Ganzheitliches Energie- und Klimatisierungskonzept des historischen Kaiser Wilhelm Museums in Krefeld

 
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Mitten in Krefeld steht das Kaiser-Wilhelm-Museum – ein beeindruckendes und seit kurzem auch energieeffizientes Gebäude. Erstmals 1897 als Kunstgewerbemuseum eröffnet, sollte bei der grundlegenden Kernsanierung der Spagat zwischen technischer Modernisierung und gleichzeitiger Bewahrung des gründerzeitlichen Charakters bewältigt werden.

Nach einem von der Stadt Krefeld ausgeschriebenen Architektenwettbewerb, wurde das Büro Brenne Architekten aus Berlin mit der Instandsetzung des Museums 2005 beauftragt. 2010 wurde das Museum geschlossen, die Bauarbeiten begannen im Juli 2012. Nach der dreieinhalbjährigen Sanierung wurde das Museum schließlich im Juli 2016 wiedereröffnet.

Ganzheitliches Energie- und Klimatisierungskonzept
Im Vorfeld der Generalsanierung griff die Stadt Krefeld auf die Expertise des Instituts für Gebäude- und Solartechnik der Technischen Universität Braunschweig zurück, die das Museum mit Hinblick auf die Möglichkeiten der Klimatisierung erforschte. So entwickelte das Forschungsteam ein ganzheitliches Energiekonzept, mit dem Ziel bei den Klimatisierungsmaßnahmen möglichst wenig in die Gebäudesubstanz einzugreifen.

Im Zuge Sanierung konnte das gesamte Gebäude schließlich modernisiert und auf die internationalen Museumsstandards für Klima und Sicherheit gebracht werden. Dabei wurde der gesamte Museumsbau grundlegend entkernt und teilweise von der Rohsubstanz wieder aufgebaut. Lichtgestaltung, Brandschutzsituation und – mit Fokus auf die Energiebilanz – Heizungstechnik und Klimatisierung wurden so auf den neuesten Stand gebracht. Alle technischen Anlagen wurden für das Gebäude gemäß den heutigen Auflagen der Energiesparverordnung (EnEV) angepasst.

Die Gebäudebeheizung basiert auf dem Energieträger Gas mit Brennwertkessel, unterstützt durch Geothermie. So wurden eine Kombination aus Wärmepumpenanlage und Gasbrennwertkessel installiert sowie ein Klimaboden, der sowohl wärmen und kühlen kann, und eine spezielle Fensterkonstruktion für den Luftaustausch angebracht. Dafür wurde ein Erdsondenfeld angelegt, welches im Winter über eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe die Grundlast für die Beheizung sicherstellt. Im Sommer hingegen kommen die Sonden für die Kühlung des Gebäudes zum Einsatz.

Klimatisierung durch den Klimaboden
Bei der Installation des Klimabodens wurde auf ein sehr flach aufbauendes Warmwasser-Fußbodenheizungssystem der herotec GmbH (Ahlen) zurückgegriffen, welches die herkömmlichen Heizungskörper ersetzt. Auf etwa 2.300 m2 Ausstellungs-, Durchgangs- und Foyerflächen konnte so eine umfassende Flächentemperierung eingebaut werden. Ohne den architektonischen Anspruch des alten Gebäudes einzuschränken, war es möglich durch das dünnschichte System vorhandene Trennfugen zu berücksichtigen und zusätzliche einzubauen. Die Fußbodenheizung besteht dabei aus 14 Millimeter dünnen Foliennoppenplatten, die auf dem jeweiligen Verlegeuntergrund verklebt wurden. Die wasserführenden Rohrleitungen wurden anschließend in diese Platten eingelegt und fixiert, bevor alles mit einer speziellen Fließspachtelmasse in eine Überdeckung von etwa 5 Millimetern verfüllt wurde. Durch die Verklebung der Noppenplatten konnte das Fußbodenheizungssystem den rauen Baustellenalltag problemlos verkraften. Außerdem wurde dadurch das „Aufschwimmen“ der Heizrohre beim Anbringen des Estrichs verhindert.

Der große Vorteil an der Fußbodenheizung (Leistung 98 kW) ist demnach der geringe Aufbau: Die Gesamtdicke des Systemaufbaus beträgt letztlich nur 22 Millimeter. So muss sehr wenig Material zur Temperaturanpassung konditioniert werden – die erforderliche Wärme oder Kühlung kann also schneller als eine Standard-Fußbodenheizung oder gar eine Betonkern-Aktivierung geregelt und angepasst werden.

Entscheidend ist auch, dass durch die große Heizfläche eine geringere Vorlauftemperatur von 35 Grad Celsius gewählt werden kann und sich so eine gleichmäßigere Raumtemperatur einstellt. Da die Vorlauftemperatur bezüglich der Energieeinsparungen einer Heizung ausschlaggebend ist, wird auch das Kaiser-Wilhelm-Museum von den energetischen Umbaumaßnahmen langfristig profitieren: „Durch das Zusammenspiel von Wärmepumpe und Klimaboden lassen sich künftige Heizungskosten auf ein Minimum reduzieren“, erklärt Ulrich Goedecke von der EnergieAgentur.NRW.

Luftaustausch und Wärmerückgewinnung
Zu den Modernisierungsmaßnahmen der Klimatisierung gehörte auch die Installation einer speziellen Fensterkonstruktion, die einen geregelten Luftaustausch ermöglicht. Als Klimapuffer wurden Kastendoppelfenster mit neuen wärmedämmenden und einbruchssicheren Innenfenstern eingefügt und gleichzeitig die originalen einfach verglasten Außenfenster erhalten. Außerdem erfolgt die Zuluftführung nun verdeckt an den Fenstern, die an den Seiten eine Wandverkleidung erhalten haben,  hinter der sich die Klimatisierungstechnik verbirgt.

