Die energetische Sanierung, teil 1: Alternativen zur AussenDämmung

Baukultur und Denkmalschutz versus Baukonstruktion und Klimaschutz?

Dunkle Klinker-, rote Backstein- oder Putzfassaden mit Schmuckelementen – bei der energetischen Sanierung ist das Aufbringen einer Außendämmung zwar eine technisch einfache, gestalterisch aber äußerst problematische Maßnahme. Wie sich in Hamburg mittlerweile bedrohlich zeigt, kann sich dadurch das Stadtbild einschneidend verändern. Gleichzeitig belegen zwei Beispiele aus der Hansestadt, dass es durchaus Möglichkeiten gibt, derartige Gebäude auf EnEV-Neubauniveau aufzupäppeln, etwa durch den Einbau von Lüftungsanlagen oder Innendämmungen. Mit diesen sollte allerdings vorsichtig und sparsam umgegangen werden.

Text: Thomas Dittert

Während bei historischen Bauten in süddeutschen Städten Putzfassaden mit Stuckelementen dominieren, prägen im norddeutschen Raum vor allem Quartiere mit Klinker- und Backsteinfassaden das Stadtbild. Auch wenn nur einzelne Gebäude oder Gebäudeensembles dem Denkmal- beziehungsweise Ensembleschutz unterliegen – im städtebaulichen Zusammenhang sind weit mehr als schützenswert einzustufen. Moderne Anforderungen an Wohnqualität und Wärmeschutzmaßnahmen bedrohen jedoch die gestalterische Qualität der Putz- und Klinkerquartiere durch städtebaulich unabgestimmte energetische Gebäudemodernisierungen. »Die Kultur des Backsteinbaus in all seinen farblichen Varianten ist ein unverzichtbares Stadtbildelement. (…) Es besteht die Sorge, dass durch die unkritische Anwendung von Anforderungen aus der Energieeinsparverordnung (EnEV) der Erhalt der Backsteinfassaden gefährdet ist.« So fürchtet die Fritz-Schumacher-Gesellschaft berechtigterweise »eine schleichende und allmähliche Veränderung des Stadtbildes, einen Wandel vom ortstypischen Charakter zur charakterlosen Beliebigkeit« [1].
Es geht also um den scheinbaren Gegensatz von Baukultur, Ensemble- und Denkmalschutz auf der einen und Baukonstruktion und Klimaschutz auf der anderen Seite. Die beiden Bildpaare (1, 2 und 4, 5) zeigen, wie begründet die Befürchtung einer unkontrollierten Überformung der bestehenden Bausubstanz ist. Die Formensprache des Hamburger Architekten der Zwanzigerjahre, Gustav Oelsner (1924–33 Bausenator in Altona), ist entweder entstellt oder vollkommen überdeckt und verfremdet worden. Laibungstiefen, Mauerwerksverbände, Fensterteilungen, Vor- und Rücksprünge und Farben verschwinden und werden durch schmucklose Putzflächen oder Ziegeltapeten ersetzt.
An diesem Beispiel wird das Dilemma deutlich, in dem der bauliche Denkmalschutz heute steckt angesichts der wachsenden Zahl von Anforderungen durch den Klimawandel und die Energieverknappung. Aufgabe des Denkmalschutzes ist es, ein Gebäude als gebautes Zeugnis seiner Zeit zu erhalten und prägende Elemente möglichst original so zu erhalten beziehungsweise wieder hervorzuholen, dass die ursprüngliche Aussage und Wirkung der Bauskulptur nicht verändert wird. Dem kommt zugute, dass mit der aktuell geltenden EnEV 2007 die Notwendigkeit beziehungsweise Pflicht eines Energie- ausweises für denkmalgeschützte Gebäude entfällt. Dennoch misst sich der Wert eines Gebäudes heute mehr denn je an seiner nachhaltigen Nutzbarkeit. Dies ist vielfach eine Gratwanderung, denn das Ziel eines Erhalts kann gegen das Ziel der Modernisierung, insbesondere der Energetischen, stehen.
