Flächenheizung mit „Null Aufbauhöhe“
Energetische Modernisierung einer Schule
Bestandsgebäude erhalten Flächenheizung
Bei der Energetische Modernisierung der Freien Montessori Schule Berlin sind die Zielvorgaben anspruchsvoll: Der Energiebedarf der fünf Altbauten soll durch die Sanierungsmaßnahmen um insgesamt 80 % gesenkt werden, auf einen Endenergiebedarf von rund 30 kWh (m2a). Hierfür wird schrittweise ein Bündel an Einzelmaßnahmen umgesetzt – von der Modernisierung der Gebäudehülle und des Innenraumes bis hin zur Umstellung auf erneuerbare Energiequellen. Kernstück sind die umfangreichen Wärmedämmmaßnahmen sowie die Installation einer Erdwärmepumpe in Verbindung mit einer Flächenheizung. Das Besondere an der Kupferrohr-Fußbodenheizung: Sie wird mit Hilfe einer speziellen Frästechnik in den bestehenden Estrich integriert.
Die Montessori Schule ist als Ganztagsschule für alle Altersstufen ausgelegt – „Kinderhaus“ für Kinder im Vorschulalter über die Grundschule bis zur Oberstufe mit Abiturabschluss. Das mehrjährige Bauvorhaben, das bei laufendem Schulbetrieb umgesetzt wird, soll die Schüler, Pädagogen und Eltern darin bestärken, „aktiv darüber nachzudenken, wie wir mit Energie umgehen“, wie es der Schulleiter Uwe Reyher ausdrückt. Dieses Lernen durch „die Erfahrung der Dinge“ entspricht auch dem pädagogischen Konzept von Montessori.
Die Erfahrungswerte, die das Projekt liefert, stellt die Schule über den Bundesarbeitskreis Altbauerneuerung e.V. (BAKA) auch der Fachwelt zur Verfügung. Das 2011 begonnene Bauvorhaben läuft noch bis 2014 und bezieht sich auf die fünf Altbauten der insgesamt acht Gebäude. Ausgehend von einer energetischen Gebäudediagnose des Architekten Ulrich Zink wird folgendes Maßnahmen-Paket schrittweise umgesetzt: Trockenlegung und Bauwerksabdichtung, Dämmung der Sohle und der Kellerbereiche, Einbau neuer Holzfenster neuester Generation (IV 92) sowie neuer Außentüren mit Uw < 0,88, Dämmung der Fassade, Dachdämmung, neues Heizsystem mit Erdwärme und Fußbodenheizung, neue Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung sowie Optimierung der Beleuchtung.
Wärmepumpe & Flächenheizung
Neben der umfassenden Dämmung beeinflusst insbesondere das Heizsystem den künftigen Energiebedarf maßgeblich. Ausgehend von Werten von weit über 500 kWh (m2a) für den Energiebedarf waren die alten, unsanierten und mit Fernwärme temperierten Gebäude wahre „Energiefresser“. Durch die umfassenden Wärmedämmmaßnahmen sind die modernisierten Bauwerke wärmetechnisch nun so gut „verpackt“, dass der Restbedarf an Heizenergie von einem Niedertemperatur-System abgedeckt werden kann. Hierfür wurde bereits vor zwei Jahren im Schulgarten ein Wasser-Sole-Wärmepumpensystem mit Erdsonden installiert. Dort wo bautechnisch möglich, setzte der zuständige TGA-Fachplaner Sebastian Züchner von der KPI Ingenieurgesellschaft auf die energieeffiziente „cuprotherm“-Flächenheizung der Wieland-Werke (www.wieland.de) mit flexiblen, langlebigen Kupferrohren. Die Flächentemperierung hat einen Anteil von rund 65 % in einem Mischsystem mit Fußbodenheizung/Radiatoren und ergänzt als Niedertemperatur-System die Wärmepumpe ideal. Durch die niedrige Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung von rund 30 °C reichen die 60 kW Wärmeleistung der Erdwärmepumpe aus, um das Gebäude-Ensemble mit über 4600 m² Nutzfläche zu beheizen. Im Sommer ermöglicht die Wärmepumpe eine passive Kühlung im „natural cooling“-Verfahren. Unterstützt wird die Flächentemperierung ganzjährig von der neuen Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung.
