Energieausweis Solarstrahlung Fenster und Verglasung Vorlesung

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1 Energieausweis Solarstrahlung Fenster und Verglasung Vorlesung

2 Info vorab! Vorlesungsunterlagen Wo? www2.ibp.fraunhofer.de/lehre/hm Zugangs-ID ss2010 Password enbs10 Nächste Termine: Hr. Antretter Wärmebrücken und U-Wert zusammengesetzter Bauteile keine Vorlesung Ostern / Gründonnerstag Hr. Mitterer / Hr. Pröll ENEV in der Praxis (Ziegelzentrum Süd) Erstellen eines Energieausweises 2

3 Software für schulische Zwecke zum Download Homepage der Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel: EnEV 3

4 Software für schulische Zwecke zum Download Homepage der Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel: EnEV Auf eigene Rechner installieren 4

5 Inhaltsübersicht Der Energieausweis Solarstrahlung Instationäres thermisches Verhalten von Außenbauteilen Fenster mit Glas und Rahmen Verschattung 5

6 Energieausweis 6

7 Energieausweis (Quelle: BMVBS Broschüre "Energieausweis für Gebäude" ) 7

8 2 Varianten des Energieausweises für Gebäudebestand Energiebedarfsausweis unter normierten Bedingungen theoretisch errechneter Energiebedarf Erfassung von geometrischen, konstruktiven und energetischen Gebäudedaten Fundierte Modernisierungsempfehlungen leicht möglich Energieverbrauchsausweis tatsächlich gemessenen Energieverbrauch (3 Jahre, witterungsbereinigt) Stark abhängig vom Nutzerverhalten Deutlich kostengünstiger als Bedarfsausweis (Quelle: 8

9 Energieverbrauch abhängig vom Nutzerverhalten (Quelle: BMVBS Broschüre "Energieausweis für Gebäude" ) 9

10 Welcher Ausweis für welches Gebäude? Wann wird ein Energieausweis benötigt? Größere Wohngebäude und Nichtwohngebäude (Quelle: 10

11 2 Varianten des Energieausweises für Gebäudebestand (Quelle: 11

12 Energieberatung und Modernisierungsempfehlungen Welche Anforderungen ergeben sich aus den Modernisierungsempfehlungen? Die Modernisierungsempfehlungen sind lediglich als Hinweise auf kostengünstige, im allgemeinen wirtschaftliche Verbesserungsmaßnahmen zu verstehen und stellen keine Modernisierungspflicht dar. Was ist der Unterschied zwischen einem Energieausweis und einer Energieberatung? In der Energieberatung wird ein Gebäude detailliert analysiert und mögliche Sanierungskonzepte unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen und von Förderprogrammen entwickelt. Welcher Aufwand steckt in einer Energieberatung? Die für den Energiebedarfsausweis bereits erfassten Daten lassen sich als Basis für eine Energieberatung verwenden. (Quelle: BMVBS Broschüre "Energieausweis für Gebäude" ) 12

13 Ausstellungsberechtigung für Energieausweis Wer stellt den Energieausweis aus? Die Ausstellungsberechtigung für Energieausweise als öffentlichrechtliche Nachweise für Baumaßnahmen ist im Baurecht der Bundesländer geregelt. Wer darf Energieausweise als öffentlich-rechtliche Nachweise für Baumaßnahmen ausstellen? Die Bundesländer regeln die Ausstellungsberechtigung sehr unterschiedlich. Wer darf Energieausweise bei Vermietung, Verkauf oder Aushang ausstellen? Die Berechtigung zur Ausstellung von Energieausweisen zur reinen Dokumentation von Bestandsgebäuden ist in der Energieeinsparverordnung geregelt. (Quelle: BMVBS Broschüre "Energieausweis für Gebäude" ) 13

14 Ausstellungsberechtigung für Energieausweis im Gebäudebestand (Quelle: BMVBS Broschüre "Energieausweis für Gebäude" ) 14