Welche Lösungsmöglichkeiten bestehen nun, um schützenswerte Fassaden aus Backsteinen oder mit Putz-Stuck-Oberflächen im Sinne des Klimaschutzes zu verbessern, ohne Proportionen, Materialitäten und Ornamente zu überformen und zu entstellen? Dazu sollte man ein Gebäude zunächst als System verstehen, das sich aus dem Zusammenspiel von wärmedämmender Gebäudehülle und der darauf abgestimmten Haustechnik ergibt. Kellerdecken, Außenwände, Fenster und Dächer beziehungsweise oberste Geschossdecken markieren die bauphysikalische Qualität eines Gebäudes, ergänzt um haustechnische Komponenten wie Heiz-, Lüftungs- und Warmwassersysteme und regenerative Energien.
Auch Altbauten können das in vielen Förderprogrammen geforderte Neubauniveau nach EnEV 2007 ohne sichtbare Veränderung der Gebäude erreichen. Ein Beispiel dafür ist ein Mehrfamilienhaus, das ähnlich dem Stil des ehemaligen Hamburger Oberbaudirektors Fritz Schumacher Ende der Zwanzigerjahre als roter Backsteinbau in Hamburg-Wilhelmsburg errichtet wurde. Das fünfgeschossige Gebäude mit zehn Wohnungen hat eine Nutzfläche AN von 866 m², 1½-steiniges Außenmauerwerk und hatte ursprünglich einfach verglaste Sprossenfenster, dünne Wärmedämmschichten bei Flachdach und Kellerdecke, Kohleeinzelöfen und Warmwasserbereitung über Kohle-Badeöfen. Teile der Wohnungen waren unbeheizt. Das Temperaturniveau in den Wohnungen lag etwa 2 K unter dem heutigen. Auf dieser Basis ergibt sich, nach EnEV 2007 berechnet, ein Primärenergiebedarf von rund 360 kWh/m²a und ein Endenergiebedarf von jährlich rund 270 kWh/m².
Nach Beseitigung von Kriegsschäden, Modernisierung der Fenster und der Heizungen bis Ende der achtziger Jahre konnte das Niveau primärenergetisch um rund 20 % und endenergetisch um rund 10 % etwas verbessert werden. Wir sind aber noch weit vom heutigen Neubauniveau entfernt ›
› (s. Grafik). Die Einsparung fällt wegen höherer Komfortansprüche bei gleichzeitig geringerer Bewohnerzahl relativ bescheiden aus – 19 Grad Raumtemperatur, wie es beispielsweise auch die EnEV als Berechnungsgrundlage festsetzt, reichen den Wenigsten aus.
Bundes- und Landesförderprogramme zur energetischen Modernisierung erlauben nun seit Kurzem den entscheidenden Sprung nach vorn – zunächst ohne Einbeziehung der Außenwände. Durch
  • Aufbringung einer 24 cm-Wärmedämmschicht (WLF 0,035 W/mK) auf das Dach (=> U-Wert 0,14 W/m²K),
  • Austausch der Fenster gegen solche mit Wärmeschutzverglasung (UW-Wert 1,1 W/m²K) bei gleichzeitiger Aufbringung von Wärmedämmschichten auf die Fensterlaibungen innen,
  • unterseitige hochwertige Dämmung der Kellerdecke mit 8 cm Dicke (WLF 0,025 W/mK),
  • Einbau wohnungszentraler oder dezentraler raumbezogener Lüftungsanlagen mit Wärmerrückgewinnung,
  • auf das Dach montierte Sonnenkollektoren zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung sowie durch
  • Einbau einer Brennwertzentralheizung mit zentraler Warmwasserbereitung und entsprechend dimensionierten Speichern
würde eine energetische Einsparung von rund 75 % gegenüber dem Bauzustand erreicht. Das in der EnEV 2007 beschriebene Neubauniveau für den Jahresprimärenergiebedarf Qp” (81 kWh/m²a) wäre mit 95 kWh/m²a fast erreicht, der Anforderungswert des spezifischen Transmissionswärmebedarfs HT’ wäre allerdings noch um fast 50 % verfehlt. Würde man nun die Außenwand zusätzlich mit einer innenliegenden moderaten 4- cm-Wärmedämmschicht aus Kalziumsilikatplatten (WLF 0,065 W/mK) versehen, wäre das EnEV-Neubauniveau mit rund 70 kWh/m² primärenergetisch deutlich übertroffen beziehungsweise der Anforderungswert des spezifischen Transmissionswärmebedarfs erreicht – ohne Veränderung des äußeren Erscheinungsbildes des Gebäudes!
