diplomarbeit, 2005

230 Seiten, Note: 1,0


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung

2 Wissenschaftlich – technischer Entwicklungsstand: Temperierung nach dem Verfahren des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege (BLfD)
2.1 Begriffsbestimmung
2.2 Entwicklungsgeschichte der Temperierung
2.3 Aufbau von Temperieranlagen
2.4 Wärmetechnische Dimensionierung einer Temperieranlage
2.5 Wirkungsweise der Temperierung nach dem BLfD
2.5.1 Verhinderung von Feuchteschäden
2.5.2 Energieeinsparung durch Temperierung
2.5.3 Inaktivierung von Schadsalzen
2.5.4 Thermische Behaglichkeit
2.5.5 Raumklimatische Nebeneffekte
2.6 Wertung der Temperierung in der Fachwelt
2.6.1 Verhinderung von Feuchteschäden
2.6.2 Energieeinsparung durch Temperierung
2.6.3 Inaktivierung von Schadsalzen
2.6.4 Thermische Behaglichkeit
2.6.5 Raumklimatische Nebeneffekte
2.7 Zusammenfassung

3 Auswertung von Erfahrungsberichten
3.1 Zielstellung und empirische Vorgehensweise
3.2 Darstellung von Publikationen installierter Temperieranlagen
3.2.1 Methodik
3.2.2 Darstellung installierter Temperieranlagen
3.2.3 Auswertung detaillierter wissenschaftlicher Veröffentlichungen
3.3 Interviews mit Planern und Betreibern von Temperieranlagen
3.3.1 Methodik
3.3.2 Darstellung der Interviews
3.4 Ausgewählte Objekte mit Temperieranlagen
3.4.1 Methodik
3.4.2 Darstellung realisierter Temperieranlagen
Schloss Oranienbaum
Wohnhaus Bruns
Wohnhaus Voß
3.5 Diskussion der Ergebnisse

4 Möglichkeiten und Grenzen der Temperierung
4.1 Begriffsbestimmung Temperierung
4.2 Bauteiltemperierung
4.3 Raumtemperierung
4.4 Umgang mit Normen und Energieversorgung
4.5 Forschungsausblick

5 Untersuchungen im Rittergut Trebsen
5.1 Rittergut Trebsen
5.1.1 Bauteiltemperierung im Keller des Inspektorenhauses
5.1.2 Temperierung der Schwarzküche
5.1.3 Temperierung der Ausstellungsräume
5.2 Schlussfolgerung

6 Fazit

Literaturverzeichnis

Anlagen

1 Einführung

Die Temperierung – ein Verfahren, das durch Erwärmung der Gebäudehülle die bauphysikalischen, raumklimatischen sowie die physiologischen Bedingungen in einem Gebäude optimieren soll, wird schon seit 25 Jahren bei der Sanierung historischer Gebäude angewandt. Das Bayerische Landesamt für Denkmalpflege[1] (BLfD), als Entwickler der Temperierung sowie Befürworter dieser Methode versprechen einen umfassenden Gebäudeschutz, der mit einer Energieeinsparung verbunden ist. In der Literatur finden sich allerdings auch gegensätzliche Meinungen[2], die die Temperierung allein zur Behebung lokaler Schadstellen und als Raumheizung nur in Verbindung mit einem erhöhten Energieaufwand sehen. Offenkundig ist die Debatte zwischen Vertretern und Kritikern der Temperierung kontrovers, die Begriffsklärung im Einzelnen schwierig und interessenabhängig. Die Diskussion zum Thema Temperierung zeigt, dass trotz zahlreich realisierter Projekte in historischen Gebäuden Unklarheiten zu den Einsatzgrenzen der Temperierung nach wie vor bestehen. Selbst bei 25-jähriger Praxiserfahrung ist es bis heute nicht gelungen, eine Vereinheitlichung sowohl für den Begriff als auch für den Gegenstand Temperierung zu erarbeiten. Daher will die vorliegende Arbeit versuchen, zur Klärung offener Fragen in diesem Zusammenhang beizutragen, indem sie eine Ebene schafft, die es ermöglicht, die Begrifflichkeiten zum Thema Temperierung und deren Einsatzmöglichkeiten diskutieren zu können. Dazu ist es notwendig, zunächst den aktuellen wissenschaftlich-technischen Forschungsstand sowie realisierte Objekte darzustellen und auf ihre Aussagekraft bezüglich fundierter Informationen zur Wirkung der Temperierung hin zu untersuchen. Ferner sollen bestehende Planungsgrundlagen systematisch aufgearbeitet und mit kritischen Veröffentlichungen verglichen werden, auch um Schlussfolgerungen hinsichtlich der Möglichkeiten und Grenzen von Temperierung ziehen zu können.

Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Analyse diverser Publikationen und subjektiver Erfahrungsberichte zur Temperierung historischer Gebäude. Da das Bayerische Landesamt für Denkmalpflege (BLfD) die Termini des Sachgebietes „Temperierung“ maßgebend geprägt sowie die meisten Veröffentlichungen auf diesem Sachgebiet herausgegeben hat und als großer Befürworter von Temperieranlagen gilt, wird sich das erste Kapitel deshalb mit der Darstellung des wissenschaftlich – technischen Entwicklungsstandes der Temperierung nach Vorgaben des BLfD sowie mit der Wirkungsweise als auch mit ihrer gegenwärtigen Bewertung in der Fachwelt befassen. Anhand dieses Kapitels wird das Thema in einen theoretischen Bezug gestellt (Kapitel 2).

In einem zweiten Kapitel werden einerseits Studien zu installierten Temperieranlagen miteinander verglichen sowie andererseits ausgewählte wissenschaftliche Publikationen hinsichtlich ihrer Aussagefähigkeit zur Temperierung ausgewertet. Dies geschieht vor allem auch im Hinblick darauf, das folgende eigene empirische Vorgehen in einen aktuellen Forschungsrahmen einbinden zu können (Kapitel 3). Im dritten Teil werden die Ergebnisse der Kapitel 2 und 3 zusammengefasst, um Möglichkeiten und Grenzen von Temperieranlagen darlegen zu können. (Kapitel 4). Die genannten Kapitel bilden den theoretischen Rahmen dieses Untersuchungsgegenstandes. Eine die vorliegende Arbeit begleitende empirische Untersuchung zu einem Gebäude mit installierter Temperieranlage erfolgt im letzten Kapitel. (Kapitel 5)

Die Darstellung theoretischer Grundlagen der Temperierung nach Vorgaben des BLfD ist zum einen in den Aufbau (2.3), die Dimensionierung (2.4) und in die wichtigsten Effekte einer Temperierung (2.5) sowie zum anderen in die kritische Bewertung seitens der Fachwelt (2.6) gegliedert.

Die eigenen empirischen Untersuchungen unterteilen sich im Kapitel 3 wie folgt: zuerst erfolgt eine Analyse von Publikationen installierter Temperieranlagen und wissenschaftliche Untersuchungen auf ihre Aussagekraft bezüglich des Einsatzes einer Temperierung (3.2). Daran schließt sich die Darlegung der Ergebnisse durchgeführter Interviews (3.3) und die Vorstellung eigens besuchter Temperieranlagen an (3.4).