15 Wer darf Energieausweise zwecks Vermietung, Verkauf oder Aushang ausstellen? Eine behördliche Zulassung einzelner Personen ist nicht vorgesehen Eine ganze Reihe von Personengruppen aufgrund ihrer Ausbildung ausstellungsberechtigt, müssen aber jeweils noch weitere Zusatzqualifikationen mitbringen. Jeder, der Energieausweise ausstellen möchte, muss anhand des 21 EnEV selbst entscheiden, ob er tatsächlich über die notwendigen Qualifikationen und Kenntnisse verfügt, Gebäude energetisch korrekt bewerten zu können. Die Eintragung in eine Ausstellerliste ist sinnvoll. Sie ist allerdings nicht Voraussetzung für die Ausstellungsberechtigung. Bei Fördermaßnahmen werden aber z.t. nur eingetragene Personen anerkannt. (Quelle: BMVBS Broschüre "Energieausweis für Gebäude" ) 15

16 Wer darf Energieausweise zwecks Vermietung, Verkauf oder Aushang ausstellen? Hilfe bei der Suche nach entsprechenden Anforderungen und Ausstellerlisten bieten zum Beispiel: Kammern und Verbände der Architekten, Ingenieure und Handwerker Mieter- und Hauseigentümerverbände Verbraucherzentralen und Energieberatungszentren Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) und Energieagenturen der Länder sowie auf kommunaler Ebene Energieberaterliste des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) (Quelle: BMVBS Broschüre "Energieausweis für Gebäude" ) 16

17 Solarstrahlung 17

18 Solarstrahlung Strahlung vertikale Fläche: direkte Einstralung diffuse Einstrahlung Albedo, d.h. Reflexion der Globalstrahlung durch Umgebung Quelle: Prof. Krause, Skript Hochschule Rosenheim 18

19 Spektrum der elektromagnetischen Strahlung Solar Spektrum Quelle: Prof. Krause, Skript Hochschule Rosenheim 19

20 Solarstrahlung In Erdnähe beträgt die Solarkonstante 1390 W/m² Globalstrahlung pro m² und Jahr für Standort München auf horizontale Fläche Globalstrahlung E glob : Summe aus direkter und diffuser Strahlung auf eine horizontale Fläche Im Sommer in Mitteleuropa: E glob 1000 W/m² (Maximalwert) Trüber Tag: 100 W/m² Globalstrahlung in Deutschland pro Jahr ca kwh/(m²a). Quelle: Prof. Krause, Skript Hochschule Rosenheim 20

21 Strahlung Sonneneinstrahlung ist abhängig von: Jahreszeit Sommer 16 h, Winter 8 h Tageszeit vormittags aus Ost, nachm. aus West Ort Breitengrad und Geographie 2005 Maßong Verlag Elevationswinkel (Sonnenstandswinkel) h 8 h Vormittag 9 h 10 h 11 h Sonnenbahndiagramm jeweils 21. Tag eines Monats Mittag 12 h Jun Mai/Jul Apr/Aug Mär/Sep Jan/Nov 20 6 h Dez 18 h 11 h 13 h 10 h 14 h 10 5 h 19 h 9 h 15 h 0 8 h 16 h Maßong Verlag Elevationswinkel (Sonnenstandswinkel) Feb/Okt Ost Süd West Objekt: Beispiel Vorlesung Vormittag 8 h 9 h 10 h 13 h Azimuthwinkel Sonnenbahndiagramm (entspricht Kompassrose) 11 h jeweils 21. Tag eines Monats Mittag 12 h Jun Mai/Jul Apr/Aug Mär/Sep 13 h 14 h Objekt: Beispiel Vorlesung Standort: Breitengrad: Standort: Breitengrad: 14 h München 48 nördlicher Breite Nachmittag 30 7 h 17 h Feb/Okt 20 6 h 18 h Jan/Nov 10 5 h Dez 11 h 13 h 19 h 10 h 14 h 0 9 h 15 h h 15 h Nachmittag 16 h 16 h 17 h Kiel 54 nördlicher Breite Ost Süd West Azimuthwinkel (entspricht Kompassrose) 21

22 Strahlung Sonneneinstrahlung ist abhängig von: Orientierung Neigung 22

23 Tagesverläufe der Sonneneinstrahlung auf vertikale Fläche Sommer 23

24 Tagesverläufe der Sonneneinstrahlung auf vertikale Fläche Frühjahr, Herbst 24

25 Tagesverläufe der Sonneneinstrahlung auf vertikale Fläche Winter 25

26 Langwellige Strahlung und kurzwellige Strahlung Strahlungsabsorption und Strahlungsemmision 26

27 Spektrum der elektromagnetischen Strahlung Solar Spektrum kurzwellig Spektrum einer Raumtemperaturstrahlung langwellig Quelle: Prof. Krause, Skript Hochschule Rosenheim 27

