Kirchen & historische Bauten
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Erdwärme für die neue Fußbodenheizung: Energetische Sanierung und Umnutzung des Klosters St. Remigius

Die Umnutzung eines Gebäudes bietet Bauherren die Chance, die Energieeffizienz der Immobilie durch eine umfassende energetische Sanierung deutlich zu erhöhen. Idealerweise wird dieser Schritt mit der Umstellung auf erneuerbare Energiequellen realisiert. Auf diese Doppelstrategie setzt das Erzbistum Köln bei der Neunutzung der Klosterräume der denkmalgeschützten Bonner Klosterkirche St. Remigius. Das Erzbistum nutzt Erdwärme für die Beheizung und Grundkühlung der umgestalteten Räumlichkeiten. Die Klosterräume werden weitgehend über das cuprotherm-Flächenheiz- und Kühlsystem der Ulmer Wieland-Werke AG temperiert. Das Wieland-System basiert auf 14 x 0,8 mm Kupferrohren und wurde in Verbindung mit einem Gussasphaltestrich installiert. Die zentralen Vorteile der Gussasphaltlösung: Im Vergleich zu herkömmlichen Estrichen kann eine geringere Fußbodenaufbauhöhe realisiert werden und die Belastbarkeit des Bodens ist höher. Des Weiteren wird der Bauablauf erheblich beschleunigt, da im Vergleich zu konventionellem Estrich keine Austrocknungszeiten einzuhalten sind. In das Klostergebäude zog die Katholische Hochschulgemeinde (KHG) sowie das Mentorat für Laientheologen ein. Sie nutzen die neu gestalteten Klosterräume als Semi-nar-, Veranstaltungs- und Verwaltungsräume sowie als Studentenwohngemeinschaft. In einem komplexen Bauvorhaben wurde das Klostergebäude komplett entkernt, umfassend energetisch saniert und mit modernster Gebäudetechnik ausgestattet. Um im Gebäude alle technischen und Denkmalschutz-Anforderungen zu erfüllen, entwickelte das für die TGA zuständige Ingenieurbüro E+W Ingenieurgesellschaft mbH (Leichlingen) zusammen mit den Projektpartnern ausgeklügelte Haustechniklösungen.

Das Klostergebäude besteht aus einem rechteckigen Baukomplex mit einem klassischen Kreuzgang sowie einem Innenhof. Es ist an das Hauptgebäude der St. Remigius-Kirche angebaut. Der östliche Teil des Klosters wurde im Jahr 1960 auf insgesamt drei Obergeschosse aufgestockt. Im Rahmen des Umbaus wurde die Heizungsanlage des Klostergebäudes erneuert. Eine Elektro-Wärmepumpe mit einer Leistung von 81,2 kW übernimmt die Grundlastversorgung für den Klosterbau. Lediglich die Spitzenlast sowie die Heizlast für die zentrale Warmwasserbereitung werden von einem Gas-Brennwert-Kessel mit 60 kW Leistung abgedeckt.

Erdwärme aus dem Klostergarten
Die Erdwärme bezieht das Kloster über 16 Doppel-U-Rohr-Sonden à 99 m Tiefe direkt aus dem Klostergarten östlich des Gebäudes. Mit der Wärmepumpe wird eine heizseitige Vorlauftemperatur von maximal 45 °C erzeugt. Sie ist ausreichend, um das Kupferrohr-Flächenheizsystem von Wieland, das mit 7.280 m Rohrlänge auf rund 1.100 m² Fläche verlegt wurde, optimal mit Wärmeenergie zu versorgen. Das relativ niedrige Temperaturniveau kann in Verbindung mit der cuprotherm-Flächenheizung energetisch optimal ausgenutzt werden. Der Grund: Das Flächenheizsystem kommt mit einer wesentlich geringeren Vorlauftemperatur aus als konventionelle Heizungsanlagen mit Heizkörpern und kann damit auch energieeffizienter betrieben werden. Die Fußbodenheizung eignet sich deshalb besonders in Kombination mit regenerativen Niedrigenergiesystemen wie Wärmepumpen – ein Vorteil, der auch den Ausschlag für den Einsatz des Flächentemperierungssystems gab.

Gussasphaltestrich beschleunigt den Bauablauf
Der Gussasphaltestrich wurde aus drei Gründen gewählt. Erstens stand im Klostergebäude nur eine sehr geringe Fußbodenaufbauhöhe zur Verfügung, was bei vielen Bauprojekten im Bestand der Fall ist. Gussasphaltestrich eignet sich in diesem Zusammenhang optimal, denn diese Estrichart kann mit einer Höhe von 35 mm Dicke (maximal 50 mm) zur Anwendung kommen und ist in punkto Aufbauhöhe damit allen anderen Estrichsorten überlegen.

Der Einsatz von Gussasphaltestrich lag zweitens darin begründet, dass bei der geplanten Neunutzung des Klosters eine relativ hohe Belastbarkeit des Fußbodens gegeben sein muss – zum Beispiel durch die Nutzung der Räume als Versammlungsorte. In diesem Kontext bietet Gussasphalt ebenfalls Vorteile, durch eine höhere Belastbarkeit im Vergleich zu anderen Estrichsorten – bei einer maximalen Dicken von 50 mm beträgt die zulässige Verkehrslast maximal 5 kN pro m².

