Energie gewinnen mit Fenstern und Glas

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1 Seite 1 von 12 Für heutige Bauherren stehen Energiesparen und eine zukunftssichere Immobilie ganz oben auf der Agenda. Neben der Heiztechnik und der Lüftung hat die Gebäudehülle den größten Einfluss auf den Energieverbrauch des Gebäudes. Im Gegensatz zur Wand nutzen Fenster die Sonnenenergie und können bei einem Niedrigenergiehaus mit Dreifachglas (U g =0,7, g-wert = 0,55) nach Abzug der Wärmeverluste auf der Südseite pro Jahr bis zu 250 kwh Energie pro m² erzielen. Bei 20 m² Glasfläche sind das ca kwh und damit 111 % des Stromverbrauchs eines durchschnittlichen Vierpersonen- Haushalts (4.500 kwh). In der Praxis kann die optimale Nutzung aber durch Verschmutzung, Verschattung, Heiztechnik und den Dämmstandard um 30% bis 40% reduziert werden. Zusammen mit dem Wunsch nach viel Licht und Transparenz ist dies der Grund für den anhaltenden Trend zu großen Glasflächen. Bild 1 (Energie) Niedrigenergie- und Plusenergiehäuser nutzen Sonnenenergie durch eine intelligente Kombination von Glas und Fenster, Photovoltaik und Kollektoren ( Fotolia.com) 1

2 Seite 2 von 12 Planung, Ausschreibung und Konstruktion Bild 2 Auswahl von Produkteigenschaften gemäß Produktnorm Fenster EN Fenster gibt es heute in unterschiedlichsten Formen, Konstruktionen, Materialien und Farben, so dass die Auswahl schwerfällt. Eine pauschale Bewertung von guten und schlechten Fenstern ist schwer möglich, weil man dem Fenster von außen seine Qualität kaum ansieht. Das Gute ist aber, dass die Produktnorm für Fenster (EN ) einen objektiven Vergleich ermöglicht, denn die Norm orientiert sich am Performanceprinzip, bei dem Produkte nach ihren Eigenschaften bewertet werden bei Fenstern sind dies 24 Eigenschaften, die durch ein unabhängiges Prüfinstitut (notified body) oder anhand Tabellen aus Baunormen nachgewiesen und im CE-Zeichen genannt werden müssen. Gesetzlich ist nur der Nachweis für die mandadierten Eigenschaften notwendig; in Deutschland sind dies die Widerstandsfähigkeit gegen Windlast, Schlagregendichtheit und bei beheizten Wohngebäuden gemäß EnEV der Wärmedurchgangskoeffizient (U- Wert), Strahlungseigenschaften von Glas und die Luftdurchlässigkeit. Weitere Eigenschaften wie Schallschutz oder Einbruchhemmung können im Rahmen der 2

3 Seite 3 von 12 Ausschreibung gefordert werden (ift-ausschreibungshilfe für normgerechte Ausschreibung). Allerdings ist das CE-Zeichen kein Qualitätszeichen, denn nach Norm werden Fenster nur im Neuzustand geprüft und der Hersteller muss eigenverantwortlich für eine ausreichende Gebrauchstauglichkeit garantieren. Das können Referenzen und persönliche Empfehlungen sein oder der Fensterhersteller hat eine Qualitätszertifikat, beispielsweise von der RAL-Gütegemeinschaft oder vom ift Rosenheim. Gemäß den Qualitätsbestimmungen müssen die Fenster höhere Standards erfüllen und werden mindestens mal geöffnet und geschlossen, bevor diese auf den Prüfstand kommen. Außerdem werden die Hersteller einmal pro Jahr von unabhängigen Güteprüfern überwacht. Bild 3 CE-Zeichen für Fenster Doch welche allgemeinen Empfehlungen sind für neue Fenster zu beachten? Zunächst einmal sollten die Fenster in Form, Farbe und Material gefallen, denn es handelt sich um langlebige Investitionsgüter, die das äußere und innere Design eines Gebäudes maßgeblich beeinflussen. Die meisten Fenster bestehen aus Kunststoff, Holz, Holz- Aluminium oder Aluminium, die alle ihre Vor- und Nachteile haben. Kunststoff-Fenster bestehen aus Hohlprofilen, die in der Regel durch Stahlprofile verstärkt werden müssen. Die Fenster sind pflegeleicht und können mit aufgeklebten Farb- und Dekorfolien gestaltet werden. Zu dunkle Farben sollten aber nicht gewählt werden, da dies zu einer zu hohen Erwärmung und Verformung der Profile führt. Die Folge sind 3

