Vivensys
Es ist Winter, die Sonne scheint, es ist windstill und Sie sitzen leichtbekleidet vor einer Hütte und
genießen die Wärme auf Ihrer Haut. Sie kennen das wahrscheinlich. Sie werden von infraroter
Wärmestrahlung wohlig gewärmt. Da die Hütte in Ihrem Rücken auch gut aufgeheizt ist,
erhalten Sie die Wärmestrahlung von allen Seiten. Und zwar mehr als Sie selbst abgeben.
Sie erkennen schon: auf die Lufttemperatur kommt es gar nicht an. Eine Heizung ist demnach nutzlos,
wenn die Tapete auf den Innenseiten der Außenwände kalt ist und die Raumluft bewegt - also
Zugeffekte durch falsche Beheizung erzeugt werden
Es gilt also, die Innen-Oberfläche der Außenwände - Ihre dritte Haut - direkt und ohne Umwege auf
effizienteste Weise zu temperieren und so einen Verlust direkt an der VERLUSTOBERFLÄCHE.
auszugleichen - in vereinfachten Worten: die Oberflächentemperatur auf dem Niveau des sommerlich
unbeheizten Raumes zu halten.
So ist über Milliarden von Jahren das Leben auf unserem Planeten entstanden - über Austausch von
Energie mittels Strahlung.
Feste Körper beginnen zu strahlen, wenn deren Temperatur 0 Kelvin - also -273 °C - überschreitet.
Welchen Unterschied die Temperierung macht, was es mit der Konvektionsheizung auf sich hat,
und was ein gesundes Raumklima ausmacht - das können Sie auf diesen Seiten erfahren.
Warum müssen wir heizen?
Sobald die Tagperiode kürzer als die Nachtperiode ist, die Sonne also weniger Energie liefert,
als ein Gebäude über die Nacht wieder abgibt, kühlt das Gebäude ab. Dies ist bei speicher-
fähigen - also massiven - Gebäudehüllen irgendwann ab Herbst bis in die Frühjahresmonate der
Fall. Zwangsläufig muß nun die verminderte Strahlungsleistung der Sonne und die daraus folgende
Abkühlung der Innenoberflächen durch Beheizung ausgeglichen werden.
Die einfachste Art, dies zu tun, ist es, ohne Umwege direkt die Gebäudehülle lückenlos zu versorgen,
und nicht den ineffizienten Umweg über das chaotisch wirbelnde Lebensmittel Luft mit einer
Konvektionsheizung zu wählen.
Die Temperierung
ist ein System, mit dem eine energetische und Feuchtigkeitssanierung ohne Veränderung der
Gebäudeansicht erreicht werden kann. Bei einer speicherfähigen Außenhülle sperrt Dämmung die
Sonne aus und kann nicht mehr genutzt werden, obwohl die Strahlungsleistung im Winter immer noch
nennenswerte Größenordnungen erreicht.
Die Temperierung erfolgt umweglos und deckt kontinuierlich den Verlust der Gebäudehülle. Der
Kollateral-Nutzen dieses Verfahrens ist umfassend.
Temperierung schafft ein zugleich physiologisch gesundes und konservatorisches Klima in Räumen
und Bausubstanz. Sie trocknet feuchte Wände und sorgt für behagliche, zug- und staubfreie Wärme.
Die Oberflächen in den Räumen werden auf die Temperaturen gebracht, die im Sommer im
unbeheizten Zustand vorliegen und in denen wir uns wohl fühlen. Schimmel gehört dauerhaft der
Vergangenheit an. Der Lüftungsbedarf sinkt und die gesamte Gebäudehülle hat einen verminderten
Energiebedarf - eben durch Temperieren der Hülle!
Temperierung erreicht alle wesentlichen Aufgabenstellungen mit minimalem technischen Aufwand.
Das Kosten-Nutzen Verhältnis ist bei Einbau und laufendem Betrieb hervorragend. Die Wirkungs-
weise wurde von verschiedenen Institutionen (z.B. Frauenhofer Institut für Bauphysik) bestätigt.
