Denkmalgerechte, ökologische Sanierung

In Zusammenarbeit mit der Stadt Osterwieck, dem Ministerium für Landesentwicklung und Verkehr Sachsen-Anhalt, der Deutschen Bundesstiftung Umwelt sowie der BauBeCon Sanierungsträger GmbH, wurde als Modellobjekt für eine energieeffiziente Ressourcen schonende Sanierung, der aus dem 16. Jahrhundert stammende Adelshof "Bunter Hof" in der Rössingstraße 5 in Osterwieck ausgewählt.
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Abb. 1 Unterstock mit Baualterskartierung (Zeichnung und Bauforschung DFZ Qlb.)
Das vorbereitete Nutzungskonzept orientiert sich an den öffentlichen Belangen der Stadt und des benachbarten Fallstein-Gymnasiums. Die Schüler des integrativen Gymnasiums, teilweise mit körperlichen Behinderungen, nehmen täglich sehr lange Fahrzeiten in Kauf. Eine Entlastung und Verbesserung der Schulsituation sollen vier barrierefreie Wohneinheiten im Bunten Hof schaffen, in denen acht Schüler leben werden. Die öffentlichen Belange der Stadt werden mit Nutzung des ehemaligen "Rittersaales" im 2. Oberstock als Schulungsraum und Gruppenarbeitsraum und der Unterbringung eines Teils der Leseräume der Stadtbibliothek im 1. Oberstock integriert.
Die integrative Planung ist der erste Arbeitsschritt der Sanierung. Diese bildet die Analyse des Schadens des Gefüges und die Konzeption einer Substanz sowie Ressourcen schonenden Sanierung. Zunächst stellt der Holzschutzgutachter die Schädigung des Holzes in Tiefe und Breite fest, Restquerschnitte der Hölzer und dessen Tragfähigkeit werden vom Statiker bestimmt, die Sanierungsumsetzung wird gemeinsam mit dem Planer und der Bauforschung diskutiert.
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Abb. 2 Unterstock Ausführungsplanung (Zeichnung und Planung DFZ Qlb.)
Die Fachwerkkonstruktion entlang der Nordfassade der oberen Stockwerke – ein stockwerksweiser Abbund mit Ständern, Riegeln, Brüstungsplatten, Schwell und Rähm - wurde als Sicherungsmaßnahme und erstes Ergebnis der integrativen Planung – ertüchtigt. In Abstimmung mit den Denkmalfachbehörden wurden die Ständer und der Schwellkranz des durch Umbaumaßnahmen im 18. Jahrhundert geschädigten Wendelsteins wieder instand gesetzt. Die Sicherungen beinhalteten Maßnahmen des konstruktiven Holzschutzes, wie z. B. Abtropfkanten oberhalb des Schwellkranzes und Brüstungsgesimses, behutsame Instandsetzungen durch Ausvieren, Anschuhen und Aufbohlen der Schadensbereiche am Ständer und Riegel sowie Aussetzungen im Bereich der Gesimsbalken.
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Abb. 3 Kartierung an der Nordfassade während der Sanierung, 2013 (Zeichnung und Kartierung DFZ Qlb.)
Die Ertüchtigung der Südfassade erfolgte ab März 2013 mit der Kartierung der Schäden. In einem Seminar erfolgte schließlich die handwerkliche Ertüchtigung. Einen der ersten Arbeitsschritte bildete das Ergänzen fehlender Fachwerkdetails, wie der Knaggen im Unterstock; der profilierten Gesimsbohle unterhalb der Traufe, und die Schließung der Rückbaumaßnahmen von 2009 (2 Gebinde umfassend). Zunächst wurde in diesem Abschnitt eine Korrektur der Schwellverformung vorgenommen und anschließend ein zweites Schwell auf der Rauminnenseite eingezogen. Der fehlende Ständer wurde in lotrechter Achse (Zapfenverbindung mit neuem Schwell) und zwei Riegel wurden je seitlich des Ständers eingezogen. Die Verlagerung der Last auf die neu eingezogene Schwelle erfolgte mit einem hinter dem Ständer eingezogenen Stempel und dessen Befestigung im neuen Schwellholz. Zwei Gebinde weiter östlich wurde die bauzeitliche Strebe - durch den Einbau einer Fensteröffnung zurückgeschnitten - wieder ergänzt.
Am Ostgiebel wurden einzelne Randbalken, geschädigt durch Hausbockbefall, abgebeilt und anschließend aufgebohlt, Zapfenlöcher älterer Konstruktionen ausgesetzt und im Dachbereich der mittige Ständer des 16. Jahrhunderts durch seitlich Zangen und auf der Vorderseite durch Bohlen verstärkt. Zapfenlöcher des ehemals einbindenden bauzeitlichen Fachwerkabbundes im Randbalken des Giebeldreieckes wurde mit einem Kantholz in zwei Abschnitten ausgesetzt.
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Abb. 4 Wendelstein an der Nordfassade während der Sanierung, 2012 (DFZ Qlb.)

