Energieeffiziente Fenstersysteme Neuentwicklungen bei Fenstern und Verglasungen

Transkript

1 Energieeffiziente Fenstersysteme Neuentwicklungen bei Fenstern und Verglasungen Christoph Rellstab, dipl. Ing. HTL/STV, Prof. Mitglied Departementsleitung Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau Leiter Höhere Fachschule Holz Biel

2 Referatsinhalte Vorstellung / Einführung Entwicklungen, Fenster in der Gebäudehülle, energetische Auswirkungen Anforderungen an Fenster, Minergiefenster, Energieetikette Was bringt die Zukunft? Wo finde ich weitere Informationen

3 Holz-, Holz-Metall-, Kunststoff- u. Metallfenster

4 Transparente Bauteile, namentlich verglaste Fenster- und Fassaden, beeinflussen die Energiebilanz und letztlich den Energieverbrauch eines Gebäudes wesentlich. sinngemäss aus: Minergie-P Das Passivhaus nach Schweizer Art 4

5 Bildquelle: Bildquellen:

6 Bildquelle:

7 Quelle: Minergie-P Das Haus der 2000-Watt-Gesellschaft, Faktorverlag

8 Schritte in der Isolierglas-Entwicklung 1940 Gelötetes Isolierglas 2-fach, Stahlabstandhalter W/m 2 K Wärmeschutz-ISO 2-fach mit Edelmetall-Beschichtung und Gasfüllung (Argon) 1990 Wärmeschutz-ISO 2-fach mit verbesserter Edelmetall- Beschichtung und Gasfüllung (Argon) fach & 3-fach Wärmeschutz ISO mit Edelmetallschicht und Gasfüllung (Neue Gase: Krypton) fach & 3-fach Wärmeschutz mit verbesserten Randverbundsystemen (z.b. Edelstahl, Swiss-Spacer, TPS & Thermix, etc.) W/m 2 K 1.1 W/m 2 K W/m 2 K (2-fach) W/m 2 K (3-fach) W/m 2 K (2-fach) W/m 2 K (3-fach) fach & 3-fach Wärmeschutz ISO mit Edelmetallschicht mit höheren LT- und g- Werten W/m 2 K (2-fach) W/m 2 K (3-fach) Werte nach DIN-Berechnung

9 Einige «Treiber» der Fensterentwicklung in der Schweiz Energievorschriften / Energiegesetzgebung (MuKEN, SIA 380/1) bessere U-Werte von Rahmen und Gläsern Richtlinien (Richtlinien für Holzfenster 1988, Richtlinien für Holz- Metallfenster 1998) bessere Konstruktionen Q-Labels (z.b. FFF-Gütesignet für Holz-1990 und Holz-Metallfenster 1995) Umsetzung / Sicherstellung der «guten» Konstruktionen Umstellung auf wasserlösliche Oberflächenbehandlungssysteme (Beginn 1990er-Jahre) neue Konstruktionen (z.b. Integralfenster), weniger Holz-, mehr Holz-Metall- und Kunststofffenster Minergie / Anforderungen an Minergie-Fenster ab 2000 bessere U-Werte von Rahmen und Gläsern, schlankere Konstruktionen Energieetikette Fenster (ab 2015)

10 Auszug Normen und Richtlinien CH SN EN SIA 331 SIA 181 SIA 180 SIA 380/1 SIA 261 SIGaB FFF SZFF Minergie Gebäudehülle Schweiz Wärmebrückenkataloge Fenster und Türen Produktnorm, Leistungseigenschaften Fenster und Fenstertüren Schallschutz im Hochbau Wärme- und Feuchteschutz im Hochbau Thermische Energie im Hochbau Einwirkungen auf Tragwerke Glasrichtlinien Merkblätter Merkblätter Merkblätter / Richtlinien u.a. 10

11 «Standardanforderungen» an Fenster Statische Sicherheit Luftdurchlässigkeit / Schlagregendichtigkeit Dauerhaftigkeit der Oberflächenbeschichtung Wärmedämmung / U-Wert Fenster

12 U-Wert Verlustorientierte Betrachtungsweise

13 Standard-Einbausituation in der Schweiz

14 Wärmedämmung / U-Wert Fenster (in der Schweiz nach SIA 331 und Minergie-Reglement) 1. Systemnachweis (Energiebilanz) 2. Einzelbauteilnachweis 2-flg. Fenster Netto-Abmessung (im eingebauten Zustand): b x h = 1,55 m x 1.15 m Grenzwert: Uw <1.3 W/m²K (Kann mit heutigen Fenstersystemen mit einem 2-IV-Glas i.d.r. eingehalten werden) 14

15 Gesetzliche Anforderungen SIA 380/1 (2009) Grenz- und Zielwerte für flächenbezogene Wärmedurchgangskoeffizienten U, Neubauten - Tabelle 2 15