28 Kurzwelliger und langwelliger Strahlungsaustausch kurzwellig langwellig Einstrahlung langwellige Abstrahlung langwellige kurzwellige + langwellig Speicherung, Temperaturzunahme 28

29 Strahlungsvorgänge Strahlungsvorgänge an Außenbauteilen von Gebäuden S R A T kurzwellige Strahlung Kurzwellig: S Sonnenstrahlung R reflektierte Strahlung A absorbierte Strahlung T transmittierte Strahlung E A L E A L langwellige Strahlung Langwellig: E emittierte Strahlung A L absorbierte Strahlung 29

30 Strahlungsabsorption Strahlungsabsorption q a k I Solar Größenordnung für Absorption: a k 0,25 bis 0,4 helle Oberflächen, z. B. Außenputze 0,6 bis 0,8 dunkle Oberflächen, z. B. Holzverschalung, Klinker, Dachziegel und Bitumenbahnen. Oberflächentemperatur auf einer Westwand während eines strahlungsreichen Sommertages 30

31 Temperaturentwicklung durch kurzwellige Strahlungsabsorption Strahlungsabsorption q a k I Solar Westfassade Schwarze Oberfläche a = 0.8 Weiße Oberfläche a =

32 Nächtliche Unterkühlung durch langwellige Strahlungsemission Strahlungsemission q e l I Westfassade Emmission: e L 0,9 für die meisten Baumaterialien 0,1 bis 0,4 für Metalle In einer klaren Nacht kann die Oberflächentemperatur durch langwellige Abstrahlung deutlich unter die Temperatur der Außenluft absinken. 32

33 Instationäres thermisches Verhalten von Außenbauteilen 33

34 Instationäres thermisches Verhalten von Außenbauteilen Phasenverschiebung beschreibt die zeitliche Verzögerung der Wellenfortpflanzung je nach Masse des Bauteils bis 10 h und mehr große Phasenverschiebung geht immer einher mit starker Amplitudendämpfung 34

35 Instationäres thermisches Verhalten von Außenbauteilen helle Oberfläche dunkle Oberfläche Tagesgang der Temperaturen in verschiedenen Schichttiefen einer 25 cm dicken Leichtbeton-Westwand mit heller bzw. dunkler Außenoberfläche. 35

36 Instationäres thermisches Verhalten von Außenbauteilen Gestrichelte Kurve: Leichte Bauart mit Sonnenschutz Zunahme der Lufttemperatur in Räumen unterschiedlicher Innenbauart bei sommerlicher Sonneneinstrahlung 36

37 Instationäres thermisches Verhalten von Außenbauteilen Spez. Wärmekapazität verschiedener Dämmstoffe 37

38 Instationäres thermisches Verhalten von Außenbauteilen Vergleich der Wärmeströme: Südorientiertes Steildach mit 18 cm Sparrendämmung Instationäre Berechnungen mit WUFI 38

39 Instationäres thermisches Verhalten von Außenbauteilen Berechnungsbeispiel Mansarde: Südorientierung 18 cm Sparrendämmung Mineralwolle Zellulose HFD Kleine Dachgaube Fenster 1 m² Luftwechselrate 0,6 / h Interne Wärmequellen 150 W Gedämmte Innenwände Teppichboden Temperatur [ C] Zell.-Flocken Mineralwolle HFD-Platten Maximaltemperatur 25 Mitteltemperatur Juli 39

40 40

41 41

42 Beispiel aus der Forschung: Diplomarbeit Einführung Wohnen unter dem Dach Sommerlicher Wärmeschutz Wahl der Wärmedämmung Wärmespeicher- und Wärmeleitfähigkeit von Bauteilen Größe, Ausrichtung, Neigung und Gesamtenergiedurchlassgrad transparenter Außenbauteile Verschattungseinrichtungen Art der Lüftung Foto: Bausparkasse Schwäbisch Hall AG 42

43 Gesetze, Verordnungen und Urteile Bielefelder Gerichtsurteil aus dem Jahre 2003 Arbeitsstättenrichtlinie 26 C über 32 C Außenlufttemperatur DT von 6K 26 C zudem wirksamer Verschattungsschutz Arbeitsstättenverordnung 2004 Energie-Einsparverordnung 2004 DIN :2003 Keine Grenzwerte aber gesundheitlich zuträgliche Raumtemperaturen 30% Fensterflächenanteil Sonnenschutz und Kühlung sollen vorgesehen werden 25 C, 26 C, 27 C abhängig von der Klimaregion 43