Ausmauern der Gefachfelder Nordfassade, Wendelstein; Westgiebel

Im Bereich der Nordfassade wurden die Gefache des 16. Jahrhunderts – Stakenhölzer mit Strohlehmputz und einen gegen Witterungseinflüsse schützenden Kalkputz mit Anstrich – mit einem Lehmunterputz und abschließend mit einem Otterbein-Kalk überputzt. Die Kalkputzschicht war in vielen Bereichen abgewittert. Die bauzeitlichen Putzreste mit Fassungen wurden vorsichtig angeputzt.
Die mit Lehmsteinen oder Ziegelsteinen geschlossenen Gefache des 18. und 19. Jahrhunderts wurden ebenfalls mit dem Otterbein Kalk abgeputzt. Die unteren Gefache des Wendelsteins wurden mit Bruchsteinen ausgemauert, die Gefachfelder im 1. und 2. Oberstock mit Ziegelstein. Teilweise erfolgte der Abputz der Gefachaußenseite mit Otterbein-Kalk.
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Abb. 5 Aussetzungsarbeiten im Bereich des Wendelsteins, 2013 (DFZ Qlb.)
Am Westgiebel wurde das Giebeldreieck teilweise ausgemauert. Zuvor wurden umlaufend an die Fachwerkkonstruktion Dreikantleisten angebracht und die Gefachfelder mit Lehmsteinen, seitlich eingenutet geschlossen.
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Abb. 6 Kartierung an der Südfassade während der Sanierung, 2013 (Zeichnung und Kartierung DFZ Qlb.)
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Abb. 7 Aussetzungsarbeiten an Nord– und Südfassade, 2013 (DFZ Qlb.)
In einem weiteren Seminar wurden die bauzeitlichen Gefache aus Stakenhölzern mit Flechtwerk und Strohlehmputz ertüchtigt. Zunächst wurden lose Putzflächen entfernt, Lehmuntergründe aufgeraut und angefeuchtet, um anschließend einen neuen Lehmputz aufzutragen. Hohlstellen wurden mit Strohlehmputz mittels Fugenkelle ausgestopft. Als Lehmputz wurde zur Reparatur des Flechtwerks ein fertig gemischter Lehmunterputz teilweise mit Strohhäckseln versetzt. Geschädigte Stakenhölzer wurden ausgetauscht und eine Lagekorrektur vorgenommen, wenn Staken sich nicht mehr in den Nuten der Riegelhölzer befanden.
Der Anstrich wurde nach Befund festgelegt, die Gefachfelder mit Kalkkasein in Altweiß, die Fachwerkkonstruktion mit einem Hartöl mit Farbpigmenten in Backsteinrot (1).
Die gesamte spätere Nutzung, auch die energetische Ertüchtigung, wurde auf den Bestand abgestimmt. Im 2. OS befindet sich im östlichen Bereich der Saal, westlich die barrierefreien Wohnungen.
Die westliche Wohnung wiederholt die Grundrissanordnung vom 1. Oberstock. In dem bauzeitlichen Korridor sind auf der Westseite in vielen Gefachflächen noch die Malereien der Renaissance zu erkennen. In diesem Raum sind die Hölzer dunkel gestrichen und ein Begleiter in der Gefachfläche angeordnet, eine Art Begradigung des Holzes. In der Gefachfläche verläuft ein dünner Beistrich, der sich in den Eckpunkten überkreuzt. Aus den Ecken wachsen polychrome stilisierte Pflanzenblüten heraus. Die Malerei ist vergleichbar der Malerei am Schäfershof in Osterwieck.
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Abb. 8 Instandsetzung der bauzeitlichen Gefache an der Südfassade (DFZ Qlb.)
Der Westgiebel des Bunten Hofes erhält einen Wetterschutz, entsprechend der im 19. Jahrhundert angebrachten Wetterschutzbekleidung aus Schiefer, die eine äußere Wanddämmung ermöglicht. Eine Innendämmung wurde aufgrund der Befunde im Inneren an der Fachwerkwand – Malereien des 16. Jahrhunderts - abgelehnt. Für eine hohlraumfreie Dämmung des Westgiebels mit den stockwerksweisen Vorkragungen, den profilierten Deckenbalken, den Füllhölzern und den Knaggen des Bestandes sowie der im Zuge der statisch konstruktiven Sicherungsmaßnahmen angebrachten zusätzlichen Streichbalken und Knaggen unterhalb der Deckenbalken, bot sich eine einblasbarer Zellulosedämmstoff an (Tageszeitungen mit dem Zusatz von Borsäure und Borax bzw. Aluminiumsulfaten als Brandschutz- und Fungizidmittel, geschützt gegen Entflammbarkeit und Schädlinge) (2).
Entsprechend den Vorkragungungen des Westgiebels wurde eine Unterkonstruktion aus Latten befestigt, deren äußere Hülle mit 2 cm starken Holzfaserdämmplatten abschließt. Für den abschließenden Schieferbehang folgte eine Schalung mit Unterspannbahn. Über kreisförmige Öffnungen in der Schalung wurde die Zellulosedämmung eingeblasen. Der Schieferbehang wurde unter Verwendung der alten Schieferplatten aufgenagelt. Anschlussstellen und Kehlen erfolgten mit Kupferblech.
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Abb. 9 Nordfassade nach Anstrich, 2013 (DFZ Qlb.)

