Forschungskomplex. Burgen, Schlösser und Klöster nachhaltig sanieren

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1 Forschungskomplex Burgen, Schlösser und Klöster nachhaltig sanieren Erhalt und Bewirtschaftung von Burgen, Schlössern und Klöstern in Mitteldeutschland angesichts sich verändernder energetischer und klimatischer Randbedingungen Prof. Dr.-Ing. John Grunewald Dr.-Ing. Olaf Freytag Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF Förderkennzeichen: 03SF0546 Projektträger: Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.EGF1) Laufzeit Modul 1: Ausführende Stelle und Bewilligungsempfänger: Technische Universität Dresden, Fakultät Architektur, Institut für Bauklimatik Steigende Energiepreise, Energiewende und Klimawandel erfordern eine langfristig angelegte energetische Weiterentwicklung von Baudenkmalen. Diese sind als energetische Systeme aufzufassen, die innerhalb ihrer Lebensdauer wiederholt an veränderte Randbedingungen angepasst werden müssen. Am Beispiel der Burgen, Schlösser und Klöster werden auf der Basis einer komplexen systemischen Betrachtung die Grundlagen für den Transformationsprozess erarbeitet und langfristig angelegte Konzepte entwickelt, die es ermöglichen, steigenden Energiepreisen, Veränderungen im Energieträgereinsatz sowie den Auswirkungen des Klimawandels hinsichtlich Höhe, zeitlicher Verteilung und Zweck des Energieeinsatzes gleichermaßen Rechnung zu tragen und die historischen Authentizität der historischen Gebäude zu bewahren. 1 Projektbearbeitung Das Projekt wird federführend durch das Institut für Bauklimatik der Fakultät Architektur der TU Dresden (Direktor Professor Dr.-Ing. John Grunewald) bearbeitet. 1

2 Über einen Unterauftrag ist das Institut für Diagnostik und Konservierung an Denkmalen in Sachsen und Sachsen-Anhalt (IDK) in das Vorhaben eingebunden. 2 Veranlassung und Problemstellung Angesicht steigender Energiepreise und der perspektivisch anstehenden Ablösung der fossilen Primärenergieträger Erdgas und Erdöl unterliegen zunehmen auch Gebäude, die einen sehr hohen Denkmalwert aufweisen, z. B. Burgen, Schlösser und Klöster (BSK), der Notwendigkeit einer langfristig angelegten energetischen Weiterentwicklung. Bei dieser ist auch zu berücksichtigen, dass infolge des Klimawandels zukünftig signifikante Veränderungen hinsichtlich der Höhe und der zeitlichen Verteilung des Energiebedarfs sowie der Zielstellung des Energieeinsatzes (Heizen, Temperieren, Kühlen bzw. Raumluftentfeuchtung) zu erwarten sind. Konzeptionelle und technische Lösungsansätze zur Senkung des Energiebedarfs sind jedoch für BSK allenfalls ansatzweise verfügbar. Während Wohngebäude und ausgewählte Nichtwohngebäude (z. B. Schulen und Museen) seit Jahren Gegenstand intensiver Forschung sind, liegen für Burgen, Schlösser und Klöster keine grundlegenden systematischen Untersuchungen zum energetischen IST-Zustand, zum Beispiel zu den energetischen Kennwerten und zum Energieverbrauch, vor. Ebenso stehen vergleichende Betrachtungen zu den bereits vereinzelt realisierten Lösungen zur Senkung des Energiebedarfs aus. Steigende Energiekosten erschweren bereits gegenwärtig die Bewirtschaftung und damit auch den Erhalt von BSK. Die Erarbeitung von Konzepten und technischen Lösungen zur energetischen Weiterentwicklung von bestehenden Gebäuden, auch von Baudenkmalen, ist durch eine deutliche konzeptionelle und technische Anlehnung an den Neubausektor geprägt: So wird der Reduzierung der Transmissionswärmeverlust eine zentrale Rolle zugewiesen und für Neubauten entwickelte Lösungen werden erst im Nachhinein so modifiziert, dass auch ein Einsatz im Baudenkmal möglich ist 1. Burgen, Schlösser und Klöster zählen jedoch zu jenen historischen Gebäuden, bei denen diese Vorgehensweise an ihre Grenzen stößt; Burgen, Schlösser und Klöster nehmen zudem unter den Baudenkmalen eine Sonderstellung ein. 3 Zielstellung des Forschungskomplexes Im Rahmen des geplanten Forschungskomplexes sollen langfristig angelegte Konzepte zur Anpassung von Burgen, Schlössern und Klöstern in Mitteldeutschland an sich verändernde energetische Randbedingungen erarbeitet werden. Lösungen zur technischen Realisierung sollen entwickelt und mit einem Leitfaden für Denkmaleigentümer, Architekten, Ingenieure und Behörden untersetzt werden. 1 Die Entwicklung der kapillaraktiven Innendämmung bildet eine Ausnahme von dieser Vorgehensweise. 2