Das vierte Kapitel, das auf den Schlussfolgerungen der Kapitel 2 und 3 basiert, indem es eine Begriffsklärung des Terminus Temperierung (4.1) aufgreift, beschäftigt sich mit den Einsatzmöglichkeiten und –grenzen der Temperierung (4.2 und 4.3). Abschließend werden in einem Forschungsausblick Aspekte aufgezeigt, die weiteren Forschungen Zielstellungen bieten könnten (4.5).

Zum Ende der Arbeit bietet es sich an, aktuelle Forschungen sowie eigene Untersuchungsergebnisse zu installierten Temperieranlagen im Rittergut Trebsen vorzustellen (5.1).

2 Wissenschaftlich – technischer Entwicklungsstand: Temperierung nach dem Verfahren des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege (BLfD)

2.1 Begriffsbestimmung

Da der Forschungsgegenstand dieser Arbeit u.a. auch auf physikalischen Grundlagen beruht, sollen im Folgenden einige dieser Begriffe definiert werden.

Zu den wichtigsten Vorteilen der Temperierung nach Vorgaben des BLfD gehört die Beseitigung von Feuchte im Wandinneren und an der Wandoberfläche. Die Feuchtebelastung einer Wand kann durch verschiedene Faktoren entstehen [Bild 1]:

- Belastung durch Schlagregen
- aufsteigende Feuchte
- hygroskopische Feuchte
- Kondensation.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 1: Unterschiedliche Feuchtebelastungen einer Außenwand (Quelle: Rahn, 2001)

Aufsteigende Feuchte dringt durch anstehendes Wasser in bodenberührte Bauteile ein und steigt durch das kapillare Verhalten des Baustoffes in ihm auf. [Vgl. Arendt, 2003, S. 136]

Mit hygroskopischer Feuchte wird die Eigenschaft einiger Salze bezeichnet, dampfförmiges Wasser aus der umgebenden Luft aufzunehmen, im Baustoff zu speichern und in Abhängigkeit mit der relativen Raumluftfeuchte wieder abzugeben. Die eintretende Materialfeuchte wird auch Gleichgewichtsfeuchte genannt. Aufsteigende Feuchte kann durch hygroskopische Feuchte unterstützt werden und am Bauwerk Höhen erreichen, die durch reine Kapillarkräfte nie erzielt werden könnten. [Vgl. Arendt, 2003, S. 136]

Bei Belastung durch Schlagregen werden auch höher gelegene Wandbereiche mit Feuchtigkeit belastet, trocknen aber gewöhnlich schnell wieder aus. Eine wirkliche Schädigung der Bausubstanz tritt nur ein, wenn ein zu großes Saugverhalten der Wandoberfläche oder eine Behinderung der Feuchteabgabe vorliegt. Ein weiteres Schadensbild zeigt sich bei sauren Regen vor allem an Natursteinfassaden. [Vgl. Arendt, 2003, S. 136]

Bei Kondensation fällt bei Unterschreitung der Taupunkttemperatur Feuchte auf einer Bauteiloberfläche aus. Hierbei ist zwischen Winterkondensation und Sommerkondensation zu unterscheiden. Winterkondensation tritt dort auf, wo dünne oder stark wärmeleitende Außenwandkonstruktionen eine niedrige Temperatur der Außenmauerinnenseite bewirken. Sommerkondensation entsteht an Stellen, wo große Baumassen (Kirchen, Burgen) tiefe Temperaturen weit in wärmere Witterungsperioden hinein speichern. [Vgl. Arendt, 2003, S. 136]

Unter absoluter Luftfeuchte [3] c [(g/m³)] versteht man die auf das Luftvolumen V bezogene Wasserdampfmenge m, das heißt, die tatsächliche Wasserdampfkonzentration in der Luft.

Die relative Luftfeuchtigkeit φ [(%)] ist das Verhältnis von tatsächlich herrschendem Wasserdampfpartialdruck pD (Partialdruck des Wassers) zu dem bei der Lufttemperatur maximal möglichen Sättigungsdampfdruck pS. [Hohmann/Setzer, 1997, S. F115]

Bild 2 verdeutlicht, dass bei gleicher relativer Luftfeuchte kühlere Luft stets trockener ist als wärmere Luft. Dadurch steigt die relative Luftfeuchte beim Abkühlen stetig an. Erreicht die relative Luftfeuchte einen Wert von φ = 100%, nennt man die dazugehörige Temperatur Taupunkttemperatur. Unterschreitet die Innenoberflächentemperatur eines Bauteils die Taupunkttemperatur der Raumluft, so fällt an dieser kühleren Oberfläche Tauwasser aus. Um Tauwasserausfall zu vermeiden, ist es notwendig, dass die raumseitige Bauteiloberfläche eine höhere Temperatur aufweist als die Taupunkttemperatur der Raumluft. [Vgl. Rahn, 2002, S. 75 ff]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 2: Zusammenhang zwischen Taupunkttemperatur und der

Raulufttemperatur in unterschiedlich beheizten Kirchen

(Quelle: Künzel, 2005)

Neben der Wechselwirkung von Feuchte und Temperatur spielen auch baustoffliche Eigenschaften eine wesentliche Rolle, Feuchtigkeit aufzunehmen und abzugeben. In oberflächennahen Bereichen eines Baustoffes kann es in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte zu einer Anlagerung von Wassermolekülen (Adsorption) kommen. Im Inneren eines Baustoffes nennt man dies Kapillarkondensation. Adsorption und Kapillarkondensation werden unter dem Begriff der Sorption zusammengefasst. Das Sorptionsverhalten eines Baustoffes ist von großer Bedeutung und gibt Auskunft darüber, in welcher Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte ein Baustoff Feuchte aufnehmen (Absorption) und wieder abgeben (Desorption) kann. [Vgl. Rahn, 2002, S. 75 ff] In Bild 3 ist das Sorptionsverhalten verschiedener Wandoberflächen zu erkennen. Deutlich wird, dass der Desorptionvorgang länger dauert als die Absorption. [Vgl. Künzel, 2005(a)]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 3: Sorptionsverhalten verschiedener Wandoberflächen

in Abhängigkeit zur Zeit (Quelle: Künzel, 2005)

Einen weiteren wichtigen Aspekt beim Thema Raumklima stellt die Behaglichkeit dar. Darunter versteht man das Wohlbefinden eines Menschen – bedingt durch äußere Einflüsse in seiner Umgebung. Sie stellt sich bei einem thermischen Gleichgewicht von Körperwärme und Umgebung ein. So wird bei durchschnittlicher Bekleidung, geringer Luftbewegung und bei mäßig körperlicher Arbeit eine gleichmäßige Temperatur von Raumluft und raumumschließenden Wänden von +20°C bis ca. +25°C als behaglich empfunden. Dieses Verhältnis von Raumluft und raumumschließenden Wänden wird in Bild 4 dargestellt. [Vgl. Kochkine, 2004, S. 3]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 4: Verhältnis von Raumluft und raumumschließenden Wänden

für die Behaglichkeit (Quelle: Kochkine, 2004)

Der Wert „Behaglichkeit“ schwankt hinsichtlich seiner Ausprägung, da er je nach Gebäudeart eine unterschiedliche Gewichtung erfährt. So ist in einen Wohnraum die thermische Behaglichkeit von höherem Stellenwert als in zeitlich begrenzt benutzten Gebäuden (u.a. Kirchen, Museen).