44 Versuchsgebäude Ausrichtung Süd Versuchszeitraum von 1. Juli- 30. September 2007 Juli und August mit einer erzwungenen Nachtlüftung von 23 bis 5 Uhr September ohne Lüftung Rq U-Wert 0,20 W/(m²K) mittlerer U-Wert 0,24 W/(m²K) 44

45 Dämmmaterialien Mineralfaserdämmung Holzfaserdämmung Wärmeleitfähigkeit λ(r): 0,035-0,040 W/(m K) spez. Wärmespeicherkapazität c: J/(kg K) Rohdichte ρ kg/m³ Wärmeleitfähigkeit λ(r): 0,040-0,055 W/(m K) spez. Wärmespeicherkapazität c: J/(kg K) Rohdichte ρ kg/m³ (Aufdachdämmug) kg/m³ (Zwischensparrendämmung) 45

46 Anordnung der Fühler PT 100 Pyranometer 46

47 Klimatische Randbedingungen Außenlufttemperaturen von über 30 C Oberflächentemperaturen von über 80 C Gerichtete Strahlung von über 900 W/m² 47

48 Messergebnisse Tagesverlauf der gemessenen Temperatur gemittelt über die Monate Juli und August

49 Validierung des Simulationsprogramms Erstellung eines Modells im Simulationsprogramm WUFI -Plus Klimadaten des Jahres 2007 von der Wetterstation des IBP gemessenen Temperaturen in den angrenzenden Räumen 49

50 Validierung Modell kann verwendet werden, da die Realität vernünftig abgebildet wurde 50

51 Übertragung auf einen realistisches Gebäude durch Simulation 40 Dachneigung Gebäudegrundfläche 10 m x 12 m U-Wert 0,21 W/(m²K) Unterschiedliche Dämmungen Rohdichte HFD 65 kg/m³ MW 15 kg/m³ Luftwechselrate 0,5 h-1 51

52 Einfluss von Fenstern auf das Raumklima Dachraum ohne Fenster Fensterflächenanteil 5% Südausrichtung Fensterflächenanteil 10% Südausrichtung 52

53 Varianten gemittelter Tagesverlauf über die Monate Juli und August 53

54 Nachtlüftung gemittelter Tagesverlauf über die Monate Juli und August 54

55 Ergebnisse und Zusammenfassung Wahl des des Dämmstoffes tritt in den Hintergrund, sobald Fensterflächen oder große Speichermassen verbaut werden. Nachtlüftung kann die Raumlufttemperaturen deutlich senken. Wärmespeicherfähigkeit im Innenraum, hat einen größeren Einfluss auf die Raumlufttemperatur als die Art der Dämmung. Kombination von Wärmespeicherfähigkeit im Dachraum und Nachtlüftung bringen die niedrigsten Raumlufttemperaturen. 55

56 Fenster und Verglasungen 56

57 Gebäudehülle das Fenster Dr. Edith Farnsworth house Ludwig Mies van der Rohe ( ) 57

58 Funktionen des Fensters Licht reinlassen, Solarstrahlung kontrolliert reinlassen, Wärme nicht rauslassen Wind, Regen und Lärm abhalten Frischluft reinlassen Verbrauchte und feuchte Luft abführen 58

59 Das Fenster komplexes Bauteil 59

60 WÄRMETRANSPORT DURCH TRANSPARENTE BAUTEILE 60

61 Schematisierte Wärmeübertragungsvorgänge 61

62 Wärmeschutzverglasung und Sonnenschutzverglasung 62

63 Spektrale Daten Quelle: Prof. Krause, Skript Hochschule Rosenheim 63

64 Einfachscheibe Treibhauseffekt: das Wellenlängen-Spektrum des Sonnenlichts wird weitgehend durchgelassen Raumtemperaturstrahlung wird im Glas absorbiert, Glas erwärmt sich und gibt Wärme wieder nach Innen und Außen ab solare Einstrahlung solare Reflexion kurzwellig solare Absorption solare Transmission Folge: Innenraum erwärmt sich, da mehr Energie reinkommt als rausgeht. langwellig Raumtemperaturstrahlung 64

