Energieeffiziente Fenstersysteme – Neuentwicklungen bei ... · SIA 331 Fenster und Fenstertüren SIA 181 Schallschutz im Hochbau SIA 180 Wärme- und Feuchteschutz im Hochbau SIA

Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences

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


▶ Vorstellung / Einführung

▶ Entwicklungen, Fenster in der Gebäudehülle, energetische

Auswirkungen

▶ Anforderungen an Fenster, Minergiefenster, Energieetikette

▶ Was bringt die Zukunft?

▶ Wo finde ich weitere Informationen

Referatsinhalte


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


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


Bildquelle: www.baumgartnerfenster.ch

Bildquellen: www.minergie.ch


Bildquelle: www.energie.ch


Quelle: Minergie-P – Das Haus der 2000-Watt-Gesellschaft, Faktorverlag 2009

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Schritte in der Isolierglas-Entwicklung

1940 Gelötetes Isolierglas

2-fach, Stahlabstandhalter

3.0 W/m2K

... ... ...

1980 Wärmeschutz-ISO 2-fach mit Edelmetall-Beschichtung

und Gasfüllung (Argon)

1.3 - 1.6 W/m2K

1990 Wärmeschutz-ISO 2-fach mit verbesserter Edelmetall-

Beschichtung und Gasfüllung (Argon)

1.1 W/m2K

1995 2-fach & 3-fach Wärmeschutz

ISO mit Edelmetallschicht und Gasfüllung (Neue

Gase: Krypton)

0.9 - 1.1 W/m2K

(2-fach)

0.4 - 0.9 W/m2K

(3-fach)


mit verbesserten Randverbundsystemen (z.B.

Edelstahl, Swiss-Spacer, TPS & Thermix, etc.)

0.9 - 1.1 W/m2K

(2-fach)

0.4 - 0.9 W/m2K

(3-fach)


ISO mit Edelmetallschicht mit höheren LT- und g-

Werten

0.9 - 1.1 W/m2K

(2-fach)

0.4 - 0.9 W/m2K

(3-fach) Werte nach DIN-Berechnung


▶ 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)

Einige «Treiber» der Fensterentwicklung in der

Schweiz


SN EN 14351-1 Fenster und Türen – Produktnorm,

Leistungseigenschaften

SIA 331 Fenster und Fenstertüren

SIA 181 Schallschutz im Hochbau

SIA 180 Wärme- und Feuchteschutz im Hochbau

SIA 380/1 Thermische Energie im Hochbau

SIA 261 Einwirkungen auf Tragwerke

SIGaB Glasrichtlinien www.sigab.ch

FFF Merkblätter www.fff.ch

SZFF Merkblätter www.szff.ch

Minergie www.minergie.ch

Gebäudehülle Schweiz Merkblätter / Richtlinien www.gh-schweiz.ch

Wärmebrückenkataloge u.a. www.bbl.admin.ch

Auszug Normen und Richtlinien CH

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http://www.sigab.ch/

http://www.fff.ch/

http://www.szff.ch/

http://www.minergie.ch/

http://www.gh-schweiz.ch/




http://www.bbl.admin.ch/


«Standardanforderungen» an Fenster

▶ Statische Sicherheit

▶ Luftdurchlässigkeit /

Schlagregendichtigkeit

▶ Dauerhaftigkeit der

Oberflächenbeschichtung

▶ Wärmedämmung / U-Wert Fenster

41

138

41 132 41

114

138 132

138


U-Wert – Verlustorientierte

Betrachtungsweise


Standard-Einbausituation in der Schweiz


Wärmedämmung / U-Wert Fenster

(in der Schweiz nach SIA 331 und Minergie-Reglement)

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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)


Gesetzliche Anforderungen –

SIA 380/1 (2009)

Neubauten - Tabelle 2

Grenz- und Zielwerte für flächenbezogene Wärmedurchgangskoeffizienten U,

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Anforderung Minergie

Kriterium Anforderung

Wärmedämmfähigkeit des Fensters: Uw ≤ 1.0 W/m2K

Verglasung: Ug = 0.7 W/m2K

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 12208 / SN EN 12207

Wichtig: Nachweis erfolgt an einem Fenster mit definierten Abmessungen

Minergie® - Fenster

Mauerlichtmass BxH = 1.55 x 1.15m


Eigenschaften von Minergie-Fenstern

Glasanteil

75%

Glasanteil

80%

Glasanteil

85%

Uf [W/m2K] < 1.2 < 1.3 < 1.4

Ug [W/m2K] 0.7 0.7 0.7

Yg [W/mK] 0.06 0.06 0.06

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Minergie-P® - Fenster

Mauerlichtmass BxH = 1.55 x 1.15m

Anforderung Minergie

Kriterium Anforderung

Wärmedämmfähigkeit des Fensters: Uw ≤ 0.80 W/m2K

Verglasung: Ug = 0.6 W/m2K

Kondenswassergefährdung: Glasabstandhalter: Edelstahl oder besser (Ψg ≤ 0.06 W/mK)

