Temporärer Wärmeschutz

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1 11. GRE-Kongress 2016, 17./18. März 2016 Bausteine für die Energiewende Temporärer Wärmeschutz Dr.-Ing. Stephan Schlitzberger

2 Vortrag Temporärer Wärmeschutz Grundlagen und normative Erfassung Prinzipien und aktuelle normative Erfassung Abgleich ausgewählter Messergebnisse vom Fraunhofer IBP mit neuen Messergebnissen vergleichbarer Systeme vom ift Rosenheim Ziele für die normative Erfassung in DIN V Berechnungsbeispiele zum Einfluss von R auf den Heizwärmebedarf f sh - und U tr,eff -Werte für unterschiedliche Szenarien und R-Werte Exemplarische Berechnungen für den Heizwärmebedarf eines kleinen EFH Folie 2

3 Prinzipien und normative Erfassung Ein Abschluss im geschlossenen Zustand erhöht je nach Art und Ausführung den Wärmedurchgangswiderstand der Einheit Fenster + Abschluss Der zusätzliche Wärmedurchlasswiderstand R setzt sich zusammen aus - dem Wärmedurchlasswiderstand R sh des Abschlusses selbst und - einem zusätzlichen Wärmedurchlasswiderstand R air der Luftschicht R air Quelle: DIN EN ISO : Folie 3

4 Prinzipien und normative Erfassung ausgehend von einem U-Wert U tr eines transparenten Bauteils ohne Abschluss ergibt sich für den U-Wert des transparenten Bauteils mit Abschluss U tr,sh bei Berücksichtigung von R: U tr,sh = 1 1 Utr + R Dabei ist: U tr R der Wärmedurchgangskoeffizient des transparenten Bauteils ohne Abschluss in W/(m² K); der zusätzliche Wärmedurchlasswiderstand durch die Luftschicht zwischen Abschluss und transparentem Bauteil und Abschluss selbst in (m² K)/W Ansatz wie oben beschrieben analog in DIN EN ISO : Folie 4

5 Prinzipien und normative Erfassung Bei Vorhandensein von Abschlüssen können die Werte für den Wärmedurchgangskoeffizienten transparenter Bauteile U tr wie im Folgenden beschrieben korrigiert und zur Berechnung des Transmissionswärmestroms als U tr,eff in Ansatz gebracht werden. U tr,eff = U tr,sh f sh + Utr (1 f sh ) Dabei ist: U tr,eff U tr,sh f sh U tr effektiver Wärmedurchgangskoeffizient des transparenten Bauteils in W/(m² K); der kombinierte Wärmedurchgangskoeffizient von transparentem Bauteil und Abschluss in W/(m² K); der dimensionslose Anteil der akkumulierten Temperaturdifferenz für den Zeitraum mit geschlossenem Abschluss; der Wärmedurchgangskoeffizient des transparenten Bauteils ohne Abschluss in W/(m2 K) Ansatz wie oben beschrieben analog in DIN EN ISO 13790: Folie 5

6 DIN EN 13125: (und DIN EN ISO : ) Zusätzlicher Wärmedurchlasswiderstand für Fenster mit geschlossenen äußeren Abschlüssen Folie 6

7 (DIN EN ISO : ) Zusätzlicher Wärmedurchlasswiderstand für Fenster mit geschlossenen äußeren Abschlüssen Folie 7

8 DIN EN 13125: Zusätzlicher Wärmedurchlasswiderstand für Fenster mit geschlossenen inneren Abschlüssen 5.3 Innere Abschlüsse und Abschlüsse, die in der Verglasung enthalten sind Folie 8

9 Abgleich ausgewählter Messergebnisse vom Fraunhofer IBP mit neuen Messergebnissen vergleichbarer Systeme vom ift Rosenheim Montage zwischen den Glasleisten IBP ift - DUETTE Architella 25 Elan: R = 0,23 - DUETTE Architella 25 Elan BlackOut: R = 0,32 - DUETTE Architella Fixé 25 Batiste: R = 0,19 Montage in der Fensterlaibung - DUETTE Architella 25 Elan: R = 0,34 - DUETTE Architella 25 Elan BlackOut: R = 0,41 R = 0,25 - DUETTE Architella Fixé 25 Batiste: R = 0,26 R = 0,08 - DUETTE Architella Fixé 25 DuoTone: R = 0,27 - DUETTE Architella Fixé 25 BlackOut: R = 0,42 Montage an der Innenwand/vor der Fensternische - DUETTE Architella 25 Elan: R = 0,28 - DUETTE Architella 25 Elan BlackOut: R = 0,44 R = 0,23 - DUETTE Architella Fixé 25 Batiste: R = 0,22 R = 0,10 Folie 9

