Wanddämmung

Sanieren wie am Fließband

Rund 75 % der 21 Millionen deutschen Gebäude sind unzureichend isoliert und ineffizient. Bis 2045 müssen täglich 2.000 Gebäude saniert werden. Das niederländische Energiesprong-Prinzip, das digitale und industrielle Techniken nutzt, könnte durch Serienfertigung die Sanierungsdauer drastisch verkürzen.
Von Ariane Steffen

(30. August 2024) Deutschland steckt im Sanierungsstau: Rund drei Viertel der 21 Millionen deutschen Gebäude sind entweder gar nicht oder nur unzureichend gedämmt, werden mit Gas oder Öl beheizt und verbrauchen bis zu fünfmal mehr Energie, als heutzutage technisch möglich wäre. Um die Klimaziele bis 2045 zu erreichen, müssen rein rechnerisch rund 2.000 Gebäude pro Tag energetisch modernisiert werden.

Mit herkömmlichen Verfahren ist diese Mammutaufgabe nicht zu schaffen. Zumal die dafür nötigen Fachkräfte fehlen. Sanieren muss somit völlig neu gedacht und komplett anders organisiert werden – digitaler, automatisierter, standardisierter. Serielles Sanieren nach dem Energiesprong-Prinzip ermöglicht es, mit weniger Fachkräften mehr Bestandsgebäude in kürzerer Zeit fit für die klimaneutrale Zukunft zu machen. 

  

Was bedeutet serielles Sanieren?

Energiesprong ist ein in den Niederlanden entwickeltes innovatives Konzept zur seriellen Sanierung, das digitale Planung mit industrieller Präfabrikation und standardisierten Prozessen kombiniert. Während bei der konventionellen Sanierung rund 90 Prozent der Arbeiten manuell und kleinteilig auf der Baustelle erfolgen, verlagert die serielle Sanierung einen Großteil der Arbeiten ins Werk. Die dort vorgefertigten Fassaden-, Dach- und Technikmodule werden auf der Baustelle nur noch montiert. Dadurch verkürzt sich die Bauzeit von mehreren Monaten auf wenige Wochen. Serielles Sanieren nach dem Energiesprong-Prinzip zeichnet sich durch folgende Vorteile aus: 

• Einfach: Komplettsanierung aus einer Hand
• Schnell: Kurze Bauzeit, optimierte Planung
• Bezahlbar: Energieeinsparungen von bis zu 90 Prozent sowie weitere Kostensenkungspotenziale
• Gut: Planungssicherheit, gleichbleibend hohe Qualitätsstandards, ansprechende Optik

Wie funktioniert eine Energiesprong-Sanierung?

Die millimetergenaue Vermessung der zu sanierenden Gebäude per 3D-Laserscan und Drohnentechnik bildet den Startpunkt jedes Energiesprong-Projekts. Aus den verdichteten Messdaten wird ein BIM-Modell generiert. Dieser „digitale Zwilling“ ist die Planungsgrundlage für die Produktentwicklung und Vorfertigung der Dach-, Fassaden- und Technikmodule. Die Fassadenelemente werden inklusive Dämmung, Fenstern, Lüftung, Leerrohren und gewünschter Oberfläche im Werk passgenau in gleichbleibend hoher Qualität vorgefertigt. Im Anschluss werden die maßgeschneiderten Elemente per Tieflader zur Baustelle transportiert und am Gebäude montiert. Ebenfalls vorgefertigt sind Haustechnik-Module, die vor Ort nur noch angeschlossen werden. Auch in die Fassadenelemente integrierte TGA-Lösungen sind möglich. Energiesprong-Sanierungen lassen sich in den meisten Fällen in bewohntem Zustand durchführen. 

  

Eine in der Fabrik vorgefertigte Fassade wird einschließlich aller Leitungen und Anschlüsse vor die vorhandene Fassade montiert. 

Welche Gebäude eignen sich für die Energiesprong-Sanierung?

Optimal geeignet für eine serielle Sanierung sind Gebäude aus den 50er- bis 70er-Jahren mit einfacher Kubatur und hohem Energieverbrauch. Im Mehrfamilienhausbereich entsprechen rund 500.000 Gebäude mit 3 Millionen Wohnungen diesen Kriterien. Allein im optimal geeigneten Segment liegt das Sanierungsvolumen bei mehr als 100 Milliarden Euro. Bei schnellem Markthochlauf könnten hier bis 2045 mindestens 25 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr eingespart werden.

