Glas in der Energiebilanzierung

Transkript

1 Glas in der Energiebilanzierung Arch. DI Dr. Renate Hammer, MAS Department für Bauen und Umwelt Donau-Universität Krems, Krems

2 Farnsworth-House Ludwig Mies van der Rohe Plano Illinoise, 1950/51 Edith Farnsworth: Ich wollte etwas Bedeutungsvolles haben, und alles was ich bekam, war diese glatte, oberflächliche Sophisterei. Ludwig Mies van der Rohe: Dieses Haus ist sehr viel wichtiger als Größe oder Kosten es ahnen lassen. Es ist ein Prototyp für alle Glasbauten. Überflutet nach einem Hurrikan 2008

3 Es bleiben Fragen nach den Wechselwirkungen von: Verglasungsanteil in der Fassade Orientierung der verglasten Fassadenteile Qualität der Verglasung Gebäudenutzung Gebäudestandort Gebäudeform Heizwärmebedarf Heizlast Tageslichtqualität Sommerlicher Komfort

4 Es bleiben Fragen nach den Wechselwirkungen von: Verglasungsanteil in der Fassade Orientierung der verglasten Fassadenteile Qualität der Verglasung Gebäudenutzung Gebäudestandort Gebäudeform Heizwärmebedarf Heizlast Tageslichtqualität Sommerlicher Komfort

5 Glas in der Gebäude-Energiebilanz - Studie 1 1. Festlegung eines vereinfachten kubischen Gebäudevolumens 2. Definition zweier Wärmeschutzstandards der Gebäudehülle 3. Definition dreier Verglasungsqualitäten 4. Auswahl zweier Klimastandorte 5. Berechnung des Heizwärmebedarfs mit detaillierter Auswertung der Fenster

6 Eingangsparameter Gebäudevolumen L x B x H = 15m x 6m x 6m Verglasungsanteil 1 30% gegen Süd, 20% gegen Ost und gegen West, 20% gegen Nord Verglasungsanteil 2 60% gegen Süd, 40% gegen Ost und gegen West, 20% gegen Nord

7 Eingangsparameter Wärmeschutzniveau 1 (NEH) Außenwand: U=0,25 W/m²K Dach: U=0,20 W/m²K Kellerdecke: U=0,20 W/m²K Fensterrahmen: U=1,50 W/m²K f f =0,20; einbau =0,04W/mK Verglasungsqualität 1 2-WSV Climaplus Ultra N U=1,10 W/m²K; g=0,63; g=0,04w/mk Wärmeschutzniveau 2 (PH) Außenwand: U=0,12 W/m²K Dach: U=0,12 W/m²K Kellerdecke: U=0,12 W/m²K Fensterrahmen: U=0,90 W/m²K f f =0,20; einbau =0,04W/mK Verglasungsqualität 2 3-WSV Climatop Ultra N U=0,60 W/m²K; g=0,50 Verglasungsqualität 3 3-WSV Climatop Max U=0,50 W/m²K; g=0,60 ; g=0,04w/mk

8 Eingangsparameter Standort 1 Wien HGT = Kd/a I SÜD,heiz = 430 kwh/m²a Standort 2 Salzburg HGT = Kd/a I SÜD,heiz = 468 kwh/m²a

9 Auswertung + Q t_fe + Q t_sonst + Q v - Q i - Q s = Q h jährliche Nutzw ärm e in kwh/m ² Verluste Gew inne Bilanz Wien V1a Transmissionsw ärmeverluste Fenster Transmissionsw ärmeverluste Sonstige Lüftungsw ärmeverluste Solare Gew inne Innere Gew inne Heizw ärmebedarf

10 Ergebnisse S W S W S W W S W S W S 2-WSV Climaplus N 3-WSV Climatop N 3-WSV Climatop Max NEH Wärmeschutz PH Wärmeschutz

11 S W S W S W W S W S W S 2-WSV Climaplus N 3-WSV Climatop N 3-WSV Climatop Max NEH Wärmeschutz PH Wärmeschutz

12 S W S W S W W S W S W S 2-WSV Climaplus N 3-WSV Climatop N 3-WSV Climatop Max PH Wärmeschutz

13 Senkung des HWB durch optimierte Gläser bei kleinerem Verglasungsdanteil - 29% - 27% S W S W S W W S W S W S 2-WSV Climaplus N 3-WSV Climatop N 3-WSV Climatop Max PH Wärmeschutz

