Glas der Energiemanager in der Gebäudehülle Ist Dreifach Isolierglas die richtige Lösung? GK- Glaskontor Erfurt GmbH 23.02.2010 Weimar 1
Anforderungen EnEV 2009 U w, U cw strahlungsphysikalische Eigenschaften nicht nur energieeffizient Funktionen statische Bemessung Absturzsicherung Einbau / Montage visuelle Merkmale Agenda Dreifach - Isolierglas 2 2
Trend zum Dreifach - Isolierglas Klimawandel politische Vorgaben Verschärfung gesetzlicher Anforderungen an den Wärmeschutz ( EnEV 2009 ) Erhöhung Anteil regenerativer Energien Reduzierung der CO 2 Emissionen Attraktive Förderkonditionen für energiesparende Bauweisen ( KfW ) Neubau + Renovation unsichere Preissituation für Energie zunehmendes Umweltbewusstsein 3 3
Energieeinsparverordnung - wer macht was? Berechnungen der Gebäude erfolgt nur durch Fachleute ( Architekten, Bauphysiker, Energieberater, usw. ), daraus resultieren Anforderungen an Fenster, Fassade und an das Glas. wir wollen heute die wichtigsten Faktoren diskutieren : Produkte, Eigenschaften, Funktionen, Rechenverfahren U w, Ug, 4 4
Anforderungen der EnEV 2009 Referenzwerte für Wohnungsneubau NEU Amtlich : 2. Nachkommastelle entfällt U w 1,30 1,3 W/m²K 5 5
Solare Gewinne QS vereinfachtes Berechnungsverfahren für Wohngebäude EnEV 2007 Südost bis Südwest Nordwest bis Nordost übrige Richtungen Dachflächenfenster mit Neigungen < 30 Faktor Rahmen, Verschmutzung 270 kwh/(m².a) 100 kwh/(m².a) 155 kwh/(m².a) 225 kwh/(m².a) Fläche Fenster G Wert 6 6
Solare Gewinne QS im Jahresheizwärmebedarf Q h Fensterflächen SO SW 24 m² NW NO 6 m² andere 6 m² Gebäude optimale Dach 3 m² Südausrichtung Gesamtenergiedurchlaßgrad ( g - Wert ) der Verglasung SO SW 24 m² NW NO 6 m² 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4 0,5 0,3 0,5 andere 6 m² 0,6 0,5 0,5 0,5 Dach 3 m² 0,6 0,5 0,4 0,3 Q s (kwh/a) - 2806-2339 - 1954-1568 Ersparnis durch solare Gewinne in Liter Heizöl ~ 281 l ~ 234 l ~ 195 l ~ 157 l ~ 125 l Heizöl / a 1 Liter Heizöl = 10 KWh 7 7
solares Bauen erfordert : auch den sommerlichen Wärmeschutz Nach der EnEV ist nachzuweisen, das im Sommer eine Überhitzung von Räumen vermieden wird. Berechnung DIN 4108-2 DIN EN ISO 13791 DIN EN 13792 Bestimmung des Sonneneintragskennwertes S Szul. 8 8
Was kann Glas Wärmedämmung - Entwicklungspotentiale ausgeschöpft? Beschichtung ( Emissivität ) Planitherm UN, ONE Cool Lite SKN Gasfüllung-/art Argon, Krypton Scheibenzwischenraum Abstand 9 9
Wärmebrücke - Glasrand Energie : zusätzlicher Wärmeverlust Beschreibung : Psi Wert Ψ Temperaturabsenkung: Tauwasser Beschreibung : Temperaturfaktor f Rsi 10 10
warm edge verringert Wärmeverluste Tauwasserbildung am Scheibenrand warm edge nach DIN V 4108-4 U w - 0,1...0,3 W/m²K 11 11
Energieeffiziente Fenster GLAS + FENSTER RAHMEN = 12 12
U w, U cw Berechnung von U w ( Fenster ) EN 10077-1 U cw ( Fassaden ) EN 13947 Tauwasserkalkulator f RSI Download Caluwin 4.2 www.swisspacer.com 13 13
Größe 123 cm x 148 cm Einflußgrößen U w 100 mm Nadelholz U g 1,0 / U f 1,4 / AH Alu U w 1,3 W/m²K U w 1,5 W/m²K U g 1.0 / U f 1,4 / AH warm edge U w 1,2 W/m²K U w 1,3 W/m²K 14 14