Nach Schätzungen der Deutschen Energie-Agentur (Dena) sind zudem rund 4 Millionen Ein- und Zweifamilienhäuser grundsätzlich für eine serielle Sanierung geeignet. Bei Nichtwohngebäuden liegt der Fokus derzeit auf öffentlichen Gebäuden wie zum Beispiel Schulen oder Verwaltungsgebäuden. 

Wie werden die Sanierungskosten refinanziert?

Bei der seriellen Sanierung nach dem Energiesprong-Prinzip werden die Sanierungsinvestitionen größtenteils über eingesparte Energie- und Instandhaltungskosten refinanziert. Eine zentrale Rolle spielt dabei der Net-Zero-Standard. Nach der Sanierung erzeugen die Gebäude (durch Photovoltaik auf dem Dach und gegebenenfalls Teilen der Fassade) im Jahresdurchschnitt so viel erneuerbare Energie, wie die Bewohnerinnen und Bewohner für Heizung, Warmwasser und Strom benötigen. 

Im Idealfall wird die Modernisierungsumlage durch hohe Energieeinsparungen von bis zu 90 Prozent und dauerhaft günstigen, selbst erzeugten Mieterstrom kompensiert. Damit eröffnen sich neue Perspektiven für die klima- und sozialverträgliche Bestandssanierung. Hinzu kommen weitere kostensenkende Faktoren wie eine schnellere Umsetzung, Planungssicherheit, höhere Qualität und eingesparte CO₂-Kosten. Perspektivisch werden die Kosten für serielle Sanierungslösungen durch Digitalisierung, Prozessoptimierung, Automatisierung und Skaleneffekte weiter sinken.

Wie wird serielles Sanieren gefördert?

Wie bei allen Innovationen sind die Kosten serieller Sanierungslösungen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren derzeit noch höher. Diese Wirtschaftlichkeitslücke wird durch den 15-prozentigen Bonus im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) geschlossen. Damit sind serielle Sanierungslösungen bei deutlich schnellerer Umsetzung bereits heute auf dem Kostenniveau konventioneller energetischer Modernisierungen. 

Die Förderung besteht aus zinsvergünstigten Krediten von bis zu 150.000 Euro pro Wohneinheit, die 1 bis 2 Prozentpunkte unter den marktüblichen Zinskonditionen liegen. Hinzu kommen Tilgungszuschüsse, die sich im günstigsten Fall auf 45 Prozent summieren können, was einer Förderung von 67.000 Euro pro Wohneinheit entspricht. Damit hat das Bundeswirtschaftsministerium (BMWK) die Weichen für eine breite serielle Sanierungswelle gestellt.

  

Ariane Steffen arbeitet als Kommunikationsexpertin Innovation & Transformation bei der Deutschen Energie-Agentur GmbH (Dena). Im Team Serielles Sanieren ist sie für die Bereiche Pilotkommunikation, Presse und Publikationen zuständig.

Was ist die Rolle der Dena?

Im Auftrag des BMWK treibt die Dena die Marktentwicklung serieller Sanierungslösungen in Deutschland aktiv voran. Ihr Energiesprong-Team ist zentraler Anlaufpunkt zu allen Fragestellungen rund um das serielle Sanieren. Die Beratungsleistungen reichen von der Gebäudeauswahl, Konzeptentwicklung und Fördermittelberatung bis zu Portfolioanalysen, Pilotprojekten und Produktentwicklungen. Darüber hinaus engagiert sich die Dena für optimale politische und finanzielle Rahmenbedingungen. Regelmäßige Kick-off-Workshops, Fördertalks, Exkursionen zu seriellen Sanierungsprojekten und Networking Events vervollständigen das kostenlose Angebot. 

Wie weit ist die Marktentwicklung in Deutschland?

Nach erfolgreicher Pilotphase im Mehrfamilienhausbereich wird das Know-how nun auf ganze Portfolios, komplexere und höhergeschossige Gebäude, Ein- und Zweifamilienhäuser sowie Nichtwohngebäude übertragen. Die Ausweitung auf weitere Gebäudetypen spiegelt sich in steigenden Zahlen wider: 59 serielle Sanierungsprojekte wurden 2023 fertiggestellt (2022: 4), 28 sind im Bau (2022: 9), 175 weitere befinden sich in unterschiedlichen Planungs- und Vorbereitungsphasen (2022: 51). 

