Aktionskreis Energie e.v.

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1 Aktionskreis Energie e.v. 3. Mai 2011 Grundlagen Fenstertechnik Konstruktionen Energiebilanzen Einbau h a u s u n d h o l z D I R K S O M M E R BÜRO FÜR FENSTERTECHNIK UND GEBÄUDEENERGIEBERATUNG

2 In eigener Sache h a u s u n d h o l z D I R K S O M M E R BÜRO FÜR FENSTERTECHNIK UND GEBÄUDEENERGIEBERATUNG Dirk Sommer Von der Handwerkskammer Berlin öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für f r das Bautischler Handwerk Beratung Fachplanung Gutachten mit den Schwerpunkten Fenster Außentüren Bauphysik Chateau des Alpes, Cap d Antibes Potsdamer Stadtschloss Soho-House Normannenstraße 20, Haus 1 2

3 Fenster Rahmenmaterialarten Marktanteile, seit Jahren sehr gleichbleibend 3

4 EnEV 2009/2012/ Grundlagen Fahrplan der Bundesregierung zur Energie-Einsparung und CO 2 -Reduktion in Gebäuden seit 01. Oktober 2009 EnEV-Neufassung gegenüber EnEV 2007 mit um 30 % (QP) bzw. 15 % (HT ) reduzierten Maximalwerten im Neubau und der Bestandsmodernisierung geplant für ca EnEV-Neufassung mit nochmaliger Absenkung der Höchstwerte um 30 % bzw. 15 % 4

5 Fensterprofile Gesetzgeber fordert bessere U-Werte Neue EU-Gebäuderichtlinie (Einigung am ) Ab 2020 müssen neu errichtete Gebäude nahezu energieautark sein. Grundlage hierfür ist ein Passivhausstandard bei der Gebäudehülle, also auch bei den Fenstern Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung zwingend erforderlich Fokus in Deutschland hauptsächlich auf EnEV 2019 EnEV 2012 und 2016 sind nur Zwischenschritte 5

6 Fensterprofile Gesetzgeber fordert bessere U-Werte Fahrplan Deutschland Auswirkungen auf Fenster (U w -Wert) Energie-Einsparverordnung EnEV 6

7 Fensterprofile Gesetzgeber fordert bessere U-Werte Einfluss von Fenstern auf den Nutzenergiebedarf für Heizen und Kühlen Q h in kwh/(m²a) - Gradtagszahlfaktor (Heizgrenztemperatur und Länge der Heizperiode) - Spezifischer Transmissionswärmeverlust - Spezifischer Lüftungswärmeverlust - Solare Wärmezugewinne - Interne Wärmegewinne - Kühllasten Fenster sind eine sehr große Stellschraube! 7

8 Fensterprofile aus Holz Volksfenster IV 68 Ein Dank an das Holzfenster IV 68. Etwa 30 Jahre lang hatten wir einen Standard, der vieles erleichterte. 30 Jahre ist eine lange Zeit!!! 8

9 Fensterprofile aus Holz Volksfenster IV 68??? 9

10 Fensterprofile aus Holz Volksfenster IV 68??? 10

11 Fensterprofile aus Holz Luftkanteln Hersteller verspricht Uf-Wert-Verbesserung von mindestens 20 % Uf = 1,2612 W/(m²K) 11

12 Fensterprofile aus Holz Luftkanteln Effektiv sind es 6 % bezogen auf das Gesamtfenster nur 2 % Uf = 1,3430 W/(m²K) 12

13 Fensterprofile aus Holz größere Rahmendicken IV 78 mit Uf-Wert-Verringerung von 8 % gegenüber IV 68 Uf = 1,2351 W/(m²K) 13

14 Fensterprofile aus Holz größere Rahmendicken IV 90/96 mit Uf-Wert-Verringerung von 17 % gegenüber IV 68 Uf = 1,1201 W/(m²K) 14

15 Fensterprofile aus Holz größere Rahmendicken IV 110 (massiv) mit Uf-Wert-Verringerung von 24 % gegenüber IV 68 Uf = 1,0235 W/(m²K) 15

16 Fensterprofile aus Holz größere Rahmendicken IV 110 (Sandwich) mit Uf-Wert-Verringerung von 45 % gegenüber IV 68 Uf = 0,7431 W/(m²K) 16