Unabdingbar bei derartigen Sanierungen sind allerdings dezentrale Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung: Erstens tragen sie in entscheidendem Maße zur Senkung des Lüftungswärmebedarfs bei. Der erzielte Jahresprimärenergiebedarf Qp” würde ohne diese Anlagen um gut 25 % steigen. Zweitens erhöht sich durch die dicht schließenden, hoch wärmedämmfähigen Fenster die Gefahr der Schimmelpilzbildung an ungedämmten Außenwänden. Mechanische Lüftungsanlagen garantieren bei entsprechender Konzeptionierung einen Mindestluftwechsel, der dieser Gefahr vorbeugt.
Als Lüftungsanlagen kommen für den nachträglichen Einbau wohnungszentrale oder raumbezogene Anlagen in Frage. Wohnungszentrale Anlagen können bei entsprechend flacher Bauweise (Höhe bis 35 cm) in abgehängten Decken von Bädern, Fluren oder nachträglich geschlossenen Loggien untergebracht werden. Die Fortluft wird in Küchen und Bädern abgesaugt und die über den Wärmetauscher vorgewärmte frische Zuluft den übrigen Wohnräumen zugeführt. Nachteil: Durch die erforderlichen Deckenabhängungen und Kernbohrungen auch in Innenwänden werden erhebliche Eingriffe in den Wohnungen erforderlich. Im bewohnten Zustand ist dies eine Belastung für die Mieter. Vorteil: Das System benötigt nur je eine Außenwandöffnung für Fort- und Zuluft.
Eine weniger beeinträchtigende Alternative sind einzelraumbezogene Außenwandlüfter mit Wärmerückgewinnung. Für eine 3-Zimmer-Wohnung sind etwa vier bis fünf solcher Lüfter erforderlich. Die Lüfter korrespondieren miteinander, das heißt, wird in einem Raum die Luft abgesaugt, wird Frischluft im Nachbarraum eingeblasen. Dieser Vorgang wechselt etwa alle achtzig Sekunden in Gegenrichtung, so dass die geräteinternen Thermoelemente der Fortluft Wärme entziehen und diese später der Zuluft wieder zuführen können. Nachteil: Für jeden Lüfter ist eine Außenwandöffnung erforderlich. Üblicherweise werden sie im Bereich der Loggien oder an der Hofseite angebracht, so dass sie das Erscheinungsbild der Fassaden nicht beeinträchtigen.
Ein Praxisbeispiel ist das Ergebnis eines gerade abgeschlossenen Demonstrationsbauvorhabens eines gemischt genutzten neoklassizistischen Gebäudes mit 14 Wohnungen und vier Ladengeschäften in Hamburg St. Pauli. Der 1907 errichtete Putzbau besitzt auf der Straßenseite eine Vielzahl von Schmuckelementen. Das Gebäude konnte glücklicherweise im unbewohnten Zustand instandgesetzt und modernisiert werden. Die wichtigsten Maßnahmen waren:
  • 24-cm-Wärmedämmschichten (WLF 0,035–0,040 W/mK) im Dach (=> U-Wert 0,18 W/m²K),
  • Austausch der Fenster gegen solche mit Wärmeschutzverglasung (UW-Wert 1,3–1,5 W/m²K)
  • innenseitige 5 cm dicke Wärmedämmschichten an der Straßenfassade (WLF 0,065 W/mK), was zu einem U-Wert von 0,61 W/m²K führte, und 16 cm WDVS (WLF 0,035 W/mK) auf der schmucklosen, hofseitigen Fassade mit einem U-Wert von 0,19 W/m²K
  • Einbringung einer 8–18-cm-Wärmedämmschicht (WLF 0,035–0,040 W/mK) auf und unter die Kellerdecke (=> U-Wert 0,23–0,46 W/m²K),
  • Einbau wohnungs- und ladenzentraler Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung
  • aufdachmontierte Sonnenkollektoren zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung sowie
  • Einbau einer Brennwertzentralheizung mit zentraler Warmwasserbereitung und entsprechend dimensionierten Speichern.
