Emil Giezendanner - oeku Kirche und Umwelt

oeku.ch

Emil Giezendanner - oeku Kirche und Umwelt

Heizen und Lüften in Kirchen

Energieeffizienz und Substanzerhalt

Herzlich willkommen

18. Juni 2012, Pfarreizentrum Liebfrauen, Zürich

Baumann Akustik und Bauphysik AG

Kirchen I historische Bauten I und weitere Herausforderungen


315‘000 Ergebnisse zu „heizen in kirchen“

Heute kommt ein Neues dazu…..

Baumann Akustik und Bauphysik AG

Kirchen I historische Bauten I und weitere Herausforderungen


Warum wird eine

Kirche beheizt ?

Baumann Akustik und Bauphysik AG

Kirchen I historische Bauten I und weitere Herausforderungen


Wie kann Energie

gespart werden ?

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Inhalt

• Teil Theorie

Heizsysteme

Wie hoch ist der durchschnittliche Verbrauch? Was ist "Normal"?

Jede Kirche ein spezielles Gebäude

Die Orgel - ein Sorgenkind?

Komfort und Energiesparen - kein Widerspruch

Weniger Heizen - Ja, aber was ist Richtig ?

• Teil Praxis

gute und schlechte Praxisbeispiele

Erfahrungen aus Klimamessungen

• Zusammenfassung mit Merkpunkten

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Kirchen I historische Bauten I und weitere Herausforderungen


Heizsysteme

Art des Heizbetriebes

Boden; 9

andere; 3

Sitzbank;

20

andere; 3

manuell

EIN/AUS;

20

Fussschemel;

4

Zeitschaltuhr;

16

SPS-

Programmierbar;

1

zB. Erhebung für Rätia Aurax Energie Graubünden

Heizsysteme / Verbrauch / Spezielles Gebäude Kirche / Orgel / Komfort und Energiesparen / Was ist richtig?

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6

Kirchen I historische Bauten I und weitere Herausforderungen


Alter der Heizung

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Im Durchschnitt über 25 Jahre alt

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

Heizsysteme / Verbrauch / Spezielles Gebäude Kirche / Orgel / Komfort und Energiesparen / Was ist richtig?

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7

Kirchen I historische Bauten I und weitere Herausforderungen


Energieverbrauch in schweizerischen Kirchen

Elektrisch ÖL,Gas Mittelwert elektrisch 140 Mittelwert Öl/Gas 170

400

350

Welcher Energieverbrauch ist „normal“?….

Energiekennzahl (kWh/m 2 a)

300

250

200

150

100

Unterschiede mit Faktor 30 (!)

nicht wegen der Gebäudehülle sondern

allein wegen dem Benutzerverhalten

50

0

Kirchen Anzahl 1 Kirchen bis 120

Heizsysteme / Verbrauch / Spezielles Gebäude Kirche / Orgel / Komfort und Energiesparen / Was ist richtig?

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8

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Kirche - ein spezielles Gebäude

Heizsysteme / Verbrauch / Spezielles Gebäude Kirche / Orgel / Komfort und Energiesparen / Was ist richtig?

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9

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…..oder Holzdecke

Wärmedämmung bei Decke ist richtig,

aber nur wenn richtig ausgeführt.

Heizsysteme / Verbrauch / Spezielles Gebäude Kirche / Orgel / Komfort und Energiesparen / Was ist richtig?

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10

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Aussen T [°C] Orgel Empore T [°C]

34

32

30

28

26

24

22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

-2

-4

-6

Schiff Mitte T [°C] Lüften

Fenster

VL Fenster/Bodenheizung T [°C] Empore Zuluft 1 [°C]

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

Mi. 14.03.12, 00:00

Mi. 14.03.12, 06:00

Mi. 14.03.12, 12:00

Mi. 14.03.12, 18:00

Do. 15.03.12, 00:00

Do. 15.03.12, 06:00

Do. 15.03.12, 12:00

Do. 15.03.12, 18:00

Fr. 16.03.12, 00:00

Fr. 16.03.12, 06:00

Fr. 16.03.12, 12:00

Fr. 16.03.12, 18:00

Sa. 17.03.12, 00:00

Sa. 17.03.12, 06:00

Sa. 17.03.12, 12:00

Sa. 17.03.12, 18:00

So. 18.03.12, 00:00

So. 18.03.12, 06:00

So. 18.03.12, 12:00

So. 18.03.12, 18:00

Mo. 19.03.12, 00:00

Mo. 19.03.12, 06:00

Mo. 19.03.12, 12:00

Mo. 19.03.12, 18:00

Di. 20.03.12, 00:00

Di. 20.03.12, 06:00

Di. 20.03.12, 12:00

Di. 20.03.12, 18:00

Mi. 21.03.12, 00:00

Temperatur [°C]

relative Feuchte [%]