Bislang als nicht oder kaum beheizbar geltende Bauwerke wie z.B. Kirchen, Burgen oder Schlösser
sind - korrekt ausgeführt - zu wirtschaftlichen Bedingungen warm und trocken. Anfänglich nur im
musealen Bereich eingesetzt, stellte die Temperierung schnell auch ihre Vorzüge für Wohn- und
Arbeitsräume unter Beweis.
Hinter der Temperierung steckt das Prinzip des römischen Hypocaustums, das eine gleichmäßige,
als sehr angenehem empfundene Wärmestrahlung von den Innenflächen der Außenwände in den
Raum abgibt.
Abb..: Funktionsschema einer Hypokaustheizung. Aus D. Baatz/ F.-R. Herrmann (Hrsg.), Die Römer in Hessen (Stuttgart 1989).
Anfang der 80er Jahre wurde die Temperierung (auch bekannt als Hüllflächentemperierung) von
Henning Großeschmidt (bis 2008 leitender Restaurator am Bayrischen Landesamt für
Denkmalpflege/Landesstelle für nichtstaatliche Museen) nach dem Vorbild des Hypokaustums
entwickelt und z.B. im Museum Starnberger See erfolgreich angewendet. Er entwickelt und
vereinfacht das System auch heute noch im Ruhestand ständig weiter.
Henning Großeschmidt glaubte selbst bis zur Einführung dieses Systems, daß physikalischer
Bautenschutz, konservatorische Aufgabenstellung, Gesundheit und Behaglichkeit unvereinbare
Anforderungen seien. Konzipiert als effektive Methode zur Lösung konservatorischer Aufgaben-
stellungen bei Museums- und Sakralbauten, stellte die Temperierung ihre Stärken in Sachen
Behaglichkeit entgegen allen Erwartungen unter Beweis, so daß sie auch in Räumen mit Wohn- und
Arbeitsnutzung eingesetzt wird.
Es zeigte sich, daß damit auf einfachste Weise Behaglichkeit, Gesundheit, konservatorische und
sanierungstechnische Anforderungen unter einen Hut zu bringen sind. Hohe Lufttemperaturen,
Schimmel, (Fein-)Staubaufwirbelung, ungünstige Luftfeuchtigkeitswerte - also alle unguten
Begleiterscheinungen der freien und chaotischen Raumluftkonvektion - sind nicht mehr gegeben.
Das Strahlungswärmeklima ist eine Näherung an die natürlichen Bedingungen, unter denen sich das
Leben auf der Erde entwickelt hat - Austausch von Energie mittels Strahlung, wie sie von der Sonne
ausgeht.
Die Systematik der Temperierung ist seit über 30 Jahren in hunderten von Gebäuden bewährt. Daher
sind auch alle Versuche, das System zu diffamieren, gescheitert. Es ist der Standhaftigkeit von Herrn
Großeschmidt zu verdanken, daß uns diese brilliant einfache Technik heute zur Verfügung steht. Ein
Energieberater und Heizungsbauer formulierte es so: "Das System ist einfach genial - es ist auf das
Wesentliche reduziert, da kann nichts mehr weggelassen und es braucht nichts ergänzt zu werden"
Sanierung, Klimastabilisierung und Beheizung von Altbauten, Neubauten, denkmalgeschützten
Gebäuden, Museen, Kirchen, Büro- und Gewerberäumen, Lagerhallen u.v.m..
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unbekannt
DIN und EnEV sind unvollständig und können nicht auf die Temperierung (und auf Strahlungs-
heizungssysteme im Allgemeinen) angewendet werden! Die Gründe dafür werden unter anderem in
Stellungnahmen verschiedener Architektenkammern zur EnEV aber auch in diversen Facharbeiten
und Stellungnahmen von Baufachleuten aufgeführt und ausnahmslos in der Praxis bestätigt. Diese
Aussage gilt ganz besonders für die DIN 4108. Die DIN18599 ist in dieser Hinsicht schon erheblich
besser. Die wichtigsten Grundlagen zu dieser Aussage seien in Kürze nachfolgend aufgezählt:
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Nachprüfungen in der Praxis - z.B. in Wedel, Bern oder Luxemburg an mehreren hundert
Bauobjekten - zeigen ohne Ausnahme, daß die tatsächlichen Verbrauchswerte weit unter den
rechnerischen Werten des GEG/DIN liegen - auch bei Gebäuden, die mit freier Konvektion beheizt
werden. Die hinter dem GEG und den Energieausweisen stehenden Modell der DIN 4108 oder der
Normen für Strahlungsheizungen sind daher als falsch und unzureichend zu bezeichnen.