Erste Wohnungsunternehmen wie die Gewobau Erlangen sanieren ganze Quartiere mit mehreren Tausend Wohneinheiten seriell. Weitere Wohnungskonzerne sind dabei, die in den Pilotprojekten gewonnenen Erkenntnisse sukzessive auf die Sanierung größerer Bestände zu übertragen. Parallel dazu erweitert die Bauwirtschaft ihre Kapazitäten. Große Player wie Saint-Gobain, Knauf, Sto, Vaillant, Vonovia und LEG sind in die serielle Sanierung eingestiegen und senden mit ihrem Engagement ein wichtiges Signal in den Markt. 

Fazit 

In den nächsten 21 Jahren muss ein enormes Sanierungsvolumen gestemmt werden. Um den Wettlauf gegen die Zeit zu gewinnen, braucht es innovative Lösungen, die mehr Tempo in die Bestandssanierung bringen. Serielles Sanieren nach dem Energiesprong-Prinzip hat das Potenzial, sich zum Treiber der klimaneutralen Transformation zu entwickeln. Komplettsanierungen lassen sich mit diesem Konzept schneller, einfacher und kostengünstiger auf breiter Ebene umsetzen.

Dämmen in Hohlräumen: Günstig, schnell, effektiv

(10. November 2023) In vielen Regionen Deutschlands besteht die Fassade von Altbauten bis zu einem Drittel aus doppelten Wänden, die zum Schutz vor Feuchtigkeit einen Hohlraum besitzen. Diese Hohlräume können zur Energieeinsparung genutzt werden, indem sie mit Dämmstoffen, etwa Perliten oder Polystyrolkügelchen, gefüllt werden. Unterstützung kommt vom Bafa, das solche Dämmmaßnahmen mit 20 % fördert.

Eine Studie hat das Potenzial der Einblasdämmung deutschlandweit untersucht. Das Ergebnis: ein jährliches Einsparpotenzial von 184 TWh und eine mögliche Reduktion der CO₂Emissionen um 59 Millionen Tonnen – signifikant im Vergleich zu Deutschlands Gesamtemissionen von 750 Millionen Tonnen im Jahr 2021. Der Ansatz ist nicht nur effizient, sondern auch kostengünstig. Die Mehrkosten für die Einblasdämmung amortisieren sich innerhalb eines Jahrzehnts und die Wohnqualität bleibt während der Arbeiten weitgehend unbeeinträchtigt.

• Bafa-Förderung: bdev.de/fassadefoerd
• Technik der Einblasdämmung: bdev.de/drewerstudie

Gebäudedämmung im Unterricht

Wie können elementare Kenntnisse über thermodynamische Systeme mit einem für den Lernerfolg wichtigen Realitätsbezug modellhaft vermittelt werden, so dass Schüler mit praktischem Handlungswissen ausgestattet den Stellenwert guter Gebäudedämmung für den Klimaschutz verstehen?
Von Dr. Dirk Krämer

(8. Juli 2019) Angesichts der von unseren Kindern zu meisternden Folgen des Klimawandels müssen die Fakten über dessen Zusammenhänge zum zivilisatorischen Basiswissen und daher zum übergeordneten Lernziel allen Schulunterrichts werden. Besondere Verantwortung liegt in diesem Zusammenhang bei den Naturwissenschaften. Dort steht das Grundkonzept der ‚Energie‘ zwar bereits als zentraler – aber auch sehr abstrakter – Begriff im Lehrplan. Die entscheidende Frage lautet jedoch: Wie kann Schülern die Wärmelehre im Unterricht so anschaulich vermittelt werden, dass Motivation und das nötige Handlungswissen entstehen, um nachhaltig etwas zu bewirken? Beispielsweise die Fähigkeit, zu erklären und vorzurechnen, welche Einspareffekte eine Verbesserung der Gebäudehüllendämmung des eigenen Elternhauses hat.

