Antworten auf aktuelle Fragen

Der Autor: Dipl.-Ing. (FH) Hans Froelich war bis Ende 1999 stellvertretender Leiter des Instituts für Fenstertechnik e.V. Rosenheim und ist jetzt als freier Berater und Gutachter tätig

Schon kurz nach Inkrafttreten der neuen Wärmeschutzverordnung am 1. Januar 1995, begann die Diskussion über die Energieeinsparverordnung (EnEV) 2000. Der Bundesrat hatte 1994 gefordert, dass das Anforderungsniveau der Wärmeschutzverordnung ‘95 nochmals um 25 bis 30 % angehoben werden muss, um das ursprünglich vorgegebene Ziel zu erreichen. Insoweit war also absehbar, dass in relativ kurzer Zeit weitere Verschärfungen im baulichen Wärmeschutz zu erwarten sind. Die Vorgabe einer Prozentzahl lässt jedoch noch keinerlei Klarheit darüber entstehen, welche Auswirkungen sich auf die verschiedenen am Bau beteiligten Branchen ergeben und in welchem Maße Bauprodukte von den Verschärfungen betroffen sind.

Wärmeschutztechnische Verbesserungen bei Bauprodukten sind bekanntlich nicht beliebig realisierbar. Solange lediglich Dämmschichtdicken erhöht oder infrarotreflektierend beschichtete Verglasungen statt unbeschichteter Verglasungen zum Einsatz kommen müssen, ist mit einer relativ raschen Umsetzung zu rechnen. Müssen jedoch grundsätzlich andere und in der Regel aufwendigere Konstruktionen eingesetzt werden, ergeben sich zwangsläufig – zumindest während eines gewissen Zeitraumes – Realisierungsprobleme und vor allem auch erhebliche Auswirkungen auf die Kosten.

Das vorliegende Konzept der EnEV [1] ist hinsichtlich der Auswirkungen auf Fenster und Fassaden nur in relativ kleinen Teilbereichen erkenn- und abschätzbar. Es geht dabei hauptsächlich um die Bauteilkennwerte bei kleinen Wohngebäuden (vereinfachtes Verfahren) und die Forderungen bei Maßnahmen an bestehenden Gebäuden. Der Hauptteil der Verordnung bezieht sich jedoch auf einen Abgleich von vorgegebenen Maximalwerten des Heizenergiebedarfs zu errechneten Heizenergiebedarfswerten. Grundlage der Berechnungen sind europäische Normen in Verbindung mit ergänzenden nationalen Vorgaben (DIN EN 832 und DIN V 4108-6). Da nicht nur die wärmeschutztechnischen Eigenschaften der Bauteile, sondern auch die Heizungsanlagen und Primärenergie für die Kriterien bei den Berechnungen zu berücksichtigen sind, ergeben sich zwangsläufig komplexe Zusammenhänge.

Während bisher vereinfacht für einen mittleren Standort in Deutschland eine Berechnung des Heizwärmebedarfs über eine Jahresbilanz erstellt wurde, werden nun Heizenergiebedarfswerte in einer Bilanz für die einzelnen Monate oder die Heizperiode ermittelt. Dabei kann sogar der Standort des Gebäudes berücksichtigt werden.

Um die Auswirkungen der geplanten neuen EnEV für Fenster und Fassaden in den wesentlichen Punkten zu verdeutlichen, wird nachfolgend mit Fragen und Antworten ein Übersichtskatalog erstellt.

1 Kann die angekündigte Verschärfung der Anforderungen um 25 bis 30 % allgemein und einfach auf das gesamte Anforderungsniveau der jetzigen Wärmeschutzverordnung bezogen werden?

Nein, das jetzige Anforderungsniveau der Wärmeschutzverordnung wird nicht einfach um 25 bis 30 % verschärft. Die Konsequenzen der Verschärfung sind sehr unterschiedlich und können im Einzelfall deutlich geringer jedoch auch deutlich größer ausfallen.