In der Fachliteratur versteht man unter Temperierung ein alternatives Wandheizsystem, bei dem der Wärmebedarf der einzelnen Wärmeverlustflächen (Außenbauteile und erdeberührende Bauteile eines Gebäudes) ständig und direkt an ihnen selbst gedeckt wird. Diese, auf das ganze Gebäude zielende Heizmethode, bietet den Vorteil, die bauphysikalischen, raumklimatischen sowie physiologischen Bedingungen in einem Gebäude zu optimieren.

Bei der Bauteiltemperierung wird im Gegensatz zur Temperierung nicht das gesamte Gebäude in die Betrachtung einbezogen, sondern nur einzelne Schadstellen. Somit wird sie vorrangig zur Verhinderung lokaler Bauschäden durch Tauwasser oder Sommerkondensat eingesetzt.

In der vorliegenden Arbeit versteht man unter Temperieranlage/Temperiersystem die Installation eines Wärmeträgers (warmwasserführendes Rohr, Heizkabel), der sich an der raumseitigen Oberfläche von Außen- bzw. Innenwänden befindet. Dieser Wärmeträger kann unter oder auf Putz verlegt werden.

2.2 Entwicklungsgeschichte der Temperierung

Das BLfD versteht unter Temperierung eine universelle Form der Wandheizung [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 342], daher bietet es sich an, die Entwicklungsgeschichte der Wandheizung im Folgenden kurz darzulegen.

Die Geschichte der Strahlungsheizung und im Speziellen der Wandflächenheizung ist von Strähle [Vgl. Strähle, 1987] ausführlich dargelegt worden. Als historische Beispiele führt er die römische Hypokaustenheizung, die chinesische Tong – Kang – Heizung sowie die mittelalterliche Steinofenheizung an. Des Weiteren zeigt Strähle auf, dass die Idee, in Außenwänden Warmwasser – Heizungsrohre zu integrieren, bereits um 1909 in Großbritannien [Bild 5] und um 1928 in Deutschland aufkam und durch Patente gesichert wurde.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 5: Brüstungsheizfläche nach einem britischen Patent von 1909 ((Quelle : Strähle , 1987))

Zwischen 1930 und 1942 sind in Deutschland weitere Verbesserungen von Strahlungsheizsystemen patentiert worden. Nach dem Zweiten Weltkrieg versuchte man beim Wiederaufbau, aufgrund gesteigerter Nachfrage die Strahlungsheizung im industriellen Bauen (hier vor allem für großformatige Bauteile des Wohnungs- und Bürobaus) einzusetzen.

Die Wandheizungssysteme der heutigen Zeit entstanden aus technischen Komponenten der Fußbodenheizung und basieren auf deren Vorgaben und Normen. In den letzten Jahrzehnten bildeten sich unterschiedliche technische Varianten von Wandheizungssystemen heraus. Dazu zählen u.a. Kapillarrohrmatten, Wandheizregister, Systeme mit Vorsatzschalen sowie Randleistenheizungen.

Ebenfalls zu Systemen, die die Wandfläche zur Erwärmung von Räumen benutzen, gehört das Temperiersystem, welches in den 1980er Jahren vom BLfD und freiberuflichen Fachkräften entwickelt worden ist. Im Gegensatz zu Wandheizsystemen, die nur einzelne Wandflächen einbeziehen, betrachtet die Temperierung das Gesamtgebäude. Vorrangiges Ziel der Temperierung ist es, auftretende klimatische Probleme in Museumsbauten und Magazinen zu entschärfen oder ganz zu beseitigen. Probleme stellen u.a. die starke Staubumwälzung durch Luftheizungen und die dadurch erfolgte Verschmutzung der Exponate und Hüllflächen dar. Außerdem zählen andererseits dazu die großen Temperaturunterschiede des Heizmediums Luft und der kalten Wand sowie die daraus resultierenden Probleme eines großen Befeuchtungsbedarfs, einer Kurzzeitschwankung des Raumklimas und Kondensats. [Vgl. Großeschmidt, 1996(a), S. 103]

Die Entwicklung der Temperierung nach Vorgaben des BLfD lässt sich anhand von zwei Schritten darstellen. Das erste Temperiersystem bestand entweder aus einer Wandschale oder einer Wand – Boden – Schale. Diese sind zum Beispiel 1982 im Stadtmuseum Starnberg [Vgl. Großeschmidt, 1992(b), S. 12] und 1987 im Heimatmuseum Schwandorf [Vgl. Micus, 1992] eingebaut worden. Wie im Bild 6 zu erkennen ist, sind diese Schalen Vorsatzwände, die im Kern eine luftdurchströmende Schicht aus Wellplatten aufweisen. In jenen Schalen befinden sich im Sockelbereich Heizrohre, die die Luft zwischen den Wellplatten erwärmen. Anschließend steigt die warme Luft in der Schale nach oben und gibt durch Strahlung die Wärme in den Raum ab.

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Bild 6: Wand-Boden-Temperierung durch Schalensystem (Quelle: Großeschmidt, 1992(b))

Über die technischen Parameter existieren wenig genaue Angaben, da diese Form der Temperierung schon seit Anfang der 1990er Jahre von dem BLfD nicht mehr empfohlen wird. In einer Veröffentlichung zur Wandtemperierung im Heimatmuseum Schwandorf wurden denkmalpflegerische Probleme dieser Schalensysteme deutlich [Vgl. Micus, 1992, S. 166]. Am beschriebenen Objekt hat man an die Innenseiten der historischen Außenwände eine Wandschale von 10 cm Stärke gesetzt, was zu einer Stufenbildung unterhalb der Stuckdecke führte. Hier werden die Mängel dieses Systems offensichtlich: In historischen Gebäuden stellen sie einen erheblichen Eingriff in das überlieferte Erscheinungsbild dar und ziehen bauliche Maßnahmen nach sich. Dadurch beschränkt sich der Einsatz der Wandschalentemperierung auf den Neubau oder historische Gebäude ohne restauratorische Befunde.

Durch den Wegfall allen „unnützen Ballastes“ [Großeschmidt, 1996(b), S. 9] und die Weiterentwicklung der Temperieranlagen mittels empirischer Vorgehensweise [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 328], kam es zum zweiten Entwicklungsschritt beim BLfD, der „Minimalanlage“. Dieser Erkenntnisgewinn entstand auf der Basis, dass man nunmehr sowohl positive Erkenntnisse als auch aufgetretene Fehler oder Mängel an betriebenen Temperieranlagen in die Entwicklung einbezog. Allerdings fehlt eine detaillierte Beschreibung der empirischen Vorgehensweise, da technische und konstruktive Schwächen installierter Temperieranlagen keine Erwähnung finden. Vielmehr werden in allen Veröffentlichungen des BLfD und anderen Befürwortern der Temperierung allein die positiven Effekte bei mehreren hundert Temperieranlagen, darunter in Deutschland, Österreich, Schweiz, Slowenien, Schweden und Italien, hervorgehoben [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 334].