16 Anforderung Minergie Minergie - Fenster Mauerlichtmass BxH = 1.55 x 1.15m Kriterium Wärmedämmfähigkeit des Fensters: Anforderung U w 1.0 W/m 2 K Verglasung: U g = 0.7 W/m 2 K Kondenswassergefährdung: Glasabstandhalter: Edelstahl oder besser (Ψg 0.06 W/mK) Tageslichtnutzung: Glasanteil des eingebauten Fensters: 75% Schlagregendichtigkeit, Luftdurchlässigkeit: Klasse 7A (Schlagregen) und Klasse 3 (Luftdurchlässigkeit) nach SN EN / SN EN Wichtig: Nachweis erfolgt an einem Fenster mit definierten Abmessungen 16

17 Eigenschaften von Minergie-Fenstern Glasanteil 75% Glasanteil 80% Glasanteil 85% U f [W/m 2 K] < 1.2 < 1.3 < 1.4 U g [W/m 2 K] Y g [W/mK]

18 Anforderung Minergie Minergie-P - Fenster Mauerlichtmass BxH = 1.55 x 1.15m Kriterium Wärmedämmfähigkeit des Fensters: Anforderung U w 0.80 W/m 2 K Verglasung: U g = 0.6 W/m 2 K Kondenswassergefährdung: Glasabstandhalter: Edelstahl oder besser (Ψ g 0.06 W/mK) Tageslichtnutzung: Glasanteil des eingebauten Fensters: 75% Schlagregendichtigkeit, Luftdurchlässigkeit: Wärmebrückenverlust: Klasse 9A (Schlagregen) und Klasse 4 (Luftdurchlässigkeit) nach SN EN / SN EN Ψ E 0.13 W/mK ((Psi Einbau in Referenzwand) Wichtig: Nachweis erfolgt an einem Fenster mit definierten Abmessungen 18

19 Energieetikette Fenster Bilanzorientierte Betrachtungsweise

20 Energiebilanz eines Gebäudes Q V Q T Q i Q h Q s

21 Energiebilanz eines Fensters

22 CH-Energie-Etikette Bildquelle: Marco Ragonesi

23 CH-Energie-Etikette Bildquelle: Marco Ragonesi

24 Energiegewinne durch die Fensterkonstruktionen

25 U w,eq (Verschiedene Verglasungen, 75 % Glasanteil) Bildquelle: Marco Ragonesi marco.ragonesi@rsp.lu

26 U w,eq (Verschiedene Verglasungen, 86 % Glasanteil) Bildquelle: Marco Ragonesi marco.ragonesi@rsp.lu

27 Bildquelle: FFF,

28 Faustregeln Energieeffizienz Fenster Realisierung von energetisch optimierten Fensterkonstruktionen bedingt: 1. Gutes Rahmensystem mit tiefem U f -Wert 2. Gutes Isolierglas (3-IV) mit tiefem U- und hohem g-wert 3. Glasfläche maximieren, Rahmenfläche minimieren, keine Sprossen 4. Überdämmung der Blendrahmen beim Einbau. Optimierung des Fenstereinbaus. Bildquelle: Eschbal AG 28

29 Lösungsansätze und Entwicklungspotential

30 Lösungsansätze Ästhetik Schlankere Profile mit Integralfenstern (z.t. mit geklebten Gläsern) EgoKiefer HA XL 2020 Baumgartner Saphir TOP-WIN

31 Lichtoptimierte Holz-Alu-Systeme Bessere Nutzung passiver Solarenergie Bessere U w -Werte Mehr Licht Energieettikette! Bildquelle: Eschbal AG

32 Schlanke Lösungen für Hebeschiebetüren Bildquelle: 4B Fenster AG

33 Schlanke Lösungen für Hebeschiebetüren Bildquelle: E. Schweizer AG www. schweizer-metallbau.ch

34 Sonderkonstruktionen Bildquelle: R&G Metallbau Sky-Frame 2 34

35 Verminderte Wärmebrücke beim Wandanschluss Überdämmen! Alu-Profil nur so breit wie nötig Braucht es die «dicken» Blendrahmen immer? Bildquelle: Eschbal AG

36 Höher hinaus mit Holz-Alu-Fenstern Aber ohne Modifikationen geht es nicht Mit der Klebetechnologie können die Systemgrenzen erweitert werden Wohnhochhaus Zölly, Zürich Fenster: Baumgartner Saphir Integral

37 Outlook Und was bringt uns die Zukunft...

38 Ausblick Holz-Alu-Fenster im Laufe der Zeit 50er-Jahre Quelle: Koller Metallbau AG 80er-Jahre Quelle: Koller Metallbau AG Heute Quelle: E. Schweizer AG

39 MuKEn (2014)

40 MuKEn (2014)

41 MuKEn (2014)

42 Wärmeverluste über den Bauanschluss (Quelle: Wärmebrückenkatalog, BFE) 42

43 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau CH-2504 Biel/Bienne BFH Biel Wir verbinden Kompetenzen!