14 Senkung des HWB durch optimierte Gläser bei größerem Verglasungsdanteil - 29% - 50% S W S W S W W S W S W S 2-WSV Climaplus N 3-WSV Climatop N 3-WSV Climatop Max PH Wärmeschutz

15 Senkung des HWB durch höheren Glasanteil - 21% - 31% - 45% S W S W S W W S W S W S 2-WSV Climaplus N 3-WSV Climatop N 3-WSV Climatop Max PH Wärmeschutz

16 Ergebnisse Eine Vergrößerung der Verglasungsanteile führt in allen Varianten zu einer Senkung des Heizwärmebedarfs. Am geringsten mit Zweischeiben-Wärmeschutzglas am strahlungsarmen Standort Wien: Senkung des HWB von 34 auf 32 kwh/m²a. Am markantesten mit Dreischeiben-Wärmeschutzglas Climatop Max am strahlungsreichen Standort Salzburg: Senkung des HWB von 11 auf 5 kwh/m²a.

17 Ergebnisse Der Einsatz der Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung Climatop Max führt in allen Varianten, summiert über alle Fassaden, zu einem Netto-Wärmegewinn der Fenster. Am geringsten mit niedrigem Verglasungsanteil am strahlungsarmen Standort Wien, mit einem Netto-Wärmegewinn von 2 kwh/m²a. Am markantesten mit hohem Verglasungsanteil am strahlungsreichen Standort Salzburg, mit einem Netto-Wärmegewinn von 6 kwh/m²a.

18 Senkung des Heizwärmebedarfs durch Vergrößerung der Verglasungsanteile am Standort Salzburg mit Dreischeiben- Wärmeschutzglas Climatop Max Transmissionsw ärmeverluste Fenster jährliche Nutzwärme in kwh/m² Verluste Gew inne Verluste Gew inne Transmissionsw ärmeverluste Sonstige Lüftungsw ärmeverluste Solare Gew inne Innere Gew inne Heizw ärmebedarf

19 Schlussfolgerungen Verglasungen wie Climatop Max (Ug=0,5; g=0,6) ermöglichen eine neue Freiheit in der Dimensionierung und Positionierung von transparenten Fassadenteilen nach Transparenz, Belichtung und Außenbezug bei gleichzeitig höchster Energieeffizienz.

20 Glas in der Fenster-Energiebilanz - Studie 2 Bei welcher Orientierung, an welchem Standort, mit welcher Glasqualität werden Fenster zu Wärmegewinn-Flächen? 1. Definition dreier Verglasungsqualitäten 2. Definition zweier Rahmenqualitäten 3. Auswahl zweier Klimastandorte 4. Berechnung der Energiebilanz des Fensters in den Orientierungen nach den vier Haupthimmelsrichtungen

21 Fenster - Energiebilanz QBilanz = + Ii g fs1 fs2 fs3 (1-ff) Uw HGT 0,024 = 0,95 fs1 = 0,75 fs1 = 0,95 fs1 = 0,85 ff = 0,2 Nutzungsgrad solarer Gewinne Abminderung für Verschattung Abminderung für Verschmutzung Abminderung für schrägen Strahlungseinfall Rahmenanteil Uf = 0,9 oder 1,5 W/m²K U-Wert des Rahmens

22 Fenster Energiebilanz Climaplus N inkl. Rahmen

23 Fenster Energiebilanz Climatop N inkl. Rahmen

24 Fenster Energiebilanz Climatop N inkl. Rahmen Wand mit U=0,12 W/m²K

25 Fenster Energiebilanz Climatop Max inkl. Rahmen Wand mit U=0,12 W/m²K

26 Ergebnisse Die Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung Climatop Max inkl. Rahmen ist unter den Untersuchungsbedingungen gegen Ost, Süd und West eine Netto-Gewinnfläche. Sie weist selbst gegen Nord einen kleineren Netto-Wärmeverlust auf, als eine ebenso große Wandscheibe mit einem U-Wert von 0,12 W/m²K.