2 Welche entscheidenden Veränderungen werden sich bei Neubaumaß-nahmen ergeben?

Als Hauptanforderungsgröße wird der Jahres-Heizenergiebedarf Q eingeführt.

Für den Jahresheizenergiebedarf Q und die bisherige Hauptanforderungsgröße Jahres-Heizwärmebedarf Qh gelten folgende Definitionen:

Jahres-Heizenergiebedarf Q: Energiemenge, die nach einer festgelegten Berechnungsvorschrift dem Gebäude zum Zwecke der Beheizung, Lüftung und Warmwasserbereitung jährlich zugeführt werden muss.

Jahres-Heizwärmebedarf Qh: Wärmemenge, die von der heizungstechnischen Anlage unter vorgegebenen Randbedingungen jährlich zur Beheizung des gesamten Gebäudes bzw. der Gesamtheit der beheizten Räume bereitzustellen ist.

Während also in dem Jahres-Heizwärmebedarf nur die Wärmemenge ab den Heizkörpern betrachtet und limitiert wird, muss beim Jahres-Heizenergiebedarf auch die Heizungsanlage selbst mit ihrem Verteilungssystem und ihren Anlageverlusten betrachtet werden. Dieser Bereich war bisher Bestandteil der Heizungsanlagenverordnung.

Das Zusammenführen von

• Wärmeschutzverordnung und Heizungsanlagenverordnung zur

• Energieeinsparverordnung

erfordert also eine wesentlich umfassendere und damit auch komplexere Betrachtung des baulichen Wärmeschutzes.

Das jetzige Anforderungsniveau der Wärmeschutzverordnung muss also zunächst auf Heizenergiebedarfswerte umgerechnet werden. Gegenüber diesem Niveau soll dann mit der neuen Energieeinsparverordnung eine Verschärfung der Anforderungen um 30 % erreicht werden.

Vergleicht man dagegen das Niveau des Heizwärmebedarfs der jetzt gültigen Wärmeschutzverordnung mit dem geplanten Niveau für den Heizenergiebedarf der neuen Energieeinsparverordnung, so sind die Auswirkungen der Verschärfung sehr unterschiedlich. Die Verschärfungen fallen hier bei großen kompakten Gebäuden mit einem kleinen A/V-Verhältnis (Außenwand/ Volumen) deutlich größer aus als bei kleineren oder stark gegliederten Gebäuden mit einem großen A/V-Verhältnis. Die Zusammenhänge zeigt Bild 1.

Über die Hauptanforderungsgröße Q hinaus werden als Nebenanforderungen noch von Bedeutung sein:

• der Jahres-Heizwärmebedarf Qh und

• die Primärenergie-Aufwandszahlen zur Bewertung der eingesetzten Primärenergie.

Der Jahres-Heizwärmebedarf Qh darf 92 % der maximalen Jahres-Heizenergiebedarfswerte nicht überschreiten. Bei bestimmten Heizsystemen wird Qh sogar auf 80 bzw. 70 % beschränkt. Der Jahres-Primärenergiebedarf darf 115 % des maximalen Jahres-Heizenergiebedarfs nicht überschreiten.

Als vereinfachte Begründungen für diese Nebenanforderungen können angeführt werden:

• Soll ein Gebäude direkt mit Strom beheizt werden, so werden sich so hohe Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz ergeben, dass es praktisch nicht mehr baubar ist (deshalb Begrenzung des Jahres-Primärenergiebedarfs!).

• Soll ein Gebäude verstärkt mit regenerativen Energien (z. B. Solarheizung) beheizt werden, muss trotzdem ein ausreichender Wärmeschutz (Begrenzung von Qh!) zur Ausführung kommen.

3 Kann aus den Vorgaben der geplanten Energieein-sparverordnung für Neubauten direkt entnommen werden, welche Wärmedurchgangskoeffizienten die Bauteile benötigen?

