Gebäudebestand nachhaltig und wirtschaftlich sanieren

Sanierung von außen: Wie die Fassade zu Heizung, Kühlung und Wärmespeicher wird

Dämmen kann jede Fassade. Die des Forschungsprojekts AktivDHKS kann mehr: Sie heizt im Winter, kühlt im Sommer und speichert Wärme – und zwar ohne, dass die Bewohnerinnen und Bewohner für die Sanierung ausziehen müssen. Das ist die Idee der TU Dresden, die an einem Demonstratorgebäude jetzt in den Praxistest geht.

Bei der heutigen Sanierungsquote von rund 0,7 Prozent pro Jahr würde es rein rechnerisch 140 Jahre dauern, bis jedes Wohngebäude energetisch modernisiert wäre. Für die Klimaziele 2030 wären aber 1,9 Prozent nötig. Ein Grund für das geringe Tempo: Sanierungen sind oft mit einem Auszug der Bewohnerinnen und Bewohner verbunden. Das Verbundvorhaben AktivDHKS (Aktives Dämm-Heiz-Kühlsystem) will das ändern. Das Institut für Bauklimatik der TU Dresden koordiniert das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) geförderte Projekt gemeinsam mit sieben Partnern aus Wohnungswirtschaft, Bauindustrie und Planung.

Forschende aktivieren die Fassade zwischen Dämmung und Bestandswand

AktivDHKS erweitert ein klassisches Wärmeverbundsystem, also Dämmplatten mit Putz an der Außenwand, um eine zusätzliche Funktion: Die Wand wird thermisch aktiviert, das heißt, sie wird gezielt erwärmt oder gekühlt und dient zudem als Wärmespeicher. Kernstück des Systems ist eine Kapillarrohrmatte, ein Geflecht aus vielen dünnen, wasserdurchströmten Röhrchen. „Sie wird weder auf die Wand geklebt noch eingeputzt, sondern hängt in einem etwa drei Zentimeter breiten Luftspalt zwischen Bestandswand und Dämmung“, erklärt Katja Tribulowski, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der TU Dresden. Ein gemeinsam mit der Firma fischer entwickelter Spezialdübel hält den gesamten Aufbau mechanisch.

Versorgt wird das System von einer Wärmepumpe, am Demonstrator kommt eine Sole-Wasser-Wärmepumpe zum Einsatz, die Erdwärme nutzt. Idealerweise kombiniert man das System mit einer Photovoltaik-Anlage oder einem dynamischen Stromtarif, um es dann zu betreiben, wenn Energie verfügbar oder besonders günstig ist. Im Sommer kühlt dieselbe Schicht, eine zusätzliche Kälteanlage ist nicht nötig.

Innovativ ist die Anordnung: Üblicherweise werden Kapillarrohrmatten eingeputzt und sind damit nicht rückbaubar, am Ende ihrer Nutzungszeit werden sie zu Sondermüll. Das System von AktivDHKS lässt sich hingegen sortenrein zurückbauen und recyceln und ist damit besonders nachhaltig.

Wärmespeicher Hauswand: Wie AktivDHKS den Strombedarf der Wärmepumpe senken soll

Den größten Unterschied macht die Wand als Speicher. Tagsüber läuft die Wärmepumpe und heizt das Mauerwerk von außen auf, abends gibt die Wand die Wärme nach innen ab.

Weil die Wand aktiv beheizt wird, geht über die Fassade etwas mehr Wärme verloren als bei einer reinen Dämmung. Trotzdem sinkt nach den Simulationen der Strombedarf der Wärmepumpe um bis zu 25 Prozent gegenüber einer Sanierung mit herkömmlicher Außendämmung und Bestandsheizkörpern. „Weil die Wand nur mit niedrigen Temperaturen betrieben wird, können die vorhandenen Heizkörper bleiben und mit niedriger Vorlauftemperatur laufen. Das macht die Wärmepumpe effizienter“, so Dirk Weiß, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Dresden.

In den Übergangszeiten, also im Frühjahr und Herbst, wenn nur wenig geheizt werden muss, übernimmt die Wand dank ihrer Speicherwirkung bis zu 80 Prozent der Heizwärme. Je nach Bedingungen reicht die gespeicherte Wärme außerdem für zwölf bis 72 Stunden, ohne dass nachgeheizt werden muss. Das macht das Gebäude netzdienlich: Es kann Lastspitzen im Stromnetz glätten und zum Beispiel Dunkelflauten überbrücken, also Zeiten mit wenig Wind- und Solarstrom.

Sanierung ohne Auszug im Praxistest: Was der Demonstrator in Dresden zeigen soll

Nach Labor und Simulationen erfolgt nun der Test unter realen Bedingungen. In Dresden-Cotta ist ein Demonstrator entstanden, an dem das System im Realbetrieb erprobt wird – mit vollständig rückbaubarer Außenwandtemperierung an einem Mehrfamilienhaus im Bestand. Temperatursensoren, Wärmestrommessplatten und ein Wärmemengenzähler sollen über eine Heizperiode im Winter und den folgenden Sommer zeigen, ob sich die Simulationen im Gebäude bestätigen.

„Ob das System in der Breite Anwendung findet, hängt auch davon ab, dass die Lösung auf der Baustelle funktioniert“, sagt Dirk Weiß. Nach Einschätzung des Teams ist sie für das Handwerk gut umsetzbar, für jedes Haus lässt sich ein individuell anpassbarer Verlegeplan erstellen. „Forschung und planerische Umsetzung müssen ständig miteinander reden, in beide Richtungen.“

Grenzen und Ausblick: Für welche Gebäude sich die aktive Dämmung eignet

Das System hat Grenzen. Es braucht eine massive, dicke Wand, die als Speicher dient, und eignet sich daher für den Bestand, aber nicht für Plattenbauten oder denkmalgeschützte Fassaden. Mit mehr Standardisierung und Vorfertigung sehen die Forschenden weiteres Potenzial, auch als Lösung für ganze Quartiere. Belastbare Zahlen zu den Kosten sollen im weiteren Projektverlauf folgen. (an)