17 Fensterprofile aus Holz größere Rahmendicken IV 110 (Sandwich) mit Uf-Wert-Verringerung von 45 % gegenüber IV 68 17

18 Fensterprofile aus Kunststoff größere Rahmendicken Kunststoff-Fenster aktuell Rahmendicken mm Verzicht auf Stahlarmierungen und Ersatz durch Faserverbundwerkstoffe 18

19 Fensterprofile aus Kunststoff größere Rahmendicken Passivhausfenster aus Kunststoff 19

20 Fensterprofile aus Kunststoff größere Rahmendicken Passivhausfenster aus Kunststoff 20

21 Fensterprofile aus Holz Holz-Metall-Fenster Liebling der Architekten 21

22 Fensterprofile aus Holz Holz-Metall-Fenster Diverse Konstruktionsprinzipien Gutmann ALCO WFT 22

23 Fensterprofile aus Holz Holz-Metall-Fenster Starke Nachfrage im Passivhaussektor VARIOTEC 23

24 Fensterprofile aus Holz Holz-Metall-Fenster h a u s u n d h o l z Vorteile des Holz-Metall-Fensters: - Auch in kleineren Fensterbaubetrieben herstellbar - Deutlich geringerer Instandhaltungsaufwand - Mit einem Holzprofil unterschiedliche Gestaltung (z.b. Integralfenster) - Praktisch keine Grenzen bei der Farbgestaltung - Außenschalen in Alu, Zink, Baubronze, Messing, vergoldet, usw. 24

25 Fensterprofile aus Holz Holz-Metall-Fenster h a u s u n d h o l z Freie Farbgestaltung innen und außen 25

26 Fensterprofile U-Werte sind nicht alles Was steht an? Geringere Wärmeverluste U-Werte Sommerlicher Wärmeschutz g-werte und Sonnenschutz Glasverklebung Seniorengerecht Nachhaltiges Bauen Lüftung Schallschutz Komfortkriterien Gebäudeautomation Konstruktion der Glasfälze Schwellen, allg. Handhabung z.b. Montagezargen Öffnungsarten, separate Lüfter Fensterbauarten z.b. Insektenschutz Einbindung in Bus-Steuerung, usw. 26

27 Fensterprofile Nachhaltigkeit bei Gebäuden Nachhaltiges Bauen als Staatsziel Leitfaden Nachhaltiges Bauen derzeit in Überarbeitung Stark erweiterte Neufassung in

28 Fensterprofile Nachhaltigkeit bei Gebäuden Nachhaltiges Bauen - umgesetzt bei der Fenstereinbauplanung z.b. mit Montagezargen Lebensdauer Gebäude 100 Jahre - Lebensdauer Fenster 30 Jahre 28

29 Fensterprofile aus Holz Konstruktionsart Einfachfenster (IV) Nachteil moderner Einfachfenster mit Isolierverglasungen? Es verbessert sich nur der U-Wert! 29

30 Fensterprofile aus Holz Konstruktionsart Verbundfenster (DV) Alterna Vallo Passivhaus-Hybrid-Fenstersystem 30

31 Fensterprofile aus Holz Konstruktionsart Verbundfenster (DV) h a u s u n d h o l z Die eierlegende Wollmilchsau? 31

32 Fensterprofile aus Holz Konstruktionsart Verbundfenster (DV) DV 156 mit Uf-Wert-Verringerung von 39 % gegenüber IV 68 Uf = 0,8128 W/(m²K) 32

33 Fensterprofile aus Holz Konstruktionsart Verbundfenster (DV) Multifunktionen im Baudenkmal Anforderungen: - Schallschutz RW,R = 45 db - gtotal min. 0,085 - Sonnenschutz motorisch - Teilweise fassadenbündig Ein außenliegender Sonnenschutz wurde nicht genehmigt 33

34 Fensterprofile aus Holz Konstruktionsart Verbundfenster (DV) Multifunktionen im Baudenkmal Aufgabe gelöst mit DV 90 34

35 Fensterprofile aus Holz Konstruktionsart Verbundfenster (DV) Multifunktionen im Baudenkmal 35

36 Fensterprofile aus Holz Konstruktionsart Kastendoppelfenster (KDF) Konstruktiver Aufbau des Berliner Kastendoppelfensters 36