Bei dieser entwickelten Minimalanlage werden die Heizrohre unter Putz oder direkt auf der Wand verlegt. Von Befürwortern wird dies als Vorteil angeführt so dass der Einsatz der Temperieranlagen in allen Arten von Bauwerken, insbesondere in historischen, ermöglicht wurde. Aber es zeigen sich auch Grenzen im Einsatz, wie beispielsweise bei Bauwerken mit hohem Substanzschutz an den Wänden, z.B. Fresken und Bemalungen.

Je nach Raumgröße, Raumart, Fensterflächen oder Anforderungen an die Strahlungswärme ist es möglich, mehrere Temperierschleifen im Mauerwerk zu verlegen. In die Fensterleibungen können Rohrschleifen eingebaut werden, um Kältebrücken zu entschärfen. Die möglichen Ausführungsformen einer Minimalanlage werden im Kapitel 2.4 näher vorgestellt. Zu den ersten dieser Anlagen gehören die Fundamentbeheizung des Rathauses in Tittmoning (1992) [siehe Anlage 3] sowie die Temperieranlage in der Kirche St. Georg in Obertraublingen (1993). [Vgl. Großeschmidt, 1996(a), S. 104] Seitdem ist die Temperierung in vielen Alt- und Neubauten, Baudenkmälern, Kirchen, Exponatgebäuden in Freilichtmuseen, Bergkellern und behausten archäologischen Ausgrabungen eingebaut worden.

2.3 Aufbau von Temperieranlagen

Da man mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Temperieranlage unterschiedliche Wirkungen erzielen kann, die von einer Trockenlegung des Mauerwerkes, über eine Grundtemperierung einzelner Räume bis hin zu einer Raumtemperatur für Wohnzwecke reicht, muss man dies auch beim Einbau beachten. Des Weiteren ist auf den baulichen Unterschied zwischen einer Temperierung der Gesamtgebäudehülle und einer Bauteiltemperierung für einzelne Bauteilbereiche zu achten. In diesem Abschnitt soll der Aufbau sowie der bauliche Unterschied der beiden Systeme knapp dargelegt werden. Sehr ausführliche Angaben zur Rohrmontage eine Temperieranlage finden sich in der aktuellen Veröffentlichung des BLfD. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 358 ff]

Bei der Temperierung nach Vorgaben des BLfD wird das gesamte Gebäude in die Betrachtungen einbezogen. Ziel ist es, mittels Temperierung die Temperatur der Wandoberflächen zu erhöhen, nicht die der Raumluft. Nach diesen Vorgaben müssen alle Bauteile mit einem Wärmebedarf von Rohren im Sockelbereich umfahren werden. Diese Bauteile werden zusätzlich unterschieden zwischen Bauteilen mit einem ganzjährigen Wärmebedarf, wie sie Fundamente, erdberührende Außenwände, Innenwände über nicht beheizten Kellerräumen darstellen und Bauteilen mit einem Wärmebedarf während der Heizperiode. Dies sind Außenwände und Fensterleibungen mit Außenluftberührung. Bei einem höheren Wärmebedarf, wie ihn der Wohnfall darstellt, können auch alle Innenwände mit einer Rohrführung versehen und in Brüstungshöhe eine weitere Rohrschleife verlegt werden. Einige Varianten für die Möglichkeiten der Rohverlegung sind im Bild 7 dargestellt. Die Rohre kann man entweder unter oder direkt auf dem Putz befestigen. Bei der Unterputzmontage sollten sie maximal 1,50 cm ± 0,5 cm tief eingeputzt werden, da die Wärmestrahlung zu tief eingeputzter Rohre sehr stark gemindert wird. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 357]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

a) b) c)

Bild 7: Verlegemöglichkeiten der Temperierleitungen der Minimalvariante:

a) ein Heizkreis mit nur Vorlaufrohrleitung am Wandsockel,
b) ein Heizkreis mit Vor- und Rücklaufrohrleitung am Wandsockel,
c) zwei Heizkreise mit Vor- und Rücklaufrohrleitung am Wandsockel und in

Brüstungsebene (Quelle: nach EURA – Ingenieure, 2005)

Bei der Aufputzmontage muss man die Rohre direkt auf dem Putz befestigen, da sonst ein großer Teil der Heizleistung an die Raumluft abgeführt wird. Des Weiteren sollten Rohre bei der Aufputzmontage für eine bessere Wärmeabstrahlung angestrichen werden. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 357] Für die Rohre haben sich blanke Kupferrohre, schutzummantelte Kupferrohre, aber auch Kunststoffrohre als Material bewährt. Ebenso nutzt man Heizkabel für die Wärmeabgabe. Die Innenseiten des Außenmauerwerks müssen eine homogene Oberfläche besitzen um keinen Abriss der aufwärts gerichteten Warmluftströmung herbeizuführen. Dies bedeutet, dass die Wandoberfläche keine größeren Poren oder sichtbare Fugen aufweisen darf. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 328]

Da in der Regel die Verlegung der Rohre unter Putz erfolgt und dadurch Schlitze durch Fräsen geschaffen werden müssen, sind statisch – konstruktive Aspekte zu beachten. Die erlaubte Schlitztiefe ist nach DIN 1053 zu ermitteln und einzuhalten.

Bei der Bauteiltemperierung wird im Gegensatz zur Temperierung nicht das ganze Gebäude betrachtet, sondern nur einzelne Schadstellen, wie z.B. Tauwasserschäden am Wandsockel und Wärmebrücken. Hier reicht oft schon ein Heizkabel von wenigen Metern Länge, um diese Feuchteschäden zu beseitigen und dauerhaft zu verhindern. Auf die Bauteiltemperierung wird hier nicht weiter eingegangen, da das BLfD diesen Begriff nicht verwendet und Auswirkungen einer Temperierung auf einzelne Bauteile nicht benennt.

2.4 Wärmetechnische Dimensionierung einer Temperieranlage

Für die wärmetechnische Dimensionierung einer Temperieranlage geben die Veröffentlichungen des BLfD nur wenige konkrete Hinweise. Die wichtigste Vorgabe ist die richtige Anordnung der Rohre an den Wänden in den entsprechenden Räumen. Dazu stellt das BLfD Zeichnungen mit Beispielen für die Rohranordnung zur Verfügung. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 331] Diese sind in Bild 8 zu erkennen. Deutlich wird, je höher die Anforderung an eine Raumtemperatur ist, um so mehr Rohre muss man in die Wände integrieren.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

a) Konservierung von Bausubstanz und Raumausstattung (Baudenkmäler, Exponatgebäude in Freilichtmuseen; Vorlauftemperatur ca. 30°C/ Feuchtesanierung und Beheizung von Kellern; Vorlauftemperatur 30 – 40°C
b) Museum, Kirche; Vorlauftemperatur 30 – 60°C/ Wohngebäude (Wandstärke ab 60 cm, Vorlauftemperatur 30 – 65°C)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
c) Museen mit höherem Temperaturanspruch (Vorlauftemperatur 30 – 55°C/ Wohngebäude (Wandstärken zwischen 30 – 60 cm; Vorlauftemperatur 30 – 65°C)

d) Gebäude aller Art bei Nutzung von Solarkollektoren, Wärmepumpen etc./ Wohngebäude (Leichtbau: poröse Wandbaustoffe, Fachwerk, Glasfassaden; Vorlauftemperatur 30 – 65°C)

