Fenster der Effizienzklasse phA+, ein weiterer Schritt in Richtung

Titel der Arbeitsgruppe
ARBEITSGRUPPE X
Fenster der Effizienzklasse phA+, ein weiterer
Schritt in Richtung kostengünstiges PH
Franz Freundorfer, Pro Passivhausfenster
Martin-Greif-Straße 20, D-83080 Oberaudorf, (0049)8033/304098,
[email protected]
1
Status Quo
Für Fensterrahmen sehen die Zertifizierungskriterien des Passivhausinstitutes als höchste
erreichbare Stufe die Klasse phA+ vor. Bis dato konnte erst eine Fensterkonstruktion diese
Klasse erreichen. Für die Klimaregionen „arktisch“ und „kalt“ gibt es ebenfalls noch kaum
praxisrelevante Lösungen.
2
Idee
Trotz der erheblichen Fortschritte der Fensterkonstruktionen im Bereich der
Energieeffizienz, ist das Potential noch nicht ausgeschöpft. Alle bekannten Konstruktionen
beinhalten einen statisch tragenden Teil innerhalb der Dämmebene, welche in Form und
Lage von der Isolierglasscheibe vorgegeben wird. Dies erscheint auf den ersten Blick zum
Abtragen der Gewichtslast des Glases über Flügel und Rahmen nötig. Leider erhöhen sich
durch diese tragenden Teile in der Glasebene, welche gleichzeitig die Dämmebene ist, die
Wärmeverluste erheblich.
Abbildung 1: Wärmestromdichte eines konventionellen Kunststofffensters. Sichtbar wird die extreme
Wärmestromdichte an der Armierung innerhalb der Glasebene
ARBEITSGRUPPE X
Titel der Arbeitsgruppe
Bei genauerer Betrachtung der statischen Gegebenheiten lässt sich leicht erkennen, dass
das Scheibengewicht punktförmig vom Glas an den angrenzenden Flügel übertragen wird.
Glasklötze, die in den Ecken des Fensterflügels zwischen Glas und Rahmen angebracht
sind, übernehmen herkömmlich diese Aufgabe. Außerhalb dieser Glasklötze ist ein
Luftspalt zwischen Glas und Flügel vorhanden. Im Bereich des Luftspaltes kann somit keine
Last übertragen werden.
Luftspalt
Abbildung 2: rechts Ansicht Fenster, links Vergrößerung der Ecke. Die schraffierten Bereiche stellen
die Glasklötze dar. Neben den Glasklötzen läuft ein Luftspalt um die Glasscheibe.
Verwendet man statt dieser Glasklötze einen tragenden Winkel nach Abbildung 3, so kann
auf weitere statisch tragende Elemente auf der Verglasungsebene bis hin zur
angrenzenden Wand vollständig verzichtet werden. Der Winkel wird mit dem tragenden
Holzrahmen des Flügels verschraubt. Es entsteht eine völlig neuartige Fensterkonstruktion.
Diese verzichtet vollständig auf statisch tragende Elemente, von der Glasscheibe bis hin
zur angrenzenden Wand.
Löcher für Verschraubung
Winkel fixiert am Flügelrahmen
Abbildung 3: Eckwinkel zur Abtragung der Gewichtlast der Verglasung, welcher am Flügelrahmen
verschraubt ist und gleichzeitig die Eckverbindung des Flügels übernimmt.
Titel der Arbeitsgruppe
3
ARBEITSGRUPPE X
Wärmetechnische Berechnung und Zertifizierung
Die Zertifizierung des Fenstersystems ist bereits durchgeführt. Abbildung 4 und 5 zeigen
den jetzt günstigen Verlauf der Isothermen und des Wärmestromes. Die Simulationen
wurden mit Therm und Flixo durchgeführt. Die Erschließung der Klasse phA+ als Fenster
mit Öffnungsflügel ist neben der durchgehenden Dämmung nur über die schmale
Ansichtsbreite von 58 mm möglich.
Im kühl gemäßigten Klima ermöglichen Fenster der Klasse phA+ kostengünstige Gebäude
ohne nennenswerten Heizwärmebedarf.
Abbildung 4: Schnitt unten mit sehr schmales Regenschiene und Ansatz für die Fensterbank, welche
als einfaches Kantblech ausgeführt wird.
4
Stand des Projektes
Ein Pilotprojekt in der Steiermark ist gerade in Produktion. Erste Erfahrungen aus dem
Betrieb werden auf der Passivhaustagung 2015 bekanntgegeben. Die Serienproduktion
wird im Januar 2016 gestartet. Die vorliegende Konstruktion wird die Innovationskraft der
Fensterbauer erneut beflügeln und hoffentlich eine Reihe von Fenstern der Klasse phA+
nach sich ziehen.
ARBEITSGRUPPE X
Titel der Arbeitsgruppe
Abbildung 5: Schnitt seitlich und oben. Die Dämmung im Bereich der Glasebene wird vorzugsweise in
einer Box aus Sperrholzplatten gehalten und übernimmt so keinerlei statische Funktion.