In den meisten Anwendungsfällen ist es nicht möglich, die Wärmedurchgangskoeffizienten der Bauteile direkt der EnEV zu entnehmen. Eine Ausnahme bilden kleine Gebäude mit maximal drei Wohnungen, mit nicht mehr als zwei Vollgeschossen sowie mit einem Fensterflächenanteil von 15 bis 30 % (siehe hierzu Frage 14).

Für die Ermittlung der benötigten oder maximal zulässigen Wärmedurchgangskoeffizienten der Bauteile müssen sämtliche entscheidenden Daten erhoben werden. Hierzu gehören:

• Abmessungen/Volumina ermitteln

• Aufbau und energetische Eigenschaften der Bauteile festlegen und bestimmen

• Randbedingungen festlegen

• Ermittlung von Heizwärmebedarf und Heizenergiebedarf nach Monats- oder Heizperiodenbilanzverfahren

• Vergleich von Ist-Werten mit Grenzwerten und gegebenenfalls Korrekturen mit neuer Bilanzrechnung.

4 Enthält die geplante Energieeinsparverordnung alle Detailangaben für die Berechnung oder müssen andere Regelwerke hinzugenommen werden?

Die geplante EnEV enthält nur die wesentlichen Anforderungen und Randbedingungen. Für die Berechnung werden zusätzlich insbesondere benötigt:

• DIN EN 832: 1998-12

„Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden; Berechnung des Heizenergiebedarfs; Wohngebäude“

bzw. zukünftig:

• DIN EN ISO 13790: 1999-08

„Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden; Berechnung des Heizenergiebedarfs“

• DIN 4108-6 (noch in Bearbeitung)

„Wärmeschutz im Hochbau – Teil 6: Berechnung des Jahresheizwärmebedarfs von Gebäuden“ als Ergänzung zu DIN EN 832 als nationales Umsetzungsdokument sowie europäische Berechnungsnormen für die Ermittlung von U-Werten, insbesondere:

• DIN EN ISO 6946: 1996-11 „Bauteile; Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient; Berechnungsverfahren“

• DIN EN ISO 10077 (Norm erscheint in Kürze)

„Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen; Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten“.

Zusätzlich werden eine Vielzahl von technischen Regelwerken benötigt, die mit ihren jeweiligen Ausgabedaten und Bezugsquellen veröffentlicht werden.

5 Baut die neue EnEV auf nationalen oder europäischen Regelwerken auf?

Die neue EnEV wird in der Hauptsache auf europäischen Regelwerken aufbauen, mit denen die rechnerischen oder messtechnischen Nachweise zu führen sind. Unberührt davon bleiben zusätzliche Anforderungen, die in nationalen Normen geregelt werden. Dies betrifft z. B. den Mindestwärmeschutz nach DIN 41082 oder den Feuchteschutz in DIN 4108-3.

6 Die gültige Wärmeschutzverordnung enthält für kleine Gebäude ein sog. vereinfachtes Bauteilverfahren. Für Fenster wird hier ein maximaler äquivalenter k-Wert kF,eq m 0,7 W/(m²K) gefordert. Wird die neue EnEV ebenfalls ein derartiges Verfahren enthalten?

Ja, ein derartiges vereinfachtes Bauteilverfahren ist in der EnEV auch vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Entwurf wird allerdings kein kF,eq-Wert mehr, sondern ein maximaler Uw-Wert für Fenster vorgegeben. Außerdem wird zur Zeit noch ein minimaler g-Wert gefordert. Folgende Forderungen werden gestellt:

• Wärmedurchgangskoeffizient Uw für Fenster, Dachfenster, Fenstertüren, Außentüren m 1,4 W/ (m² K)

• Gesamtenergiedurchlassgrad g M 0,62.

Diese Werte ergeben in der praktischen Umsetzung große Probleme. Zu berücksichtigen ist insbesondere, dass mit den europäischen Verfahren zur Bestimmung der Uw-Werte Erhöhungen gegenüber den jetzt gültigen nationalen kF-Werten verbunden sind.

Dies ergibt sich in der Hauptsache aus der Berücksichtigung des Wärmebrückeneffekts zwischen Glas und Rahmen, ausgedrückt durch den längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten in W/(mK).