Der ursprüngliche Jahresprimärenergiebedarf konnte durch diese Maßnahmen von 315 kWh/m² um mehr als 85 % auf 42 kWh/m² gesenkt werden. Diese berechneten Werte finden nach zwei messtechnisch begleiteten Heizperioden eine gute Entsprechung in den tatsächlichen Verbrauchswerten. Sonderförderungen des Bundes (EnSan-Programm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie, umgesetzt über den Projektträger Jülich) sowie der Freien und Hansestadt Hamburg ermöglichten die entsprechend aufwendigen Maßnahmen erst.
Sonderproblematik bei Innendämmung
Innenliegende Wärmedämmschichten produzieren veränderte bauphysikalische Verhältnisse in und an der Außenwand bezüglich des Wärmeschutzes im Winter (Wärmebrücken durch in die Außenwände einbindende Bauteile), des sommerlichen Wärmeschutzes (verringertes Speichervermögen) und des Brand- und des Schallschutzes. Während diese Probleme abschätzbar und daher leichter zu bewältigen sind, entstehen jedoch durch veränderte Temperaturverhältnisse in den Außenwänden Formänderungen. In der Abbildung 10 sind die veränderten Temperaturverhältnisse in unterschiedlich gedämmten Außenwänden dargestellt: Wand 1 zeigt den ungedämmten Ursprungszustand. Die Temperaturdifferenz Δq beträgt zwischen Winter und Sommer 38 K. Temperaturspitzen im Winter und im Sommer werden über den Wärmestrom zwischen innen und außen gedämpft. Wand 2 zeigt die Aufbringung einer äußeren Wärmedämmschicht, die die winter- und sommerlichen Temperaturspitzen fast vollständig abfängt. Die Temperaturamplitude zwischen Winter und Sommer beträgt nur noch Δq = 11 K. Bei Wand 3 dagegen wird der Wärmestrom zwischen innen und außen wie bei Wand 2 gebremst, durch eine innenliegende Wärmedämmschicht, jedoch auf der ungünstigeren Seite, so dass ein Kälte- beziehungsweise Wärmestau entsteht. Die Temperaturamplitude ›
› zwischen Winter und Sommer klettert drastisch auf Δq = 60 K – mit merklichen Auswirkungen auf die Formänderungen der Außenwand.
Diese sind in ihren Auswirkungen 1999 von Wolf-Hagen Pohl rechnerisch abgeschätzt worden [2]. Die Prinzipdarstellungen in den Abbildungen 8 und 9 beschreiben die durch Innendämmung entstehenden veränderten Formverhältnisse in Außenwänden daher auch mehr qualitativ: Der Einbau einer Innendämmung im Winter ergibt als ersten Formänderungsfall ein Verlängen und im Sommer ein Verkürzen der Außenwand. Die potenziellen Rissbilder sind für den jeweiligen Fall entsprechend angedeutet. Im Rahmen einer weiteren Abschätzung hat Pohl drei bis vier Geschosse als voraussichtlich rissfrei genannt, wenn diese aus Ziegelmauerwerk bestehen, und zwei bis drei Geschosse als voraussichtlich rissfrei, sind diese aus Kalksandstein. Dies liegt an den unterschiedlichen Längenänderungskoeffizienten der beiden Baustoffe.
