[PDF] Fenster-Technologien: Fenster als Energiegewinnsystem

1 Ragonesi Strobel & Partner AG Bauphysik und Technische Kommunikation : Fenster als Energiegewinnsystem Energiework...

R ago n e s i · S trob el

Par t ner AG

B a u p h y s i k u n d Te c h n i s c h e K o m m u n i k a t i o n

Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko Fenstervergleich: Über Energiebilanz Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

Fenster-Technologien: Fenster als Energiegewinnsystem

Fenster: Massgebend bei Energie-Optimierung Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

QIP

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

QV QIE

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

Wärmebrücken Bauteilübergänge Transmission Aussenwände, Dächer, Böden u.ä.

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko Fenstervergleich: Über Energiebilanz Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

Wärmebrücken Fenstereinbau

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Transmission Fenster

QT Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

0,6 · Qh,li

Einfluss Fenster auf Energiebilanz: Objektbeispiel Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

350

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

300

Fenstervergleich: Über Energiebilanz Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

250

Aussenwand: • U = 0,12 W/m2K

200 150

QT,Flachdach = 11 MJ/m2

100 QT,Diverse(*) = 38 MJ/m2 QT,WB,Fe = 17 50 0 3

Qi = 45 MJ/m2

QV = 80 MJ/m2

QT,Aussenwand = 27 MJ/m2

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

Flachdach: • U = 0,08 W/m2K

MJ/m2

QT,Fenster = 66 MJ/m2

QS = 90 MJ/m2 QT = 159 MJ/m2

Energie [MJ/m2]

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

Holz/Metall-Fenster mit 3-IV: • Ug = 0,6 W/m2K • g = 50 %

0,6 x Qh,li = 106 MJ/m2

Qh = 103 MJ/m2

(*) Bauteile gegen Erdreich und nicht beheizte Räume Wärmebrücken, z.B. beim Sockel

Verschattung von Fenstern: Definition in Norm SIA 380/1

FS = FS1 · FS2 · FS3

Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

FS FS1 FS2 FS3

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

[–]

Verschattungsfaktor F

«Überhang»

Faktor für GesamtbeschattungS2 Verschattung Horizont Verschattung Überhang (Vordach, Balkon u.ä.) Verschattung Seitenblende α

[–] [–] [–] [–]

Überhangswinkel α

Fenstervergleich: Über Energiebilanz Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

FS2 Süd

FS2 Ost/West

FS2 Nord

1,00

0,90

0,89

0,91

0,74

0,76

0,80

0,50

0,58

0,66

Verschattung von Fenstern: Bestmöglich vermeiden Fenster-Technologien

Verschattung Überhang FS2

Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

Verschattung der Fenster

Abstand e

ÜberhangWinkel β

Süd

Ost und West

Nord

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Auskragung d

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

Geometrie

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

0,5

1,25

22°

0,93

0,92

0,94

1,0

1,25

39°

0,82

0,85

1,5

1,25

50°

0,67

0,71

0,75

2,0

1,25

58°

0,55

0,61

0,68

2,5

1,25

63°

0,46

0,53

0,62

3,0

1,25

67°

0,39

0,47

0,57

5,0

1,25

76°

0,25

0,33

0,47

Winkel «Überhang» β [°]

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

W/E

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

50 Ab etwa 40° Überhangwinkel (Auskragung 1 m bei raumhohen Fenstern)nimmt die Verschattung überproportional zu !

40 30 20 10 0 1,0

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Verschattung FS2 «Überhang» [–]

Verschattung FS2 durch Überhang (z.B. durch Vordächer und Balkone)

0,2

Verschattungseinfluss: Energieverlust statt Energiegewinn Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

– Ohne verschattende Balkone: Energiegewinn von 19 kWh/m2.

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

– Fensterfront hinter den Balkonen: bilanzierter Energieverlust von 33 kWh/m2.