Folgende Beziehungen lassen sich herstellen:

Uw = kF + 0,0 bis 0,1 für Holzfenster

Uw = kF + 0,1 bis 0,2 für PVC-Fenster

Uw = kF + 0,2 bis 0,4 für Aluminiumfenster.

Der geforderte g-Wert von M 0,62 ist für Verglasungen, wie sie für derartig niedrige Wärmedurchgangskoeffizienten benötigt werden, unrealistisch. Dieser Wert muss also korrigiert oder als Forderung gestrichen werden.

7 Welche Wärmedurchgangskoeffizienten für Rahmen und Verglasungen ergeben sich, wenn ein Grenzwert für Uw von 1,4 W/(m²K) vorgegeben wird?

Da in die Berechnung des Uw-Wertes der Wärmebrückeneffekt zwischen Glas und Rahmen einfließt, sind die Auswirkungen auch von den Fensterabmessungen bzw. der Glasrandlänge abhängig.

Die Bilder 2 und 3 zeigen die Zusammenhänge zwischen Wärmedurchgangskoeffizienten Ug und Uf für zwei verschiedene Fensterabmessungen.

8 Sind die Wärmedurchgangskoeffizienten Ug für Verglasungen und Uf für Rahmen nach europäischen Regeln schon abschließend beurteilbar und vergleichbar mit nationalen Regeln?

Die europäischen Regeln zur Bestimmung der Wärmedurchgangskoeffizienten Ug von Verglasungen sind weitgehend fertig. Es handelt sich um folgende Normen:

• DIN EN 673: 1999-01

„Glas im Bauwesen; Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert); Berechnungsverfahren“

• DIN EN 674: 1999-01

„Glas im Bauwesen; Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert); Verfahren mit dem Plattengerät“

• prEN 1279-3: 1997-01

„Glass in Building; Insulating Glass Units – Part 3: Long term test method and requirements for gas leakage rate and for gas concentration tolerances“.

Bei einem Vergleich der Ug-Werte nach diesen Regeln mit den jetzigen Uv-Werten bzw. kv-Werten nach nationalen Regeln (Bauregelliste Ausgabe 99/1, Anlage 11.1; herausgegeben vom Deutschen Institut für Bautechnik, Berlin (DIBt)), ergibt sich eine weitgehende Übereinstimmung. Für Standardaufbauten von Wärmeschutzgläsern (2-Fach-Isolierglas mit Argonfüllung und Low-E-Beschichtung) ändert sich der Wert quasi nicht. Bei einigen Aufbauten können sich Veränderungen um + 0,1 oder – 0,1 W/(m²K) ergeben.

Bei den Uf-Werten von Rahmen sind die Aussagen zur Zeit noch nicht abschließend möglich. Da die Uf-Werte nicht auf die Projektionsflächen, sondern auf die Abwicklungsflächen bezogen werden, werden Unterschiede bei tieferen Profilen entstehen. Nach den jetzt vorliegenden Regeln sind folgende Uf-Werte für Lochfenster bei Standardrahmen zu erwarten (Tabelle 1). Für Fassadenprofile müssen noch einige Abklärungen durch Messung und Berechnung vorgenommen werden.

Neben diesen Uf-Werten enthält DIN EN ISO 10077 in informativen Anhängen Rechenwerte für Uf. Diese Werte wurden höher angesetzt, da es sich um allgemein gültige Orientierungswerte mit entsprechenden statistischen Sicherheiten handelt.

9 Welche Anforderungen gelten beim Austausch vorhandener Fenster und Verglasungen?

Bei der Erneuerung von Fenstern, Fenstertüren und Dachflächenfenstern wird gefordert:

Uw m 1, 7 W/(m²K)

Bei der Erneuerung von Verglasungen wird gefordert:

Ug m 1,5 W/(m²K)

Auch bei diesen Werten sind die Zusammenhänge zwischen kF bzw. Uf und Uw entsprechend den Ausführungen bei Frage 8 von Bedeutung.

