Trends und Chancen für Holzfenster

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1 , Institutsleiter ift Rosenheim Das Holzfenster ist wieder im Trend, weil das positive Image des Werkstoffes Holz durch den tiefgreifenden Wandel zu Nachhaltigkeit, Gesundheit und Umweltschutz gestärkt wird. Der treibende Megatrend bleibt unverändert die Verbesserung der Energieeffizienz bei Herstellung, Nutzung und Entsorgung. Relevante Faktoren sind eine bessere Wärmedämmung, energiesparende Fensterlüftung sowie Energiegewinnung mittels passiver Nutzung der solaren Strahlung und aktiver Photovoltaik. Neue Fertigungsverfahren und Materialien bieten genügend Chancen diese Trends für eine erfolgreiche Positionierung von Holzfenstern zu nutzen. Am 5. und 6. April haben auf der ift-fachtagung Holzfenster fast 150 Experten der Holzfensterbranche intensiv über die Trends diskutiert und dabei Wissenschaft und Praxis ideal miteinander kombiniert. Nachfolgend werden wichtige Ergebnisse vorgestellt. Neue Materialien Hochwertige Dämmstoffe werden schon seit einiger Zeit als Mittellage von Holzkantel oder in Verbundkonstruktionen zusammen mit Aluminiumschalen genutzt. Die Problemfelder sind auch bekannt Festigkeit im Verbund, Befestigung der Beschläge, Fertigung unterschiedlicher Materialien oder die Entsorgung. Ein neuer Weg ist die Modifizierung von Holz und die Entwicklung geeigneter Konstruktionen. Dies ermöglicht auch den Einsatz leichter Holzarten, beispielsweise der heimischen Pappel oder von Light-Merantii, deren Festigkeit und Beständigkeit sich durch physikalische und chemische Verfahren verbessern lassen. Bei chemischen Verfahren wird in der Regel die Rohdichte erhöht und die Wasseraufnahmefähigkeit verringert. Hierdurch wird auch die Wärmeleitfähigkeit (λ-wert) verändert, das heißt es kann sowohl eine Verbesserung als auch eine Verschlechterung auftreten. Die Verwendung neuer und modifizierter Holzarten muss auch durch die Entwicklung geeigneter Konstruktionen, Beschläge und Verbindungsmittel flankiert werden, um neben den wärmetechnischen Kennwerte auch weitere Anforderungen an ein Fensterholz zu erfüllen, beispielsweise die mechanischen Anforderungen (s.a. VFF- Merkblatt HO 06). Detaillierte Empfehlungen werden im Forschungsprojekt Holzfenster 2012 erarbeitet, dass im Rahmen der Forschungsinitiative Zukunft Bau vom Bundesamt für Bauwesen und Raumordung (BBR) gefördert wird.

2 Bild 1 Optimierung der wärmetechnischen Eigenschaften durch Verbundkonstruktionen Option Einzelteilfertigung Die Maschinentechnik war schon häufig sowohl die Begrenzung als auch der Wegbereiter für innovative Konstruktionen, denn am Ende muss jedes Fenster zu konkurrenzfähigen Preisen gefertigt werden. Die konstruktiven Vorteile einer Einzelteilfertigung sind vom ift Rosenheim in mehreren Forschungsprojekten untersucht worden. Bei einer konsequenten Abstimmung von Konstruktion und Fertigung ergeben sich folgende konstruktiven Vorteile: Sichere Fugendichtheit im Brüstungsbereich von Quer- und Längsholz durch die Beschichtung des kritischen Hirnholzes und Abdichtung mit spritzbaren Dichtstoffen Verzicht auf die zeitintensive Fertigung der Glasleiste Einsatz tragfähiger Eckverbindungen Hohe Flexibilität in der Konstruktion (keine neuen Werkzeugsätze nötig) Daneben ergeben sich auch fertigungsbedingte Vorteile wie platzsparende Fertigung, geringerer Personal- und Transportbedarf, Komplettfertigung etc.. Die konstruktiven Möglichkeiten werden zusätzlich durch den Einsatz von Holz-Alukonstruktionen und die Klebetechnik ergänzt. Neu ist auch die Einführung von Gewichtsklassen, die sich durch die Verwendung von Rahmeneckverbindungen ergibt. Eckverbindungen, die auf Basis der ift-richtlinie FE-08/1 Rahmeneckverbindungen für Holzfenster geprüft und zugelassen sind, wird