Dr. Dirk Krämer ist promovierter Physiker und seit 20 Jahren als Physik- und 
Mathematiklehrer sowie Umweltbeauftragter an der Privatschule Schloss Hagerhof in Bad Honnef tätig. kraemer@hagerhof.de

Über die letzten Jahre habe ich als Physiklehrer dazu kleine Modellexperimente für meinen Unterricht erdacht und von meinen Schülern erfolgreich durchführen lassen; angefangen mit sehr einfachen Versuchen sowie darauf aufbauend mit komplizierteren Fragestellungen in der Mittelstufe bis hin zu physikalischen Berechnungen theoretischer Art in der Oberstufe. Gerne möchte ich meine Konzepte mit Ihnen teilen und andere Lehrer zur Adaption und Weiterentwicklung meiner Modellexperimente animieren.

Das Modellexperiment

Im Anfängerunterricht Physik in der 6. Klasse kann man damit beginnen, aus Kartonverpackungen kleine Modellhäuschen zu basteln sowie deren Eigenschaften bei einer Beheizung zu messen und zu dokumentieren.

Die Kartonhäuschen werden isoliert und mit einer Heizung versehen.

In einem zweiten Schritt wird das Modell durch kleine Umbauten in ein Niedrigenergiehäuschen verwandelt. Eine Wiederholung der Temperaturmessungen am veränderten Modell und die vergleichende Analyse eröffnet den Schülerinnen und Schülern den Nutzen und die Sinnhaftigkeit von Energiesparmaßnahmen.

Ungedämmtes Gebäude

Zunächst wird das Modell eines schlecht isolierten Hauses mit einem Fenster aus Folie erstellt. Ein mit 80 °C heißem Wasser gefülltes Filmdöschen dient als Heizung, und schon kann die Erwärmung des Modells gemessen werden. Typische Temperaturverläufe zeigen innerhalb weniger Minuten eine um 5 bis 10 °C über der Klassenraumtemperatur liegende Innenraumtemperatur des Modells. Doch dieses kühlt rasch wieder ab.

Das Heizungswasser wird mit einem Spiritusbrenner als Kesselersatz auf 80 °C erhitzt.

Im Maximum der Erwärmung sind die Kinder aufgefordert, mit ihren Händen die Dachflächen zu berühren: Sie stellen dabei fest, dass man die Erwärmung der Häuschen durch die Pappe gut spüren kann und somit die Wärme durch die dünnen Wände entweicht.

Erste Dämmmaßnahmen

Um die Auswirkung einer energetischen Sanierung zu messen, wird das Papphäuschen isoliert: Dazu werden die Dachflächen, der Fußboden und die Wände mit einer 3 mm dicken Isolierschicht beklebt. Diese Isolierschicht besteht aus einer handelsüblichen einseitig mit Aluminiumfolie überzogenen Styroporplatte. Die Bedeutung der Aluminiumfolie für die Reflexion der Wärmestrahlung und des Styropors zur Verringerung der Wärmeleitung sind im regulären Fachunterricht vor dem Experiment bereits thematisiert worden, so dass die Schülerinnen und Schüler den Sinn dieser Umbaumaßnahme durchschauen. Gleichzeitig wird die Fensteröffnung von innen mit einer zweiten Folie versehen, um dem Modell eine ‚Doppelverglasung‘ zu verschaffen.

Der Aha-Moment

Im dritten Teil des Projekts wird das nun veränderte Modellhäuschen erneut mit einer Warmwasser-Filmdose aufgeheizt und seine Temperaturkurve gemessen. Um eine bessere Vergleichbarkeit der beiden Messungen zu erzielen, werden die zweiten Daten mit den Daten des ersten Versuches in einem Diagramm überlagert. Den Schülern wird dabei sofort die Überlegenheit der grafischen Methode gegenüber dem Vergleich zweier Tabellen deutlich. Ein anderer Aspekt, der bei der zweiten Messung adressiert wird, ist die Frage nach dem ‚Verschwinden‘ der Wärmeenergie: Durch erneutes Anfassen stellen die Schüler fest, dass sich das innen wärmere Haus von außen kühler anfühlt. Ein wichtiger Aspekt des Projekts ist, dass die Kinder die fertigen Modellhäuschen gerne mitnehmen, um sie stolz ihren Eltern zu zeigen. Durch die dabei zwangsläufig stattfindende Erklärung des Experimentes gegenüber den Eltern wird der Lerneffekt verstärkt.