Besser wird es, wenn die Energieausweise auf der DIN 18599 beruhen, wenn diese auf fachrichtig
angewendet wird
Dies ist im gewerblichen Bereich vorgeschrieben, im nicht gewerblichen Bereich
erlaubt. Die Mehrkosten lohnen sich - laut Energieberatern fallen die theoretischen Bedarfswerte bei
Anwendung der DIN 18599 bis auf ca. 50% der Werte nach DIN 4108.
Übrigens beruhen die Förderprogramme der KfW wesentlich auf der DIN 4108
Aufwendige Dämmmaßnahmen erzielen bei Weitem nicht den rechnerisch prognostizierten
Verbrauchssenkungseffekt und sind vielfach unwirtschaftlich. Feuchte- und Schimmelschäden im
gedämmten Mauerwerk sind in Verbindung mit dichten Fenstern, falscher Beheizung und falscher
Belüftung die logische Folge.
Diese Feststellungen werden in diversen Untersuchungen, u.a. Messungen in der Kartause
Mauerbach im Rahmen des Forschungsprojektes EU 1383 PREVENT sowie von etablierten
Energieberatern und Architekten bestätigt.
Das Fraunhofer Institut in Holzkirchen stellte in diversen Untersuchungen fest:
Fraunhofer Institut für Bauphysik. B Ho 8/83-II, Holzkirchen 1983, und EB-8/1985, Holzkirchen 1985.
Untersuchungen über den effektiven Wärmeschutz verschiedener Ziegelaußenwandkonstruktionen.
Untersucht wurden: Innendämmung, Außendämmung, porosierter Ziegel (ungedämmt, Stärke 50 cm),
2-schalige Wand, Raum mit und ohne Fenster.
Ergebnisse: Innendämmung führt zu höherer Wandfeuchte; bei 23 cm Außendämmung lag der Bedarf
um 3 % unter dem bei 10 cm, bei porosierter ungedämmter Ziegelwand (Stärke 50 cm) lag er
unter dem bei 23 cm Dämmung. (Anmerkung: Innendämmung führt in Verbindung mit
konvektiver Luftbeheizung bzw. mit falsch ausgelegter Beheizung, die nicht die gesamte
Verlustfläche auf ausreichende Oberflächentemperaturen zu bringen vermag, zu höherer
Wandfeuchte!)
Der Raum ohne Fenster hatte 12 % weniger Bedarf als der mit Fenster; nicht weiße Anstriche bzw.
Oberflächen absorbieren UV und IR, mit Zunahme der absorbierten Strahlung wird der Wärme-
durchgang umso kleiner, je höher (schlechter) der U-Wert (wie bei schwerem Mauerwerk) ist.
Die Messung des Wärmedurchgangs ergab 25 % geringere Werte als bei der üblichen
(Wärmebedarfs-) Berechnung ohne Einstrahlung. Nachtabsenkung ergibt keine Senkung des
Wärmebedarfs.
Mit anderen Worten: massive monolitische Werkstoffe (mineralisch oder Holz) dämmen und
bauen einen hohen thermischen Wechselstromwiderstand auf, wenn die Sonnenein-
strahlung genutzt und innen mit Strahlungswärmesystemen geheizt wird. Die Phasen-
verschiebung steigt mit Stärke des Mauerwerks, so daß ein Barackenklima ausbleibt und ein
gleichmäßig angenehmes Raumklima entstehen kann.
Es ist paradox - wir werden per Verordnung falsch beraten und das Ganze wird dann auch noch mit
Steuergeldern über KfW und Bafa-Programme subventioniert.
