Mit neuen Fenstern und Gläsern Energie sparen

Einsatz moderner Bauelemente in Neu- und Altbauten

Laut aktuellem CO₂-Gebäudereport des Bundesbauministeriums (BMVBS) verursacht der Gebäudebereich mit ca. 17,3 Mio. Wohngebäuden, 39 Mio. Wohneinheiten und 1,5  Mio. Nichtwohngebäuden ca. 40 % der CO₂-Emmissionen. Die Zahlen zeigen, wie wichtig es ist, den Gebäudebestand mit technischen Innovationen energieeffizienter zu machen und auf erneuerbare Energien auszurichten. Nach Untersuchungen der Deutschen Energieagentur (dena) lässt sich der Energieverbrauch von Häusern im Bestand um bis zu 85 % reduzieren. Fenster mit alten Isolierverglasungen (vor 1986) oder Einfachglas sind häufig die größten Schwachstellen, so dass ein Austausch schnell den Wohnkomfort verbessert und die Heizkosten senkt. Eine Studie der Branchenverbände VFF (Verband der Fenster- und Fassadenhersteller e.V.) und BF (Bundesverband Flachglas e.V.) aus 12/2007 hat das Einsparpotential auf jährlich 8,6 Mrd. Liter Heizöl beziffert. Die Mindestanforderungen an den U-Wert des Fensters bei einer baulichen Sanierung wurden mit der

neuen EnEV ab Oktober 2009 deutlich verschärft (von 1,7 auf 1,3 W/(m²K)), deshalb müssen Architekten und Fachplaner die

neuesten Tech­nologien und die Besonderheiten der Ge­bäudesanierung kennen, um

interessierte Bauherren kompetent und

überzeugend zu beraten.

Energiesparende Fenster- und Fassaden

Um die Energieeffizienz von Fenstern und Fassaden zu verbessern, müssen die Wärmedämmung, die Lüftung, die Tageslichtnutzung und der sommerliche Wärmeschutz optimiert sowie die Solarenergie intensiver genutzt werden. Innovative Fenster- und Fassadenkonstruktionen nutzen deshalb folgende

Technologien:

Wärmetechnische Innovationen bieten auch die Glashersteller. Das Standardglas für den Wohnungsbau ist heute ein Zweifach-Isolierglas mit Argonfüllung und einer infrarot-reflek­tierenden Beschichtung mit einem U-Wert von 1,1 W/(m²K). Mit Dreifach-Isolierglas sind U_g-Werte bis zu 0,5 W/(m²K) möglich, allerdings nur mit seltenen und teuren Edelgasen wie Krypton oder Xenon. Wirtschaftlich sinnvoll ist die Füllung mit Argongas mit einem U_g-Wert von 0,7 W/(m²K). Verbesserungen bringen auch wärmetechnisch optimierte Randverbünde und ein tieferer Glaseinstand. Der U_W-Wert kann bei einem Glas­ein­stand von 25 mm um bis zu DU = 0,05  W/(m²K) verbessert werden – positiver „Nebeneffekt“ ist die Erhöhung der Oberflächentemperatur im Glasrandbereich mit vermindertem Tauwasseranfall bei geringen Außentemperaturen. In der Entwicklungsphase sind derzeit noch Vakuumverglasungen. Sie erreichen bisher „nur“ U_g-Werte von 0,8 bis 1,0  W/(m²K), in einigen Jahren werden Werte von 0,5  W/(m²K) erwartet. Vorteilhaft sind das geringe Gewicht und die Baudicke von nur 8 bis 10 mm. Die Vakuumverglasung kann so als Ersatz für Ein­fachverglasungen dienen, z. B. bei denkmalgeschützten Gebäuden. Ein Einsatz in Zweifach- oder Dreifachverglasungen ermöglicht weitere Optimierungen.