Von den Schülern erstellte Temperaturkurven des ungedämmten und des isolierten Hauses.

Aufarbeitung im Unterricht

Neben den fertigen Modellhäuschen sind die augenfälligsten Resultate des Unterrichtsprojekts die Diagramme mit den beiden Heizkurven des normalen und des isolierten Häuschens. Deutlich zeigen sie den Erfolg der Wärmedämmung in Form einer höheren Maximaltemperatur und eines langsameren Abfallens der Temperatur. Die höhere Heizkurve bedeutet, dass dieses Haus bei gleicher Raumtemperatur mit geringerer Heizungsleistung auskommt. Reflexionen zum eigenen Verhalten beim Heizen und Lüften runden die Beschäftigung mit dem Thema ab. Gerade die Verknüpfung des Schulstoffs mit Bezügen aus der Alltagswelt dient der Erzeugung von Relevanz und der tieferen Verankerung im Wissensnetz der Heranwachsenden. Hinzu kommt ein nicht unbeträchtlicher Kenntnisgewinn in naturwissenschaftlichen experimentellen Methoden, sei es die Bedeutung und Übertragung von Modellbildungen auf die Wirklichkeit oder die Analyse von Messdaten anhand von Diagrammen.

Solartechnik im Modell

Sind die Schüler vom Experiment fasziniert, lassen sich die Modelle der Schüler in folgenden Unterrichtseinheiten zu einem Passivhaus erweitern, indem die Schüler es mit einem Sonnenkollektor ausstatten, der Wärmeenergie in das Innere leitet und so das Haus ganz ohne Heizung beheizt. Als Modell eines Sonnenkollektors findet eine Streichholzschachtel Verwendung, deren Boden aus einer schwarz bemalten Kupferfolie besteht und die von oben mit einer Plastikfolie gegen den Wärmeverlust beklebt wird. An der Stelle, an der dieser Kollektor sitzt, wird ein entsprechend großes Loch in das Dach geschnitten, so dass die erhitzte Folie ihre Wärme via Infrarotstrahlung in das Haus abgeben kann.

Mit Doppelverglasung und Solaranlage ausgerüstetes Energiesparhäuschen.

Vertiefung in der Mittelstufe

In der Mittelstufe bietet es sich an, das Experiment erneut aufzugreifen und zu vertiefen: Wird neben der Temperaturerhöhung auch die Wassertemperatur des Filmdöschens vor und nach der Aufheizphase gemessen, kann die an das Haus abgegebene Wärmemenge berechnet werden. Auch die Oberfläche des Modells ist einfach zu bestimmen. Mit diesen Daten ist es nach der folgenden Formel möglich, den U-Wert des Modells zu ermitteln, also den Wert, der angibt, wie viel Heizenergie pro Sekunde durch einen Quadratmeter Bauhülle entweicht, wenn es draußen 1 Grad kälter ist als drinnen:

u ≈ W / (t * A * (T_max - T₀))

Dabei ist W die abgegebene Wärmemenge in Joule, t die Heizzeit in Sekunden und A die Oberfläche des Häuschens in m² und T_max sowie T₀ sind die Maximal- und die Starttemperatur. Dieses Vorgehen ergibt brauchbare Werte für u und hilft den Jugendlichen, die Bedeutung des U-Wertes verstehen zu können. Eine logische Ausweitung der Versuche ist die näherungsweise Bestimmung der U-Werte der Schulgebäudehülle mittels einer Faustformel, die in der Energiedepesche bereits vorgestellt wurde. Hierbei leistet auch die ausleihbare Wärmebildkamera vom Bund der Energieverbraucher gute Dienste.

Zur Nachahmung empfohlen!

Die Resultate dieser Messungen führen regelmäßig zu Engagement der Schülerinnen und Schüler sowohl bezüglich des Energieverbrauchs der Schule als auch, wie mir Eltern zurückmeldeten, hinsichtlich der Wärmedämmung zu Hause, und ist ein gutes Beispiel für einen gelungenen Transfer von Schulwissen zu pragmatischer Handlungskompetenz. Ich freue mich über Berichte Ihrer Umsetzung meiner Idee oder vergleichbarer Konzepte!