3 eine Gewichtsklasse zugeordnet. Dies ermöglicht einen optimierten Einsatz der Verbindungsmittel und gewährleistet eine sichere Lastabtragung der immer größeren Glasgewichte. Mittels moderner Bearbeitungszentren mit neuen Eckverbindern lassen sich nun innovative und leistungsfähige Holzfensterkonstruktionen kostengünstig herstellen. Bild 2 Bewertung von Rahmeneckverbindungen nach ift-richtlinie FE-08/1 Geklebte Fensterflügel Die Integration der Klebetechnologie in die Fenstertechnik wird seit nunmehr fünf Jahren als interessante Möglichkeit diskutiert und fast jeder Fensterhersteller spielt mit dem Gedanken die Vorteile von mehr Licht durch größere Glasanteile, besseren U-Wert durch schlankere Profile, einfachere Profilgeometrien sowie eine erhöhte Flügelstabilität zu nutzen. Erste Ergebnisse zeigen, dass bis zu 40% größere Fensterabmessungen möglich sind. Dennoch müssen die Chancen gegen die Risiken abgewogen werden.

4 Dem Randverbund von Isoliergläsern kommt bei geklebten Konstruktionen eine besondere Bedeutung zu. Die Lastabtragung aller Glasscheiben, das heißt bei Dreifachgläsern auch die äußere Scheibe muss sicher gestellt sein. Entweder müssen alle Scheiben vollständig von der Klotzung unterstützt werden oder der Randverbund muss tragfähige ausgeführt werden, beispielsweise durch Silikonabdichtungen, wie wir sie aus Structural-Glazing-Konstruktionen kennen. Bei allen geklebten Konstruktionen muss die Verträglichkeit aller Materialien sicher gestellt sein, als Randverbund, Rahmenmaterial und Glas. Dies ist nur durch eine vertrauensvolle Zusammenarbeit des Herstellers mit dem Anbieter der Klebesysteme möglich. Zur Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit bietet die ift- Richtlinie VE-08 Beurteilungsgrundlage für geklebte Verglasungssysteme eine solide Grundlage, mit der die Leistungsfähigkeit der Systeme nachgewiesen wurde, damit unnötige Schäden und Reklamationen vermieden werden können. In der Richtlinie werden auch Empfehlungen für die werkseigene Produktionskontrolle (WPK) gemacht, damit die Qualitätssicherung effektiv organisiert werden kann. Besonders zu beachten ist die Lage, Position und Querschnitt des Klebstoffs/Klebebandes, die erforderliche Vorbehandlung, die Oberflächenbeschaffenheit der Substrate und die Randbedingungen für die Applikation zu beachten. Einfache Prüfungen an Kleinproben geben Sicherheit beim Umgang mit der neuen Klebtechnik. Aus rechtlicher Sicht ist die Dokumentation und die Rückverfolgbarkeit von Bedeutung, bei der die Qualität der Klebung sowie eine statistische Auswertung von Fehlerhäufigkeiten dokumentiert werden. Bild 3 Konstruktionsprinzipien für geklebte Fensterflügel (Auszug Vortrag Karin Lieb auf ift Fachtagung Holzfenster 3/2011)