Fenstervergleich: Über Energiebilanz Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

– Differenz: 52 kWh/m2 entspricht dem Heizwert von etwa 5 Liter Heizöl. 6

3. OG Wohnen α = 63 ° FS2 = 0,43

2. OG Wohnen

1. OG Wohnen

Verschattungseinfluss: Kompensation bei Verlusten fraglich Fenster-Technologien

V.1: Balkone teilweise vor Fenster

Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

V.2: Balkone ganz vor Fenster, Vordächer als verschattende Eemente

V.3: Balkone nur minimal vor Fenster

V.4: ohne Balkone

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko Fenstervergleich: Über Energiebilanz

Fassade Süd

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq U-Wert [W/m2K]

0,3

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

Erforderlicher U-Wert der Aussenwand, damit die Minergie-P-Anforderung von 0,6 · Qh,li erreicht werden kann

0,2

0,1

U-Wert Aussenwand V1

Behaglichkeit im Winter: Kaltluftabfall/Ug-Wert Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

1,8

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

1,6

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

Ug-Wert [W/m2K]

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko Fenstervergleich: Über Energiebilanz Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

1,4 1,2 1,0

3-fach-IV

0,8 0,6 0,4

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

2-fach-IV

1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 Glashöhe [m]

Behaglichkeit im Sommer: g-Wert-Anforderung Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

0,5

Gesamtenergiedurchlassgrad g

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko Fenstervergleich: Über Energiebilanz Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

0,4

0,3

0,2

NE, NW 0,1 E, SE, S, SW, W H (Oberlicht)

0,0 0,0 Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

0,1

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Glasanteil fg der Fassade bzw. der Dachfläche

1,0

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

var.

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

Rahmenfläche seitlich: Afs; Ufs

Rahmenfläche Mittelpartie: Afm; Ufm

Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

Rahmenfläche unten: Afu; Ufu

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

var.

Fensterhöhe: 1,30 m

Rahmenfläche oben: Afo; Ufo

var.

Fenster-Technologien

var.

U-Wert Fensterrahmen

var.

Fensterbreite: 1,75 m

• Nachweis mit Berechnung

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Mittlerer U-Wert über die Rahmenfläche: Afu · Ufu + Afo · Ufo + Afm · Ufm + Afs · Ufs Uf = Af

[W/m2K]

• Nachweis mittels Messung (Klimakammer bei EMPA o.ä.) Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

U-Wert Fensterrahmen: Seitenpartie Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

1 5 7

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

9 11 13

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

17 17 18

Randbedingungen

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

Materialien

Name

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

[W/m2]

θ [°C]

Name

[W/m2K]

Aluminium

λ [W/mK] 160,000

Aussen Fenster

0,000

25,000

Innen Standard

20,000

7,700

EPDM

0,250

20,000

5,000

Glas/Panel Holzwerk

0,035 0,30

Innen reduzierte Strahlung/Konvektion Symmetrie/Perfekt isoliert

0,000

Unbelüftete Hohlräume

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

0,028

UP = 1,031 W/m2K

B ΦA-B = 6,512 W/m

A 0,104

0,190 0,294

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

Ufs =

6,512 – (0,19 · 1,031 · 20) = 1,247 W/m2K 0,104 · 20

U-Wert Fenster Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

U-Wert Fenster: Af,licht · Uf + Ag · Ug + lg · Ψg Uw = Aw

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

Glasanteil 75 %

Glasrand: lg; Ψg

Fenstervergleich: Über Energiebilanz Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

Glasfläche: Ag; Ug Rahmenfläche: Af,licht; Uf

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

[W/m2K]

Fensterbreite im äusseren Mauerlicht: 1,55 m

Fensterhöhe im äusseren Mauerlicht: 1,15 m

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

MINERGIE®-Label Fenster Fenster-Technologien

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

U-Wert Fenster: Af,licht · Uf + Ag · Ug + lg · Ψg Uw = Aw

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

Glasanteil 75 %

Glasrand: lg; Ψg

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

• Uw ≤ 1,0 W/m2K (mit Ug = 0,7 W/m2K) (mit Ψg = 0,06 W/mK)