Ein Forschungsprojekt der Uni Luxemburg hat dies 2014 im Rahmen von Messungen in über 500
Wohnunge bestätigt. Die Vebrauchsangaben nach Energieausweis wichen von den tatsächlich
gemessenen Werteten zwischen 76 und 104% ab!
Ich kann für die Objekte in meinem Wohnprojekt bestätigen, daß die Werte des Bedarfs-Energie-
ausweises nach EnEV viel höher liegen als die tatsächlich gemessenen Werte. Nach GEG
empfohlene Sanierungsmaßnahmen sind in unserem sowie in vielen anderen Fällen nicht
wirtschaftlich.
Es gibt die Möglichkeit, Ausnahmen zu beantragen, wenn man nachweisen kann, dass die Ziele
des GEG auch auf anderem Wege erreicht werden können. Ebenso kann Befreiung beantragt
werden, wenn nachgewiesen wird, dass die geforderten Maßnahmen unwirtschaflich sind!
Über dem GEG steht das Gebot der Wirtschaftlichkeit.
Ich habe ein Rechenmodell basierend auf den Publikationen von Prof. Dr. Claus Meier für die
Temperierung aufgebaut, das der Realität zumindest deutlich näher kommt.
Die Heizlastberechnung gibt als Nebenprodukt die effektiven U-Werte von trockenen Bauteilen unter
Berücksichtigung der solaren Energieeinträge nach Wärmeschutzverordnung 95 aus. Das Modell ist
auf Strahlungsheizung in Verbindung mit weitgehend niedrigem Wasserdampfpartialdruck von Wohn-
und Arbeitsräumen anwendbar und wird anhand praktischer Beispiele evaluiert und verfeinert.
Die seit Juli 2014 aufgelaufenen Werte zeigen eine gute Korrelation - in der Regel liegt die Realität
immer noch besser als die Ergebnisse des Rechenmodells.
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Abbildung: Die Temperierung. Wirkungsmechanismus in„historischer“ Situation: Bauteile ohne Wärmedämmung und Feuchtesperre, durch kontinuierliches Wärmeangebot trocken gehalten
Rote Punkte: Heizrohrschleife (Vor- und Rücklauf, CU blank, versch. Durchmesser) im Innenputz bei max. 15 mm Überdeckung Bei erdberührten Böden: 1. Leitung (Vorlauf) knapp über dem Fertigfußboden Lange Pfeile: Wärmeverteilung durch Wärmeleitung: radial im Material der Wandbodenecke Rote Kreise: Wärmestau mit zylindrischen Isothermen (Hochtemperatur nur im Rohrnahbereich, Rundpfeile: Wärmeverteilung durch Konvektion: Warmluft-Auftrieb, an der Wandoberfläche anliegend (Coanda-Effekt) Kleine Pfeile: Wärmeabstrahlung der Bauteiloberfläche (Hochtemperatur nur im Rohrnahbereich,
Blauer Pfeil: Bodenfeuchte. Thermische Horizontalsperre durch die radiale Wärmeausbreitung
Basierend auf einer Grafik von Miha Praznik ZRMK, Ljubljana. Quelle: H. Großeschmidt, Das temperierte Haus - sanierte Architektur - behagliche Räume - "Großvitrine" |
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Ein System aus dünnen Kupferrohren wird mindestens im Sockelbereich (je nach Anwendungsfall
auch in Brüstungshöhe) der Außen- und Zwischenwände knapp unter oder auf der Putzoberfläche
verlegt und an eine Heisswasserquelle angeschlossen.
Im erdberührenden Bereich wird durch Wärmeabgabe in die Wand auf physikalische Weise eine
Feuchtigkeitssperre in der Sockelzone erzeugt, da der Kapillareffekt durch die Temperierung im
Mauerwerk auf physikalischem Weg zuverlässig gestoppt wird. Zur Raumseite hin wird die Oberfläche
warm.
Diese strahlt Wärme ab und heizt einen dünnen Luftfilm auf, der physikalisch geführt an der Wand
aufsteigt . Die Wand entzieht dem Warmluftstrom energie, so dass dieser praktisch an der Wand
"haftet". Es kann sich keine Raumluftwalze - also keine freie, chaotische Konvektion - mehr bilden.
