Energy-retrofitting of the Herz-Jesu Church in Munich

Die Herz Jesu Kirche in München wurde von Allmann Sattler Wappner Architekten entworfen. Das Gebäude besteht aus zwei ineinander gestellten Hüllen. Ein einfacher gläserner Quader (16m Höhe, 21m Breite und 48m Länge) beherbergt einen hölzernen Kubus mit über 2.000 senkrecht stehenden Holzlamellen, deren Abstand sich zum Altarbereich hin kontinuierlich vergrößert. Die äußere gläserne Hüllform transportiert Licht in kontinuierlich veränderter Intensität in dem Raum. Die äußere Fassade besteht aus einer zweifachen Sonnenschutz-Isolierverglasung.

Von außen gesehen wird die Glashülle kontinuierlich opaker, sodass ein Zunehmen der Blickundurchlässigkeit geschafft wird, besonders im Altarbereich. Ein Teil der Sonnenstrahlung wird nach außen reflektiert, ein Teil wird unverändert durchgelassen und ein weiterer Teil wird absorbiert und als Wärmestrahlung emittiert. Entlang der Fassade gibt es Klappflügel, im Boden und im Dachbereich, die der natürlichen Entlüftung dienen. Das Phänomen des Kaltluftabfalls (Luftströmung an der innen Seite) ist wegen der hohen Verglasung von großer Bedeutung in diesem Gebäude. Die Dachkonstruktion besteht teileweise aus Stufenisolierverglasung und teilweise aus einer leichten gedämmten Konstruktion.

Research Project

Master's Degree "Energy Efficient and Sustainable Building", Technical University of Munich - TUM

Chair of Building Technology and Climate Responsive Design

Authors: Maria Voukia, Dimitra Voukia, Panagiota Mauvroeidi

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English Version

SOMMER

WINTER

Als Wärmequelle wurde das Grundwasser gewählt. Grundwasser weist ganzjährig hohe und konstante Temperaturen von 8°C bis 12°C auf. Das Grundwasser wird im Winter aus einem Förderbrunnen zu einer Wärmepumpe geleitet und im Sommer wird ein externer Wärmetauscher verwendet. Was das Raumkonditionierungskonzept für die Sommerperiode betrifft, gibt es die Möglichkeit einer natürlichen Lüftung durch Klappflügel im Boden-für die Zuluft und im Dachbereich-für die Abluft. Die Klappflügel öffnen wenn die Außentemperatur niedriger als die Kirchenraumtemperatur ist. Wenn das nicht ausreichend ist, geht die Kühldecke oder die Fußbodenkühlung in Betrieb. Die Kälteabgabe erflogt in beiden Systemen durch Strahlung. In der Winterperiode stehen für die Erwärmung der Kirche zwei Systeme zur Verfügung: die Unterflurkonvektoren entlang der Fassade, sowie die Fußbodenheizung bei größerem Heizbedarf.

Die Kirche ist täglich von 8 bis 18 Uhr geöffnet (~3400 Betriebsstunden jährlich). Es ist zu unterscheiden zwischen Basisbetrieb (die Kirche ist für das Publikum geöffnet, aber keine Veranstaltung findet statt) und Vollbetrieb (in der Kirche finden unterschiedliche Veranstaltungen statt, z.B. Gottesdienst oder Konzert, wo sich mehrere Personen in der Kirche befinden). Da es zwei unterschiedliche Betriebsvarianten gibt, gibt es auch unterschiedliche erwünschte Solltemperaturen für Basis und Vollbetrieb im Sommer und im Winter. Für den Basisbetrieb beträgt die Solltemperatur ca. 22 °C für Sommer und 12 °C für Winter und für den Vollbetrieb ca.19-20 °C für Sommer und Winter.

Das vorrangige Problem der Kirche ist die raumklimatische Situation in den Kirchenräumen, besonders während der Sommerperiode. Die thermische Behaglichkeit wird, besonders im Zwischenraum der zwei Hüllen, als unbefriedigend betrachtet. Bei der Hauptfassade gibt es keine Fenster, die individuell geöffnet werden können, um einen effizienteren Luftwechsel zu erreichen. Außerdem, wird die Temperatur im Kirchenraum, durch das Öffnen der Eingangstore in der Sommer-und Winterperiode, schnell verändert, was zu einer heftigen Verschlechterung der thermischen Behaglichkeit führen kann.

Offene Tore, Sommer

SOMMER

WINTER

Raumkonditionierungskonzept

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Im Rahmen dieser Arbeit hatte meine gruppe Temperaturmessungen in der Kirche gemacht (am 12 Dezember). Die Temperaturen auf der inneren Seite der gläsernen Fassade waren niedriger im Vergleich zu den Temperaturen auf der inneren Hülle. Das bedeutet, dass sowohl der Zwischenraum als auch der Vorkirchenraum stärker belastet werden. Das ist auch darauf zurückzuführen, dass die Unterflurkonvektoren während der Messperiode ausgeschaltet waren.

Als Optimierungsvorschlag für die Unterstützung der natürlichen Lüftung wurde die Einbindung eines Erdkanals um die Kirche herum gedacht. Die Luft kann über die Bodenschächte zugeführt werden. Auf diese Weise kann die Behaglichkeit besonders im Zwischenraum verbessert werden. Zudem ist eine effizientere Regelung der technischen Anlagen notwendig (durch Steuerungsgeräte oder Sensoren). Was Sommer betrifft, hat das Öffnen der Klappen den Vorrang, unter der Voraussetzung, dass die Außenlufttemperatur niedriger als die Raumtemperatur ist. Bei größerem Kühlbedarf, kann die Kühldecke und die Fußbodenkühlung in Betrieb gehen. Wenn die Außenlufttemperatur höher als 26 °C ist, kann zur Unterstützung der anderen Maßnahamen Frischluft über den Erdkanal zugeführt werden. Im Winter sollten zuerst die Konvektoren in Betrieb gehen (wegen der Reaktionsschnelligkeit). Bei höherem Heizwärmebedarf kann auch die Fußbodenheizung herangezogen werden.