4 Seite 4 von 12 klemmende Fenster und eine Beschädigung von Beschlägen und Verglasung. Der Wärmeschutz hängt von der Anordnung, der Geometrie und der Anzahl der Hohlkammern ab. Holzfenster haben von Haus aus eine gute Festigkeit und Wärmedämmung und überzeugen durch die natürliche Holzoptik. Allerdings hält die notwendige Beschichtung nicht ewig und muss je nach Himmelsrichtung. Exposition und Witterungsschutz nach 7-10 Jahren neu gestrichen werden. Hilfreich sind überstehende Dächer, möglichst weit innen liegende Fenster und die Abdeckung des unteren Fensterrahmens durch ein Aluminiumprofil. Der Wärmeschutz hängt von der Holzart und -dicke sowie der Ausführung der Wetterschutzschiene ab. Eine interessante Weiterentwicklung ist das Holz-Aluminiumfenster, bei dem das Holzfenster außen durch ein durchgehendes Aluminiumprofil vollständig abgedeckt ist und damit eine ideale Witterungsbeständigkeit erreicht. Wichtig ist, dass die Aluminiumschale hinterlüftet ist, damit auftretendes Kondensat wieder sicher trocknen kann. Bild 4 Beanspruchung durch die Witterung in Abhängigkeit von Einbaulage und Himmelsrichtung Metallfenster bestehen in der Regel aus Aluminium, haben eine hohe Festigkeit und kommen meistens in öffentlichen Gebäuden und Gewerbebauten vor, auch aufgrund des höheren Preises. Die Farbgestaltung kann durch eine widerstandsfähige 4

5 Seite 5 von 12 Pulverbeschichtung oder durch Eloxieren erreicht werden. Die Farbauswahl ist aber bei geringen Stückzahlen aus Kostengründen auf die Standardfarben begrenzt. Auch hier kann es bei dunklen Farben zu Verformungen kommen. Der Wärmeschutz hängt im Wesentlichen von der Qualität der thermischen Trennung ab, die durch Trennstege aus Kunststoff zwischen dem inneren und äußeren Profil erreicht wird. Interessant sind auch neue Fensterkonstruktionen, bei denen das Isolierglas geklebt wird. Durch die Verklebung von Glasfüllung und Fensterflügelprofil wird die Last gleichmäßig verteilt und das Glas wirkt aussteifend. Die Fensterprofile können schmäler sein, der Glasanteil wird größer und damit kann mehr Sonnenenergie genutzt werden. Dabei muss aber besonderes Augenmerk auf die Verträglichkeit der Klebung zwischen Rahmenmaterial, Beschichtung und dem Isolierglas (Randverbund) gelegt werden. Deshalb sollte auf geprüfte und bewährte Systeme geachtet werden. Energieeffizienz Angesichts steigender Energiepreise ist der Wärmeschutz ein sehr wichtiges Kriterium, der durch den Wärmedurchgangskoeffizienten des Fensters (U w -Wert) beschrieben wird. Der U-Wert von Fenstern wird aus den Kennwerten von Rahmen (U f ), Verglasung (U g ) und dem Einbau des Glases (Psi-Wert, Ψ) gebildet. Hier ist darauf zu achten, dass der U w und nicht der tendenziell bessere U g -Wert genannt und verglichen wird. Sehr wichtig ist auch der g-wert der Verglasung, der beschreibt wie viel Sonnenenergie das Glas durchdringt. Bei 2-fach Gläsern sollte dieser min. 62% und bei 3-fach Glas min. 55% betragen. Daneben ist auch die Lichtransmission zu beachten, vor allem bei der Tageslichtversorgung für Arbeitsräume oder Kinderzimmer. 5