5 Bild 4 Einfache Verfahren zur Qualitätsüberwachung geklebter Fensterkonstruktionen im Rahmen der WPK (werkseigene Produktionskontrolle) (Auszug Vortrag Wolfgang Jehl auf ift Fachtagung Holzfenster 3/2011) Energieeffizienz Die weitere energetische Verbesserung von Fenstern und Verglasungen ist im Hinblick auf die Energieeffizienzrichtlinie der EU notwendig, denn 2020 sollen alle Neubauten Nullenergiehäuser sein. Die Anforderungen der EnEV 2009 können zwar noch durch Gläser mit einem U g -Wert von 1,1 W/(m²K) und einem leicht veränderten IV 68 Profil erreicht werden. Wenn aber die maximalen Fördermittel für Einzelmaßnahmen und energieeffiziente Gebäude (KfW 55) in Anspruch genommen werden sollen, ist ein U-Wert fürs Fenster U w von 0,95 W/(m²K) gefordert. Hierfür muss die Konstruktion umfangreicher geändert werden. Optimierungspotenzial bieten IV 78 Profile, Holzkantel mit Dämmstoffen, der Einsatz von Dreifach-Gläsern, Erhöhung des Glaseinstands bis 25 mm, Verzicht auf tief eingreifende Wetterschutzschienen, reduzierte Rahmenbreiten oder Warm-Edge-Abstandhaltersysteme im Isolierglas. Für weitere Verbesserungen mit U w -Werten 0,8 W/(m²K) sind jedoch neue Konstruktionen notwendig. Ein Weg ist die Integration von Dämmstoffen in das Rahmenprofil oder der Einsatz wärmetechnisch besserer Hölzer. Für die Dämmstoffe gibt es zwei wesentliche Prinzipien: Einsatz von Konstruktionsdämmstoffen, die im Kantelaufbau integriert sind und damit entsprechend belastbar sein müssen. Einsatz von nicht tragfähigen Dämmstoffen in statisch nicht belasteten Profilbereichen.

6 Hierzu bietet die ift-richtlinie WA-15/1 Passivhaustauglichkeit von Fenstern, Türen und Fassaden Bewertungsverfahren, die gleichzeitig auch als Nachweis im Rahmen der CE-Kennzeichnung nutzbar sind. Neben der Verbesserung des U-Wertes bieten sich Energieeinsparpotenziale durch die Anbindung an die technische Gebäudeausstattung, beispielsweise dem Heizsystem. Auch eine effiziente, bedarfsgesteuerte Lüftung kann erhebliche Energiemengen im Gebäude einsparen. Die aktive Energiegewinnung durch Photovoltaik in der Fassade wird bei der Planung und Realisierung von Nullenergie- und Energiegewinnhäuser eine entscheidende Rolle einnehmen ein Geschäftsfeld, das Fensterhersteller nutzen sollten. Dies bedeutet, dass mehr Technik, Automation und Elektronik im Fensterbau Einzug halten werden. Bild 5 Konstruktive Ansätze zur Verbesserung des U-Wertes

7 Bild 6 U-Werte Fenster U w in Abhängigkeit vom Wärmedurchgangskoeffizient Rahmen (U f ) und Glas (U g ) (Auszug Vortrag auf ift Fachtagung Holzfenster 3/2011) Nachhaltigkeit & Green Window Der Bau- und Immobilienbereich hat einen großen Einfluss auf die Umwelt, da große Mengen an Energie und Rohstoffen für die Herstellung und Nutzung von Gebäuden verbraucht werden. Nachhaltige Gebäude müssen aber nicht nur energieeffizient und ökologisch sein, sondern sollen das Wohnen auch sozialer, gesünder und komfortabler machen. Fenster spielen dabei eine wichtige Rolle, da das Wohnklima, die Tageslichtversorgung und die natürliche Lüftung wesentlich beeinflusst werden. Hersteller von Bauelementen werden in Zukunft stärker mit dem Thema konfrontiert, weil Anforderungen zur Nachhaltigkeit zunehmend in Ausschreibungen auftauchen; beispielsweise, weil ein Bauherr oder die Bank ein Nachhaltigkeitszertifikat des Gebäudes fordert, ob aus Imagegründen oder zur Absicherung. Nachhaltiges Bauen wird auch in der neuen europäischen Bauproduktenverordnung gefordert, die im März 2013 verbindlich wird, und wesentliche Anforderung zur nachhaltigen Nutzung und Umweltrelevanz enthält. Den