Bild 8: Beispiele für die Rohranordnung nach Angaben des BLfD: (Quelle: Großeschmidt, 2004)

Eine zweite Vorgabe findet sich in Form einer Faustformel zur Berechnung des Transmissionswärmebedarfs. Diese lautet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Hierin bedeuten: - QT Transmissionswärmebedarf [W/m]

- λtr Wärmeleitfähigkeit ( trockener Wandbaustoff) [W/(m·K)]
- d Wandstärke [m]
- Δ T max. Temperaturdifferenz zwischen Innen und Außen [K]
- h Raumhöhe [m]

Als Ergebnis erhält man den Wärmebedarf für einen Meter Wand. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 369]

Das BLfD verwendet zur weiteren Berechnung ein Diagramm [Bild 9] von Engelbrecht[4], mit dessen Hilfe man die Wärmeleistung von einem Meter Heizrohr (verlegt unter Putz) ermitteln kann. Vorab wird eine mittlere Wassertemperatur sowie ein Rohrmaterial ausgewählt. Durch Ablesen erhält man die benötigte Wärmeleistung für einen Meter Wand.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 9: Diagramm zur Wärmeabgabe verschiedener Rohrmaterialien (Quelle: Großeschmidt, 2004)

Hier bietet es sich an, einige dieser Aussagen kritisch zu bewerten. So ist der Wert λtr in der Faustformel zu hinterfragen. Das BLfD stellt in einer Beispielrechnung nur eine Angabe für den Baustoff Ziegel[5] mit einem λtr von 0,4 W/m·K zur Verfügung. Für weitere Baustoffe, zum Beispiel Naturstein oder Holz, sind keine Aussagen zu finden. Ebenso ist der Wert λtr an sich zu kritisieren, da mit einer Temperierung zuerst eine Trocknung der Wände erfolgen soll. Für die Auslegung einer Temperierung sollte zunächst der schlechteste Zustand einer Außenwand (feucht und kalt) berücksichtigt werden, um einen erfolgreichen Einsatz zu garantieren. Des Weiteren wird sich der Wert λtr nur im unteren Bereich einer Wand und nur im Nahbereich des Heizrohres einstellen, wie Untersuchungen von Seele beweisen. [Vgl. Seele, S. 18] In einer Veröffentlichung von 2004 gibt das BLfD selbst den thermisch aktiven Bereich mit 7 bis 9 cm an. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 356] Auch auf Thermografieaufnahmen kann man einen erwärmten Bereich nur am Wandsockel von ca. 10 cm Breite erkennen. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 357] Somit muss man zur Auslegung eine Temperierung zuerst von einer normalfeuchten kalten Wand ausgehen, und erst für eine nachträgliche Bewertung kann die Wand in einen getrockneten unteren Teil (ca. 50 bis 100 cm Höhe) mit ca. 1/3 der Wandstärke und in einen normalfeuchten oberen Teil zerlegt werden.

Im Diagramm von Engelbrecht handelt es sich um Angaben zur Wärmeabgabe verschiedener Rohre[6] an den Raum, die in einer Ziegelwand (λ = 0,81 W/(m·K), ρ = 1800 kg/m³, Wandstärke von 36,5cm), unter Putz verlegt sind. Die Innentemperatur betrug bei der Ermittlung des Diagramms +20°C, die Außentemperatur -16°C. Das Rohrmaterial besaß einen Durchmesser von 18 mm. Dieses Diagramm kann somit nur sehr schwer für andere Berechnungen herangezogen werden, bei denen ein anderer Rohrdurchmesser, eine andere Wandstärke oder anderes Baumaterial vorhanden sind. Für durchfeuchtete Wände und Fachwerkkonstruktionen ist diese Form der Auslegung einer Temperierung somit ungeeignet, da verlässliche Grundlagendaten zur Berechnung fehlen.

Zum Lüftungswärmebedarf gibt das BLfD folgenden Hinweis: Da durch die Temperierung die Raumluft kaum aufgeheizt wird und es damit nicht zu inneren (Kamineffekt des Treppenhauses) und äußeren (Warmluftaustritt aus Fugen und Öffnungen) Wärmeverlusten kommen kann, reicht es völlig, die Reserve aus der Berechnung und dem Diagramm für den nötigen Lüftungswärmebedarf heranzuziehen. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 369] Weitere Aussagen über die Auslegung einer Temperierung sind in Veröffentlichungen des BLfD nicht zu finden.

Diese insgesamt wenigen Angaben vermitteln den Eindruck, dass die Temperierung im Vergleich zu konventionellen Heizsystemen[7] einfacher zu planen und auszuführen ist. In Veröffentlichungen des BLfD wird dies durch Kommentare, wie: „Ohne Einschaltung von Spezialfirmen kann sie (die Temperierung) heute von jedermann angewendet werden“ [Großeschmidt, 1996(b), S. 9], untermauert. In den Veröffentlichungen fehlt jeglicher Hinweis darauf, welche Daten zur Ermittlung einer erforderlichen Heizlast für ein Gebäude notwendig sind. Dies bildet jedoch die Grundlage für eine Bemessung sowohl der Heizfläche in den einzelnen Räumen als auch für die Auslegung der gesamten Heizungs- bzw. Temperieranlage. Die Größe der Heizlast ist abhängig von der Lage des Gebäudes, der Bauweise der wärmeübertragenden Gebäudeumfassungsflächen und dem Bestimmungszweck der einzelnen Räume. [Vgl. Wormuth/Schneider, 2000, S. 119] Nach DIN 4701 sind dies aber wichtige Angaben, die man benötigt, um den erforderlichen Heizenergiebedarf Q und den Heizwärmebedarf Qh zu berechnen. Somit ist es zwingend notwendig, dass ein Fachmann der Heizungstechnik die Planung einer Temperieranlage übernimmt, der sowohl das Gebäude in den richtigen Zusammenhang stellt als auch fachübergreifende Lösungsansätze einbezieht. Bei unzureichender Planung oder fehlendem Fachwissen kann es so zu Situationen kommen, in denen Räume im Winter nicht die erhofften Temperaturen erreichen. Hierfür wird ein Beispiel im Kapitel 3.4.2 vorgestellt.

2.5 Wirkungsweise der Temperierung nach dem BLfD

Das folgende Kapitel beinhaltet die Vorstellung der wichtigsten Sekundäreffekte der Temperierung sowie deren Funktionsweise nach den Angaben des BLfD. Dazu wurde Literatur des BLfD ausgewertet und zusammengefasst. Physiologische und restauratorische Gesichtspunkte der Temperierung können an dieser Stelle nur knapp beschrieben werden, sie sind nicht Hauptbestandteil der vorliegenden Arbeit sind. Da die Temperierung vom BLfD zuerst in Museumsbauten und Depoträumen eingebaut wurde, kommt dies auch in den angeführten Effekten zum Tragen. Viele dieser dort beobachteten Auswirkungen sind danach auf alle anderen Gebäudearten übertragen worden.