6 Seite 6 von 12 Bild 5 Energetische Einflussgrößen bei Verglasungen Die Anforderungen an neue Fenster lassen sich wie folgt definieren: Weitere Verbesserung der wärmedämmenden Eigenschaften und Vermeidung von Wärmebrücken beim Baukörperanschluss (Montage), Minimierung der Lüftungswärmeverluste durch Fensterlüftung (Fensterlüfter auch mit Wärmerückgewinnung möglich) Nutzung der Sonnenenergie durch eine Erhöhung des Glasanteils und Optimierung des g-wertes, Energieeinsparung durch Anbindung der Fenster an die Haustechnik, beispielsweise Fenster auf Heizung aus, Optimierung des sommerlichen Wärmeschutzes durch integrierte Sonnenschutzsysteme. 6

7 Seite 7 von 12 Bild 6 Optimierungsmöglichkeiten am Beispiel Holzfenster mit 2-fach Glas Bild 7 Optimierungsmöglichkeiten am Beispiel Kunststoff-Fenster mit 2-fach Glas 7

8 Seite 8 von 12 Die Montage wird oft unterschätzt und nicht richtig geplant, kalkuliert und überwacht. Aber erst durch die fachgerechte Befestigung, Abdichtung und das Einstellen der Beschläge, kann auch ein Qualitätsfenster seine Funktion optimal erreichen. Wer hier spart, spart am falschen Fleck. Bei der Planung und Ausführung von Niedrigenergiehäusern spielt auch die Einbausituation eine wichtige Rolle und es gilt die Wärmebrücken zu reduzieren ( - Wert), beispielsweise durch die Überdämmung des Fensterrahmens. Bei einem Standardfenster (123x148 cm) ist eine Reduzierung des -Wertes um 0,10 W/(mK) gleichwertig zu einer Reduzierung des U-Wertes von ca. 0,5 W/(m²K). Bild 8 Kennwerte für die Optimierung beim Fenstereinbau Im Glasbereich hat sich das Dreifach-Isolierglas mit U g -Werten von 0,6-0,7 W/(m² K) als Standardverglasung für energieeffiziente Fenster etabliert. Die U g -Werte von bis zu 0,5 W/(m² K) mit Krypton- oder Xenonfüllung werden werblich gerne kommuniziert, sind aber in der Praxis selten zu finden, da diese Edelgase knapp und teuer sind. Auch eine Erhöhung des Scheibenzwischenraums (SZR) über 16 mm sollte nicht gemacht werden, da die höheren Klimalasten zu Glasbruch oder Undichtigkeiten führen können. Wichtig ist auf jeden Fall ein guter g-wert mit 55% oder besser, um die solaren Gewinne nicht zu verringern. Weitere Verbesserungen ergeben sich durch einen wärmetechnisch optimierten Randverbund oder durch einen tieferen Glaseinstand von bis zu 25 mm. Dies bewirkt auch eine Erhöhung der Oberflächentemperatur im Glasrandbereich und vermindert so den Tauwasseranfall bei geringen Außentemperaturen. 8