10 Einfluss Hinterströmung, Messungen ift Anlagenart, Modellbezeichnung Behangart (Textil, Aluminium) Montagesituation U g Glas Ergebnis U w in W/(m²K) R in (m²k)/w AO 10 Wabenplissee DUETTE Fixé Black Out, Swan vor der Nische 1,5 1,28 0,12 AO 10 Wabenplissee DUETTE Fixé Black Out, Swan vor der Nische 1,5 0,96 0,38 vollständig abgeklebte Fugen -> Prioritäten bei der messtechnischen Untersuchungen: 1. Bewertung der Luftdurchlässigkeit/Hinterströmung abhängig von Fugenbreiten 2. Widerstand R sh des Abschlusses 3. Einbausituation (zwischen den Glasleisten, in der Laibung/vor der Nische) Folie 10

11 Status quo zum zusätzlichen Wärmedurchlasswiderstand messtechnisch ermittelte R-Werte für innere Abschlüsse (teilweise deutlich) höher als in DIN EN 13125: aufgeführt Verwendung von U tr,eff zur Beschreibung der Wirkung eines temporären Wärmeschutzes normativ (DIN EN ISO 13790: ) eingeführt Festlegungen verbindlicher Szenarien zur Ermittlung von f sh -Werten fehlen Berechnungsvorschrift zur Berücksichtigung in einer Monatsbilanz ( ) bislang nicht vorhanden. In diesem Zusammenhang erforderlich: Erarbeitung von f sh -Werten für unterschiedliche Szenarien der Aktivierung Prüfung, ob Ansatz für f sh bzw. Berechnung von U tr,eff monatlich erfolgen muss oder als Ganzjahreswerte angesetzt werden können Folie 11

12 Ziele für die normative Erfassung des zusätzlichen Wärmedurchlasswiderstands in DIN V Zusammenführung der bestehenden normativen Vorschriften und Erweiterung/Anpassung für innere Abschlüsse Luftdurchlässigkeit des Abschlusses Zusätzlicher Wärmedurchlasswiderstand R [(m²k)/w] Sehr hoch Hoch Durchschnittlich Niedrig Luftdicht äußere Absschlüsse 0,08 0,25 Rsh + 0,09 0,55 Rsh + 0,11 0,80 Rsh + 0,14 0,95 Rsh + 0,17 innere Absschlüsse 0,08 0,25 Rsh + 0,09 0,55 Rsh + 0,11 0,80 Rsh + 0,14 0,95 Rsh + 0,17 Anpassung an Strömungsverhältnisse innen Folie 12

13 Ziele für die normative Erfassung des zusätzlichen Wärmedurchlasswiderstands in DIN V Zusammenführung der bestehenden normativen Vorschriften und Erweiterung/Anpassung für innere Abschlüsse zu ermitteln R-Werte mit Faktoren für R sh und R air wie außen Folie 13

14 Erweiterung bestehender normativer Regelungen und Zusammenführung in DIN V R-Ansätze für äußere Abschlüsse aus DIN EN ISO und DIN EN und Öffnung für gemessene Werte Fortschreibung vorgenannter Ansätze für innere Abschlüsse, hierbei ggf. differenzierte Ausarbeitung für die Art der Ausführung (zw. d. Glasleisten, in der Laibung/vor der Nische) alternativ bzw. vorerst: Übernahme der Regelungen für innere Abschlüsse aus DIN EN ( R = 0,08; 0,11; 0,14) mit Öffnung für gemessene Werte U tr,sh -Berechnung wie in DIN EN ISO U tr,eff -Berechnung wie in DIN EN ISO Bereitstellung von f sh -Werten für unterschiedliche Szenarien, z.b. - Sonnenuntergang bis Sonnenaufgang - Sonnenuntergang bis 7:00 Uhr - 22:00 Uhr bis 7:00 Uhr Folie 14

15 Berechnungsbeispiele zum Einfluss von R auf den Heizwärmebedarf f sh - und U tr,eff -Werte für unterschiedliche Szenarien und R-Werte Exemplarische Berechnungen für den Heizwärmebedarf eines kleinen EFH Folie 15

16 Berechnungsbeispiele zum Einfluss von R auf den Heizwärmebedarf Heizwärmebedarf nach DIN V für das Szenario Sonnenuntergang bis 7:00 Uhr Exemplarische Auswertungen für ein kleines EFH Berechnungen für: Ausführung (opaken) Gebäudehülle gemäß Referenz EnEV 2014 U w = 1,2 W/(m²K) -> H T = 0,356 W/(m²K) R = 0,1 und R = 0,4 Soll-Temperatur Heizfall: 20 C ( I,set,h ) Aktivierung TWS nur an Tagen, an denen e,m < 10 C Folie 16