Statisch-konstruktive Ertüchtigung

Durch intensive Beratung und Austausch von Fachwissen wurde versucht, gemeinsam mit den Statikern, Prüfstatikern und beratenden Statikern, der Bauforschung und Planung ein der historisch wertvollen Substanz entsprechendes, denkmalgerechtes statisches Konzept zu finden. Angestrebt wurde eine Ertüchtigung, die den Bestand des Gebäudes bewahrt und bei der die Entwicklung des Sanierungskonzeptes vom Bestand des Gebäudes ausgeht.
Besonders problematisch gestalteten sich die Bemessung und der Nachweis der Aussteifung des 20 m langen Rittersaales im 2. OS, der in seiner historischen Gestalt erhalten und erlebbar bleiben sollte.
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Abb. 10 Ausmauern und Verputzen der Gefache an der Südfassade, 2013 (DFZ Qlb.)
Die laut DIN 1052 heranzuziehenden "Geregelten Bauprodukte" bezüglich Ihrer Druck- und Zugfestigkeit beziehen sich nicht auf historische Tragwerkkonstruktionen mit unterschiedlichen Ausfachungen, wie Ziegel-, Lehmsteine oder auch Stakenhölzer mit Strohlehmputz. Somit musste ein anderer Weg des Nachweisverfahrens gefunden werden. Das schadlose Überdauern des Gebäudes - die Gefache mit historischen Putzflächen zeigen keinerlei Schrägrisse, die auf das Einwirken großer unverträglicher Horizontalkräfte hinweisen - bildete die Basis der Sanierungskonzeption.
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Abb. 11 Grundriss 2.OG, Ausführungsplanung (Zeichnung DFZ Qlb.)
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Abb. 12 Malerei an der Innenseite des Westgiebels, 2010 (DFZ Qlb.)
Gemeinsame Überlegungen von Seiten der Statiker, beratenden Statiker, Prüfstatiker, Planer und der Bauforschung führten zu der Annahme, dass unter anderem die Ausrichtung des Gebäudes und die Nachgiebigkeit des Traggefüges, die eine Verteilung der Windlasten bewirkt, dass schadlose Bestehen des Gebäudes bewirkte.
Zur Ermittlung der tatsächlichen Windkräfte, die auf das Gebäude einwirken, wurde die Windrichtung berücksichtigt und Winddaten der letzen 40 Jahre ermittelt (Wetterstation Langeln). Laut nationalem Anhang der DIN EN 1991 – 1.4 kann eine Abminderung des anzusetzenden Winddrucks auf die Längswände erfolgen, insofern der Richtungseinfluss berücksichtigt ist. Die Firstlinie des Gebäudes verläuft in Ost/West/Richtung. Eine Abminderung von 20 % im der anzusetzenden Windlasten konnten im Nachweisverfahren erreicht werden (3).
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Abb. 13 Westgiebel, Einblasen der Zellulosedämmung, 2013 (DFZ Qlb.)
Aufgestellte Sanierungskriterien waren unter anderem: die Bundwand in Achse 19 sollte in der Bemessung und Ertüchtigung der horizontalen Aussteifung nicht überbeansprucht werden und die Minimierung der Eingriffe in die Substanz und die Ertüchtigung nach Möglichkeit entsprechend der Materialien des historischen Bestandes, um bauphysikalische Problemfelder vorzubeugen.
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Abb. 14 Schadenskartierung amWestgiebel, 2013 (Zeichnung und Kartierung DFZ Qlb.)
Sanierungskonzept: Die Ertüchtigung erforderte die Ständerverstärkung durch 8 cm starke Bohlen, die gleichzeitig in die energetische Dämmebene eingebunden werden. Die Verknüpfung der energetischen und statisch konstruktiven Ertüchtigung stellt ein wichtiges Ergebnis der integrativen Planung dar. Die zusätzliche Anbringung von Kopfbändern in Holz in jedem Gebinde erwirkt eine aussteifende Rahmenwirkung der Gefügekonstruktion.
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Abb. 15 Systemskizze vom Dachgeschoss (Unten: Bundwand Gebindeachse 19) (Zeichnung DFZ Qlb.)
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Abb. 16 Dachkonstruktion, Explosionszeichnung des Hängewerkes (Zeichnung DFZ Qlb.)
Dies bedeutete für die konstruktive Ertüchtigung: Das Aufgreifen des historischen Rahmensystems – Ständer / DB / Knagge - führte in der Umsetzung zur Aufbohlung der Ständer mit 8 cm starken Bohlen, die Bestandteil der Dämmebene werden. Zusätzlich wurden Kopfbänder in jedem Gebinde angebracht, hier die Befestigung einer Grundplatte aus Stahl und einem Schlitzblech (4).
Das Erstellen eines Möblierungsplanes für die Leseräume der Bibliothek und die Bestimmung des Gesamtgewichtes der Regalsysteme mit Inhalt ermöglichte den Nachweis der Standfestigkeit der historischen Konstruktion ohne weitere Subkonstruktionen.
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Abb. 17 2. Oberstock mit Darstellung der wirkenden Windlasten (Zeichnung DFZ Qlb.)
Die geringen Raumgrößen und die barrierearme Erschließung der Räume hatten eine geringe Stellfläche zur Folge. Die Deckenbalken ohne Regallast und mit Regallast wurden vom Statiker getrennt nachgewiesen. Die Regallasten wurden als direkte Belastung zusätzlich nachgewiesen und benötigen lediglich eine Verstärkung mit einem 16 cm hohen und 1 cm starken Flachstahl (5). Der erstellte Möblierungsplan ist im Genehmigungsverfahren festgeschrieben. Das Gesamtgewicht der Regale mit Buchbestand beträgt 264 kg.