Wenn die Montage der Temperierleitung nach den Vorgaben des BLfD erfolgt ist, sollen folgende Sekundäreffekte eintreten:

- optimale Raumbeheizung in Gebäuden aller Nutzung, Konstruktionsarten und Raumhöhen
- Unterbrechung des Feuchtetransportes
- Inaktivierung der Schadsalze
- Energieeinsparung bei der Beheizung von Neu- und Altbauten durch Materialtrocknung und „U-Wert-Verbesserung“
- Schutz der Hüllflächen und der Ausstattung des Raumes vor Kondensat und Staubablagerungen, Senkung von zu hoher relativer Luftfeuchte
- Angleichung der Oberflächentemperatur ungedämmter erdberührter Bodenflächen an die Raumtemperatur. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 326]

Im Folgenden beschränkt sich die Arbeit aus Kapazitätsgründen nur auf einzelne Effekte, so u.a. auf die Unterbrechung des Feuchtetransportes, die Energieeinsparung, die Inaktivierung von Schadsalzen und die thermische Behaglichkeit.

Nach Aussage des BLfD soll die Temperierung als Gesamtheit verstanden werden. Es ist nicht möglich, einzelne Faktoren herauszunehmen, da sonst der Erfolg der Temperierung nicht eintreten kann. Dennoch werden hier die wichtigsten Effekte von Temperieranlagen detailliert betrachtet, um die Wirkungsweise aufzeigen zu können. Dadurch kann es bei den folgenden Punkten zu Wiederholungen kommen.

2.5.1 Verhinderung von Feuchteschäden

Die Unterbrechung des Feuchtetransportes ist der wichtigste Punkt, den die Befürworter der Temperierung immer wieder anführen, da es erst durch die Beseitigung der Feuchte in den Außenwänden zu den angeführten Sekundäreffekten kommen kann. Durch eine kontinuierliche Beheizung von Kellerwänden, erdberührenden Außenwänden, Fundamenten und nicht unterkellerten Erdgeschosswänden soll es zu einer „thermischen Horizontalsperrung“ [Großeschmidt, 2004, S. 336] und damit zur Trockenlegung der Wandsockel kommen, unabhängig von der Art der Feuchtebelastung. Selbst Belastungen durch aufsteigende Feuchtigkeit [Vgl. Großeschmidt, 1992(a), S. 19] sowie durch drückendes Wasser [Vgl. Großeschmidt, 1996(b), S. 22] können beseitigt und zukünftig verhindert werden.

Nach Darlegung des BLfD bildet sich in der unmittelbaren Rohrumgebung ein faustgroßer Wärmestau. Von diesem gehen gleichzeitig und radial nach allen Seiten geringe Wärmemengen in die umgebende Sockelzone und bilden zylindrische Isothermen, wie auf dem Bild 10 zu erkennen ist. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 336]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 10: Schematische Darstellung der Wirkungsweise

der Temperierung (Quelle: Großeschmidt, 2004)

Bei persönlichen Gesprächen[8] sowie in seiner aktuellen Veröffentlichung spricht Großeschmidt[9] von einem thermischen Gefälle oder einem geringen kontinuierlichen Wärmegefälle nach außen in die Wand. Dieses zieht eine allmähliche Verdrängung von Porenwasser in den Wandkern nach sich. Nicht der gesamte Wandquerschnitt wird erwärmt, sondern es bildet sich ein warmer und damit trockener Bereich um das Heizrohr. Die von diesem erwärmten, ca. 10 cm hohen Putzstreifen, aufsteigende Wärme sorgt so für die Trocknung der Wandoberfläche. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 338, 350] Der Effekt, dass ein strömendes Medium an einer Begrenzungsfläche haften bleibt und durch eine aufwärtsgerichtete Strömung nach oben steigt, wird auch als Coanda – Effekt bezeichnet. [Vgl. Arendt, 1996, S. 44]

Präzise Angaben über die Reichweite in eine Wand hinein und die Dauer der Austrocknung liefern die Veröffentlichungen des BLfD nicht[10]. Statt dessen vermittelt die Grafik im Bild 10 den Eindruck, als könne die „thermische Horizontalsperrung“ den gesamten Querschnitt einer Wand trocknen, unabhängig von Wandstärke, Baumaterial und Menge der vorhandenen Feuchtigkeit in der Wand.

Das BLfD erklärt die Wirkungsweise der Temperierung mit der Wasserstoffbrückenbildung bei feuchten Baustoffen. Und mit einer Stoffeigenschaft – der Wärme-, die ein Maß für den Bewegungszustand der Moleküle darstellt. [Vgl. Großeschmidt, 1998, S.4] Laut Aussage des BLfD spielt diese Wasserstoffbrückenbildung im Mauerwerk eine entscheidende Rolle für Tauwasserschäden und aufsteigende Feuchtigkeit an untemperierten Wänden. Sie ist praktisch der „Motor für aufsteigende Bodenfeuchte“. [Großeschmidt, 2004, S. 352] Nur wenn die Wandtemperatur mindestens gleich der Lufttemperatur ist, dann ist die Wärmeschwingung der Materialmoleküle an der Oberfläche ausreichend stark, um eine Bildung von Wasserstoffbrücken zu verhindern. Dies wird bei Massivhäusern bereits im Sommer durch Speicherung der Sonneneinstrahlung auf die Außenbauteile erreicht. Diese Einstrahlung bewirkt auch nachts eine ausreichend hohe Wärmeschwingung der Moleküle. Das Heizsystem im Gebäude braucht nun nur noch diesen Zustand der Materialschwingung aufrecht erhalten. Wandheizsysteme, die an der gesamten Raumseite der Außenwände eine Materialschwingung erreichen, leisten durch ihr physikalisches Prinzip zugleich Feuchte- und Wärmeschutz. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 352]

Über die Darstellung im Bild 8 hinausgehend kann in erdberührten Räumen mit mineralischen Bodenbelägen, die für eine Nutzung vorgesehen sind, anstelle einer Fußbodenheizung mit Wärmedämmung, durch den Einbau von ein bis zwei Umwegschleifen der Innenwandleitungen eine Fußbodentemperierung erzielt werden. Der Rohrabstand soll dann im Dickbett oder im Ausgleichsestrich 50 bis 100 cm betragen. Im Dauerbetrieb muss die Vorlauftemperatur bei ca. 30°C liegen. Um eine rasche Anhebung der Raumtemperatur zu erreichen, kann man die Vorlauftemperatur zeitweise anheben. Bei Räumen mit Holzböden reicht nach Aussage des BLfD die Rohrführung nur an den Wandsockeln aus. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 330]

Zu den nötigen Vorlauftemperaturen der Sockeltemperierung bei Dauerbetrieb gibt das BLfD folgende Angaben: Es rät während der ersten Betriebsphase zu einer maximalen Leistung der Heizung, die dann im weiteren Dauerbetrieb auf 65°C Vorlauftemperatur eingestellt werden kann. Je nach Feuchtegrad des Baukörpers stellt sich innerhalb einiger Wochen bis hin zu zwei Monaten unter fortschreitender Trocknung der Bausubstanz die gewünschte Raumtemperatur ein. Nach dieser ersten Heizperiode, in der die Trocknung der Gebäudehülle angestrebt wurde, beginnt der Wärmebedarf zu sinken und die Vorlauftemperatur kann weiter reduziert werden. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 326] In einem Zeitraum von einem bis zu wenigen Jahren verringert sich der Jahresheizenergiebedarf trotz Sommertemperierung gegenüber herkömmlicher Beheizung nur in der Heizperiode. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 336] Da das anschließende Vorgehen von den Anforderungen des jeweiligen Nutzers und des speziellen Objektes abhängt, können in den Veröffentlichungen des BLfD keine Angaben über die weiteren einzuhaltenden Vorlauftemperaturen gefunden werden.