65 Reduzierung der Wärmeverluste Wärmestrahlung Wärmeleitung Konvektion 65

66 Reduzierung der Wärmeverluste Verglasung: U F abhängig von: Emissionsgrad der Oberflächen Durch Beschichtung Verbesserung einer durch oder mehrerer Scheiben gelingt es, den U-Wert von Beschichtung Isolierglas entscheidend zu verbessern: das Emissionsvermögen (Emissivität E) der Glasoberfläche wird drastisch reduziert. Silberschicht: E = 0,04-0,10 Pyrolyseschicht: E = 0,17 Mit dem Wert 0,04 ist praktisch die physikalische Grenze erreicht. 66

67 Reduzierung der Wärmeverluste Verglasung: U F abhängig von: Emissionsgrad der Oberflächen Gasfüllung Luft im Scheibenzwischenraum durch ein Edelgas (z.b. Argon, Xenon, Krypton) mit geringer Wärmeleitfähigkeit ersetzen 67

68 Reduzierung der Wärmeverluste Verglasung: U F abhängig von: Emissionsgrad der Oberflächen Gasfüllung Abstand der Einzelscheiben Für jedes Edelgas ergibt sich ein günstigster Scheibenabstand: Argon: 16 mm Krypton: 10 mm Xenon: 8 mm 68

69 Reduzierung der Wärmeverluste Verglasung: U F abhängig von: Emissionsgrad der Oberflächen Gasfüllung Abstand der Einzelscheiben Anzahl der Zwischenräume Mit 3-Fach-Isoliergläsern werden U- Werte von bis zu 0,4 W/m2K erreicht. Zu berücksichtigen ist allerdings der damit verbundene geringere g-wert. 69

70 Mehrscheiben Isolierglas Aufbau: Standard: Floatglasscheibe VSG, ESG Weisglas, Tönung Beschichtung Scheibenzwischenraum luft- oder gasgefüllt (Ar, Kr, Xe, FS 6 ) Abstandhalter Alu, Edelstahl, Kunststoff Abdichtung Luftdicht und feuchtedicht Scheibenzwischenraum (SZR) Floatglas ( 4mm) Abstandhalter Verklebung, Dichtung 70

71 U-Wert Entwicklung bei Verglasungen Quelle: Maas et al; Umweltbewustes Bauen 71

72 Glasqualitäten im Überblick 72

73 Entwicklung U-Wert von Verglasungen Quelle: Feldmeier, MGT Fachseminar

74 Thermisches Verhalten - Behaglichkeit 74

75 Thermisches Verhalten - Behaglichkeit 75

76 Bestimmung des U-Werts von Verglasungen 76

77 Bestimmung U-Wert von Verglasung nach DIN EN 673 Anwendungsbereich U-Wert Berechnung von Verglasungen mit ebenen parallelen Oberflächen beschichtetes und unbeschichtetes Glas und andere Stoffe, die im fernen Infraroten undurchlässig sind Einfach- und Mehrfachscheiben Randwirkungen durch Abstandhalter werden nicht berücksichtigt, d.h. U-Wert gilt für Scheibenmitte Eingangsdaten für Berechnung von Fenster U-Werten (10077) Messverfahren zur Ermittlung des Emissionsgrades 77

78 Wärmetransport im Isolierglas Quelle: Feldmeier, MGT Fachseminar

79 Wärmedurchlasskoeffizienten von Verglasungen U-Wert Ermittlung: 1 U R si 1 h t R se h i : Wärmeübergangskoeffizient innen h a : Wärmeübergangskoeffizient außen R si innen R j 1/h t 1/h s R j h r R se außen h t : Wärmedurchlasskoeffizient der Gesamtverglasung 1 N 1 M ht 1 hs 1 R, j N : Anzahl der Zwischenräume (N = 1 bei Isolierglas) M : Anzahl der Scheiben (M = 2 bei Zweischeiben-Isolierglas) h s h r h g h g R λ,j : Wärmedurchlasswiderstand des Glases, d i r i r i bei Floatglas = 1,0 m K/W h S : Wärmedurchlasskoeffizient des Gaszwischenraumes 79