Die nachträgliche Innendämmung der Außenwände

Mit der Dämmung der Außenwände des Rittersaales im 2. Oberstock mit Wärmedämmplatten konnte bereits Ende 2013 begonnen werden. Wärmedämmplatten bestehen aus Lehm, Kork Kieselgur und Holzvlies. Die Platte zeichnet sich laut Angaben des Produktherstellers durch gute wärmedämmende Eigenschaften sowie gute kapillare Leitfähigkeit aus. Die Plattengröße beträgt 25 cm x 50 cm, die Plattenstärke 6 cm. Die Wärmeleitfähigkeit, ermittelt unter Laborbedingungen, beträgt 0,068 W/mK (Angaben von Haacke-Cellco).
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Abb. 18 2. Oberstock während der Sanierung 2013 (DFZ Qlb.)
Das Plattendämmsystem erfordert neben einem ebenen, fluchtrechten und staubfreien Untergrund, dass dieser frei von losen Putz- und Farbresten oder Sperrschichten ist. Als einen ersten Arbeitsschritt wurden an den Außenwänden des ehemaligen Rittersaales lose Materialien, wie Zementputze oder auch Ölfarben an den Wandflächen entfernt. Wie bei den Holzweichfaserplatten muss das gesamte Dämmsystem homogen und hohlraumfrei zur Fachwerkaußenwand verarbeitet werden.
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Abb. 19 Dämmung über der obersten Geschossdecke, 2013 (DFZ Qlb.)
Die Wärmedämmplatten werden zwischen die aufgebohlten Ständerachsen angebracht. Zuvor wurden Hohlräume zwischen Ständer und Bohle mit einem Strohlehmmörtel ausgestopft. Bei größeren Fehlstellen oder Unebenheiten auf der Innenseite der Außenwand wurde mehrlagig eine Ausgleichsschicht mit Strohlehmputz aufgetragen. Der Ausgleichmörtel ist dem Bestand angepasst. Auf den Innenseiten der Fachwerkwände befinden sich im Rittersaal Strohlehmputze, vereinzelt Kalkputzreste, versetzt mit Tierhaaren, und unverputzte Gefache, ausgemauert mit Lehmsteinen. Bei unverputzten Fachwerkflächen wurden an Ständern und Riegeln zunächst Schilfrohrmatten als Putzträger befestigt und anschließend als Ausgleichs- bzw. Unterputzschicht ein Lehmmörtel aufgetragen.
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Abb. 20 Grundriss 1. Oberstock mit Eintragungen der statischen Ertüchtigungen (Zeichnung DFZ Qlb.)
Nach Austrocknung der Putzlage wurde in einem nächsten Arbeitsschritt raumseitig mit dem Kontakt-Dämmmörtel die Platten homogen angesetzt, wobei die Stoßfugen versetzt verlaufen. Setz- und Stoßfuge sowie die Rückseite der Dämmplatte werden mit dem Kontakt-Dämmmörtel vollflächig eingestrichen, im Bereich der Wandfläche mit gezahnter Glättkelle aufgetragen. Die Auftragsstärke des Contact-Dämm-Mörtels sollte im Wandbereich jedoch nicht mehr als 2-3 mm betragen. Nach dem Versetzen der Platten wurden zur zusätzlichen Lagesicherung Tellerdübel am Kreuzungspunkt der Setz- und Stoßfugen angebracht. Bei einer Plattenstärke von 6 cm werden 4-8 Tellerdübel pro m2 angebracht. Die gedämmten Wandflächen werden anschließend mit einem zweilagigen Lehmputz versehen (6). Zwischen den Putzschichten wird eine Gewebelage eingebracht.