Für die universelle Nutzung sowie zum Feuchteschutz von Räumen mit erdberührenden Bauteilen in Alt- wie Neubauten ohne solare Zustrahlung ist im Sommer ein minimaler Heizbetrieb erforderlich. Hier gibt das BLfD Leistungen von 5 bis 15 W/m Wandsockel, in Kellern 30 W/m, an. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 335]

Seit 1996 erklärt das BLfD in Veröffentlichungen die Wirkung der Temperierung in einem Keller mit dem Schwingungsverhalten der Mauerwerksmoleküle. Dabei benutzt es als fraglichen Vergleich für die Temperaturangaben die Kelvin – Skala. Als Beispiel führt das BLfD einen Keller an, der durch Akkumulation der Erdkernabwärme ganzjährig bereits ca. 283 K (+10°C) warm ist. Aufgrund von Zuführen geringer Energiemengen durch Sockelheizrohre, gelingt es nach wenigen Wochen den Keller zu trocknen und zu erwärmen. Durch die zugeführte zusätzliche Wärmeenergie wird das Schwingungsverhalten der Oberflächenmoleküle um 8 bis 10 K erhöht und dauerhaft aufrecht gehalten. So ist es möglich, in diesem Keller eine Raumtemperatur von +18°C bis +20°C zu erreichen. Um zu beweisen, wie gering die benötigte Energiemenge bei der Verwendung mit Kelvinangaben ist, fügt das BLfD ein Diagramm ein, in dem Grad Celsius mit der Kelvinangabe verglichen werden [Bild 11]. [Vgl. Großeschmidt, 1996(b), S. 23; 2004, S. 329]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild11: Vergleich der Temperaturskalen von Celsius und Kelvin

(Quelle: Großeschmidt: 1996(b))

Bei Berücksichtigung aller Angaben von Großeschmidt, kann man bei Temperierung erdberührter Bauteile auf die konventionellen Sanierungsmaßnahmen, wie Schadsalzbehandlung, Außenisolierung, Wärmedämmung, Horizontalsperren, Tränkungen und Sanierputzen, verzichten. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 328]

2.5.2 Energieeinsparung durch Temperierung

Ein weiterer wichtiger Sekundäreffekt der Temperierung laut BLfD stellt die Energieeinsparung durch Heizkostensenkung dar. So soll sich der Wärmebedarf in der Heizperiode verringern, da durch eine Temperierung auch in den Sommermonaten eine nachhaltige „U - Wertverbesserung“ erreicht wird, so dass der Gesamtverbrauch in der Regel unter dem von konventionellen und nur in der Heizperiode beheizten Massivbauten liegt. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 328] Als Beweis für die U – Wertverbesserung gibt er folgende Werte für eine temperierte Wand an: So soll eine 1% geringere Materialfeuchte die Wärmeleitfähigkeit um ca. 10% verringern. [Vgl. Großeschmidt, 1992(a), S. 11] Als Beleg für die positive Auswirkung der Temperierung auf den U – Wert einer Außenwand verweist das BLfD auf Thermografieaufnahmen. Als Beispiel nennt es ein Wohnhaus mit 26 cm starken Außenwänden aus Beton. Diese werden durch zwei Heizrohrschleifen mit +60°C Vorlauftemperatur temperiert. Auf Thermografieaufnahmen [Bild 12], die im März 2002 angefertigt wurden, konnte man auf der Außenseite „zwar eine starke Abstrahlung, nicht aber die heißen Rohrtrassen auf der Innenseite nachweisen“. [Großeschmidt, 2004, S. 366] Dem BLfD zufolge treten Farbunterschiede, wie in Bild 12, bei Thermografieaufnahmen temperierter Gebäuden oft auf. Dies begründet es damit, dass die Porenfeuchte bei Bauteilen durch die Temperierung unter ihrem praktischen Feuchtegehalt gehalten wird. Getrocknete Bauteile mit hohem Rohgewicht können erheblich mehr Energie aus der Sonneneinstrahlung aufnehmen, speichern und wesentlich langsamer wieder abgeben als leichtere und normalfeuchte Baustoffe. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 366]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 12: Auf dem Bild sieht man die Abstrahlung einer 26 cm starken Betonwand, die mit zwei

Rohrschleifen versehen ist. Die Rohre der Wand wurden seit 18 Uhr des Vortages mit einer

Vorlauftemperatur von 60°C betrieben (Quelle: Großeschmidt, 2004)

Dazu trägt u.a die Sommertemperierung bei, als leichte Erwärmung erdberührter Räume auch außerhalb der Heizperiode. Je nach Lage und Art der Räume müssen 5 bis 30 Watt pro Meter Wandsockel bereitgestellt werden. Allein durch die Temperierung der Gebäudehülle und Abdichtung der Alt – Doppelfenster kommt es zu einer Verringerung des Jahresheizwärmebedarfes von Wohnbauten in Massivbauweise. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 328] Um diesen Effekt zu erzielen, sollte in der ersten Heizperiode der Energieaufwand der Temperierung gesteigert werden, um die Trocknung der gesamten Gebäudehülle zu erreichen. Großeschmidt gibt hier Vorlauftemperaturen von 60°C bis 65°C an, die so lange wie nötig bereitgestellt werden müssen. Je nach Masse und Feuchtegrad der Bausubstanz dauert diese erste Heizphase ein oder wenige Jahre. Danach wird trotz Sommertemperierung der Heizenergiebedarf geringer gegenüber herkömmlicher Beheizung während der Heizperiode. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 326, 336] Den niedrigen Wärmebedarf nach Trocknung des Mauerwerks und die damit verbundene Optimierung des Speichervermögens der Außenwände begründet das BLfD ebenso mit der geringen Raumlufttemperatur. Diese entspricht im Gegensatz zur konventionellen Heizung der Temperatur der Wandoberfläche. Dadurch kann es bei diesen geringen Raumlufttemperaturen kaum zum Entweichen von warmer Luft durch die Zimmerdecke oder in das Treppenhaus kommen. Die durch Undichtigkeiten in der Gebäudehülle entweichenden warmen Luftmengen sind klein und ein „Durchzug“ beim Lüften bleibt aus. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 336]

2.5.3 Inaktivierung von Schadsalzen

Da die Inaktivierung von Schadsalzen „nur ein Nebeneffekt“ der Trockenlegung von Bauteilen ist, geht das BLfD auf diesen Prozess nicht detailliert ein. Wie auch bei der Unterbrechung des Feuchtetransportes führt es die Wärmeschwingung der Wandmoleküle zur Verhinderung von Salzausblühungen an. Der „kleinste gemeinsame Nenner der Einzelphänomene“[Großeschmidt, 2004, S. 350] ist die Herstellung einer saisonal sinnvollen Oberflächentemperatur der Raumhüllflächen.