Vakuumdämmung im Vormarsch

Mit vakuumgedämmten Paneelen (VIP) kann der U-Wert von Fassaden und Außenwänden weiter deutlich verringert werden, denn die Paneele haben eine fünf- bis zehnfach bessere Dämmwirkung als konventionelle Dämmmaterialien. Damit lassen sich Bauelemente mit der Wärmeleitfähigkeit l von 0,004  W/(mK) herstellen – dies ist besonders interessant für Bauaufgaben im Denkmalschutz, wenn nur wenige Zentimeter für eine bessere Wärmedämmung zur Verfügung stehen. Um diese Werte in der Praxis zu erreichen, sind folgende Aspekte zu beachten:

Auch schwierige Details in der energetischen Gebäudesanierung, beispielsweise der Bereich der Fensterleibung, lassen sich mit VIP-Elemen­ten lösen. Für die Sanierung mit groß­flächigen VIP-Dämmpaneelen sind daher Details zu ent­wickeln, bei denen Fragen des konstruktiven Aufbaus, der Statik, Bauphysik und Montage sowie der späteren Wartung beantwortet wer­den. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden daher vom ift Rosenheim für die Integration von Fenstern Lösungen zu folgen­den Problempunkten entwickelt: Wärmebrücken, Konstruktion Dämmelement, lichte Weite, Tauwasserbildung, Befestigung/Lastabtragung, luftdichter Anschluss raumseitig, Wetterbelastung, Eingriff im Bestand, äußere Leibung Bestand, raumseitige Leibung, äußere Fensterbank

sowie Bauablauf.

Optimierte Fensterlüftung

Bei kontinuierlicher Senkung der Transmissionswärmeverluste wird der Anteil der Lüftungswärmeverluste immer größer – vor allem, wenn keine Wärmerückgewinnung stattfindet. Eine kontrollierte und geplante Lüftung ist auch notwendig, weil neue Baukonstruktionen luftdichter geworden sind, sich aber die Lüftungsgewohnheiten der Gebäudenutzer nicht ändern. Das alte Lüftungsverhalten führt nach Gebäudesanierungen deshalb oft zu erhöhten Feuchtebelastungen im Innenraum und zur Bildung von Schimmelpilz. Grundsätzlich muss entschieden werden, ob eine zentrale oder eine dezentrale Lüftung für die jeweilige Bauaufgabe besser geeignet ist. Untersuchungen zeigen, dass eine dezentrale Lüftungstechnik zu einer großen Nutzerakzep­tanz und Flächeneffizienz führt. Zur Bewertung von innovativen dezentralen Fensterlüftern hat das ift Rosenheim die ift-Richtlinie „LU-01/1 Fensterlüfter“ erarbeitet, in der sich viele praktische Hinweise zur Bewertung und Planung finden.

Mechatronik bringt Komfort

Der Einsatz von elektronischen und elektromechanischen Bauteilen ist eine Schlüsseltechnologie für die Fenster- und Fassadenbranche, denn damit lassen sich die steigenden Anforderungen an Energieeffizienz, Nutzerkomfort, Sicherheit und Barrierefreiheit optimal erfüllen. In modernen Bürogebäuden können intelligente Fenster und Fassaden den Einsatz von Klimaanlagen und künstlichem Licht reduzieren und gleichzeitig das Wohlbefinden der Nutzer erhöhen. Die Integration gebäudetechnischer Anlagen (Sonnenschutzsysteme, Lüftungsgeräte, Beleuchtung) in die Fassade bringt Vorteile. Sensoren messen Einflussgrößen wie Luftqualität, Lichtstärke, Luftfeuchte und Raumtemperatur und lösen automatisch bedarfsorientierte Reaktionen aus. Bei der Verwendung und Anbindung an die Gebäudetechnik gibt es aber noch etliche Pro­bleme, beispielsweise fehlende Regelwerke und Vorgaben, die Angaben zu Anordnung und Ausführung der elektrischen Leitungen machen. Auch die Schnittstelle zu anderen Baugewerken ist unzureichend definiert und erschwert Planung und Einsatz. Deshalb hat das ift Rosenheim die ift-Richtlinie EL-01/1 „Elektronik in Fenstern, Türen und Fassaden“ erarbeitet, in der sich viele praktische Hin­weise zur richtigen Planung und Ausführung finden.