Die Tabellen 2 und 3 stellen einen Vergleich der kF- bzw. Uf- und Uw-Werte für verschiedene Rahmenmaterialien und Verglasungen her.

10 Welche Anforderungen werden an die Dichtheit von Fenstern gestellt?

Die Anforderungen werden auf die europäische Norm prEN 12207-1: 1998 bezogen. Gefordert werden je nach Gebäudehöhe die Euro-Klassen 2 oder 3. Tabelle 4 zeigt die Zusammenhänge.

11 Gibt es auch Dichtheitsanforderungen an andere Fugen und an das Gebäude insgesamt? Gibt es Grenzwerte für Luftwechsel, wenn die Dichtheit überprüft wird?

Ja, Fugen in wärmeübertragenden Umfassungsflächen müssen dauerhaft dicht sein. Die Dichtheit kann mit einer genormten Methode (zur Zeit DIN EN ISO 9972 „Wärmeschutz; Bestimmung der Luftdichtheit von Gebäuden; Differenzdruck-Verfahren“) überprüft werden, wobei maximale Luftwechselzahlen n50 von 3 h-1 bzw. 2 h-1 (mit raumlufttechnischen Anlagen) eingehalten werden müssen.

12Gibt es auch zukünftig Grenzwerte der Wärmedurchgangs-koeffizienten für Fenster vor Heizkörpern und für Rollladen-kästen?

Ja, wie bisher werden maximale Wärmedurchgangskoeffizienten für Fenster vor Heizkörpern von 1,5 W/(m²K) und für Rolladenkästen von 0,6 W/(m²K) gefordert. Die Problematik der Anforderungsverschärfung durch Umstellung von kF bzw. Uf auf Uw muss auch hier berücksichtigt bzw. noch geklärt werden.

13Wie werden Wärmebrückeneffekte berücksichtigt?

Die Wärmebrückeneffekte werden entweder durch pauschale Zuschläge oder genaue Berechnungen berücksichtigt. Das geplante System zur Berücksichtigung ist am Beispiel Fenster/ Baukörperanschluss in Bild 4 dargestellt.

14Welche Anforderungen werden an den sommerlichen Wärme-schutz gestellt?

Die Anforderungen sollen gegenüber bisher geltenden Regeln verschärft werden. Bereits bei Fensterflächenanteilen von > 25 % an einer Fassadenfläche ist der Sonneneintragskennwert S nachzuweisen. Grenzwerte und Rechenverfahren sind in DIN V 4108-6: 1995-04 enthalten.

15Welche Auswirkungen auf Verwaltungsgebäude lassen sich zur Zeit erkennen?

Vergleichsrechnungen, die der Verband der Fenster- und Fassadenhersteller e.V. (VFF), Frankfurt, beim Ingenieurbüro Prof. Dr. Hauser (IBH) durchführen ließ, lassen relativ große Realisierungsprobleme der Anforderungen bei Verwaltungsgebäuden und den dort üblichen Fensterflächenanteilen von 50 % erwarten. Werden Sonnenschutzverglasungen mit niedrigen g-Werten vorgesehen, verschärfen sich die Probleme zusätzlich.

Da Verwaltungsgebäude andere Heiz- und Nutzungszyklen haben als Wohngebäude und die internen Wärmelasten in der Regel deutlich höher sind als bei Wohngebäuden, muss über diese Auswirkungen und Zusammenhänge noch intensiv diskutiert werden.

Literatur

[1] Froelich, H.; Hartmann, H.; Huber, K; Sack, N.:

Vergleichende Untersuchungen zum Wärmedurchgangskoeffizient von Fenstern.

Forschungsbericht, i.f.t. Rosenheim, 1999

[2] Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung – EnEV).

Referentenentwurf vom 28. Juni 1999.

Bundesministerium für Wirtschaft, Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen

[3] Energiesparendes Bauen – neue Dimensionen für nachhaltiges Wirtschaften.

Symposium am 29. April 1999 in Berlin.

Hrsg.: Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, Berlin o