Solare Energiegewinne können im Rahmen einer ganzheitlichen Planung zum Erfolg einer umfassenden energetischen Sanierung entscheidend beitragen. Das zeigt das Beispiel der Schutzengelkirche in Gräfendorf a. d. Saale.
Die Schutzengelkirche in Gräfendorf a. d. Saale in Unterfranken erlitt 2003 am Fußboden einen Hochwasserschaden. Außerdem standen Sanierungsmaßnahmen und Reparaturen an, die durch die übliche Nutzung des 1966 errichteten Gebäudes im Laufe der Zeit notwendig geworden waren. Die Kirchenverwaltung zögerte jedoch, diese Sanierungsmaßnahmen durchführen zu lassen. Denn das Kirchengebäude war auch energetisch ein Sanierungsfall: Es verbrauchte bis zu 10.000 Liter Heizöl pro Jahr, wenn ein kalter Winter herrschte und nicht die sogenannte „Winterkirche“ im Gemeindesaal stattfand.
Das optisch ansprechende Kirchengebäude wurde seit seiner Erbauungszeit mit einer Warmluftheizung mit einem Luftwechsel von 12.000 m³/h in Verbindung mit einem 200-Kilowatt-Ölkessel nur für die Zeit der Gottesdienste beheizt. Zwischen den Gottesdiensten kühlte die Kirche aus, so dass das Gebäude als „Kältespeicher“ fungierte. Aufgrund dieser hohen Heizkosten und der zu erwartenden Reparaturrechnung wurde auch angesichts einer zurückgehenden Zahl von Gottesdienstbesuchern ein Abbruch der Kirche in Erwägung gezogen und überlegt, einen kleineren energiesparenden Ersatzbau zu errichten. Dies hätte aber nicht nur den Verlust des alten Gebäudes und großer Teile der Ausstattung bedeutet, sondern die Benutzer hätten auch persönliche Erinnerungswerte verloren. Die Kirchengemeinde suchte daher nach einem Weg, das Gebäude zu erhalten.
Dank Solarenergie konnte die Kirche erhalten werden
Die Lösung fand sich schließlich in einer praktischen Anwendung des kirchlichen Grundsatzes „Schöpfung bewahren“. Das umfassende Angebot der Schöpfung, nämlich die Solarenergie, sollte als hauptsächliche Energiequelle genutzt und so das alte Gebäude erhalten werden. Eine umfassende Gebäudeuntersuchung mit Konzeptentwicklung für eine solar beheizte Kirche wurde durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert und führte schließlich zu dem mittlerweile umgesetzten Ergebnis.
Die Außenwände der Kirche wurden außen mit 20 Zentimeter dickem Mineralschaumstein gedämmt und mineralisch verputzt. Parallel dazu wurden die bisher einfach verglasten Fenster erneuert und mit thermisch getrennten Rahmen sowie Isolierverglasung versehen. Das Dach erhielt eine neue Eindeckung mit Holzfaserdämmung und weitgehender Luftdichtigkeit. Durch diese Maßnahmen reduzierte sich der Endenergieverbrauch um circa 60 Prozent.
Solarkollektoren, Wärmepumpe und Pufferspeicher heizen die Kirche
Folgende Überlegung führte zum umgesetzten Heizungskonzept: Die jährliche Solareinstrahlung beträgt in Gräfendorf a. d. Saale circa 1.200–1.400 kWh/m² Grundfläche. Die Kirche selbst hat durch die Dämmmaßnahme noch einen Heizwärmebedarf von jährlich etwa 60 kWh/m². Das sind fünf Prozent des Solarangebots.
Da die Kirchenmauern und die verschatteten Fenster eine direkte Solarnutzung verhindern, musste ein Weg gefunden werden, dem Kircheninnenraum die Solarenergie richtig dosiert zuzuführen. Die Solareinstrahlung ist stark schwankend: Im Sommer und am Tag ist sie zu stark, im Winter und nachts zu gering. Deshalb wurde eine Speichertechnik integriert: Dies ist zum einen das Kirchengebäude selbst, das aufgrund der guten Außendämmung langsamer auskühlt und Wärme in seiner nun gedämmten Baumasse speichern kann. Zum anderen wurde ein 4.000-Liter-Pufferspeicher installiert, der möglichst tagsüber aufgeladen wird, um nachts Wärme in das Kirchengebäude abzugeben. Die benötigte Energie bezieht er von einer Luft-Wärme-Pumpe, die wiederum mit 45 Quadratmeter Hybridkollektoren verbunden ist.
Solarwärme kann das ganze Jahr genutzt werden
Im Kircheninnenraum wurden rundum circa zwei Meter hoch Wandheizflächen mineralisch eingeputzt, die die Solarwärme als milde Strahlungswärme in den Raum abgeben können. Die Wärmepumpe besitzt eine Stromaufnahme von weniger als 4 Kilowatt und ersetzt den früheren Ölkessel mit 200 Kilowatt Heizleistung. In Verbindung mit dem Hybridkollektor beträgt die Heizleistung im Dauerbetrieb rund 18 Kilowatt, womit in der kältesten Jahreszeit eine Grundtemperatur von 8–10 Grad abgedeckt wird.
Zwischen den Gottesdiensten bleibt die Kirche oft 40–70 Stunden ungenutzt. In dieser Zeit wird aus der Wärmepumpe die Energie aus der sogenannten Heißgasebene in den Pufferspeicher und die aus der Niedertemperaturebene in die Wandheizung abgegeben. Der Pufferspeicher fungiert so als eine Art Batterie. Er sammelt über längere Zeit Wärme, die dann verstärkt vor und während der Gottesdienstzeit abgegeben werden kann, um die Raumtemperatur auf etwa 12 °C oder mehr anzuheben.
Das Besondere an diesem Konzept ist, dass das ganze Jahr Solarwärme ohne Verbrennungsvorgänge genutzt werden kann, auch wenn diese, wenn ihre Temperatur zu niedrig ist, durch die Wärmepumpe angehoben werden muss. In Übergangszeiten reicht oft die in den Kollektoren gesammelte Solarwärme, um diese ohne Einsatz der Wärmepumpe direkt zu nutzen.
Dieser Beitrag ist Teil eines Artikels aus B+B BAUEN IM BESTAND , Ausgabe 3.2013 .
Autor: Werner Haase
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