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Abb. 21 Möblierungsplan der Bibliothek, 1. Obergeschoss, 2013 (Zeichnung und Planung DFZ Qlb.)
Auswahlkriterien für das Dämmsystem waren unter anderem, dass das kleinteilige Format der Dämmplatten sich gut den Unebenheiten des Wandverlaufs anpassen.
Des Weiteren lagen gute Bemessungswerte für die Innendämmung mit dem losen Wärmedämmlehm in dem Projekt "Langen Gasse 7 - ökologisches Pilotprojekt unter wissenschaftlicher Begleitung" vor. Der erdfeuchte Wärmedämmlehm, hier noch in eine an der historischen Fachwerkkonstruktion befestigten Sparschalung hohlraumfrei eingestampft, wies nach einer langen Austrocknungsphase, im Wandbereich einen Ueff-Wert von 0,39 W/m2K auf. Die geforderten Werte für Außenwände von Innen der EnEV 2009 lagen bei 0,35W/m2K.

Thermo-Hanf

Die Außenwände der behindertengerechten Wohnung im westlichen Bereich des Unterstocks sind mit einem nachhaltigen Dämmstoff aus einem nachwachsenden Rohstoff bekleidet. Der dort eingesetzte Mattendämmstoff besteht aus Hanf und Stützfasern aus Maisstärke-Bikofasern. Der Dämmstoff wird mit einem geringen prozentualen Anteil an Soda als Brandschutz imprägniert.
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Abb. 23 Innendämmung mit Thermohanf (DFZ Qlb.)
Der Mattendämmstoff wurde an der südlichen und nördlichen Außenwand zwischen einer Sparschalung eingebracht. Ausgleichschichten an der Wandoberfläche mit Strohlehmmörtel waren teilweise notwendig. Auf die Sparschalung wurde eine Dampfdiffusionsregulierende Pappe eingebracht, die im Decken- und Fußbodenbereich verklebt und verleistet wurde. Die Dämmmatten wurden abschließend mit einer Lehmbauplatte an der Nordfassade (Küche/Badezimmer) und Südfassade (Wohnraum) verkleidet.
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Abb. 25 Einbau von Wärmedämmlehmplatten 2014 (DFZ Qlb.)
Die stockwerksweise unterschiedlichen Innendämmsysteme werden nach beendeter Bauausführung zwei Jahre messtechnisch untersucht.
Fragen die innerhalb der Projektlaufzeit und bauphysikalischen Messung betrachtet werden sollen: ist die Wirkungsweise des Dämmstoffes und des tatsächlichen Ueff-Wertes, die Wirkungsweise des Mattendämmstoffes mit einem inhomogenen Wandaufbau, wie die bauzeitliche Gefache mit Stakenhölzern und Strohlehmputz, Gefachfüllungen des 18./19. Jahrhundert mit Lehm- und Ziegelsteinen sowie die Diffusions-Eigenschaft und Kapillaraktivität (gute Speicherkapazität in den Hohlräumen zwischen den Hanffasern) des Baustoffes.