Mehrscheiben - Isolierglas im Vergleich U g ( W/m²K ) g - Wert ( ohne Sonnenschutzbesch. ) 1,2.0,9 0,8 0,4 0,65 0,50 0,60 0,40 Lichttransmission ( % ) 80-70 75-60 Lichtreflektion ( % ) 22 12 30 14 15 15
Behaglichkeitsklima - raumseitige Oberflächentemperaturen Grosse Glasflächen können bei unzureichender Wärmedämmung zu Zugerscheinungen durch Konvektion und Kälteabstrahlung führen. Dreifach - Isolierglas erhöht die raumseitige Oberflächen -temperatur, Gefahr der Innenkondensatbildung ist geringer. Bild : Passivhausinstitut Aussen 10 C / Innen + 20 C 16 16
Lärmschutz 1. Asymmetrischer Scheibenaufbau 2. größerer Scheiben zwischenraum 3. akustische Entkopplung der monolithischen Einzelscheibe durch Akustikfolie Rw,p 34 50 db 17 17
Sonnenschutz Sonnenschutzbeschichtungen Position 1 hardcoating Antelio Position 2 low E Cool Lite SKN Aussenscheibe eingefärbte Gläser ( Parsol ) G Werte 20 45 % Schichtanordnung beachten 18 18
Jalousien im Scheibenzwischenraum Sonnenschutz, Sicht und Blendschutz Ug 1,3 W/m²K SGG CLIMAPLUS N Ug 1,2 W/m²K SGG CLIMAPLUS ULTRA N Ug 0,8 W/m²K SGG CLIMATOP (1 x PLT U) Ug 0,6 W/m²K SGG CLIMATOP (2 x PLT U) Eine geschlossene Jalousie / Screen kann den U-Wert bis 0,1 W/m²K verbessern 19 19
Sicherheit - Verletzungsschutz Aufbau und Bruchbild ESG Einscheiben-Sicherheitsglas Jede Einzelscheibe kann als ESG oder VSG ausgeführt werden Vorspannfähige Beschichtungen Aufbau und Bruchbild VSG Verbund-Sicherheitsglas 20 20
Selbstreinigung photokatalytische Selbstreinigung durch Beschichtung auf der Position 1 21 21
Sicherheit - angriffhemmende Verglasungen... DIN EN 356 bzw. VdS Durchwurf - Durchbruch - DIN EN 1063 Durchschusshemmend 22 22
Design Einbau von transluzenten Gläsern als mittlere Scheibe 23 23
Noch besser? Vierscheiben - Isolierglas Glasaufbau Dicke : min. 48 mm Gewicht : min. 40 kg/m² Farbe, Reflektion? U g EN 673 PLT ONE mit Krypton 0,3 W/m²K mit Xenon Lichttransm. 50 % G Wert 0,2 W/m²K? PREIS? 32 % 24 24
Vierscheiben - Isolierglas führt im Sommer durch starke Erwärmung > 65 C zu Scheibenbruch, Randverbundschädigung und hohe sekundäre Wärmeabgabe Vierscheiben - Isolierglas 25 25
auch mit Folien - Heat Mirror Eigenschaften : U + g - Werte vergleichbar 2 low E Schichten + SZR s Optik? Vorteil : leichter dünner Nachteil : Aufwändiges Produktionsverfahren ( Folie einbauen ) Preis 26 26
Vakuum - Isolierglas Erzeugung eines Vakuums zwischen zwei Glasplatten geringe Gesamtglasdicke < 8 mm Leicht, Gewicht einer Doppelverglasung ~ 20 kg/m² Wärmedämmung vergleichbar einer Dreifach-Verglasung, eine low E Schicht Ug 0,7 0,4 W/m²K Bild : VIG info 27 27
Vakuum - Isolierglas Klärungsbedarf : Randverbund Dichtigkeit gut wärmeleitend Stützen Verformung Zusatzfunktionen Vorteil Fensterkonstruktion In ~ 1-2 Jahren erste Prototypenanlagen verfügbar Aussage : Fa. Grenzebach, Herbst 2008 28 28
Gibt es schon Marktreife Lösungen? 29 29
30 30
Dreifach Isolierglas, was ist anders? Auswirkungen auf die Gebrauchstauglichkeit statische Bemessung Absturzsicherung Gewicht Aussenkondensat 31 31