17 Berechnungsbeispiele zum Einfluss von R auf den Heizwärmebedarf f sh - und U tr,eff -Werte für unterschiedliche Szenarien bei U tr = 1,20 W/(m²K) und für R = 0,10; 0,40 und 0,70 m²k/w f sh -Werte Klimaregion 4 U tr,eff ( bei U tr = 1,2) [W/(m²K)] Szenario SU - SA SU - 22 Uhr 22-7 Uhr SU - SA SU - 22 Uhr 22-7 Uhr R [m²k/w] SU = Sonnenuntergang 0,10 0,40 0,70 0,10 0,40 0,70 0,10 0,40 0,70 U tr,sh [W/(m²K)] SA = Sonnenaufgang 1,07 0,81 0,65 1,07 0,81 0,65 1,07 0,81 0,65 Jan 0,67 0,63 0,39 1,11 0,94 0,83 1,12 0,95 0,85 1,15 1,05 0,99 Feb 0,60 0,60 0,39 1,12 0,97 0,87 1,12 0,97 0,87 1,15 1,05 0,98 Mrz 0,53 0,53 0,42 1,13 0,99 0,91 1,13 0,99 0,91 1,15 1,04 0,97 Apr 0,49 0,49 0,46 1,14 1,01 0,93 1,14 1,01 0,93 1,14 1,02 0,95 Mai 0,39 0,39 0,44 1,15 1,05 0,99 1,15 1,05 0,99 1,14 1,03 0,96 Jun 0,30 0,30 0,46 1,16 1,08 1,04 1,16 1,08 1,04 1,14 1,02 0,95 Jul 0,00 0,00 0,00 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 Aug 0,00 0,00 0,00 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 Sep 0,56 0,56 0,44 1,13 0,98 0,89 1,13 0,98 0,89 1,14 1,03 0,96 Okt 0,63 0,63 0,43 1,12 0,95 0,85 1,12 0,95 0,85 1,14 1,03 0,96 Nov 0,66 0,63 0,39 1,11 0,94 0,84 1,12 0,95 0,85 1,15 1,05 0,99 Dez 0,68 0,63 0,38 1,11 0,94 0,83 1,12 0,95 0,85 1,15 1,05 0,99 Jahr 0,62 0,60 0,40 1,12 0,96 0,86 1,12 0,97 0,87 1,15 1,04 0,98 f sh = ( I,set,h e ) ( I,set,h e ) über alle Stunden mit geschlossenen Abschlüssen über alle Stunden im Berechnungszeitschritt Folie 17

18 Berechnungsbeispiele zum Einfluss von R auf den Heizwärmebedarf Heizwärmebedarf nach DIN V für das Szenario Sonnenuntergang bis 7:00 Uhr ΔR = 0,1 Ohne temp. Wärmeschutz Jahreswert Monatliche Werte U = 1,2, g = 0,59 U= 1,12, g = 0,59 U variiert, g = 0,59 Januar 1.484, ,2 1, ,2 Februar 1.243, ,6 1, ,6 März 885,6 861,4 1,13 861,4 April 239,1 226,7 1,14 226,7 Mai 16,1 14,4 1,15 16,1 Juni 0,0 0,0 1,16 0,0 Juli 0,0 0,0 1,20 0,0 August 0,0 0,0 1,20 0,0 September 37,2 34,0 1,13 34,0 Oktober 468,0 452,4 1,12 452,4 November 1.160, ,1 1, ,1 Dezember 1.569, ,7 1, ,7 Jahr 7.103, ,5 0,02% 6.933,2 Einsparung 2,42% 2,39% Folie 18

19 Berechnungsbeispiele zum Einfluss von R auf den Heizwärmebedarf Heizwärmebedarf nach DIN V für das Szenario Sonnenuntergang bis 7:00 Uhr ΔR = 0,4 Ohne temp. Wärmeschutz Jahreswert Monatliche Werte U = 1,2, g = 0,59 U= 0,97, g = 0,59 U variiert, g = 0,59 Januar 1.484, ,7 0, ,4 Februar 1.243, ,9 0, ,9 März 885,6 830,1 0,99 834,9 April 239,1 210,9 1,01 214,5 Mai 16,1 12,4 1,05 14,4 Juni 0,0 0,0 1,08 0,0 Juli 0,0 0,0 1,20 0,0 August 0,0 0,0 1,20 0,0 September 37,2 30,1 0,98 30,4 Oktober 468,0 432,2 0,95 429,1 November 1.160, ,5 0, ,5 Dezember 1.569, ,8 0, ,5 Jahr 7.103, ,6-0,15% 6.699,6 Einsparung 5,54% 5,68% Folie 19

20 Zusammenfassung Status quo R Normative Vorschriften zur messtechnischen Ermittlung von R-Werten (Hotbox-Messungen) unzureichend! Potenzial zur Reduzierung des Heizwärmebedarfs neben R selbst stark abhängig von jeweils zugrunde gelegtem f sh -Szenario der Ansatz eines über das Jahr konstanten U tr,eff ist gegenüber monatlich variabel angesetzten U tr,eff -Werte mit einem Fehler < 0,5 % bezogen auf den Heizwärmebedarf verbunden und somit gerechtfertigt! offene/zu diskutierende Punkte: Wann darf R in Ansatz gebracht werden? Darf ein temporärer Wärmeschutz als Maßnahme zur Energieeinsparung gelten? Umgang mit temporärem Wärmeschutz im EnEV-Nachweis? Sicherstellung des Feuchteschutzes im Laibungsbereich bei (dicht schließenden) inneren Abschlüssen! Folie 20