8 Nachweis werden Hersteller wohl im Rahmen einer Umweltproduktdeklaration/EPD (Environmental Product Declaration) nach DIN EN ISO oder pren führen müssen. Bei der Erstellung einer EPD muss zwar nur der Lebenszyklus der Herstellung betrachtet werden, aber die weiteren Phasen Nutzung, Rückbau und Recycling sollten auch dokumentiert werden. Denn bei der Gebäudehülle sind die Einflüsse während der Nutzungsphase wesentlich bedeutsamer, beispielsweise wenn es um Energieverbrauch, Wartungsintervalle und die Nutzungsdauer geht. Neben den Pflichtangaben empfiehlt das ift Rosenheim daher optionale Angaben zu weiteren Lebenszyklusphasen zu machen. Diese Kenndaten werden deshalb auch in den ift-nachweisen berücksichtigt. Die Erstellung einer EPD kann auf Basis einer Durchschnitt-EPD erfolgen, bei der auf durchschnittliche Branchenkenndaten zurückgegriffen werden kann. Im Rahmen eines umfangreichen Forschungsprojekts, dass das ift Rosenheim gemeinsam mit dem Institut Bauen und Umwelt e.v. (IBU), PE International GmbH sowie den Branchenverbänden Bundesverband Flachglas e.v. (BF), Fachverband Schloss und Beschlag e.v. (FV S+B), Qualitätsverband Kunststofferzeugnisse e.v. und dem Verband Fenster + Fassade e.v. (VFF) durchführt werden einfache Nachweisverfahren entwickelt. Die Förderung erfolgt im Rahmen der Zukunftsinitiative Zukunft BAU des BMVBS. Detaillierte Informationen finden sich auch in der ift-fachinformation NA-02/1, in der Grundlagen, Zusammenhänge und Aufgaben für Hersteller, Verarbeiter und Planer detailliert erläutert werden.

9 Bild 7 Einflussmöglichkeiten von Fenstern auf die Bewertung nachhaltiger Gebäude Bild 8 Kriterien zur Bewertung der Umweltwirkung von Fenstern gemäß EPD (links) sowie für nachhaltiges Bauen (rechts)

10 Zusammenfassung Die Forderung nach einer Verringerung des Energieverbrauchs im Baubereich mit ständig steigenden Anforderungen an die Wärmedämmung und Energiegewinnung zwingt zur Weiterentwicklung der Fensterkonstruktionen. Das Holzfenster Typ IV 68 mit innenliegender umlaufender Dichtung hat seine Grenzen erreicht und es müssen neue Konstruktionen entwickelt werden. Eine wichtige Aufgabe für Fensterbauer ist die Sicherstellung der nach DIN geforderten nutzerunabhängigen Lüftung. Gerade im Sanierungsbereich, bei der keine Architekten beteiligt sind, muss der Fensterlieferant die Beratung und Umsetzung des Lüftungskonzepts leisten. Hierfür steht eine Vielzahl von Materialien, Beschlägen, Fensterlüftern, Konstruktionsprinzipien zur Verfügung. Dies bietet den Herstellern von Holzfenstern genug Spielraum für eine Differenzierung und erfolgreiche Vermarktung für neue Produkte. Insgesamt werden wir uns auf mehr Technik, Automation und Elektronik einstellen müssen. Das ift Rosenheim unterstützt diese Entwicklung im Rahmen passender Weiterbildungen, beispielsweise zur Elektrofachkraft sowie durch Forschungsprojekte, die im Laufe des Jahres abgeschlossen werden. Die Ergebnisse werden dann zeitnah auf Fachtagungen, Seminaren und in Publikationen vorgestellt. Der ift-tipp für Handwerker Vorteile modifizierter Hölzer und Holzkantel nutzen Geprüfte und abgesicherte Fenstersysteme von Systemgebern bieten Sicherheit und Effizienz Lüftung und Sonnenschutz gehören zum Fenster und sollten aktiv beraten und verkauft werden Einfache tabellarische Nachweise und Online-Tools für Beratung, Ausschreibung und Verkauf nutzen Qualifikation zur Elektrofachkraft, um in Zukunft automatische und elektronische Komponenten montieren zu dürfen Die Glasklebung ermöglicht größere Abmessungen, die von Architekten und Bauherren gewünscht werden Achtung Verarbeitungsqualität und Mitarbeiterschulung sind unerlässlich, um Schäden zu vermeiden