Dieses Phänomen wird unter dem Namen "Coanda- Effekt" beschrieben. Es wird immer wieder
versucht, diesen als nicht existent darzustellen. Das ist nachweislich nicht der Fall und uns sind die
Versuchsanordnungen, die zu dieser Aussage führen müssen, bekannt. Für einen ordentlichen
Coanda Effekt ist die korrekte Anordnung und Auslegung der Temperierrohre ausschlaggebend
und kann einfach mit Hilfe von Strömungsprüfungsröhrchen nachgemessen werden.
So erwärmt sich eine immer größere Fläche und gibt selbst immer mehr Wärmestrahlung ab - wie ein
Grundofen. Die Oberflächentemperaturen von Wänden, Decken, Böden und Mobiliar gleichen sich
aneinander an und alle Hüllflächen strahlen behagliche Wärme ab. Durch besondere und einfache
Rohrführung wird über die Grundtemperierung hinaus eine raumindividuelle Temperierung möglich,
so daß die Temperierung ein recht flinkes Reaktionsverhalten aufweist.
Auch in kühleren Räumen ist automatisch gewährleistet, daß keine Feuchtigkeit an den Hüllflächen
entstehen und sorbiert werden kann, da die Oberflächentemperatur in Bezug auf die Raumluft-
temperatur immer über dem Taupunkt liegt. Die Raumtemperatur kann maximal die Temperatur der
Oberflächen annehmen.
Die Zusammenhänge können sehr einfach aus dem Behaglichkeitsprofil nach Bedfort und Liese in
Verbindung mit dem Mollier-Diagramm (Anleitung dazu) entnommen werden.
Überaus erfreulich ist, daß sich die Temperier-Anlage ohne die Notwendigkeit einer elekronischen
Steuerungstechnik aufgrund ihres Aufbaues mit wenigen mechanischen Elementen selbst regelt
und einfach manuell eingestellt werden kann.
Natürlich ist eine automatisierte Steuerung über die unterschiedlichen Jahresperioden ebenso
möglich. Eine wartungsintensive Anlagentechnik ist nicht erforderlich. Der Wärmebedarf der
Gebäudehülle wird direkt und ohne Umweg gedeckt. Eine Auskühlung von Bauteilen kann bei
korrekter Beriebsweise nicht stattfinden. Teure flankierende Maßnahmen wie Perimeter- oder
Aussen-Wanddämmungen können i.d.R. entfallen. Ohne Außendämmung werden solare
Energieerträge durch eine monolithische und speicherfähige Bausubstanz nutzbar.
Das Thema des Taupunktes ist in Verbindung mit Temperierung nicht mehr relevant!
Kasten- und Verbundfenster können bei guter Grundsubstanz erhalten bleiben. Mit einfachen
Aufarbeitungs-Maßnahmen kann für eine gute Dichtung gesorgt werden.
Wo dies nicht möglich ist, reicht der Einsatz relativ einfacher Doppelglas Fenstersysteme aus,
an die keine erhöhten U-Wert Anforderungen gestellt werden müssen. Auch am Glas stellen sich
erhöhte Oberflächentemperaturen ein und Kondensatbildung bleibt aus. Teures und bedampftes
3-Fach Glas bringt keinerlei Zusatznutzen - es zeichnet sich durch hohe Kosten aus und ist aus
lichtbiologischer Sicht sogar bedenklich.
Warum ist eine einfache Glasqualität ausreichend? Langwellige infrarote Wärmestrahlung kann Glas
nicht passieren und wird reflektiert. Kurzwellige Strahlung der Sonne durchdringt die Scheibe,
wird z.T. direkt in langwellig Strahlung gewandelt bzw. erwärmt Material im Raum. Diese wiederum
emittiert langwelllige Strahlung. Glas bildet also eine "Wärmefalle".
Flankierende Maßnahmen wie die Dämmung des Dachgeschosses/der obersten Geschossdecke
sowie der Kellerdecke sind sinnvoll, reichen oft schon aus und sind wirtschaftlich.