37 Fensterprofile aus Holz Kastendoppelfenster Runderneuerung Verbesserter Wärmeschutz durch spezielle Verglasungen Wärmedurchgangskoeffizienten der Gesamtfenster (Uw-Werte) - Bestand Uw = 2,1 W/(m²K) - Mit K-Glas Uw = 1,5 W/(m²K) - Mit Isolierglas Uw = 1,1 W/(m²K) Zum Vergleich: Holz-Isolierglasfenster IV 68 mit Zweifach-Isolierglas Uw = 1,3 W/(m²K) 37

38 Durchatmen 38

39 Leistungseigenschaften CE-Zeichen Leistungseigenschaften von Fenstern Was ist ein CE-Zeichen? Mit dem CE-Zeichen erklärt der Hersteller eigenverantwortlich, dass sein Produkt bestimmten Mindestanforderungen genügt. Diese sind je Produkt in den geltenden EU- Richtlinien europaweit festgelegt. Für Fenster und Aussentüren gilt die Produktnorm EN

40 Leistungseigenschaften CE-Zeichen Leistungseigenschaften von Fenstern, definiert in DIN EN Widerstandsfähigkeit gegen Windlast Schlagregendichtheit Schallschutz Wärmedurchgangskoeffizient, g-wert, ggf. TL-Wert Luftdurchlässigkeit Und bei Bedarf: Widerstandsfähigkeit gegen Schnee- und Dauerlast, Brandverhalten, Gefährliche Substanzen, Stoßfestigkeit, Tragfähigkeit von Sicherheitsvorrichtungen, Strahlungseigenschaften, Bedienungskräfte, Mechanische Festigkeit, Lüftung, Durchschußhemmung, Sprengwirkungshemmung, Dauerfunktion, Differenzklimaverhalten, Einbruchhemmung (Absturzsicherung TRAV) 40

41 Leistungseigenschaften CE-Zeichen Windlast Luftdurchlässigkeit Schlagregendichtheit 41

42 Leistungseigenschaften CE-Zeichen Windlast Luftdurchlässigkeit Schlagregendichtheit Das Berliner Fenster heißt B2-4A-3 (Minimalanforderung) 42

43 Leistungseigenschaften CE-Zeichen Windlast Luftdurchlässigkeit Schlagregendichtheit 43

44 Leistungseigenschaften CE-Zeichen Exemplarische Leistungsangaben eines Fensterherstellers 44

45 Leistungseigenschaften Ausschreibung von Fenstern VOB 2009 Teil A mit dem allgemeingültigen Hinweis: 7 (1) 1. Die Leistung ist eindeutig und so erschöpfend zu beschreiben, dass alle Bewerber die Beschreibung im gleichen Sinne verstehen müssen und ihre Preise sicher und ohne umfangreiche Vorarbeiten berechnen können. Das kann in der Tat erschöpfend werden! 45

46 Leistungseigenschaften konstruktive Grenzfälle 46

47 Leistungseigenschaften konstruktive Grenzfälle 47

48 Leistungseigenschaften konstruktive Grenzfälle 48

49 Leistungseigenschaften CE-Zeichen Fazit Fensterentwurf ist keine Freistilveranstaltung Konstruktive Grenzen aufgrund der Größenfestlegungen in den Prüfzeugnissen Frühzeitig beraten lassen (freier Berater oder Fensterbauer) Fenster ohne CE-Zeichen dürfen nicht in Verkehr gebracht werden Sonderfenster möglich im Einvernehmen aller Beteiligten Bauleitung muss CE-Kennzeichnung prüfen 49

50 Solares Bauen Solarkollektor Fenster Energiebilanz 50

51 Solares Bauen Wärmeverluste Energetische Kenngröße: Wärmedurchgangskoeffizient U w U f U g = U-Wert des Gesamtfensters = U-Wert des Rahmens = U-Wert der Verglasung Ψ g -Wert = Psi-Wert des Isolierglasabstandhalters U cw U d = U-Wert einer Vorhangfassade (Pfosten-Riegel- Konstruktion) = U-Wert einer Außentür U f x A f + U g x A g + Ψ g x l g U w = A w 51

52 Solares Bauen Wärmeverluste U w -Wert-Ermittlung Derzeitiger Stand im Rahmen des CE-Nachweises: Ermittlung von U w auf Basis des Prüffenstermaßes von 1,23 x 1,48 m bzw. 1,23 x 2,18 m ψ g U g U f 52