3 Die Konzepte zur Anpassung der BSK an sich verändernde energetische Randbedingungen sind Anleitungen zur langfristig angelegten energetischen Weiterentwicklung, die sich dadurch auszeichnen, dass sowohl unmittelbar anstehende als auch zukünftige Probleme einer gemeinsamen Lösung zugeführt werden. 4 Lösungsansatz Ausgehend von den gängigen Grundsätzen des Denkmalschutzes werden historische Gebäude bisher als möglichst unveränderlich angesehen. Eingriffe in die historische Bausubstanz werden nur dann als gerechtfertigt angesehen, wenn sie im Rahmen der verschleißbedingten Sanierung des Gebäudes erfolgen bzw. der Anpassung an eine veränderte Nutzung dienen. Unter anderem bringen dies entsprechende Befreiungen von gesetzlichen Vorgaben zur energetischen Verbesserung von Gebäuden zum Ausdruck. Diese in der Praxis des Denkmalschutzes durchaus berechtigte Vorgehensweise ist jedoch als Forschungsansatz wenig geeignet; der Betrachtungsraum würde zu eng gefasst werden. Im Rahmen des vorliegenden Projektes wird daher von dem Ansatz ausgegangen, dass es sich bei Baudenkmalen um energetische Systeme handelt, welche innerhalb ihres gesamten Lebenszyklus mehrfach der Notwendigkeit einer Weiterentwicklung unterliegen. Denkmalschutz und energetische Weiterentwicklung werden als gleichberechtigte Zielstellungen angesehen. Das ursprüngliche technisch-architektonische Grundkonzept des Gebäudes darf im Sinne der Bewahrung der historischen Authentizität allenfalls marginal modifiziert werden. Restriktive Vorgaben seitens des Denkmalschutzes werden nicht als Hemmnis, sondern als Ausgangspunkt für unkonventionelle Lösungsansätze begriffen. Um zu vermeiden, dass wiederholt notwendige energetisch begründete Anpassungen des Baudenkmals an veränderte Randbedingungen mit umfangreichen Eingriffen in die Originalsubstanz verbunden sind, wird das Prinzip der latenten Integration entwickelt: Technische Lösungen, welche im Rahmen der energetischen Weiterentwicklung des Baudenkmals erst perspektivisch erforderlich sind, werden bereits zu einem geeigneten, wesentlich früheren, Zeitpunkt konzeptionell-technisch im Gebäude veranlagt. Dieser Zeitpunkt ist dadurch gekennzeichnet, dass an ihm andere notwendige Sanierungs- bzw. Modernisierungsmaßnahmen ausgeführt werden in deren Rahmen der spätere Einbau weiterer technischer Lösungen kostengünstig und mit allenfalls geringen Eingriffen in die historische Bausubstanz erfolgen kann. 5 Inhalt und Struktur des Forschungskomplexes Die Komplexität des Forschungsvorhabens erfordert eine Gliederung in einzelne Module. Am Beginn der Bearbeitung müssen eine relativ breite angelegte Grundlagenuntersuchungen und die Erarbeitung 3