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

• Glasanteil 75 %

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

[W/m2K]

Glasfläche: Ag; Ug Rahmenfläche: Af,licht; Uf

Fensterbreite im äusseren Mauerlicht: 1,55 m

Fensterhöhe im äusseren Mauerlicht: 1,15 m

Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

MINERGIE-P®-Label Fenster: Optimierung Randverbund Fenster-Technologien

MINERGIE-P Fenstermodul

Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

U-Wert Ug = 0,6 W/m2K

1,00

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

0,95

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

U-Wert Uw [W/m2K]

0,90

0,85

Uf = 1,2 W/m 2K 2 K = 0,6 W/m

Ψg = 0,06 W/mK

Ψg = 0,05 W/mK 0,80 Ψg = 0,04 W/mK 0,75 Ψg = 0,03 W/mK 0,70 75

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

90 95 Glasanteil [%]

100

Passivhauszertifizierte Fenster: Die guten Fenster ? Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

– Uw ≤ 0,8 W/m2K (mit Ug = 0,7 W/m2K)

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

– Uw,E ≤ 0,85 W/m2K

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

– Sind das auch die besten Fenster für MINERGIE-P-Bauten ?

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

Wärmebrückenverlust Fenstereinbau Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

UWand = 0,146 W/m2K

ΨE

ΨE = 0,042 W/mK

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

11,0

200

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels 30

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

180

25 mm für Beschläge 30 mm für Befestigung in Mauerwerk

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

Materialien Maske (Glasersatz)

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

–9

λ [W/mK] 0,035

Fensterkonstruktion variabel

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

–

Innenputz

0,700

Kalksandsteinmauerwerk

1,000

Aussenwärmedämmung

0,031

Aussenputz

0,900

18 19

Randbedingungen

θ [°C]

h [m2K/W]

Aussen Standard

–10,0

25,0

Innen Standard

20,0

7,7

Innen Fensterrahmen Standard

20,0

5,0

Innen Fensterrahmen Reduziert

20,0

7,7

Fensteranschlag bei Holz- und Massivbau: Mittenbereich ist ideal Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

Holzbau

Massivbau

Fenster Mittenbereich

ΨE = 0,097 W/mK

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

ΨE = 0,049 W/mK

18 19

q = 11,60 W/m Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

q = 10,02 W/m

Fensteranschlag bei Holz- und Massivbau: Aussen ist thermisch-hygrisch am ungünstigsten Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

Holzbau

Massivbau

Fenster aussen

ΨE = 0,151 W/mK

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

ΨE = 0,022 W/mK

17 18

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

17 18

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

q = 13,22 W/m Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

q = 11,66 W/m

Fensteranschlag bei Holz- und Massivbau: Innen ist Oberflächentemperatur qsi maximal hoch Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

Holzbau

Massivbau

Fenster innen

Fenster innen ΨE = 0,106 W/mK

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

ΨE = 0,094 W/mK

q = 11,87 W/m Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

q = 11,37 W/m

Oberflächenkondensat bei Metallfenster: Aus Schadenfall lernen Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

Ist-Zustand: – Wärmebrücke Alublech 3 mm

Sanierug Variante 1: – Alublech 3 mm getrennt

Sanierug Variante 2: – Wärmeleitprofil

Sanierug Variante 3: – Alublech 3 mm getrennt – Wärmeleitprofil

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko Fenstervergleich: Über Energiebilanz