80 Wärmedurchlasskoeffizienten von Verglasungen Wärmedurchlasskoeffizient des Gaszwischenraumes h s h r h g h r : Wärmedurchlasskoeffizient für Strahlung h r 4 T m ε 1, ε 2 : effektiver Emissionsgrad der beiden, die Gasschichteinhüllenden Glasseiten bei unbeschichtetem Glas: ε = 0,837 σ: Stefan-Boltzmann-Konstante: 5, W/(m²K 4 ) T m : mittlere Temp. im SZR 80

81 Wärmedurchlasskoeffizienten von Verglasungen h g : Wärmedurchlasskoeffizient des Gases (Konvektion und Wärmeleitung) h g max( Nu,1) s Nu : Nusselt-Zahl (dimensionslos) λ : Wärmeleitfähigkeit in W/(m K) s : Dicke des Scheibenzwischenraumes in m Nu = A (Gr Pr) n A : Konstante n : Exponent Gr : Grashof-Zahl (dimensionslos) Pr : Prandtl-Zahl (dimensionslos) ΔT : Temperaturdifferenz zwischen den Grenzflächen des Gaszwischenraums T m : mittlere Temperatur (Standard-Bedingungen: ΔT=15 K; T m =283 K) c ; ρ : Spezifische Wärme und Dichte des Gases μ ; λ : Viskosität und Wärmeleitfähigkeit des Gases g = 9,81 m/s² : Erdbeschleunigung 81

82 Wärmedurchlasskoeffizient eines Glaszwischenraumes Quelle: Feldmeier, MGT Fachseminar

83 Optimale Breite des Scheibenzwischenraumes (SZR) Breite klein -> Wärmeleitung überwiegt Breite groß -> Konvektion überwiegt -> Minimierung von hg optimaler Scheibenzwischenraum (SZR) und maximal erreichbarer Wärmedurchlasswiderstand R g 83

84 Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) als Kennwert Rechnung EN 673 Messung Berechnungsverfahren EN 674 Verfahren mit dem Plattengerät EN 675 Wärmestrommesser-Verfahren; pren 1098 Hot-Box (Heizkasten) Vertikaler Einbau Randbedingungen nach EN 673, EN 674, EN 675 T m = 10 C; ΔT=15 C R Si = 0,13 m²k/w; R Se = 0,04 m²k/w Wärmestrom horizontal = senkrechter Einbau 84

85 Schräg- und Dachverglasung Veränderung der Wärmedämmung bei nicht vertikalem Einbau Quelle: Feldmeier, MGT Fachseminar

86 Einfluss der Einbaulage Quelle: Feldmeier, MGT Fachseminar

87 Einfluss der Einbaulage Wärmedurchlasswiderstand ruhender Luftschichten Quelle: Feldmeier, MGT Fachseminar

88 Wärmedurchlasswiderstand eine Gaszwischenraumes Quelle: Feldmeier, MGT Fachseminar

89 Nusselt-Zahl in Abhängigkeit von Gasart, Dicke und Wärmestromrichtung Nusselt-Zahl Argon Nusselt-Zahl Krypton Quelle: Feldmeier, MGT Fachseminar

90 Wärmedurchgangskoeffizient 2IG Verglasung SZR mit Argon Gas SZR mit Krypton Gas Quelle: Feldmeier, MGT Fachseminar

91 Resümee Strahlung kleine Emissivität lowe Beschichtung Leitung Gasart, großer Scheibenabstand günstig Konvektion Gasart, Scheibenabstand, Wärmestromrichtung, bei geneigter Verglasung (Wärmestrom aufwärts) ist Konvektion stärker und folglich U-Wert schlechter! typisch bis zu +50% Kein Unterschied zwischen vertikaler und horizontaler Verglasung bei Kleinem Scheibenabstand Luft / Argonca. 10 mm; Krypton ca. 5 mm 91

92 Aufgabe Sehr guter U-Wert unabhängig von Einbaulage Zielkonflikt Leitung großer Scheibenabstand Konvektion vertikal: kleiner Scheibenabstand ( Optimaler Anstand) horizontal: noch kleiner Lösung in der Praxis Schlechter U-Wert -- Aber gleich für alle! 92

93 Mögliche Lösung Mehrere kleine Abstände jeder Zwischenraum mit low-e-coating Gewicht Folien Beispiel: 3 Folien HM TC 88 je 5 mm Abstand Krypton (5IG) U = 0,63 W/m²K für alle 93