53 Solares Bauen Wärmeverluste U w,eing. -Wert-Ermittlung (einschl. Baukörperanschluss) 53

54 Solares Bauen Wärmeverluste U w,eing. -Wert-Ermittlung (einschl. Baukörperanschluss) 0,007 W/(mK) 0,003 W/(mK) U w = 0,80 W/(m²K) 0,003 W/(mK) Höhe 1,48 m Beispiel: PHI- Forderung U w,eing. [ 0,85 W/(m²K) 0,010 W/(mK) Breite 1,23 m U w,eing. = 0,80 W/(m²K) + ((ψ einb x l ) / A F ) U w,eing. = 0,816 W/(m²K) Bedingung erfüllt!!! 54

55 Solares Bauen Wärmeverluste Vollwärmeschutz zu einem späteren Zeitpunkt: max. 20 mm Dämmstoffdicke Leibungstiefe cm Schießscharten

56 Solares Bauen Wärmeverluste

57 Solares Bauen Wärmeverluste Vollwärmeschutz zu einem späteren Zeitpunkt: Energetische Auswirkung des Einbau-Psi-Wertes : Fenster nominell U w = 0,90 W/(m²K) aber unter Berücksichtigung der Einbausituation U w,eing. = 1,21 W/(m²K) (+ 35 %) (im Prüffenstermaß 1,23 x 1,48 m = 1,82 m²)

58 Solares Bauen Wärmeverluste Mauerwerksanschläge entfernt, Fenstereinbauebene nach aussen versetzt:

59 Solares Bauen Wärmezugewinne Energetische Kenngröße Gesamtenergiedurchlassgrad Ermittlung des g-werts Herstellerdeklaration 59

60 Solares Bauen Energiebilanz Heizkurve um 20 Celsius Raumtemperatur sicherzuste llen 60

61 Solares Bauen Energiebilanz Alter Ansatz aus EnEV 2007, vereinfachtes Verfahren für Wohngebäude 61

62 Solares Bauen Solarkollektor Fenster Energiebilanz 62

63 Solares Bauen Energiebilanz Passivhaus; Berechnung mit PHPP Heizgradstunden: 81,9 kwh/a Transmissionsverluste Wärmeangebot Solarstrahlung kwh/a Passivhäuser funktionieren nicht obwohl dort Fenster eingebaut sind sondern weil dort Fenster eingebaut sind!!! 63

64 Solares Bauen Prinzip Sonnenfalle Passivhaus; große Fenster in Südausrichtung 64

65 Solares Bauen Prinzip Sonnenfalle Passivhaus; große Fenster in Südausrichtung 65

66 Solares Bauen Sonnenschutz Sonnenstrahlung 66

67 Solares Bauen Sonnenschutz Strahlungsintensität nach DIN V Teil 2 67

68 Solares Bauen Sonnenschutz Wärmeeintrag in Räume 68

69 Solares Bauen Sonnenschutz Achtung: Sonnenschutz funktioniert nur, wenn er auch eingesetzt wird 69

70 Solares Bauen Sonnenschutz Alles eine Frage der Technik 70

71 Solares Bauen Sonnenschutz Oder eine Frage der Gesamtkonzeption Mapfre-Tower, Barcelona Swiss-Re-Tower, London The Gherkin

72 Solares Bauen Sonnenschutz Alterna Vallo Passivhaus-Hybrid-Fenstersystem 72

73 Solares Bauen Sonnenschutz Tabellenwerte zu f c - oder g Total -Werten (g Total = g x f c ) DIN V DIN

74 Solares Bauen Sonnenschutz Die Tabellenwerte beinhalten hohe Sicherheitszuschläge Individuelle Berechnungen führen zu deutlich besseren gtotal-werten Nach DIN EN oder DIN EN (Berechnung) gtotal = 0,08 Tabellenwert aus DIN V gtotal = 0,29 74

75 Solares Bauen Sonnenschutz Vorteile eines Sonnenschutzes im Verbundfenster: - Schutz vor Witterungseinflüssen - Terrassentüren bleiben begehbar - Energetische Schwachstelle Kasten beseitigt 75

76 Zukunftsmusik These des Referenten Das bundesdeutsche Energieautarkfenster im Jahr 2019 ist ein 90 bis 110 mm dickes Holz-Metall-Fenster als Verbundfenster ggf. mit Sandwichkantel beim Blendrahmen eingebaut in einer Montagezarge und Sonnenschutz im Scheibenzwischenraum 76

77 Ohne Worte Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 77