Glasfassaden brauchen Sonnenschutz

Der ungebrochene Trend zur Glasarchitektur hat mit Diskussionen um behagliche Temperaturen im Sommer, hitzefreie Schultage oder schlechte Arbeitsbedingungen durch starke Blendung Zweifel an Glasfassaden aufkommen lassen. Mängel beruhen meistens auf einer unzweckmäßigen Nutzung des Sonnenschutzes, oder es wurden die Planungsgrundlagen der EnEV, der DIN V 18599 und DIN 4108-2 nicht beachtet. Sonnenschutzverglasun­gen sind zwar leistungsfähig, konstruktiv einfach zu integrieren und relativ kostengünstig, können aber häufig nicht die Erwärmung der Innenräume ausreichend begrenzen. Deshalb sind zusätzliche Verschattungen notwendig. Ein Schwachpunkt aussenliegender Verschattungen war bislang die Anfälligkeit gegenüber höheren Windgeschwindigkeiten, doch moderne Konstruktionen halten Windstärken bis zu 11 Bft stand. Verbundfenster und Zweite-Haut-Fassaden ermöglichen die Integration von Verschattung und Lüftung in einem witterungsgeschützten Bereich, verursachen aber einen konstruktiven Mehraufwand. Eine Alter­native sind Sonnenschutzeinrichtungen im Scheibenzwischenraum, die in übliche Fenster- und Fassadenkonstruktionen integriert werden können. Neben der Verschattung muss aber auch eine ausreichende Beleuchtung mit Tageslicht und Blendschutz beachtet werden. Dies ist ideal mit winkelselektiven Sonnenschutzelementen realisierbar, die physikalische Gesetze wie Lichtbrechung (Prismen) oder Reflexion (Spiegelreflektor) nutzen.

Fenster und Fassaden als Energieerzeuger

Die verfügbare Sonnenenergie ist 3 000 mal höher als der weltweite Energiebedarf. Es liegt nahe, sie mit Fenstern, Fassaden und Verglasungen zu nutzen. Um die energetische Leistungsfähigkeit (solarer Nutzungsgrad) von Gläsern und Fenstern zu bewerten, muss neben dem U-Wert auch der Gesamtenergiedurchlassgrad g der Verglasung beachtet werden. Deshalb wird der g-Wert der Gläser durch neue Beschichtungen kontinuierlich verbessert und erreicht bei Dreifachgläsern 0,6 bei einem U-Wert von 0,7  W/(m²K). „Sonnen-, Energiegewinn- oder Energieplushäuser“ nutzen die solaren Einstrahlungen durch gesteuerte Verschattung oder thermische Pufferspeicher und sind eine folgerichtige Weiterentwicklung des Passivhauses. Die Strahlungsenergie der Sonne kann zusätzlich mit Photothermie und Photovoltaik in der Gebäudehülle genutzt werden. Bislang werden solche Bauelemente oft noch „additiv“ eingesetzt. Sinnvoller ist eine Konstruktion mit Doppelfunktionen, wobei PV-Elemente direkt als Dach oder Fassadenbekleidung fungieren. Eine Revolution wird von der breiten Markteinführung von Dünnschicht-PV-Elementen erwartet, die nur unwesentlich teurer als übliche Fassadenverkleidungen sein sollen und aufgrund ihrer Wirk

weise gute Energieerträge auch bei diffusem Licht und auf der „Schattenseite“ der Gebäude bringen.

Besonderheiten der Gebäudesanierung

Bei der Sanierung im Bestand handelt es sich um eine anspruchsvolle Aufgabe, die von Planern und Ausführenden Erfahrung und

umfangreiches Know-how erfordert. Bauaufnahme, Detailplanung, Umsetzung, Logistik und die Abstimmung vor Ort sind umfangrei

cher und schwieriger als im Neubau. Bauplaner und/oder Ausfüh

rende müssen folgende Punkte beachten, die nur durch eine sorg

fältige Bauaufnahme geklärt werden können:

Zudem ist die Umsetzung zusätzlicher Eigenschaften, beispielsweise Schallschutz oder Einbruchhemmung, abzustimmen. Konkrete Hinweise, Checklisten und Beispiele finden sich im „Leitfaden zur Planung und Ausführung der Montage von Fenstern und Haustüren“

der RAL-Gütegemeinschaft Fenster und Haustüren und des Bundes

innungsverbands des Glaserhandwerks.

Die neue EnEV 2009 hat der Verband der Fenster- und Fassadenhersteller zum Anlass genommen, sein Merkblatt ES.02 „Anforderungen der Energiesparverordnung 2009 für Fenster, Türen und Fassaden“ neu aufzulegen. Alle direkten oder indirekten Anforderungen an Fenster und Fassaden werden erläutert und Hinweise für die Planung gegeben. Das VFF-Merkblatt kann über www.window.de bezogen werden.