Daraus ergeben sich folgende Handlungsempfehlungen: Erstens sollten mit innenliegenden Wärmedämmschichten keine Dämmrekorde anvisiert werden. Entsprechend weniger drastisch fallen Formänderungen ins Gewicht. Dämmschichtdicken von 4–6 cm bei Wärmeleitfähigkeiten um 0,040–0,065 W/(mK) verringern den Wärmestrom moderat und führen zu einem begrenzten Wohnraumverlust (< 1 m²). Zweitens sollten bei Gebäuden mit mehr als vier Vollgeschossen nicht alle Geschosse eine innenliegende Wärmedämmschicht erhalten. Dies mindert ebenfalls das Risiko von Rissbildungen. Das erste und das letzte Geschoss sollten in diesem Fall allerdings möglichst eine Innendämmung erhalten.
Wirtschaftlichkeit
Schützenswerte Gebäude erfordern andere Maßnahmenkonzepte. Mit diesen gehen aber auch höhere Kosten einher, denn die energetische Modernisierung baukulturell wertvoller Gebäude ist in der Regel aufwendig. So ist eine Innendämmung etwa dreimal so teuer wie eine Außendämmung und dabei gleichzeitig auch etwas weniger wirksam. Einerseits ist also kaum eine Maßnahme wirtschaftlich darstellbar, andererseits wächst der Druck der Nutzer, Energiekosten zu senken. Grundsätzlich gibt es für die Eigentümer zwar immer die Möglichkeit, Ausnahmen von den gesetzlichen Anforderungen zu beantragen, wenn Denkmale oder schützenswerte Bausubstanz aufgrund der Schwierigkeiten bei der Sanierung die Anforderungen nicht erreichen können (vgl. EnEV 2007, §24 »Ausnahmen«). Dennoch sollten möglichst umfassend Anstrengungen unternommen werden, eine weitgehende Energieeinsparung zu erreichen, um Betriebskosten im Rahmen zu halten. Spezifische Förderungen könnten den Zielkonflikt Wirtschaftlichkeit gegen Betriebskostensenkung für die Eigentümer lindern. Förderungen speziell für schützenswerte Gebäude sind derzeit aber dünn gesät. Sie sind häufig in anderen Programmen enthalten [3].
Fazit
Baukulturell wichtige Gebäude lassen sich durch bau- und haustechnische Kombination von Maßnahmen auf das Neubauniveau nach EnEV 2007 anheben, ohne dass diese optisch äußerlich verändert werden müssen.
Innenliegende Wärmedämmschichten sind mit Vorsicht einzusetzen, da sie die Bauphysik eines bestehenden Gebäudes deutlich verändern. Sie setzen in der Ausführung eine höhere Sorgfalt voraus.
Für beide Lösungen sind unbedingt Fachplaner hinzuzuziehen, um die hohen planerischen und konstruktiven Anforderungen einhalten zu können. •
Literaturhinweise:: [1] Fritz-Schumacher-Gesellschaft, Gefahr für Hamburgs Stadtbild, Pressemitteilung/Memorandum, Hamburg, Februar 2008 [2] Pohl, Wolf-Hagen, und Roland Cordes: Schäden an Gebäuden durch Formänderungen. In: Kalksandstein, Tagungshandbuch, Verein Süddeutscher Kalksandsteinwerke, Vortragsreihe 1999, S. 31 ff. [3] Hinweise, die bzgl. Förderung weiterführen können:
www.wk-hamburg.de (Förderungen Land Hamburg)
www.ib-sh.de/sh-fonds-energie (Förderungen Land Schleswig-Holstein)
Möglicherweise sind auch EFRE-Mittel zu akquirieren: http://europa.eu/scadplus/leg/de/s14003.htm Weitere Infos:
www.dena.de/themen/thema-bau (»Niedrigenergiehaus im Bestand«)
Bundesweit ist die Absetzbarkeit von Herstellungs- und Erhaltungsaufwendungen bei Baudenkmalen nach den §§ 7i, 10f, 11b des Einkommensteuergesetzes (EstG) hilfreich.
»Original und Fälschung« – Über die energetische Sanierung; Teil 2: Außendämmung und Nachahmung vorhandener Sichtmauerwerk- und Stuckfassaden, berichtet der Autor in unserer nächsten Ausgabe (db 10/2008)