-10 0 5 12 -10 0 5 12 -10 0 5 12

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

θe = –13 °C

-11 -10 -10

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

-10 0 5 12

θi = 20 °C

θe = –13 °C

θi = 20 °C

θe = –13 °C

θi = 20 °C

θe = –13 °C

12 11 10 9

12 11 10 9 8

12 11 10

-11 -10

θsi = –6,0 °C fRsi =0,212

-10

-11 -10

θsi = 4,7 °C fRsi =0,537

-10

-11 -10

θsi = 1,1 °C fRsi =0,427

-10

8 9

5 -4 0 2

5 7 8 9 10 1112 13 14 15

-11

6 8 10

12 13 14

19 19

θsi = 11,5 °C fRsi =0,743

-10

θi = 20 °C

-10

10 11

-7

12 16

-6 -11

-8 -9

-11

-12

-10 18

-12

-11

-12

0 °C

-12 -10 -8 -7-6 -5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

0 °C

U-Wert Fenster: Mit und ohne Wärmebrücke beim Einbau D

Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

Randverbund: Umfang lg ; Wärmebrückenverlust Ψg F

Rahmen: Fläche Af ; U-Wert Uf

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

Fenster: Fläche Aw ; U-Wert Uw

Total Rahmenfläche: Af*; Uf

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

E B E A Fensterbreite im Licht: z.B. FB = 1,55 m

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

C Fensterhöhe im Licht: z.B. FH = 1,15 m

Fenstereinbau: Umfang lE ; Wärmebrückenverlust ΨE

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

U-Wert Fenster U-Wert über das eingebaute Fenster: Uw =

Af* · Uf + Ag · Ug + lg · ψg

Fenster 1,55 m x 1,15 m U-Wert Uw = 0,758 W/m2 K U-Wert Uw,E = 0,885 W/m2 K

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Af* · Uf + Ag · Ug + lg · ψg + lE · ψE Aw

[W/m2K]

U-Wert Referenzfenster 1,55 m x 1,15 m mit unterschiedlichen Verglasungen Verglasung (Ψg = 0,05 W/m K) U-Wert Verglasung Ug [W/m2 K] U-Wert Fenster Uw [W/m2 K]

Fenster 4,50 m x 2,50 m U-Wert Uw = 0,605 W/m2 K U-Wert Uw,E = 0,658 W/m2 K

[W/m2K]

U-Wert über das eingebaute Fenster (mit ΨE): Uw,E =

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

Glas: Fläche Ag ; U-Wert Ug ; Glasanteil

0,7 0,929

0,6 0,843

0,5 0,758

Anforderungen nach Norm SIA 380/1 (2009) für Einzelbauteilnachweis: Grenzwert Zielwert Uw [W/m2 K] Uw [W/m2 K] Fenster und Fenstertüren 1,3 0,9 Fenster mit vorgelagerten Heizkörpern 1,0 0,8

Fenstervergleich: Energiebilanz ist entscheidend Fenster-Technologien

Energiebilanz bei unterschiedlichen Orientierungen, für zwei verschiedene Fenstergrössen, mit und ohne Berücksichtigung der Wärmebrücken

Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

λ [W/mK] Fenster 1,55 m x 1,15 m Fenster 4,50 m x 2,50 m 2 0,035 U-Wert Uw = 0,758 W/m K U-Wert Uw = 0,605 W/m2 K es Bauholz) 0,130 U-Wert Uw,E = 0,885 W/m2 K U-Wert Uw,E = 0,658 W/m2 K Fenster «Wenger Isolar» 0,250 Fenster U-Werte: Energiebilanz bei unterschiedlichen Orientierungen, für zwei verschiedene U-Werte und Abmessungen West Ost Nord Wärmebrücken 80 Süd West Ost Nord Fenstergrössen, mit und ohne Berücksichtigung 80 derSüd der Rahmenpartien Materialien 160,000 MINERGIE-Labels λ [W/mK] Fenster 1,55 m x 1,15 m Fenster 70 70 4,50 m x 2,50 m U = 0,904 W/m K d (PVC) 0,170 Maske (Glasersatz) 0,035 U-Wert U U-Wert U = 0,758 W/m K W/m K 60 Bauholz) 60 U == 0,605 Weich-Holz (typisches 0,130 Wärmebrücken beim Einbau: U-Wert U U-Wert = 0,885 W/m K 0,658 W/m K Rahmen seitlich und oben 0,300 EPDM-Dichtungen 0,250 109,0 50 50 Einfluss auf U-Wert und 80 Süd West Ost Nord 80 Süd West Ost Nord Aluminium 160,000 0,040 70 70 Hart-Polyvinylchlorid 0,170 40 (PVC) 40 Oberflächenkondensatrisiko 60 60 Kleber 0,300 me 50 50 30 30 Korkplatte 0,040 40 40 Unbelüftete Hohlräume 30 30 lräume 20 20 Fenstervergleich: Leicht belüftete Hohlräume 20 20 U = 0,909 W/m K 10 10 10 10 Über Energiebilanz 0 0 0 0 –10 –10 Mittelpartie 98,0 –20 –10 –10Energiebilanz –20 –30 –30 Einflüsse auf Energiebilanz: Energiebilanz –40 –40 Wärmebrückenverlust beim Fenstereinbau in Referenzwand – Q Q – Q Q –20 –20 –50 –50 Sensitivitätsüberlegungen [kWh/m a] –60 [kWh/m a] –60 Ψ = 0,042 W/mK –30 –30 mit U (ohne Wärmebrücke Fenstereinbau) Energiebilanz –40 Energiebilanz 11,0 –40 Ψ Fenstereinbau berücksichtigt) Optimierung und zukünftige mit U (Wärmebrücke beim Fenstereinbau in Referenzwand U = 0,850 W/m K – Q Q – Q Q T S –50 T S –50 Beurteilung: U-Wert Referenzfenster 1,55 m x 1,15 mit unterschiedlichen Verglasungen 2 a] –60 2 a]m –60 Rahmen unten [kWh/m [kWh/m = 0,042 W/mK Ψ Energiebilanz und Uw,eq E Verglasung (Ψ = 0,05 W/mK) U-Wert Verglasung U [W/m K] 1,1 1,0 0,7 0,6 0,5 mit Uw (ohne Wärmebrücke Fenstereinbau) U-Wert Fenster U [W/m K] 1,272 1,186 0,929 0,843 0,758 11,0 mit U (Wärmebrücke Ψ Fenstereinbau berücksichtigt) Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

w,E

F,s

F,m

w,E

–9

-5 10

106,0

w,E

Anforderungen nach Norm SIA 380/1 (Ausgabe 2009) für Einzelbauteilnachweis Grenzwert Zielwert Uw [W/m2 K] Uw [W/m2 K] Fenster und Fenstertüren 1,3 0,9 Fenster mit vorgelagerten Heizkörpern 1,0 0,8

U-Wert Referenzfenster 1,55 m x 1,15 m mit unterschiedlichen Verglasungen

UF,u = 0,922 W/m2 K Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

Pfosten/Riegel-Konstruktion 4,50 m x 2,50 m: Ähnliche Energiebilanz wie bei «Lochfenster» Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

Total Rahmenfläche: Af*; Uf

40 30

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer 2400 2500 mm

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

Energiebilanz QT – QS [kWh/m2a]

10 0

–10 –20 Total Rahmenfläche: Af*; Uf

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

1450

–30

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

1450 4500 mm

1450

–40

U-Wert Uw = 0,676 W/m2K

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

Berücksichtigte Verglasung: – U-Wert: – Glasrand Edelstahl: – Energiedurchlassgrad:

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

Süd West Ost Nord

Klimakennwerte u.ä.: – Klimastation Zürich SMA – Heizgradtage: – Globalstrahlung

Ug Ψg g

= 0,50 = 0,05 = 0,54

HGT = GS = GW = GE = GN = – Verschattungsfaktor: FS = = – Ausnutzungsgrad Wärmegewinne: ηg 23

Süd: West: Ost: Nord:

3717 1710 1016 965 474 0,8 0,6

[W/m2K] [W/mK] [–]

[Kd/a] [MJ/m2a] [MJ/m2a] [MJ/m2a] [MJ/m2a] [–] [–]

Sensitivitätsüberlegungen beim Fenster: Standard-Definitionen Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko Fenstervergleich: Über Energiebilanz