28

26

24

22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

-50

-20

Allein der U-Wert ist beim Kirchenfenster -25 sekundär.

40

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

Temperatur [°C]

relative Feuchte [%]

-10

-15

-30

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Aussenwände

Dämmung durch Masse – dynamische Effekte.

Verminderung Feuchte / Versalzung wichtiger als Innendämmung.

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Wertvolle Ausstattung

zB. Klosterkirche Neu St.Johann

oder Klosterkirche Rheinau

Schwinden – Quellen: Haftung Farbfassungen und Vergoldungen

Schimmelpilzbildung: bereits ab 70% r.F. möglich.

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Opferkerzen = Russbildung?

Beispiel: Wien Stefansdom

Quelle: www.kerzenschmelze.ch

zugluftfreier Standort und wirksames Lüften,

Bei hohem Verbrauch: räumliche Abtrennung, wirksamer Kerzenstand.

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Orgel

Bei richtigem Heizen stimmt das Klima auch für die Orgel

und es braucht keine Befeuchtung.

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Vergleich Heizsyteme

Bodenheizung

Luftheizung

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Energiesparen. Ja, aber…..

Partielle Beheizung

= negative, konstante Luftumwälzungen = Verschwärzungen

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Fazit

• Weniger Heizen gibt weniger Probleme

- schont die Bausubstanz und die Ausstattung.

• Aber

zuwenig geheizt ?

• Ärger mit frierenden Kirchgängern.

• Und

Was ist richtig heizen ?

Wird eine kalte Kirche mit diesen dicken Wänden überhaupt

vernünftig warm ?

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Warum wird eine

Kirche beheizt ?

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Was ist effizientes Heizen ?

Wöchentliche Gebäudenutzung

180

160

140

120

100

80

95%

unbelegt

belegt

60

40

20

0

Wohnungen Schulen Kirchen

5%

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Durchheizen oder Abschalten

Energiesparen durch Energie sparen….

Quelle: Energie in kirchlichen Gebäuden sinnvoll nutzen (1993)

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Klosterkirche Rheinau

Eine Kirche braucht keine Heizung….

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Absenken oder Durchheizen ?

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Das ist effizientes und substanzschonendes Heizen !

• Ausserhalb der Belegung eine möglichst tiefe

Grundtemperatur von 6 – 8°C

= Substanzschonendes Heizen

• Zum Zeitpunkt der Belegung Komfort für KirchgängerInnen

Komforttemperatur von 16 – 18°C

= mit der richtigen Aufheizgeschwindigkeit max. 1.5 K/h

= Behaglichkeit

Die Dämmung der Gebäudehülle wird damit sekundär.

Kann aber nicht mit jedem Heizsystem gleich umgesetzt werden.

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Substanzschonendes Heizen ausserhalb der Belegung

• Möglichst tiefe Grundtemperatur

• Richtige rel. Luftfeuchte wird einfacher gehalten

• Richtiges Lüften bei Bedarf (Vergleich absolute Feuchte)

• Kein Betrieb Fensterbankheizung

• Richtiges Klima bei Orgel – örtliche Heizstrahler für Organist

• je geringer der Temperaturunterschied zwischen innen und

aussen desto bessere relative Feuchte innen (Orgel),

• kein Kondensat und keine Luftumwälzungen,

• keine ungünstige Abbrandverhältnisse für Kerzen,

• geringerer Feuchtetransport in Wänden

• Geringere Verschwärzungen,

• Bis zu 50% geringerer Energieverbrauch,

• Verlängerung der Renovationszyklen – geringerer Unterhalt

Mit Messungen kann das richtige Klima bestimmt werden.