in den Estrich integriert
Die Installation einer Fußbodenheizung – bei Altbauten aufgrund der Aufbauhöhen oft nicht umsetzbar – wurde durch die Lösung „cuprotherm.Mini“ der Wieland-
Werke ermöglicht. Speziell für den nachträglichen Einbau entwickelt, kommt diese auf dem „cuprotherm“-Flächenheizsystem basierende Lösung ohne zusätzliche Aufbauhöhe aus. Durch das Fräsen von Rillen in den bestehenden Estrich und das anschließende Einlegen der flexiblen Kupferrohre vom Typ „CTX“ in die Rillen bleibt die Gesamthöhe der Bodenkonstruktion unverändert. Da der vorhandene Estrich genutzt werden kann, wird auch der bauliche Aufwand erheblich reduziert. Zum Fräsen wird nur der alte Oberbelag entfernt, so dass der nachträgliche Einbau der Fußbodenheizung innerhalb von nur wenigen Tagen realisiert werden kann – einschließlich der Verlegung eines neuen Bodenbelages. Estrichtrockenzeiten entfallen somit komplett. Die neue Lösung eignet sich für Böden mit einer Estrichmindestdicke von 30 mm und ist auf die flexiblen „cuprotherm CTX“-Rohre mit der Abmessung 14 x 2 mm ausgelegt
Der zuständige Bauleiter Ralf Bednarz hatte in der Fachpresse von der neuartigen Frästechnik gelesen und sprach sich dafür aus, das System im ältesten Gebäude (Baujahr 1937) zunächst auf einer Testfläche auszuprobieren. „Dadurch dass wir das ursprüngliche Höhen-Niveau des Fußbodens beibehalten wollten, kamen herkömmliche Nassestrich-Systeme technisch nicht in Frage“, beschreibt Bednarz die Ausgangssituation. „Das Wieland-Flächenheizsystem mit dem ‚cuprotherm.Mini’-Aufbau eignete sich hingegen perfekt für unser Bauvorhaben – auch was Kosten und Bauzeiten betrifft.“ Nach dem erfolgreichen Testlauf entschieden sich Architekt und TGA-Planer in Abstimmung mit der Bauleitung für den großflächigen Einsatz der Flächenheizung mit „Null Aufbauhöhe“. Dem Baufortschritt folgend werden bis Ende 2014 alle in Frage kommenden Flächen mit Fräsmaschinen für die Verlegung der Rohre vorbereitet. Das staubfreie Ausfräsen übernimmt ein spezialisiertes Unternehmen im Auftrag des Heizungsbaubetriebes (in diesem Fall der Sanartec GmbH), denn das Fräsen erfordert Erfahrung und ausgetüftelte Technik.
Bei der Sanierung wird die „cuprotherm.Mini“-Lösung auf einer Fläche von insgesamt rund 1850 m² eingesetzt (davon 480 m² bei der Sanierung des ältesten Gebäudes Nr. 4 im Sommer 2013), rund 10 300 m Kupferrohr werden installiert. Nach der Berechnung des Wärmebedarfs durch den TGA-Planer und der Dimensionierung der Flächenheizung mit den Heizkreisen und Verlegeabständen kommen die Spezialisten von JK Fußbodenheizung GmbH ins Spiel. Der zuständige Installateur Detlef Maaß von der Sanartec GmbH erläutert den weiteren Ablauf des Verfahrens: „Das Team von JK erledigt die Fräsarbeiten in unserem Auftrag, verlegt auf unseren Wunsch die Rohre in die Mäander, führt eine Druckprobe durch und spült die Leitungen. Wir installieren die Verteiler und Schränke, kümmern uns im Anschluss um den hydraulischen Abgleich, und nehmen die Anlage ab.“ Anschließend wird abweichend von der üblichen, direkten Fliesenverlegung ein Verbundestrich zur Aufnahme des Oberbelages Linoleum eingebracht.
Der SHK-Installateur von Sanartec hat mit der neuartigen Technik ist mit der Umsetzung in der Montessori Schule zufrieden: „Die Heizkreise sind gleichmäßig gezogen und nicht zu lang, so dass die Anlage sehr gut angesteuert werden kann. Und auch der aufgetragene Estrich ist nach einem Tag sogar leiterfest, so dass die nachfolgenden Bauarbeiten zügig fortgeführt werden können.“
Fazit
Die energetische Sanierung der Freien Montessori Schule Berlin ist als BAKA-„Modellprojekt für Klimaschutz“ ein vorbildliches Bauvorhaben für das Bauen im Bestand. Die Bedeutung als Leuchtturmprojekt wird durch die umfangreiche Förderung im Rahmen des EU-Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) mit insgesamt mehr als 3 Mio. € unterstrichen. Mustergültig ist auch die Umsetzung auf Basis einer ausführlichen Gebäudediagnose mit Thermografie sowie die langfristige wissenschaftliche Begleitung durch den BAKA e.V. Im Rahmen des Projektes wurde die Möglichkeit aktiv genutzt, neuartige Verfahren wie die „cuprotherm“-Fußbodenheizung in der Variante „Mini“ einzusetzen. Auch die Einbeziehung des Bauvorhabens in die pädagogische Arbeit und die mediale Aufbereitung (www.koepenzeile.bakaberlin.de) sind beispielgebend.
Als Ergänzung zum klassischen „cuprotherm“-Flächenheizsystem für Trocken- und Nassbau sowie Gussasphalt bietet die Wieland-Werke AG mit „cuprotherm CTX“ ein flexibles Markenkupferrohr, das einen hohen Montagekomfort und wirtschaftliche Vorteile bietet. Ermöglicht wird dies durch ein leichtes, gewichtsreduziertes Kupferrohr, das mit einer fest haftenden Kunststoffummantelung versehen ist. Das Rohr verfügt über eine für Metallrohre bisher nicht gekannte Flexibilität und lässt sich damit einfach installieren. Neu im Programm für das „cuprotherm“-System sind seit 2011 die Modelle „cuprotherm Mini“ ohne zusätzliche Aufbauhöhe sowie „cuprotherm ekoBoden“ mit minimaler Estrichdicke bei hoher Tragfähigkeit. Beide Modelle eignen sich gerade für Bauvorhaben in der Bestandsrenovierung mit dem Schwerpunkt energetische Sanierung.