4 von Konzepten stehen; ein unmittelbarer Einstieg in die Entwicklung innovativer Verfahren und Produkte sowie in die Realisierung von Modellvorhaben ist nicht möglich. Dies liegt u. a. darin begründet, dass im Vergleich zu anderen Gebäuden, zum Beispiel Wohngebäude oder Schulen, ein erheblicher Wissensrückstand hinsichtlich energetischer Basisdaten besteht. Modul 1: Grundlagen und Konzepterarbeitung Die energetische Verbesserung von BSK ist bisher noch nicht Gegenstand systematischer Forschung. Grundlagenuntersuchungen sind daher im Rahmen des vorliegenden Projektes insbesondere zu folgenden Themen erforderlich: Art u. Umfang der Beheizung sowie Energieverbrauch; Ermittlung verbrauchsbasierte Teilenergiekennwerte (TEK) sowie von Lastgängen des Energieverbrauchs Systematisierung und Klassifizierung der BSK nach baulich-konstruktiven Merkmalen und bauphysikalischen Kennwerten (Typgebäude) Erfassung und Darstellung denkmalschutzseitiger Vorgaben Analyse der derzeitigen Vorgehensweise bei der Sanierung von BSK Auswertung vorhandener Untersuchungen zum thermisch-hygrischen Verhalten von BSK Auswertung bisher vorliegender Erfahrungen bei der energetischen Verbesserung von BSK detaillierte Herausarbeitung Wechselbeziehungen zwischen Gebäude, Nutzung u. Art der Klimatisierung unter Beachtung der extrem großen thermischen Speichermasse von BSK Untersuchung des Einflusses der Eigentumsverhältnisse, den sich daraus ergebenden Finanzierungsmöglichkeiten und der Art der Bewirtschaftung (Eigen- oder Fremdnutzung) auf die Finanzierbarkeit von energiesparenden Lösungen und die Gestaltung des Sanierungsprozesses Aufbauend auf den Grundlagenuntersuchungen werden Konzepte zur langfristig angelegten energetischen Weiterentwicklung der BSK erarbeitet und als Arbeitsmittel für Denkmaleigentümer, Architekten, Ingenieure und Behörden aufbereitet. Im zweiten Teil erfolgt die Erarbeitung von Grundlagen für die technische Realisierung der Konzepte. Die Herausarbeitung von Handlungsfeldern und Anforderungsprofilen für neue Produkte und Verfahren, einschließlich der Entwicklung der zugehörigen innovativen Grundsatzlösungen, stehen hierbei im Mittelpunkt und bereiten die Bearbeitung von Modul 2 vor. Die Identifizierung von BSK, die für Modellvorhaben geeignet sind und in ihrer Gesamtheit ein möglichst breites Spektrum aus den Typgebäuden abdecken, schafft wesentliche Voraussetzungen für das 3. Modul des Forschungskomplexes. Modul 2: Produkt- und Verfahrensentwicklung Im Rahmen dieses Moduls werden die erarbeiteten Konzepte durch die Entwicklung entsprechender Produkte und Verfahren untersetzt, welche folgenden Kriterien genügen müssen: geringe laufende Kosten 4

5 minimaler laufender Primärenergiebedarf einfach in Betrieb und Wartung (Low-Tech) geringer Einsatz von Exergie (LowEx) Modul 3: Modellvorhaben Die in den Modulen 1 und 2 erarbeiteten Konzepte und technischen Lösungen werden im Rahmen der energetischen Weiterentwicklung ausgewählter BSK eingesetzt und auf ihre Praxistauglichkeit hin getestet. Aufbauend auf ein umfassendes Monitoring werden energetische und wirtschaftliche Kennwerte bereitgestellt. Modul 4: Arbeitsmittel für Denkmaleigentümer, Architekten, Ingenieure und Behörden Im Rahmen des Arbeitsmittels werden die Teilergebnisse aus den Modulen 1 bis 3 für die tägliche Arbeit von Denkmaleigentümern, Architekten, Ingenieuren und Behörden zusammengeführt, aufbereitet und verdichtet. Die Erarbeitung des Leitfadens erfolgt parallel zu den einzelnen Modulen; es soll ermöglicht werden, dass bereits vor Abschluss der Bearbeitung des Forschungskomplexes Teilergebnisse der Praxis zugänglich sind. 5