94 Verglasungen mit Rahmen Berechnung des gesamt U-Werts 94

95 Fensterrahmen Quelle: 95

96 Fenstertechnik im Passivhaus 2 Dichtebenen Tiefer Glaseinstand 3-fach Verglasung Dämmebene Entkopplung des Randverbundes Quelle: Freisinger 96

97 Fenstertechnik im Passivhaus 97

98 Fenstertechnik im Passivhaus 98

99 Fenstertechnik im Passivhaus 99

100 (Gesamter) U-Wert von Fenstern U Fenster A g U g A A f f U A f g g l g A f A g Dabei ist: U g : U f : Y g : Verglasung Rahmen Randverbund als Wärmebrücke 100

101 Randverbund als Wärmebrücke Besser: Verglasung mit warmer Kante bestellen! 101

102 Randverbund als Wärmebrücke Quelle: Enegieagentur NRW 102

103 Randverbund als Wärmebrücke Quelle: DIN 103

104 Fenster Rahmenanteil bei Holzrahmen Quelle: Prof. Krause, Skript Hochschule Rosenheim 104

105 U-Wert (gesamt) von Fenstern Verglasung: Rahmen ca %: Einfachglas: U g = 5,7 W/m²K 2- Scheiben-Isolierverglasung U g = 2,9-3,1 W/m²K 2- Scheiben-Wärmeschutzverglasung U g = 1,1-1,3 W/m²K 3- Scheiben-Wärmeschutzverglasung Einfacher Holzrahmen U f = ca. 3,0 W/m²K... Optimierter Rahmen U f = 0,8-1,2 W/m²K U g = 0,4-0,7 W/m²K 105

106 Beispiel Fenster 1,35 m * 1,20 m, Rahmenanteil 20% Verglasung: 3- Scheiben-Wärmeschutzverglasung U g = 1,0 W/m²K Rahmen: Optimierter Rahmen U f = 1,5 W/m²K Ermittlung U w -Wert: U w U f A f U A w g A g U w 1,5 1,35 1,20 0,2 1,0 1,35 1,20 0,8 1,35 1,20 1,1 W m²k 106

107 Fenster Dämmung 107

108 Reduzierung der Wärmeverluste 108

109 Gesamtenergiedurchgang und Sonnenschutz 109

110 Energiebilanz von Fenstern Energiebilanz: Transmissionsverluste durch Verglasung T A V U V Li La Wärmegewinn durch Sonnenstrahlung S g A V I Gesamtwärmedurchgang A T V U V S g A I Li La V 110

111 DIN EN 410: Strahlungsphysikalische Daten 111

112 Energiedurchgang Wärmeschutzverglasung 112

113 Beispiele 113

114 Energiedurchgang Sonnenschutz und Verglasung 114

115 F c -Wert als Maß für die Güte des Sonnenschutzes 115

116 Position des Sonnenschutzes 116

117 Sonnenschutz Abstand zur Verglasung 117

118 Sonnenschutz - Hinterlüftung 118

119 Gesamtenergiedurchlassgrad g [-] Gesamtenergiedurchlassgrad im Wellenlängenbereich von 300 nm bis 2500 nm in %. 119

120 Transparente Wärmedämmung Solare Einstrahlung wird z.t. auf der Oberfläche absorbiert Erwärmung im Oberflächen nahen Bereich Bei fehlender Einstrahlung wird Wärme fast vollständig nach Außen abgegeben. Solare Einstrahlung durchdringt transparente Wärmedämmung und wird von dunkler Fläche absorbiert Erwärmung der Absorberfläche Wärme wird zum Großteil nach Innen abgegeben. 120

121 Äquivalenter U-Wert Praxis: Gesamtenergiedurchlassgrad g [-] U eq, W U W g S F S F ist Orientierungsabhängig: S F = 1.2 für Nord S F = 1.8 für Osten, Westen S F = 2,4 für Süd Energetisch gute Verglasung bedeutet niedriger U-Wert bei hohem g-wert. 121

122 Rechenbeispiel Gegeben: Überschlägige Berechnung: U w = 1,3 W/m²K g = 0,6 S F = 2,40 für Süd U w,eq = U w g. S F = 1,3 0,6 * 2,4 = - 0,14 W/m²K S F = 1,65 für Osten, Westen S F = 0,95 für Nord U w,eq = 1,3 0,6 * 1,65 = 0,31 W/m²K U w,eq = 1,3 0,6 * 0,95 = 0,73 W/m²K 122