Im Dachbereich erfolgte außerdem eine Wärmedämmung auf den nicht verglasten Dachflächen. Zum ganzheitlichen Energiekonzept für das Museum gehört ebenfalls, dass die entstandene Abluft über den Wärmetauscher heruntergekühlt und der Wärmepumpe zugeführt wird und so eine Wärmerückgewinnung ermöglicht. Durch die klimaeffizienten Maßnahmen erfüllt das Kunstmuseum heute die internationalen Museumsstandards für Raumtemperatur und Luftfeuchte von etwa 20 bis 22 Grad Celsius und einer Luftfeuchtigkeit von 50 bis 55 Prozent.

Modernisierung trifft auf Epoche der Gründerzeit
Das imposante Gebäude wurde im Jahr 1897 zu Ehren Kaiser Wilhelms I als Denkmal und Kunstgewerbemuseum eingeweiht. Im Laufe seiner Geschichte wurde das Museum mehrfach erweitert und umgebaut. In den 1960er Jahren wurde es grundlegend modernisiert, wobei aufgrund des typischen Umgangs mit der Bausubstanz zu dieser Zeit, kaum mehr etwas von der gründerzeitlichen Bauweise im Inneren des Gebäudes sichtbar blieb. Aufgrund dessen wurde neben der technischen Modernisierung ein besonderes Augenmerk auf die Wiederherstellung der alten Bauweise gelegt. Tiefer gehängte Decken, die in den 1960er Jahren die Räume neutraler stimmen sollten, wurden wieder entfernt. Dabei wurden zum Beispiel die großen Wandbilder von Johan Thorn Prikker (1923) wieder freigelegt. Diese Arbeiten wurden bereits in den 1940ern vom damaligen Direktor vor den Nazis verborgen, die „entartete Kunst“ verfolgten. In den 1960er Jahren wurden sie wiederum als zu altmodisch empfunden und hinter Gipskartonplatten versteckt.

Technische Fakten zur Haustechnik (gesamte Anlage)

  • Kühlleistung: 170 kW
  • Heizleistung: 410 kW
  • Volumenstrom Lüftung: 24.000 m³/h

Technische Fakten zum Klimaboden

  • 948 Liter Wasserinhalt
  • 98 kW Leistung der Fußbodenheizung
  • 53,5 kW nutzbare Kühlleistung (fehlender Anteil an Heizen/Kühlen wird über die Lüftung abgedeckt)
  • 35 °C Vorlauf- und 24,2 °C Rücklauftemperatur

Die Sanierungsmaßnahmen des Kaiser Wilhelm Museums wurde Projekt des Monats Januar 2018 der EnergieAgentur.NRW.

Die Sanierung des mehr als 100 Jahre alten Gebäudes war aufgrund des undichten Daches, veralteter Fenster und des mangelhaften Brandschutzes nötig. Ein weiterer Grund der Modernisierung waren die fehlenden klimatisierten Ausstellungsräume – ein Muss für ein Museum mit jahrhundertealten Werken, da die optimale Temperatur und Luftfeuchtigkeit ohne geregelte Klimaanlagen in heißen Sommern oder kalten Wintern oft nicht gehalten werden kann. Da die umfangreiche Gebäudetechnik bei Museen für den Betreiber meist mit hohen Energiekosten verbunden ist, waren auch deswegen energieeffiziente Maßnahmen unabdingbar.

  • Klimatisierungsmaßnahmen mit Eingriff in die Gebäudesubstanz.
  • Ganzheitliches Energie- und Klimatisierungskonzept
  • Gebäudebeheizung: Gas mit Brennwertkessel, unterstützt durch Geothermie, Kombination aus Wärmepumpenanlage und Gasbrennwertkessel sowie Klimaboden.
  • Klimaboden: sehr flach aufbauendes Warmwasser-Fußbodenheizungssystem, welches die herkömmlichen Heizungskörper ersetzt. Vorteil des Klimabodens ist die schnelle Regulierung. Durch die ständig wechselnden Besucherströme und die damit verbundenen wechselnden Wärmelasten muss die Heizung schnell reagieren, um konstante Temperaturen energieeffizient realisieren zu können. Im Sommer kann über die Fußbodenheizung mittels des Erdsonnenfeldes gekühlt werden.
  • Luftaustausch: Installation einer speziellen Fensterkonstruktion, die einen geregelten Luftaustausch ermöglicht. Ein Erdsondenfeld stellt im Winter über eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe die Grundlast für die Beheizung sicher. Im Sommer sorgen die Sonden für die Kühlung des Gebäudes.
  • Wärmerückgewinnung: Die entstandene Abluft wird über den Wärmetauscher heruntergekühlt und einer Wärmepumpe zugeführt.

Die Sanierungskosten betrugen insgesamt 17,7 Millionen Euro, die von der Stadt Krefeld getragen wurden.

Durch die Sanierung konnte das gesamte Gebäude modernisiert und auf die internationalen Museumsstandards für Klima und Sicherheit gebracht werden: Neuster Standard bei Lichtgestaltung, Brandschutzsituation, Heizungstechnik und Klimatisierung.

Das Projekt war Projekt des Monats Januar 2018 der EnergieAgentur.NRW.


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