Klimalasten ~ 800 m NN München 500 m Bamberg 330 m Kiel 10 m 0 m NN 32 32
Isolierglaseffekt Auswirkungen Verformung bei großen Scheiben Verformung bei kleinen Scheiben Bild Isolar Glas Beratung Bild Feldmeier 33 33
Statische Bemessung Isolierglas SGG CLIMATOP ULTRA N Wärmedurchgangskoeffizient - Ug Wert ( W/m²K ) nach EN 673-6/2003 - für senkrechte Verglasung Lichttransm. 71 % G Wert 50 % SZR Luft SZR 2 x 8 mm SZR 2 x 10 mm SZR 2 x 12 mm SZR 2 x 14 mm SZR 2 x 15 mm SZR 2 x 16 mm SZR 2 x 18 mm 1,3 1,1 0,9 0,8 0,8 0,8 0,6 0,8 0,7 0,6 0,6 0,6 0,5 0,6 0,5 SZR Argon SZR Krypton 0,7 SGG PLT ULTRA N / Beschichtungen Pos. 2 + 5 - Emissivität 0,03 / Gasfüllgrad nach Produktspezifikation / Basisglas SGG Planilux / Glasdicke 4 mm SZR eff = SZR 1 + SZR 2 doppelter Randverbund = doppelte Belastung Biegespannungen Durchbiegungen Randlasten 34 34
statische Bemessung ist notwendig TRLV, TRAV Wind Schnee Verkehrslasten Klimalasten ~ Faktor 10 zur Windlast Für Dreifach - Isolierglas ergeben sich höhere Klimalasten durch zwei SZR. SZR > 12 mm sind zu vermeiden, problematisch kurzen Scheibenkanten asymmetrischen Aufbauten konstruktive Maßnahmen ESG verstärkter Randverbund 35 35
Technische Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen (TRAV) 1/2003 Kategorie A Kategorie C 2 Kategorie C 3 Isolierglas Kat. A C2 C 3 2 fach Isolierglas SZR 12 20 mm 3 fach Isolierglas derzeit nicht vorgesehen 36 36
TRLV Tabelle 2 Glasaufbauten mit nachgewiesener Stoßsicherheit 2010 : DIN EN 18008 37 37
Belastung durch einen Pendelschlagversuch - Experimentieller Nachweis - DIN EN 12600 Fallhöhen: Neu : erfolgreiche Prüfungen Kategorie A 900 mm Kategorie C 450 mm SGG Climatop 38 38
Dreifach Isolierglas mit AbP Kategorie A Außen VSG Mitte Float ( Ornament ) Innen ESG ( VSG ) Kategorie C 2 Außen VSG Mitte Float ( Ornament ) Innen ESG ( VSG ) 39 39
nicht vergessen! der Nachweis der Tragfähigkeit unter stoßartigen Einwirkungen, der durch den Pendelschlag -versuch EN DIN 12600 simuliert wird, ist mit den Prüfzeugnissen geführt. Es gibt noch : Windlasten ( DIN 1055 ) Verkehrslasten ( DIN 1055 ) Klimalasten ( TRLV ) Der Nachweis der Tragfähigkeit unter statischen Einwirkungen muss mit den üblichen Statikprogrammen ( Glastik, Üko ) weiterhin für jeden Scheibenaufbau gerechnet werden. 40 40
Ist 3 fach Isolierglas zu schwer? zusätzliche mittlere Scheibe je nach Dicke ( 4-6 mm ) 10 15 kg/m² höheres Gewicht. Öffenbare Fenster und Türen ( Dreh Kipp ) haben meist nicht mehr als ~ 2 m² Fläche; = zusätzliches Gewicht von ~ 25 kg / Flügelrahmen 41 41
Ist 3 fach Glas ist für Fensterrahmen zu dick? 3 fach Isolierglas hat je nach Funktion eine Gesamtglasdicke von 30 50 mm. Übliche Rahmenprofile lassen eine Gesamtglasdicke von min. 32 mm zu. Verbesserte Wärmedämmung der Rahmen erfordert auch größere ( tiefere ) Profile. 42 42
Randverbund Masstoleranzen Problem : Versatz der Abstandhalter durch Toleranzen in der Fertigung neue Regelung über zulässige Toleranzen auffälliger bei blanken ( Alu Edelstahl ) Abstandhalterprofilen 43 43
