Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

Die Bauteiltemperierung – ein Mittel zur Erhaltung historischer Gebäude

Infrarot-Aufnahme der Außenwand im Messraum
© Fraunhofer IBP
Infrarot-Aufnahme der Außenwand im Messraum des denkmalgeschützten Gebäudes der Alten Schäfflerei im Kloster Benediktbeuern. Die roten Farbbereiche zeigen höhere Oberflächentemperaturen an der Außenwand an und damit die Wirkung und die Lage der unter Putz verlegten Heizrohre der Temperierung. Im Bildvordergrund sind Messgeräte an einem Messbaum erkennbar.

In historischen Gebäuden ist es vielfach schwierig, Feuchte in den Bauteilen zu verringern, hohe Raumluftfeuchten zu senken und es im Inneren angenehm warm zu halten – vor allem dann, wenn das historische Gebäude als Museum genutzt wird. Spe­ziell für diesen Zweck wurde ein einfacher heizungstechnischer Lösungsansatz namens »Temperierung« entwickelt: Dabei werden unter Putz Heizrohre verlegt, die Wärme abstrahlen. Dies wirkt sich ebenso positiv auf die Baukonstruktion wie auf das Raumklima aus: Die Effekte sind miteinander gekoppelt. Ob der Schwerpunkt auf feuchtetechnischen Fragestellungen oder auf der Raumerwärmung liegt, ist unterschiedlich. Solche Schwerpunkte lassen sich jedoch nur dann umsetzen, wenn die erwartete Energieeffizienz sowie die Heizleistung bekannt sind.

Projektziele

Um zu ermitteln, wie sich die Temperierung auf Bauteil, Raum­klima und Wärmeabgabe auswirkt, wurden am Fraunhofer IBP neue Ansätze und Methoden verwendet und entwickelt (Stefan Bichlmair, 2020, vgl. http://mediatum.ub.tum.de/?id=1537611):

  • Die Particle Image Velocimetry (PIV) analysiert die Luftströ­mung im Wandbereich der Temperierung. Auf diese Weise lässt sich der Wärmübergang zur Raumluft im Realmaßstab untersuchen
  • Ein neuer Ansatz zur Wärmestromanalyse
  • Eine neue Methode zur vereinfachten Berechnung der Wär­meabgabe und Energieeffizienz

Die systematische rechnerische Wärmestromanalyse wiederum führte zur Entwicklung einer neuen Methode, um die Wär­meabgabe und die Energieeffizienz der unter Putz verlegten Temperierung – die Bauteiltemperierung – zu bewerten. Als Basis für die Berechnungsmethode dienten Messungen im Fraunhofer-Zentrum für energetische Altbausanierung und Denkmalpflege Benediktbeuern, Laboruntersuchungen sowie zahlreiche Feldstudien in historischen, zumeist museal genutz­ten Gebäuden.

Stand des Projektes

Der Vergleich von messtechnisch und rechnerisch ermittelter Wärmeabgabe führte dazu, einen bisher nicht berücksichtigten Parameter zu identifizieren: den thermischen Widerstand zwi­schen Heizrohr und Mauerwerk. Dies ermöglicht es, rechne­risch die Wärmeabgabe und Effizienz realitätsnah zu ermitteln und daraus eine vereinfachte empirische Auslegungsmethode zu entwickeln. Da das Heizrohr vollständig in das Mauerwerk eingebunden ist, hängen Wärmeabgabe und Effizienz stark von der Wärmeleitfähigkeit und Bauteildicke bzw. vom Wär­medurchlasswiderstand des Mauerwerks ab. Die Wärmeabga­be der Temperierung wirkt sich dabei günstig aus: einerseits auf das Raumklima, da die Temperaturschichtung geringer aus­fällt, ebenso wie der Temperaturgradient über die Raumhöhe. Andererseits reduziert sie das Risiko feuchtebedingter Schäden am Gebäude.