1,15 m

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

1,55 m Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

U-Wert Glas Ug Glasrand Edelstahl Ψg Energiedurchlassgrad (g-Wert) U-Wert Rahmen Uf Rahmenbreite seitlich bzw. oben Rahmenbreite unten Rahmenbreite Mittelpartie Wärmebrückenverlust ΨE Heizgradtage HGT Globalstrahlung Süd Verschattungsfaktor Fs Ausnutzungsgrad freie Wärme ηg

0,50 0,05 0,54 1,20 0,015 0,110 0,080 0,07 3717 1710 0,8 0,6

W/m2K W/mK – W/m2K m m m W/mK Kd/a MJ/m2a – –

Einfluss U-Wert Glas & Glasrandverbund Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

Standardfenster

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

1,15 m

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

Ug [W/m2K]

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

1,55 m

0,5

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

0,6

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

0,7

Verglasung Glasrandverbund

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

0,03 Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

0,04 0,05 0,06 0,07 Glasrandverbund [W/mK]

0,6

0,7

1,0 1,1 0,8 0,9 U-Wert Uw [W/m2K]

1,2

1,3

Einfluss U-Wert & g-Wert Glas Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

Standardfenster

1,15 m

Ug [W/m2K] 0,5

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

0,6

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

0,7 1,55 m Verglasung g-Wert

Fenstervergleich: Über Energiebilanz Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 Energiedurchlassgrad g [–] Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

–30

+10 +20 +30 –20 –10 ±0 Energiebilanz Südfenster QT – QS [kWh/m2a]

+40

Einfluss U-Wert Glas & Glasanteil Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

Standardfenster

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

1,15 m

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

Ug [W/m2K] 0,5

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

1,55 m

0,6

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

Glasanteil Verglasung

0,7

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

1,0 0,75

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

0,80 Glasanteil [%]

0,85

0,6

0,7

0,8 0,9 1,0 1,1 U-Wert Uw [W/m2K]

1,2

1,3

Einfluss Wärmebrückenverlust & Fenstergrösse Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

Fenstergrösse variabel

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

BxH [m]

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

4,5 x 2,5

H [m]

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

B [m]

3,8 x 2,1

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

Fensterfläche B x H Wärmebrücke ΨE

3,0 x 1,8

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

2,3 x 1,5

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

1,55 x 1,15 0,04 0,08 0,12 0,16 0,6 Wärmebrücke ΨE [W/mK] Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

0,7

0,8 0,9 1,0 1,1 U-Wert Uw,E [W/m2K]

1,2

1,3

Einfluss U-Wert Rahmen & Glasanteil Fenster-Technologien Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

Uf [W/m2K]

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

0,7

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

1,0

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

1,5

Standardfenster

1,15 m

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

1,2

1,55 m Glasanteil Fensterrahmen

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

0,75 Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

0,80 Glasanteil [%]

0,85

0,6

0,7

1,0 1,1 0,8 0,9 U-Wert Uw [W/m2K]

1,2

1,3

Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko Fenstervergleich: Über Energiebilanz

0,5

V1 V2 V1

–0,5

–1

1,78

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

3,88

7 8 Fensterfläche [m2]

11,25

2,5 m

Standardfenster 1,78 m2

1,15 m

Randbedingungen: Fensterkennwerte: Rahmen mit Uf = 1,1 W/m2K Glas V1 mit: – Ug = 0,6 W/m2K – Ψg = 0,06 W/mK (Edelstahl) – g = 0,47 Glas V2 mit: – Ug = 0,6 W/m2K – Ψg = 0,03 W/mK (Kunststoff) – g = 0,60 Klimakennwerte Luzern Verschattung FS = 0,9 Ausnutzungsgrad freie Wärme = 0,65

9 Fenster 11,25 m2

2,5 m

Fenster 3,88 m2

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

S W E N

Resultierender Energieverlust: Fensterfläche so weit als möglich reduzieren !