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Behagliches Heizen bei Belegung

• Behagliche Temperatur während Anlass

• Wandoberflächentemperatur ist massgebend

• Nicht zu tiefe rel. Luftfeuchte

• Geringe Zuglufterscheinungen

• „Kräftiges“ Lüften nach dem Anlass

• Schonendes Aufheizen max. +1.5 K pro Stunde

• Betrieb Fensterbankheizung – Komfort - keine Zugluft

• Klima bei Orgel kontrollieren

Mit Messungen kann das richtige Klima bestimmt werden.

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• Messungen mit elektronischen Datenloggern

Innen- und Aussentemperatur

Relative (%) und absolute (g/m3) Luftfeuchte Aussen und Innen

Wand- und Glasoberflächentemperatur

Auftreten von Kondensat

CO2 (Luftqualität, Luftwechsel und Lüftungsverhalten)

Leistungsmessung Elektroheizung

Luftströmungen, Komfortmessungen mit Komfort-Analyser

• Infrarot-Aufnahmen (mit Wärmebildkamera FLIR B360)

• Messung der Nachhallzeit und Sprachverständlichkeit

Praxisbeispiele: Messgeräte

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CO2

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

Probleme durch zu trockenes Innenklima

90

Messperiode A; 20.Januar - 10.Mai 2011

80

zu feucht (=Mikrobiologie, Schimmelpilze)

Aussen T [°C] Empore T [°C] Schiff vorne T [°C] Bodenheizung T [°C] Schiff hinten T [°C] Seitenheizung West T [°C] CO2

70

60

50

40

30

Zielbereich für

Holz und Leinwand

1650

1575

1500

1425

1350

1275

1200

1125

1050

975

900

825

750

675

600

525

450

375

300

225

150

75

0

Praxisbeispiele: Durchheizbetrieb auf hohem Niveau = zu trocken

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29

Fr, 11.02.11

Sa, 12.02.11

So, 13.02.11

Mo, 14.02.11

Di, 15.02.11

Mi, 16.02.11

Do, 17.02.11

Fr, 18.02.11

Sa, 19.02.11

So, 20.02.11

Mo, 21.02.11

Di, 22.02.11

Mi, 23.02.11

Do, 24.02.11

Fr, 25.02.11

Sa, 26.02.11

So, 27.02.11

Mo, 28.02.11

Di, 01.03.11

Mi, 02.03.11

Do, 03.03.11

Fr, 04.03.11

Sa, 05.03.11

So, 06.03.11

Mo, 07.03.11

Di, 08.03.11

Mi, 09.03.11

Do, 10.03.11

Fr, 11.03.11

Sa, 12.03.11

So, 13.03.11

Mo, 14.03.11

Di, 15.03.11

Mi, 16.03.11

Do, 17.03.11

Fr, 18.03.11

Sa, 19.03.11

So, 20.03.11

Mo, 21.03.11

Di, 22.03.11

Mi, 23.03.11

Do, 24.03.11

Fr, 25.03.11

Sa, 26.03.11

So, 27.03.11

Mo, 28.03.11

Di, 29.03.11

Mi, 30.03.11

Do, 31.03.11

Fr, 01.04.11

Sa, 02.04.11

So, 03.04.11

Mo, 04.04.11

Di, 05.04.11

Mi, 06.04.11

Do, 07.04.11

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatur [°C]

rel. Luftfeuchte (%)

zu kalt (=Frost)

zu trocken (=Schwinden, Risse)

Temperatur [°C]


Beispiel einer Kirche – 5 Jahre (!) nach der letzten Renovation

Praxisbeispiele: Durchheizbetrieb auf hohem Niveau – und seine Folgen

Baumann Akustik und Bauphysik AG

30

Kirchen I historische Bauten I und weitere Herausforderungen


35

30

25

20

15

10

5

0

Aussen T [°C] Orgel Empore T [°C]

Aussen T [°C] Orgel Empore T [°C] Schiff Mitte T [°C]

Beispiel kath. Stadtkirche Frauenfeld

Schiff Mitte T [°C] Lüften

Aussen T [°C] Orgel Empore T [°C] Lüften Orgel Empore rF [%]

Schiff Mitte T [°C] Orgel Empore Lüften rF Schiff [%] Mitte rF [%]

Orgel Empore Schiff Mitte rF [%] rF [%] Schiff Mitte rF [%]

35

Empore T [°C]

60

60

34

55

55

32

50

50

30

30

45

45

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

-45

-45

-50

-50

-50

„automatisches“ Heizen nach Gefühl….