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Drittens ermöglicht Gussasphaltestrich eine erhebliche Zeitersparnis und einen beschleunigten Bauablauf. Während konventionelle Estriche mehrere Tage bis Wochen trocknen müssen, bevor der Bodenbelag verlegt und das Flächenheizsystem aktiviert werden kann, können mit Gussasphalt die Anschlussarbeiten bereits nach wenigen Stunden aufgenommen werden. Gussasphaltestrich wird ohne hydraulische Bindemittel hergestellt, wodurch keine zusätzliche Feuchtigkeit in den Bau gelangt. Im Gegenteil: Der Estrich wird mit 240 bis 260 °C eingebracht und treibt die vorhandene Baufeuchtigkeit innerhalb kürzester Zeit aus. Aufgrund des Einsatzes von Gussasphaltestrich kam ausschließlich ein extrem hitzebeständiges Flächenheizsystem mit blanken Kupferrohren in Frage, das den hohen Temperaturen hundertprozentig Stand hält. Hier fiel die Wahl auf das vielfach bewährte Wieland-System mit cuprotherm.blank Kupferrohren.

Flächenkühlung im Sommer
Die Fußbodenheizung wurde vom Bonner Heizungsbauunternehmen Matthias Both & Sohn installiert und dient mittels Umwälzung des Solekreislaufes im Sommer zusätzlich der Regenerierung der Erdsondenanlage. "Das führt zu einer leichten Verbesserung der Jahresarbeitszahl und somit der Energieeffizienz des Systems", erläutert Dipl.-Ing. Stefan Niendorf von der E+W Ingenieurgesellschaft. Ein angenehmer Nebeneffekt ist hierbei die "sanfte" Kühlung der Räume im Sommer. Das heißt, die Kühlung erfolgt nach dem umgekehrten Prinzip – durch das Abführen der Wärmeenergie aus den Räumen in die Erdsonden.

Energieeffiziente Temperierung des historischen Gebäudeteils  
Der historische Teil des Klostergebäudes ist für Veranstaltungs-, Seminar-, Probe-, Gemeinschafts- und Lagerräume vorgesehen. Die energieeffiziente Temperierung des Erdgeschosses erfolgt komplett über das cuprotherm-Flächenheiz- und -kühlsystem von Wieland. In den Kellerräumen kommt hingegen eine Kombinationslösung zur Anwendung. Die Kellerflächen erstrecken sich über zwei Ebenen, einem jahrhundertealten Gewölbekeller, der über die Fußbodenheizung temperiert wird und einem darüber liegenden Kellerbereich, in dem aus Gründen der untergeordneten Lagernutzung konventionelle Heizkörper eingesetzt werden. Der Fußbodenaufbau in Keller und Erdgeschoss besteht aus einer zweiteiligen Wärme- und Trittschalldämmung, die mit einer Wollfilzrohpappe überdeckt wurde. Darauf folgen die cuprotherm-Rasterfolie und die blanken Wieland-Kupferrohre mit den Abmessungen 14 x 0,8 mm, die mittels speziellen cuprotherm-Doppelankern sicher befestigt wurden. Auf die Rohre brachte der Estrichleger eine 40 mm dicke Gussasphalt-Schicht auf. Den Abschluss bildet teils ein 10 mm-Parkett- oder Fliesenbelag, teils ein 20 mm-Basaltbelag.

Umfassende Wärmedämmung des Neubaus
Der 1960 erweiterte östliche und südöstliche Trakt des Klosters umfasst den größten Teil der Nutzflächen. Hier im "Neubau" konnte die energetische Sanierung nach der kompletten Entkernung der Innenräume einfacher realisiert werden als im historischen Bau. Die Gebäudeaußenhülle wurde mit einer mineralischen Außendämmung und mineralischem Außenputz versehen, zudem ließen die Planer sämtliche Fenster durch eine Wärme-/Sonnenschutzverglasung austauschen. Die Katholische Hochschulgemeinde und das Mentorat nutzen den Neubau als Bürofläche und für Beratungs- und Bildungszwecke sowie als Wohnraum für Studenten. In diesem jüngeren Gebäudeteil erfolgt die Temperierung ausschließlich über das cuprotherm-Flächenheiz- und -kühlsystem. Der Fußbodenaufbau besteht in allen Stockwerken aus einer Wärme- und Trittschalldämmung sowie der Wollfilzrohpappe-Schicht, auf welche nach dem Fixieren der Rasterfolie die 14 x 0,8 mm Kupferrohre montiert wurden. Sie werden von einer 40 mm dicken Gussasphaltschicht eingebettet. Den Abschluss bildet, je nach Raumnutzung, ein 20 mm Basaltbelag bzw. ein 10 mm Parkett- oder Fliesenbelag.

Wegweisendes Projekt
Die energetische Sanierung des St. Remigius-Klosters war mit einem hohen Planungs- und Umbauaufwand verbunden. Sie bedurfte komplexer technischer Lösungen sowie umfangreicher Abstimmungsprozesse, u. a. mit der Denkmalschutzbehörde. Trotz des Aufwands werden sich die Projektkosten aufgrund weiter steigender Preise fossiler Energieträger langfristig amortisieren – St. Remigius ist damit ein wegweisendes Projekt im Bereich der Sakralbauten.