Tageslichtnutzung: Glasanteil des eingebauten Fensters: ≥ 75%

Schlagregendichtigkeit, Luftdurchlässigkeit:Klasse 9A (Schlagregen) und Klasse 4 (Luftdurchlässigkeit)

nach SN EN 12208 / SN EN 12207

Wärmebrückenverlust: ΨE ≤ 0.13 W/mK ((Psi Einbau in Referenzwand)

Wichtig: Nachweis erfolgt an einem Fenster mit definierten Abmessungen


Energieetikette Fenster

Bilanzorientierte Betrachtungsweise


Q h

Q T

Q V

Q i

Q s

Energiebilanz eines Gebäudes


Energiebilanz eines Fensters

http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=w%C3%A4rmeschutzglas&source=images&cd=&cad=rja&docid=iiPQih-zjhXKDM&tbnid=HB-CIkDuJMr7GM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.glaserei-exner-huerdler.de/leistungen/verglasungen/waermeschutzglas.html&ei=w6E0Ud_lH--D0QGG44HYBQ&bvm=bv.43148975,d.Yms&psig=AFQjCNHqM5YkwixRXiTyHb1JXVDp_Oa82w&ust=1362490164921418


CH-Energie-Etikette

Bildquelle: Marco Ragonesi [email protected]


CH-Energie-Etikette



Energiegewinne durch die Fensterkonstruktionen


Uw,eq

(Verschiedene Verglasungen, 75 % Glasanteil)



Uw,eq

(Verschiedene Verglasungen, 86 % Glasanteil)



Bildquelle: FFF, www.fff.ch

http://www.fff.ch/


Faustregeln Energieeffizienz Fenster

• Realisierung von energetisch

optimierten Fensterkonstruktionen

bedingt:

1. Gutes Rahmensystem mit tiefem Uf-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.

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Bildquelle: Eschbal AG www.sirius-fenster.ch


Lösungsansätze und

Entwicklungspotential


▶ Schlankere Profile mit Integralfenstern

(z.T. mit geklebten Gläsern)

Lösungsansätze Ästhetik

EgoKiefer „HA XL 2020“

www.egokiefer.ch

Baumgartner „Saphir“

www.baumgartnerfenster.ch

TOP-WIN

www.1ahunkeler.ch


Lichtoptimierte Holz-Alu-Systeme


▶ Bessere Nutzung passiver

Solarenergie

▶ Bessere Uw-Werte

▶ Mehr Licht

▶ Energieettikette!


Schlanke Lösungen für Hebeschiebetüren

Bildquelle: 4B Fenster AG www.4-b.ch


Schlanke Lösungen für Hebeschiebetüren

Bildquelle: E. Schweizer AG www. schweizer-metallbau.ch


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Sonderkonstruktionen

Bildquelle: R&G Metallbau Sky-Frame 2


Verminderte Wärmebrücke

beim Wandanschluss


▶ Überdämmen!

▶ Alu-Profil nur so breit

wie nötig

▶ Braucht es die «dicken»

Blendrahmen immer ?


Höher hinaus mit Holz-Alu-Fenstern

Aber ohne Modifikationen geht es

nicht …

Wohnhochhaus Zölly, Zürich

Fenster: Baumgartner Saphir Integral

Mit der Klebetechnologie können die

Systemgrenzen erweitert werden

http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=s7qMkc7dyaE5VM&tbnid=GJz-sitaSguGfM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t%3D689614%26page%3D14&ei=BuXuUsfiF8ed0AW41oCQCQ&bvm=bv.60444564,d.ZGU&psig=AFQjCNH6uDBfi--aMJ3DAi5VdLj9yOTfuQ&ust=1391474097876187


Outlook

Und was bringt uns die Zukunft.....


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


MuKEn (2014)


MuKEn (2014)


MuKEn (2014)


Wärmeverluste über den Bauanschluss

(Quelle: Wärmebrückenkatalog, BFE)

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Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

BFH Biel – Wir verbinden Kompetenzen!

Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau CH-2504 Biel/Bienne www.ahb.bfh.ch

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