Die Lüftungswärmeverluste sind gering. Wärmestrahlung ist "diatherm" - sie heizt Material auf aber
nicht Luft. Da alle Hüllflächentrocken werden, sinkt der effektive U-Wert der massiven monolithisch-
mineralischen Gebäudeteile auf Werte, die deutlich unter den verordneten Bemessungswerten der
DIN/EnEV liegen (ca. 50%).
Trockene Wände haben eine stark reduzierte thermische Leitfähigkeit. So besitzen Massivholz und
mineralische Baustoffe wie z.B. Ziegel oder Betonwerkstoffe von Haus aus gute Dämmeigen-
schaften in Verbindung mit guter Wärmespeicherfähigkeit.
Schimmel:
Aufgrund der erhöhten Oberflächentemperatur kann sich keine Feuchtigkeit an den Innenseiten der
Außenbauteilen mehr anlagern. Damit ist der Schimmelbildung dauerhaft jegliche Grundlage
entzogen. Die physikalischen Grundlagen entnehmen Sie bitte dem Fachartikel "Das temperierte
Haus...behagliche Räume "Großvitrine"".
Betriebsweise
Soll der Trocknungseffekt bei erdberührtem Mauerwerk ganzjährig erzielt werden, wird die
Temperierungsanlage auch außerhalb der Heizperiode mit reduzierten Vorlauftemperaturen im
Bereich des erdberührenden Mauerwerks oder über unbeheizten Kellerbereichen mittels separaten
Schleifen betrieben.
Auf diese Weise startet man mit optimal vorbereitetem Mauerwerk in die Heizperiode. Diese
Maßnahme senkt den Gesamtenergiebedarf des Gebäudes. Wird dies unterlassen, steigt
der Wärmebedarf sogar an - vergleichbar mit dem erhöhten Spritverbrauchs eines Fahrzeugs im
Stop-and-Go Verkehr.
Gesundheit
Die Lunge ist das größte Kühlorgan des Menschen - sie besitzt 40 mal mehr Fläche als die Haut. Sie
kann ihre Funktion umso besser erfüllen, je kühler die Raumlufttemperaturen sind. Ist dies nicht der
Fall, so reagiert der Körper mit erweiterten Blutgefäßen, einer höheren Pumpleistung des Herzens
sowie Schwitzen.
Ärzte raten Herzpatienten also nicht von ungefähr zu kühlen Raumtemperaturen. Die Raumluft-
temperaturen optimal strahlungsbeheizter Räume liegen vom Boden bis zur Decke weitgehend
konstant und mit 17 - 20 Grad deutlich unter denen von Heizungen mit freier Konvektion - bei deutlich
besserer Behaglichkeit.
Ebenso sinkt aufgrund der vorgenannten Fakten der Lüftungsbedarf, was eine weitere Energiever-
brauchssenkung zur Folge hat. Da es keinen raumgreifenden chaotischen Konvektionsluft-
strom (freie Konvektion) mehr gibt, der den Hauptteil der Energie unter die Decke transportiert, gibt
es keine Zugerscheinung und keine Aufwirbelung von Staub - nicht nur Allergiker müssen darüber
erfreut sein.
Da Zugluft fehlt, trocknen die Schleimhäute nicht so stark aus - eine Hauptursache für viele
Erkältungen in der Heizperiode und das Gefühl kalter Beine ist beseitigt.
Dass die Temperierung funktioniert, zeigen zahlreiche erfolgreiche Umsetzungen (vgl.
Anwendungsbeispiele). Der wissenschaftlichen (experimentell gestützten) Erforschung ihrer
Funktionsweise haben die zuständigen Institutionen trotzdem lange keine Bedeutung beigemessen
(rühmliche Ausnahme war das Forschungsprojekt „EU 1383 Prevent“).
Seit einiger Zeit kann hier ein Umdenken festgestellt werden (vgl. Forschungsprojekt Temperierung).
Der Pionierarbeit und dem Durchhaltevermögen Henning Großeschmidts ist hohe Anerkennung zu
zollen.
Temperierungsanlagen zeichnen sich durch hohe Anpassungsfähigkeit aus. Die folgenden
Grundvoraussetzungen sollten für eine optimale Realisierung dennoch sichergestellt sein
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