Randverbund 44 44
Außenkondensat bei Dreifach - Isolierglas Ursache : Abstrahlung der Außenscheibe gegen den kalten Nachthimmel. Folge : Glastemperatur sinkt unter die Lufttemperatur und es kann sich Tauwasser bilden. Problem : Tauwasser behindert die Durchsicht für den Nutzer. Aber : Außenkondensat ist ein Zeichen aller gut dämmenden Bauteile, bei Glas ist dieses durch die Transparenz von Glas sichtbar. 45 45
Außenkondensat - Reduzierung, Vermeidung Vordach, Schutz gegen den kalten Himmel. Selbstreinigende Oberflächen können die Durchsicht durch den Wasserfilm verbessern. 46 46
thermisches Glasbruchrisiko Problem : thermisches Glasbruchrisiko in Abhängigkeit der Beschichtungsanordnung Variante 1 Variante 2 low E Beschichtung auf Pos. 2 und 5 low E Beschichtung auf Pos. 3 und 5 47 47
*Die Aussage ist nur für den Vergleich unter identischen Randbedingungen gültig, bauliche Gegebenheiten können andere Ergebnisse bringen. thermisches Bruchrisiko low E - Beschichtungen absorbieren einen Teil der eingestrahlten Energie. Je nach Rand -bedingungen kann die kritische Temperatur wechselbeständigkeit von Floatglas ( 40 K ) erreicht werden. Damit besteht eine erhebliches Bruchrisiko für die mittlere Scheibe. Ausführung der mittleren Scheibe dann nur in TVG oder ESG. 48 48
Schiebetüren thermisches Bruchrisiko im geöffneten Zustand übereinanderliegende Scheiben physikalisch 4 - ( 6 ) Scheiben - Isolierglas zwischen den Scheiben weitgehend geschlossenes Luftpolster mit geringer Konvektion Energieabsorption nimmt zu Innen liegende Sonnenschutz einrichtungen verstärken Erwärmung Temperaturstau 49 49
Schiebetüren Einfluss der baulichen Situation Bauliche Situation : hoher Energieeintrag durch ungehinderte Sonneneinstrahlung starke Erwärmung Teilbeschattung Statik Klimalasten beachten!! alle Glasscheiben in ESG Securit bei SGG Climatop Begrenzung der Scheibenzwischenräume durch vollständige Verschattung thermisch unkritisch 50 50
Fazit : Energetische Optimierung Glas Reduzierung von Wärmeverlusten vom 2 zum 3 fach Glas 1,1 0,9 0,7 0,4 Vermeidung von Wärmebrücken Abstandhalterprofi warm edge System 51 51
Fazit : Energetische Optimierung Glas Die Anforderungen der EnEV 2009 können erfüllt werden, bei optimierten Rahmensystemen auch mit 2 fach Isolierglas und warm edge Abstandhalterprofile. Förderkonditionen der KfW Bank stellen bereits heute höhere Anforderungen an die Wärmedämmung als die EnEV 2009. Weitere Verschärfung an die Anforderungen U w sind mit der EnEV 2012 zu erwarten ( Passivhausstandard ) 52 52
Fazit : Energetische Optimierung Glas Gebrauchstauglichkeit ist auch für Dreifach Isolierglas gegeben Funktionen Kompatibilität zu Fenster und Fassadenkonstruktionen Statische Bemessung unter Berücksichtigung der Klimalasten erfordert besondere Beachtung. Höhere Anforderungen an die visuelle Qualität 1 low E Schicht + 1 Scheibe mehr Zusätzlich 2 Glasoberflächen + 1 Abstandhalterrahmen 53 53
Sie wollen mehr wissen? www.deutsche-glas.com 54 54