9 Seite 9 von 12 Bild 9 Kennwerte von Dreifachglas Energieeffiziente Lüftung Eine ausreichende Lüftung der Wohnräume ist aus gesundheitlichen und baulichen Gründen zwingend notwendig, um Schadstoffe und die anfallende Luftfeuchte aus dem Innenraum zu transportieren und Tauwasser und Schimmelpilzbildung zu verhindern. Deshalb muss gemäß DIN Lüftung von Wohnungen auch im Rahmen eines Lüftungskonzepts geprüft werden, ob eine nutzerunabhängige Lüftung notwendig ist. Diese nutzerunabhängige Lüftung zum Feuchteschutz kann durch eine zentrale Lüftungsanlage, aber auch dezentral durch Fenster erreicht werden. Moderne Fenster können wahlweise mit Lüftungssystemen, die ins Fenster integriert werden (sogenannte Fensterlüfter ), geeignete Fensterbeschläge oder durch eine motorische Öffnungsmechanik ausgestattet sein. Durch die notwendige Lüftung geht aber auch einiges an Energie verloren, so dass bei Niedrigenergie- und Plusenergiehäusern ein Großteil der Energieverluste auf die Lüftung entfällt, so dass zentrale und dezentrale Lüftungssysteme mit Wärmerückgewinnung sich immer stärker durchsetzen. Dezentrale Lösungen eignen sich vor allem für die Sanierung, bei der wenig Platz für Lüftungskanäle ist. Hier übernehmen Fensterlüfter die Lüftungsaufgabe, beispielsweise als Zuluftöffnung in Kombination mit einer zentralen Absaugung in Bad oder WC, bei der eine Wärmerückgewinnung durch eine Wärmepumpe möglich ist. 9

10 Seite 10 von 12 Bild 10 Fensterlüfter Funktionsprinzipien und Ausschreibung gemäß ift-richtlinie LU-01/1 Fensterlüfter Leistungseigenschaften 10

11 Seite 11 von 12 Innovationen Die Fenster-, Fassaden- und Glasbranche zählt zu den innovativsten der Baubranche und entwickelt kontinuierlich verbesserte Produkte und Technologien. Bei Fenstern ist das die Integration von Jalousien in das Fenster oder der Einsatz von elektronischen und elektromechanischen Bauteilen. Damit wird der Nutzerkomfort, Barrierefreiheit und die Sicherheit verbessert, beispielsweise durch eine Zentralverriegelung für Fenster und Türen oder eine automatische Fensterlüftung. Durch den Einsatz von modularen Funktionspaneelen, die wie ein Schiebeladen vor das Fenster geschoben werden kann die Energieeffizienz weiter verbessert werden. Am Tag übernimmt ein PV-Modul die Verschattung und erzeugt Energie; in der Nacht verbessern Vakuum-Isolationspaneele (VIP) den Wärmeschutz des Fensters auf Passivhausniveau. Durch die weitere Optimierung der Dünnschichttechnologie wird auch der Einsatz von Photovoltaikmodulen in Fassaden in Zukunft wirtschaftlich einsetzbar sein. Auch Glas lässt sich automatisch verdunkeln bzw. verfärben, beheizen oder zukünftig als Medienfassade nutzen, bei der feststehende und bewegte Bilder wie auf einem Bildschirm gezeigt werden. Fenster, Fassaden und Verglasungen leisten mit einem guten Wärmeschutz, der Nutzung solarer Gewinne und Tageslicht, energieeffizienter Fensterlüftung und optimierten Baukörperanschlüssen einen wichtigen Beitrag für weniger Energieverbrauch und mehr Wohnkomfort. Bild 11 Modernes Energiefenster mit leistungsfähigem Sonnenschutz und Lichtlenkungssystem 11