5
Vorteile des neuen Fenstersystems für die Zukunft des
Passivhauses
-weitere optische Aufwertung des Fensters durch verfeinerte Fensterrahmen
-weitere Steigerung des Passivhausbaues in den kalten Klimazonen
-erhöhte gestalterische Freiheit im Bereich der Passivhausarchitektur
-einfacheres Erreichen des Passivhausstandards bei der Altbaumodernisierung
-erneute Steigerung der solaren Gewinne durch noch schmalere Rahmen
-weiter Senkung der Kosten bei der Erstellung von Passivhäusern
-erhebliche Reduktion des Endenergieverbrauchs unserer Passivhausprojekte
Titel der Arbeitsgruppe
6
Energieeffiziente
Verschattung
Integration im Fenster
durch
ARBEITSGRUPPE X
vollständige
Ein zweiter Vortrag wurde eingereicht und angenommen. Er wird als Sammelbeitrag hier
verkürzt dokumentiert und auf der Tagung präsentiert.
6.1 Einführung
Das Bauteil Passivhausfenster hat, wie durch den COMPONENT AWARD 2014 bewiesen,
einen hohen Entwicklungsstand erreicht. Die Investitionskosten übersteigen diejenigen von
Standardfenstern nicht mehr signifikant. Die Effizienzklasse phA+ kann erreicht werden.
Durch Energieeinsparung und erhöhte Behaglichkeit profitieren die Nutzer.
Gibt es nun kein weiteres Entwicklungspotential mehr? Ist es nun Zeit, sich auf dem
Erreichten auszuruhen? Wir denken Nein, denn rund um das Fenster gibt es noch
erhebliche Effizienzpotentiale zu erschließen. Eines davon ist die Integration der
Verschattung in das Fenster:
6.2 Problemstellung
Eine Integration der Verschattung in die Isolierglasscheibe bietet viele Vorteile:
-keine Verschmutzung und daher keine Reinigung
-keine Beschädigung
-keine Windbelastung und dadurch leichte, kostengünstige Konstruktion
-geringere thermische Verluste
-geringere Gesamtkosten durch höheren Vorfertigungsgrad
-weniger Probleme mit der Koordination der beteiligten Gewerke in der Bauphase
Die heute verfügbaren Lösungen haben aber entscheidende Nachteile:
-die Jalousie ist untrennbar mit der Isolierglaseinheit verbunden
-bei Defekt der Jalousie ist auch die Isolierglaseinheit unbrauchbar
-hohe Kosten
Eine Lösung, welche die Jalousie vollständig in die Verglasungseinheit integriert, dennoch
die Reparatur und den Austausch der Jalousie in der Isolierglaseinheit erlaubt und
gleichzeitig kostengünstig ist, wäre wünschenswert.
Insbesondere der skandinavische Markt bietet mehrere Konstruktionen in Form von
Verbundfenstern, in Mitteleuropa und darüber hinaus werden diese Lösungen jedoch
wegen des erhöhten Reinigungsaufwandes abgelehnt. Außerdem sind Verbundfenster
durch den zusätzlichen Rahmen deutlich teurer als herkömmliche Einfachfenster.
6.3 Lösung
ARBEITSGRUPPE X
Titel der Arbeitsgruppe
Wird vor die 3-fach Verglasung direkt im Glaswerk eine vierte Scheibe montiert, sinken die
Kosten, und das Reinigen entfällt. Dabei wird die vierte Scheibe nur auf drei Seiten mit dem
3-fach Glas verbunden. In die freibleibende vierte Seite wird die Jalousie reversibel
eingesetzt. Der Scheibenzwischenraum ist mit der Außenluft verbunden, um einen
Dampfdruckausgleich sicherzustellen und so Kondensat zu vermeiden.
Jalousien lassen sich in üblichen Stockwerkshöhen realisieren. Dabei ergeben sich
Lamellenpakete mit einer Höhe bis zu 60 mm, die heute in Aluminium gefertigt werden, da
keine anderen dauerhaften Materialien zu akzeptablen Kosten verfügbar sind. Vom PHI
bestätigte thermische Berechnungen ergaben jedoch, trotz Aluminiumlamelle, geringe
Wärmebrückenkoeffizienten beim oberen Anschluss von zirka 0,040 W/(mK). Dieser Wert
entspricht dann der Erhöhung der oberen Wärmebrücke beim Einsatz der Jalousie.
Abbildung 6: Isothermenverlauf mit und ohne integrierte Jalousie
6.4 Status Quo
Bei der Passivhaus Tagung in Leipzig wird das Produkt auf der Ausstellung präsentiert. Ein
Prototyp ist in die Klimakammer des Passivhausinstitutes eingebaut und wird seit
Jahresbeginn dort geprüft. Auch hier können erste Ergebnisse auf der Tagung vorgestellt
werden.
7
Quellenverzeichnis
[Bericht Zertifikat smartwin arctic]
Benjamin Krick Passivhausinstitut
[Zertifikat smartwin arctic]
Benjamin Krick Passivhausinstitut