Do. 16.02.12, 18:00

Do.16.Feb.12

So.26.Feb.12

Fr. 17.02.12, 00:00

Sa. 18.02.12,

So.04.Mrz.12

So.19.Feb.12

00:00

Sa. 18.02.12, 18:00

Di.21.Feb.12

So. 19.02.12, So.11.Mrz.12 00:00

Mo. 20.02.12, 00:00

So.18.Mrz.12

Fr.24.Feb.12

So.25.Mrz.12

So.01.Apr.12

Temperatur [°C]

relative Feuchte [%]

25

20

15

10

5

0

40

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

So.29.Jan.12

So.05.Feb.12

So.12.Feb.12

So.12.Feb.12

Mo.13.Feb.12

So.19.Feb.12

Do. 16.02.12, Di.14.Feb.12 00:00

Mi.15.Feb.12

Do. 16.02.12, 12:00

Fr. 17.02.12, Fr.17.Feb.12 06:00

Fr. 17.02.12, 12:00

Sa.18.Feb.12

Fr. 17.02.12, 18:00

Sa. 18.02.12, Mo.20.Feb.12 12:00

So. 19.02.12, Mi.22.Feb.12 06:00

Do.23.Feb.12

So. 19.02.12, 18:00

Sa.25.Feb.12

So.26.Feb.12

Temperatur [°C]

relative Feuchte [%]

28

26

24

22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

-2

40

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-4

-5

-5

-6

Do. 16.02.12, 06:00

Sa. 18.02.12, 06:00

So. 19.02.12, 12:00

Temperatur [°C]

relative Feuchte [%]

Praxisbeispiele: Betrieb Warmluftheizung mit Bodenheizung als Grundlast

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„Subjektiver“ Komfort ist objektiv messbar

Fazit: Es können nicht

alle zufrieden sein !

Aber die Unzufriedenen bestimmen die Heiztemperatur….

Raumluftemperatur

und rel. Feuchte

Luftströmung

Strahlungstemperatur

Praxisbeispiele: Komfort für Alle?

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32

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Infrarotaufnahmen mit Wärmebildkamera

22.0 °C

20

18

16

14

12

10

9.0

4.0 °C

3

Wärmebilder überzeugen und zeigen bisher Unbekanntes…..

2

Sp1

1

0

-1

Praxisbeispiele: Infrarotaufnahmen von Innen statt von Aussen….

-2.0

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33

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Heizungsbedienung – von der „Steinzeit“ bis heute

Viel investiert in die Restaurierung

falsch investiert in Heizungsbedienung…..

Praxisbeispiele: Heizungsbedienung / Steuerung

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Handbetrieb

Nachher Vorher

Innen

Innen

Aussen

Aussen

Auch Handbetrieb kann funktionieren, aber nicht immer…..

Praxisbeispiele: Heizungsbedienung.

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35

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Moderne Steuerung

• SPS-Heizungssteuerung (Speicher-Programmierte-Steuerung)

• mit Option KLIMA-BEEINFLUSSUNG

optische Anzeige oder automatisierte Fensteröffnung zum

richtigen Lüften

12.3°C

2.8°C

56 %

5.9 g/m3

68 %

3.8 g/m3

Quelle: www.syneos.ch

Moderne Technik mit einfacher Bedienung…..

Praxisbeispiele: moderne SPS mit einfacher Handhabung.

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36

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Zusammenfassung

• Energiesparen durch Energie sparen.

• Schäden entstehen durch zu viel

und nicht durch zu wenig Heizen.

• Ausserhalb der Belegung eine möglichst

tiefe Grundtemperatur von 6 – 8°C

= Substanzschonendes Heizen – minimaler Energieverbrauch

• Zum Zeitpunkt der Belegung Komfort für KirchgängerInnen

Komforttemperatur von 16- 18°C

= mit der richtigen Aufheizgeschwindigkeit 1.5 K/h

= Behagliches Heizen – Komfort

• Messungen sind die besten Grundlagen um Vorhandenes zu

optimieren oder Neues zu planen.

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• Ihre Notizen

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