Eine temperierte Wand erlaubt keine Kapillarkondensation mehr. Somit können weder an den Porenwänden noch an den Salzionen Wassermoleküle neue Wasserstoffbrücken bilden. Von der gesamten temperierten Wandinnenseite geht ein geringes kontinuierliches Wärmegefälle nach außen aus. Dadurch kommt es zu einer allmählichen Verdrängung des Porenwassers in den Wandkern. Beim Zurückweichen des Porenwassers entstehen fadenförmige Salzmoleküle, die sich im Porenraum bilden. Nach dem BLfD ist eine Belastung der Oberflächen durch Salze nicht mehr möglich. Eine physiologisch günstige Temperatur sowie eine mittlere relative Luftfeuchte kann selbst in einem Raum mit Wandmalereien auf salzbelastetem Untergrund durch eine Temperierung erreicht werden. Nutzbar wird ein solcher Raum bei Anwesenheit von Personen durch das Betreiben einer Minimallüftung. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 350] Durch die ganzjährige Temperierung können Putzschäden durch Kristallisation nicht mehr auftreten. Die Tatsache, dass es in höheren Wandbereichen und Gewölben bei starker Salzbelastung noch zu Ausblühungen kommen kann, darf nicht außer Acht gelassen werden. Bei einem zu schnell erfolgten Anstrich kann es dadurch zu Farbablösungen kommen. [Vgl. Großeschmidt, 2005] Warum und wie lange es zu solchen Ausblühungen kommen kann, beschreiben die Veröffentlichungen des BLfD nicht.

2.5.4 Thermische Behaglichkeit

Die Temperierung steht für eine optimale Raumheizung in Gebäuden aller Nutzungsarten, Konstruktionsarten und Raumhöhen. Sie zeichnet sich besonders dadurch aus, dass es zu keiner heizbedingten Luftbewegung und Staubverteilung in Räumen und Gebäuden kommen kann. Die Luftgeschwindigkeit des Auftriebes, die durch Temperierung an der Wandoberfläche entsteht, ist zu gering, um Staub zu transportieren. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 326] Die Wandoberfläche nimmt die von der Temperierung aufsteigende Wärme auf und speichert sie. Von der Wandoberfläche wird sie dann als Strahlungswärme in den Raum abgegeben. Die nicht temperierten Wände und das Inventar nehmen diese Strahlung nun selber auf und speichern sie ebenfalls. Eine homogene Raumtemperatur entsteht so durch eine unendliche Reflexion von Strahlungswärme zwischen der Raumhüllfläche und dem Inventar. Durch diesen Strahlungsaustausch können in der kalten Jahreszeit weder die Wände noch die Räume abkühlen. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 339]

Für eine Raumtemperierung ist die aufsteigende Warmluft über dem temperierten Sockel wichtiger als die von dem Wandsockel ausgehende Strahlung. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 340] Dieser thermisch aktive Streifen am Wandsockel ist nach Aussage des BLfD nicht breiter als 7 cm – 9 cm. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 356] Die Hauptfläche der Außenwand muss von der aufsteigenden Warmluft erwärmt werden. Dies ist aber nur möglich, wenn es zu keinem Abriss dieser Aufwärtsströmung kommt. Aus diesem Grund sollten Möbel mindestens 2 cm Abstand zur Wand haben [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 340] und die Wandoberfläche muss eine homogene Oberfläche besitzen. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 328]

Als Vorlauftemperatur für eine Raumtemperatur von über +18°C empfiehlt das BLfD bei stärkerem Frost und einer Mauerstärke von 30 cm ca. 60°C. Bei zwei Rohrschleifen (Sockel und Brüstung) werden maximal 55°C empfohlen. [Vgl. Großeschmidt, 2005] Angaben zur Abhängigkeit von Raumgröße, Lage der Räume oder Baumaterial zur Vorlauftemperatur werden nicht erörtert.

1996 erfolgte seitens des BLfD eine Stellungnahme, die besagte, dass man durch den Einsatz einer Temperierung Heizkörper einsparen kann. [Vgl. Großeschmidt, 1996(b), S. 22] Im Gegensatz dazu empfiehlt die aktuelle Veröffentlichung des BLfD, an Sockelheizschleifen Heizkörper anzuschließen, um eine rasche Temperaturerhöhnung zu erzielen. Als Heizkörper kommen Strahlplatten in Frage (einlagige Plattenheizkörper ohne Konvektorbleche). Diese „Minimalheizung“ trägt nun dazu bei sowohl Büros als auch Wohnbereiche schnell genug und mit ausreichend Wärme zu versorgen. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 363]

Zur Trägheit der Temperierung findet man in der Veröffentlichung des BLfD folgenden Hinweis: Die Temperierung kann nicht träge sein, da sie nicht eine ausgekühlte Wand aufheizen, sondern nur die Wärmeverluste ausgleichen muss. Ein schnelles Aufheizen der Raumluft bei Bedarf, wie bei herkömmlichen Heizverfahren, ist somit nicht nötig. [Vgl. Großeschmidt, 2004, S. 364]

[...]


[1] Von 1978 bis 1990 dem Bayerischen Nationalmuseum und anschließend dem Bayerischen Landesamt für Denkmalschutz unterstellt.

[2] Diese Meinung vertreten u.a.: Seele, Eicke – Hennig, Arendt, Freytag, Gronau.

[3] Die absolute Luftfeuchte wird auch als Wasserdampfkonzentration oder Wasserdampfdichte bezeichnet. [Vgl. Hohmann, Setzer, 1997, S. F1215]

[4] Diplomarbeit von Engelbrecht mit dem Titel: „Die Temperierung – ein alternatives Heizsystem“. Fachhochschule München. 1995.

[5] Vgl. Recknagel/Sprenger/Schramek, 2005/06, S. 142.

[6] Das Rohrmaterial war: WICU, MM, Kunststoff (PVC), CU (blank).

[7] Unter konventionellen bzw. herkömmlichen Heizsystemen wird in dieser Arbeit eine Wärmeübertragung durch Platten- bzw. Rippenheizkörper oder Warmluftheizungen verstanden.

[8] Persönliche Gespräche mit Großeschmidt am 30.05.2005, 25.07.2005 (Telefon) und am 08.07.2005 in Holzkirchen.

[9] Henning Großeschmidt, Leitender Restaurator beim Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege, Landesstelle für nichtstaatliche Museen.

[10] 1996 bezeichnete Großeschmidt eine Dauer von wenigen Wochen als ausreichend, um einen Keller trocken und warm zu bekommen. [Vgl. Großeschmidt, 1996, S. 22]

Ende der Leseprobe aus 230 Seiten

Details

Titel
Untersuchungen zur Temperierung historischer Gebäude
Hochschule
Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig
Note
1,0
Autor
Jahr
2005
Seiten
230
Katalognummer
V86995
ISBN (eBook)
9783638022156
ISBN (Buch)
9783638928731
Dateigröße
8783 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Die Diplomarbeit besteht aus der Arbeit selbst und drei umfangreich recherchierten Anhängen. Sie entstand 2005 und wird seit dieser Zeit in einigen wissenschaftlichen Publikationen zitiert. Sie ist zurzeit die die umfangreichste Arbeit über das Thema Temperierung historischer Gebäude.
Schlagworte
Untersuchungen, Temperierung, Gebäude
Arbeit zitieren
Thomas Löther (Autor), 2005, Untersuchungen zur Temperierung historischer Gebäude, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/86995

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