12 Seite 12 von Tipps zur Planung und Ausschreibung von Fenstern 1. Technisch korrekte Ausschreibung erstellen (ift Ausschreibungshilfe), auf CE-Zeichen achten und bei Bedarf Prüfnachweise und Qualitätszertifikate vom Hersteller anfordern 2. Fachgerechte Montage mit korrekter Abdichtung planen und einkalkulieren 3. Bei großen Glasflächen Sonnenschutz einplanen 4. Zukunftssicherer Wärmeschutz über Mindeststandard heißt Wärmedurchgangskoeffizient U w < 0,9 W/(m²K) und Glas mit einem g-wert von 55% 5. Fenster möglichst weit außen montieren (in Dämmebene) 6. Bei Schallschutzfenstern einen Schalldämmlüfter für Schlafräume planen 7. Tauwasserschutz und nutzerunabhängige Lüftung durch Fensterlüfter oder Lüftungsbeschläge 8. Im Erdgeschoss einbruchhemmende Beschläge und Verglasungen vorsehen 9. Raumhohe Fenstertüren in Kinder-, Spiel- und Wohnzimmern evtl. mit Verbundsicherheitsglas ausführen 10. Fördermittel für Planung und Ausführung nutzen Infotipps Ausschreibungshilfe und Einsatzempfehlung Fenster ( Infoschriften zu Wärmeschutz, Fenstertausch, Schallschutz, Lüftung und Einbruchhemmenden Fenstern ( Kommentar zu Produktnorm Fenster DIN (ISBN ) Leitfaden zur fachgerechten Montage von Fenstern (ISBN bzw ) Downloadservice Hausbau mit Glossar zu Eigenschaften gemäß Produktnorm DIN und Erklärung wichtiger Kennwerte Grundlagen Norm Die Ausschreibung, Prüfung sowie die CE-Kennzeichnung der Fenstereigenschaften erfolgt auf Basis der der DIN Im CE-Zeichen müssen bei Fenstern für beheizte Gebäude Mindestangaben zu den mandatierten Eigenschaften Widerstand gegen Windlast, Schlagregendichtheit, Luftdurchlässigkeit und Wärmedurchgangskoeffizient gemacht werden. Grundlagen Energieeffizienz Die Energieeffizienz eines Fensters wird durch den Wärmedurchgangskoeffizienten [U w - Wert in W/(m² x K] und den g-wert der Verglasung charakterisiert. Der U-Wert beschreibt die Energieverluste und drückt aus, wie viel Energie in Watt (W) pro Quadratmeter (m²) und einer Temperaturdifferenz von einem Grad bzw. Kelvin (K) verloren geht. Bei einem Fenster mit einem U-Wert von 1,3 und einer Fläche von zwei Quadratmetern wird bei einer Temperaturdifferenz von 30 C (außen - 10 C, innen +20 C) eine Heizleistung von ca. 78 Watt benötigt, bei konstantem Temperaturunterschied sind das 1,87 kwh pro Tag. Der Referenzwert beträgt nach der EnEV 1,3 W/m²K und sollte für KfW Effizienzhäuser bei 0,95 oder darunter liegen. Der g-wert beschreibt wie viel Sonnenenergie das Glas durchdringt. Bei 2-fach Gläsern sollte dieser min. 62% und bei 3-fach Glas min. 55% betragen. 12

13 Seite 13 von 12 Autoreninformation Jürgen Benitz-Wildenburg leitet im ift Rosenheim den Bereich PR & Kommunikation. Als Schreiner, Holzbauingenieur und Marketingexperte ist er seit vielen Jahren in der Holz- und Fensterbranche in verschiedenen Funktionen tätig. Als Lehrbeauftragter, Referent und Autor gibt er seine Erfahrung weiter. Das ift Rosenheim existiert seit Es begleitet als neutrale Einrichtung die Fenster-, Fassaden- und Türenbranche in allen Fragen der Forschung, Normung, Zertifizierung und Zulassung. Die ift- Richtlinien sind technische Regelwerke, die Normen ergänzen und deren praktische Anwendung erleichtern. Die Basis dafür sind Erkenntnisse und Erfahrungen aus Industrie, Wissenschaft, Forschung, Prüfungen und Gutachten. Seit März 2009 bietet das ift zusammen mit der Hochschule Rosenheim den berufsbegleitenden Masterstudiengang Fenster und Fassade an. Kontakt:,