Fenster-Technologien

Resultierender Energiegewinn: Aus energetischer Sicht sind grosse Fensterflächen sinnvoll

Energieäquivalenter U-Wert Uw,eq [W/m2K]

Optimierung: Fensterflächen und Fensterorientierung

1,55 m

4,50 m

Energieäquivalenter U-Wert Uw,eq (Abhängig von Fenstergrösse, Fenster-/Glasqualität und Globalstrahlung)

Neue Beurteilungsgrösse: Energieäquivalenter U-Wert Uw,eq Energieäquivalente U-Werte Uw,eq bei 5 Fenstervarianten an verschiedenen Klimastandorten 2.0

Fenster-Technologien

Potenzial Fensterersatz

Fenster für Energiegewinne: Einfluss Beschattung

1.5

Fenster Variante 2 Uw = 2,58 W/m2K Fenster Variante 1 Uw = 2,35 W/m2K

Behaglichkeit: Im Winter und im Sommer

1.0

Fenster U-Werte: MINERGIE-Labels

0.5

MuKEn-Grenzwert Uw,eq [W/m2K]

Wärmebrücken beim Einbau: Einfluss auf U-Wert und Oberflächenkondensatrisiko

MINER

Fenster Variante 4 Uw = 0,92 W/m2K g = 47%

0.0

MINER

Fenstervergleich: Über Energiebilanz

IE-P Fenster Variante 5 Uw = 0,78 W/m2K g = 60%

-0.5

Einflüsse auf Energiebilanz: Sensitivitätsüberlegungen

Basel-Binningen La Chaux-de-Fonds Delémont Langenbruck Mt. Soleil Beznau Kreuzlingen Schaffhausen St. Gallen Zürich-Stadt Zürich SMA Bern Biel Luzern Oeschberg Olten Fribourg Geneve Lausanne Marsens Montreux Neuchatel Glarus Heiden Säntis Altdorf Einsiedeln Engelberg Göschenen Langnau i. E. Rigi Kulm Beatenberg Chateau-d'Oex Interlaken Jungfraujoch Leysin Meiringen Arosa Bad Ragez Chur Davos Disentis Weissfluhjoch Chipis Frey-Nendaz Montana Sion Grosser St. Bernhard Zermatt Bever Schuls St. Moritz Airolo Comprovasco Locarno-Monti Lugano St. Gotthard Robbia Mittelland-Durchschnitt Ersatzklima Mittelland Berg&Tessin-Durchschnitt Ersatzklima Berg&Tessin

-1.0

Optimierung und zukünftige Beurteilung: Energiebilanz und Uw,eq

Mittelland

Basisdaten/Randbedingungen für Energiebilanz Verschattungsfaktor FS [–] 0.90 Ausnutzungsgrad der freien Wärme ηg [–] 0.60 Flächenanteile der Orientierung Süd [%] bzw. Anteil 0.5

Energieworkshop 2012 St. Gallen: Fenster-Technologie

Fenster Variante 3 Uw = 1,30 W/m2K g = 60%

Bergregionen & Tessin

Zweiflügliges Fenster 1,55 m x 1,15 m Ost West 0.2 0.2

Nord 0.1

Rahmen in Projektion seitlich [m] Rahmen in Projektion oben [m] Rahmen in Projektion unten [m] Rahmen in Projektion Mittelpartie [m] Glasanteil [%] U-Wert Rahmen Uf [W/m2K] U-Wert Glas Ug [W/m2K] Ψ-Wert Glasrand Ψg [W/mK] g-Wert Glas g [–] U-Wert Fenster Uw [W/m2K]

V1 0.050 0.050 0.100 0.120 74.6 1.600 2.600 0.000 0.600 2.346

V2 0.050 0.050 0.100 0.120 74.6 1.500 2.600 0.070 0.600 2.582

V3 0.040 0.040 0.090 0.120 77.3 1.300 1.100 0.040 0.600 1.298

V4 0.040 0.040 0.090 0.120 77.3 1.000 0.700 0.040 0.470 0.920

V5 0.010 0.010 0.080 0.100 85.0 1.000 0.600 0.030 0.600 0.779

[PDF] Fenster-Technologien: Fenster als Energiegewinnsystem - Free Download PDF (2024)